..深圳大学实验四(1)-振幅调制器

1深圳大学实验报告课程名称：高频电路实验项目名称：振幅调制器/振幅解调器学院：信息工程专业：电子信息工程指导教师：陈田明报告人：吴海学号：2008130006班级:电子1班实验时间：2010.12.21实验报告提交时间：2011.01.05教务处制2振幅调制器一、实验目的1．掌握在示波器上测量调幅系数的方法。2．通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。3．掌握用MC1496来实现AM和DSB-SC的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。二、实验设备与仪器万用表双踪示波器AS1637函数信号发生器低频函数信号发生器（用作调制信号源）实验板3（幅度调制电路单元）三、实验基本原理1.MC1496简介MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图5-1所示。由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是：⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1），⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8kO。⒁脚接负电源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明：因而，仅当上输入满足v1≤VT(26mV)时，方有：才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。图5-1MC1496内部电路及外部连接32.1496组成的调幅器用MC1496模拟乘法器组成的振幅调幅器实验电路如图4-2所示。图中，与图5-1相对应之处是：R8对应于Rt，R9对应于RB，R3、R10对应于RC。此外，W1用来调节⑴、⑷端之间的平衡，W2用来调节⑻、⑽端之间的平衡。此外，本实验亦利用W1在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压，因而当IN2端加入调制信号时即可产生AM波。晶体管BG1为射极跟随器，以提高调制器的带负载能力。图4－21496组成的调幅器实验电路四、实验内容1．由MC1496组成的模拟相乘调幅器的输入失调电压调节、直流调制特性测量。2．用示波器观察DSB-SC波形。3．用示波器观察AM波形，测量调幅系数。4．用示波器观察调制信号为方波时的调幅波。五、实验步骤1.实验准备（1）.在实验箱体上插入“高频实验板3”模块。并用连接线将模块上的+12V电源输入端口和地与实验箱体上提供的+12V输出端口与地端口接通,-8V电源输入端口与实验箱体上提供的-8V输出端口与地端口接通,检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。（2）调制信号源：采用低频函数发生信号发生器，其参数调节如下（示波器监测）：·频率范围：1kHz·波形选择：～·幅度衰减：-20dB·输出峰-峰值：100mV4(3)载波源：采用AS1637函数信号发生器，其参数调节如下：·工作方式：内计娄（“工作方式”按键左边5个指示灯皆暗，此时才用作为信号源）。·函数波形选择：～·工作频率：100kHz·输出幅度（峰-峰值）：10mV2.静态测量⑴载波输入端（IN1）输入失调电压调节把调制信号源输出的调制信号加到输入端IN2（载波源不加），并用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形。调节电位器W2使此时输出端（OUT）的输出信号（称为调制输入端馈通误差）最小。然后断开调制信号源。⑵调制输入端（IN2）输入失调电压调节把载波源输出的载波加到输入端IN1（调制信号源不加），并用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形。调节电位器W1使此时输出端（OUT）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。⑶直流调制特性测量仍然不加调制信号，仍用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形，并用万用表测量A、B之间的电压VAB。改变W1以改变VAB，记录VAB值（由表4.1给出）以及对应的输出电压峰-峰值Vo（可用示波器CH1监测输入载波，并观察它与输出波形之间的相位关系）。再根据公式：pCpABVKVVo计算出相乘系数k值，并填入表1。表1VAB（V）-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.4V0（V）K(1/V)需要指出，对乘法器，有KxyZ，在这里有KVcVVo（相应地是OUT、IN1、IN2端电压）。因此，当VΩ=0时，即使Vc≠0，仍应有Vc=0。若Vc≠0，则说明MC1496的⑴、⑷输入端失调。于是应调节Rp1来达到平衡，这就是上面实验(1)的做法。上面实验(2)的调制平衡调节，意义与⑴相同。另一方面，在下面的实验中，又要利用对Rp1的调节来获得直流电压，把它先与VΩ相加后再与Vc相乘，便可获得AM调制。这与“失调”是两个完全不同的概念，请勿混淆。3.DSB－SC（抵制载波双边带调幅）波形观察在IN1、IN2端已进行输入失调电压调节（对应于W2、W1的调节）的基础上，可进行DSB-SC测量。⑴DSB-SC信号波形观察示波器CH1接调制信号（可用带“钩”的探头接到IN2端旁的接线上），示波器CH2接OUT端，即可观察到调制信号及其对应的DSB-SC信号波形。⑵DSB-SC信号反相点观察增大示波器X轴扫描速率，仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB-SC信号，能否观察到反相点？54.AM（常规调幅）波形测量⑴AM正常波形观察在保持W2已进行载波输入端（IN1）输入失调电压调节的基础上，改变W1，并观察当VAB从-0.4V变化到+0.4V时的AM波形（示波器CH1接IN2，CH2接OUT）。可发现：当ABV增大时，载波振幅增大，因而调制度m减小；而当VAB的极性改变时，AM波的包络亦会有相应的改变。当VAB=0时，则为DSB-SC波。记录任一m1时VAB值和AM波形，最后再返回到VAB=0.1V的情形。（2）100％调制度观察在上述实验的基础上（示波器CH1仍接IN2，CH2仍接OUT），逐步增大调制信号源输出的调制信号幅度，可观察到100％调制时的AM波形。增大示波器X轴扫描速率，可仔细观察到包络零点附近时的波形（建议用AM波形（CH2）触发，X轴扫描用0.1ms档；待波形稳定后，再按下“m*10MAG”按钮扩展）。（3）过调制时的AM波形观察①继续增大调制信号源输出的调制信号幅度，可观察到过调制时的AM波形，并与调制信号波形作比较。②调Rp1使VAB=0.1V逐步变化为-0.1V（用万用表监测），观察在此期间AM波形的变化，并把VAB为-0.1V时的AM波形与VAB为0.1V时的AM波形作比较。当VAB=0时是什么波形？③最后调到m1时的AM波形。（4）上输入为大载波时的调幅波观察保持下输入不变，逐步增大载波源输出的载波幅度，并观察输出已调波。可发现：当载波幅度增大到某值（如0.2V峰-峰值）时,已调波形开始有失真（顶部变圆）；而当载波幅度继续增大到某值（如0.6V峰-峰值）时,已调波形开始变为方波。最后把载波幅度复原（10mV）。5.上输入为大载波时的调幅波观察保持下输入不变，逐步增大载波源输出的载波幅度，观察输出已调波的变化情况。并回答思考题。最后把载波幅度复原（10mV）。6.调制信号为方波时的调幅波观察保持载波源输出的载波保持不变，但把调制信号源输出的调制信号改为方波（峰-峰值为100mV），观察当VAB从0.1V变化到-0.1V时的（已）调幅波波形。最后仍把VAB调节到0.1V。当VAB=0时是什么波形？六.数据记录与处理1.直流调制特性测量表1VAB（V）-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.4V0（V）K(1/V)直流调制特性曲线：6VAB(V)V0(V)2.波形记录(1).DSB-SC(抑制载波双边带调幅)（2）常规调幅：m1(3).常规调幅：m=1(4).常规调幅：m1七.思考题00.10.20.3-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.471．由本实验得出DSB－SC波形与调制信号，载波间的关系。2.解释在1496组成的调幅器中，把载波作为上输入的理由。答：1．DSB－SC波形的包络是由调制信号与其相位差别180。的波形合成而成的，双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制时波形的变化，而且在调制信号波形过零点处已调波的调频相位有180。的突变。而载波只提供抬高调制信号的频谱的作用。2.因为对于MC1496来说，仅当上输入满足v1≤VT(26mV)时，方有：才是真正的模拟相乘器。因此，若用调制信号源接到上输入端时，V1便大于VT，便会使得1496不能真正模拟相乘器，便不能达到调制信号的目的。此外上输入的幅度变化范围受到限制，使得其不可能有较大的幅度变化；而下输入端的幅度变化范围则较大，适合调制信号源作为输入端。实验结论：8振幅解调器一、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。2．掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解调的影响。3．理解包络检波器和同步检波器对m≤100％的AM波，m＞100％的AM波以及DSB-SC波的解调情况。4．掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB-SC波解调的方法。了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。二、实验设备与仪器万用表双踪示波器AS1637函数信号发生器（用作载波源，恢复载波源）低频函数信号发生器（用作调制信号源）三、实验基本原理振幅解调即是从已调幅波中提取调制信号的过程，亦称为检波。通常，振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种。1.包络检波二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。它适合于解调信号电平较大（俗称大信号，通常要求峰-峰值为0.5V以上）的AM波。它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。本实验电路主要包括二极管BG2和RC低通滤波器，如图4-1所示。图中，利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同（实际上，相差很大）来实现检波。因此，选择合适的时间常数RC就显得很重要。图4-1二极管包络检波器电路2.同步检波同步检波，又称相干检波。它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波（又称基准信号）与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调得调制信号。本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图4-2所示。图中，恢复载波Vc先加到输入端IN1上，再经过电容C1端IN1上，再经过电容C1加在⑻、⑽脚之间。已调幅波VDSB先加到输入端IN2上，再经过电容C2加在⑴、⑷脚之间。相乘后的信号由⑿脚输出，再经过由C4、C5、R6组成的P型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（OUT）提取出调制信号。需要指出的是，在图8-2中对1496采用了单电源（+12V）供电，因而⒁脚需接地，且其他脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。9图6-2MC1496组成的解调器实验电路四、实验内容1．用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。2．用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。3．用示波器观察包络检波器的滤波电容过大对AM波解调的影响。4．用示波器观察同步检波器输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。五、实验步骤1.实验准备在实验箱体上插入“高频实验板3”模块。并用连接线将模块上的+12V电源输入端口和地与实验箱体上提供的+12V输出端口与地端口接通,检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。注意：做本实验时仍需重复实验六中的部分内容，先产生调幅波，再供这里解调之用。2.二极管包络检波器二极管包络检波器的实验电路如图4-1所示，开关K4置OFF位置。（1）AM波的解调①m1的AM波的解调(ⅰ)AM波的获得与振幅调制实验中的五、4．⑴中的实验内容相同，以实验箱上的函数发生器作为调制信号源（输出60mVp-p的1kHz正弦波），以AS1637作为载波源（输出60mVp-p的