98高频电子技术实验指导书09级

-1-目录实验一小信号调谐放大电路.................................2实验二LC与晶体振荡器电路................................5实验三非线性波形变换电路................................11实验四集成乘法器混频电路................................16实验五幅度调制与解调电路................................20实验六频率调制与解调电路................................24-2-实验一小信号调谐放大电路一、实验目的1．熟悉THKGP高频电子线路综合实验箱、示波器、扫频仪、频率计、高频信号发生器、低频信号发生器、万用表的使用；2．了解谐振回路的幅频特性分析——通频带与选择性。3．了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响，并掌握频带的展宽。二、预习要求实验前，预习第一章：基础知识；第二章：高频小信号放大电路；三、实验原理与参考电路高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路，它的作用是放大信道中的高频小信号。为使放大信号不失真，放大器必须工作在线性范围内，例如无线电接收机中的高放电路，都是典型的高频窄带小信号放大电路。窄带放大电路中,被放大信号的频带宽度小于或远小于它的中心频率。如在调幅接收机的中放电路中，带宽为9KHz，中心频率为465KHz，相对带宽Δf/f0约为百分之几。因此，高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路，选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载，或作为放大器与负载之间的匹配器。它主要由放大器与选频回路两部分构成。用于放大的有源器件可以是半导体三极管，也可以是场效应管，电子管或者是集成运算放大器。用于调谐的选频器件可以是LC谐振回路，也可以是晶体滤波器，陶瓷滤波器，LC集中滤波器，声表面波滤波器等。本实验用三极管作为放大器件，LC谐振回路作为选频器。在分析时，主要用如下参数衡量电路的技术指标：中心频率、增益、噪声系数、灵敏度、通频带与选择性。单调谐放大电路一般采用LC回路作为选频器的放大电路，它只有一个LC回路，调谐在一个频率上，并通过变压器耦合输出，图1-1为该电路原理图。NNRCRRRRCCNCEc454123221130f1f0.707f0f21u中心频率为f0带宽为Δf=f2-f1图1-1、单调谐放大电路四、实验内容首先在实验箱上找到本次实验所用到的单元电路，然后接通实验箱电源，并按下+12V总电源开关K1，以及本实验单元电源开关K1100。-3-1．单调谐放大器增益和带宽的测试。将扫频仪的输出探头接到电路的输入端（TP1101），扫频仪的检波探头接到电路的输出端（TP1102），然后在放大器的射极和调谐回路中分别接入不同阻值的电阻，并分别测量单调谐放大器的中心频率、增益和带宽，并记录之。2．单调谐放大器对应于不同频率信号的增益的测试电路的切换开关K1101‘和K1102的短路冒置于1-2时，改变输入正弦波信号的频率，通过示波器观察对应的输出信号幅度，记录相应数据，根据数据绘出电路的归一化幅频特性曲线。五、实验报告要求1．根据实验内容的实验数据，总结单调谐放大回路的发射极电阻Re和谐振回路的阻尼电阻RL对放大器的增益、带宽和中心频率各有何影响，实验结果和理论分析的结论是否一致，如果不一致，试分析原因。六、思考题1．为什么发射极电阻Re对增益、带宽和中心频率的影响不及阻尼RL大？七、注意事项1．本实验箱提供了本课程所有的实验项目，每次实验通常只做其中某一个单元电路的实验，因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路。2．用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽”，以免影响后续实验的正常进行。3．在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机动性箱的零部件。4．实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关。5．在调节谐振回路的磁芯时，要用小型无磁性的起子，缓慢进行调节，用力不可过大，以免损坏磁芯。八、实验元器件、仪器、仪表THKGP高频电子线路综合实验箱；扫频仪；高频信号发生器；双踪示波器。-4-R1105510R1108470R11031KR11042KR11072KR11024.7KR1109510R110610KTP1101TP1102C11160.01uC11060.01uC11050.01uC111212PC11010.01uC11020.01uC110351PC11040.01uC11139PC11145.1PD1101LEDK1100BG11013DG6BT1102T1103J110112345K110212345K110112345K1103R111610KR111510KR110115KR11105.6K信号输入T1101R11131KR11124.7KR1114510TP1103TP1104C11100.01uC111551PC11080.01uC11090.01uC111151PBG11023DG6BJ1102R111115K信号输入+12vC11070.01uC11170.01u小信号调谐实验原理图-5-实验二LC与晶体振荡器电路一、实验目的1、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。2、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。3、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。4、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度。二、预习要求实验前，预习教材第四章：正弦波振荡器；三、实验原理与参考电路三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图2-1。XbeVfeXceVoXcbbc+_+_图2-1三点式振荡器1．起振条件（1）相位平衡条件：Xce和Xbe必需为同性质的电抗，Xcb必需为异性质的电抗。（2）幅度起振条件：)''(1eLmggng式中：gm——晶体管的跨导；n——接入系数；gL'——晶体管的等效负载电导；ge'——晶体管的等效输入、输出电导；n一般在0.1~0.5之间取值。2．电容三点式振荡器（1）电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器图2-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。-6-ebcL1C1C2ebcL1C1C2Ec（a）、考毕兹振荡器（b）、交流等效电路图2-2、考毕兹振荡器（2）串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器电路如图2-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由C3和L决定。C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响，且使频率可调。ebcL1C1C2C3EcebcL1C1C2C3（a）、克拉泼振荡器（b）、交流等效电路图2-3、克拉泼振荡器（3）并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器电路如图2-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器。-7-ebcL1C1C2EcC3C4ebcC1C2L1C3C4（a）、西勒振荡器（b）、交流等效电路图2-4、西勒振荡器3．晶体振荡器本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图2-5所示。ebcC1J1C2图2-5皮尔斯振荡器四、实验内容开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用。电阻R101~R106为三极管BG101提供直流偏置工作点，电感L101既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路，在电阻R105上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关K101、K102、K103的1和2接点（以后简称“短接Kxxx╳-╳”）便成为LC西勒振荡电路，改变C107可改变反馈系数，短接K101、K102、K1032-3，并去除电容C107后，便成为晶体振荡电路，电容C106起耦合作用，R111为阻尼电阻，用于降低晶体等效电感的Q值，以改善振荡波形。在调整LC振荡电路静态工作点时，应短接电感L102（即短接K1042-3）。三极管BG102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。本实验中LC振荡器的输出频率约为1.5MHz，晶体振荡器的输出频率为6MHz，调节电阻R110，可调节输出的幅度。经过以上的分析后，可进入实验操作。接通交流电源，然后按下实验板上的+12V总电源开关K1和实验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管D4和D101点亮。-8-1．调整和测量西勒振荡器的静态工作点，并比较振荡器射极直流电压（Ue、Ueq）和直流电流（Ie、Ieq）：（1）组成LC西勒振荡器：短接K1011-2、K1021-2、K1031-2、K1041-2，并在C107处插入1000p的电容器，这样就组成了与图1-4完全相同的LC西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减10)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。（2）调整静态工作点：短接K1042-3（即短接电感L102），使振荡器停振，并测量三极管BG101的发射极电压Ueq；然后调整电阻R101的值，使Ueq=0.5V，并计算出电流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。（3）量发射极电压和电流：短接K1041-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG102的发射极电压Ue和Ie。（4）调整振荡器的输出：改变电容C110和电阻R110值，使LC振荡器的输出频率f0为1.5MHz，输出幅度VLo为1.5VP-P。2．观察反馈系数F对振荡电压的影响：由原理可知反馈系数Kfu=C106/C107。按下表改变电容C107的值，在TP102处测量振荡器的输出幅度VL（保持Ueq=0.5V），记录相应的数据，并绘制VL=f（C）曲线。C107(pf)5001000150020002500VL(p-p)C50020001000150025000(pf)1VL3．测量振荡电压VL与振荡频率f之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数fmax/fmin：选择测试点TP102，改变C110值，测量VL随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率fmax和最低频率fmin。f(KHz)VL(p-p)fmax=和fmin=，fmax/fmin=f2.00(MHZ)1.80V1.90L-9-4．观察振荡器直流工作点Ieq对振荡电压VL的影响：保持C107=1000p，fo=1.5MHz不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变Ieq，并测量相应的VL，且把数据记入下表。Ieq(mA)0.250.300.350.400.450.500.55VL(p-p)5．比较两类振荡器的频率稳定度：（1）LC振荡器保持C107=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不变，分别测量f1在TP101处和f2在TP102处的频率，观察有何变化？（2）晶体振荡器短接K101、K102、K1032-3，并去除电容C107，再观测TP102处的振荡波形，记录幅度VL和频率f0之值。波形：幅度VL=频率f0=。然后将测试点移至TP101处，测得频率f1=。根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度△f/f0：%%100/)(/%%100/)(/01000100ffffffffffLC晶体振荡器振荡器五、实验报告要求1．整理实验数据，绘画出相应的曲线。2．总结对两类振荡器的认识。3．实验的体会与意见等。六、思考题1．静态和动态直流工作点有何区别？如何测定？2．本电路采用何种形式的反馈电路？反馈量的大小对电路有何影响？3．试分析C103、L102对晶振电路的影响？4．射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电