《通信电路课程设计》.doc

高频电子线路实验指导书实验注意事项1、接通电源前请确保电源插座接地良好。2、各实验模块上的双刀双掷开关、拨码开关、复位开关、自锁开关、手调电位器和可调电容等均为磨损件，请不要频繁按动或旋转。3、请勿直接用手触摸芯片、电解电容等元件，以免造成损坏。4、本实验平台的连接线均采用两端都带Q9插头的连接线，使用连接线时，在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻放，检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住线端的金属外壳轻轻摇晃，直至连线与孔松脱，切勿盲目旋转及用蛮力强行拔出。5、按动开关或转动电位器时，切勿用力过猛，以免造成元件损坏。实验一 高频模块系统预备实验一、仪器介绍高频电路实验平台是根据各高校电子类专业的高频课程而设计的，结合当今无线对讲机的应用而设计的实验系统。高频电路实验平台力求电路原理清楚，重点突出，实验内容丰富；其电路设计构思新颖、技术先进、波形测量点选择准确，具有一定的代表性。二、实验平台结构高频电路实验平台由六大模块组成：1、发射电路模块；2、接收电路模块；3、基本电路模块；4、音频信号源产生模块；5、数字信号源产生模块；6、小课题设计模块。123456789101112131415161718192021图1.1 高频电路实验平台的结构框图高频电路实验平台的结构框图如图1.1所示，这六大模块又由若干个小功能区组成，下面对每个小功能区说明如下：发射电路模块：（1）声音信号接入区；（2）电源稳压区；（3）压控振荡及锁相环路区；（4）高频小信号功率放大区。接收电路模块：（5）一本振锁相环区；（6）电源稳压区；（7）接收高频小信号处理及一混频、二混频、鉴频区；（8）音频信号功率放大区。基本电路模块：（13）IC（MC1496）幅度调制区；（14）IC（MC1496）幅度解调区；（15）IC（LM565）频率调制区；（16）IC（LM565）频率解调区；（17）电源稳压区；（18）音频信号功率放大区。音频信号源产生模块：（9）非同步正弦波产生区；（10）2K同步正弦波产生区；（11）音乐信号产生区。数字信号源产生模块：（12）产生1kHz2048kHz的方波信号（按倍频递增）。小课题设计模块：（19）面包板开发区；（20）DIP封装芯片引脚引出测试区；（21）电源引出区（从上至下：-12V、GND、+5V、+12V）。3、音乐信号源音乐信号产生电路用来产生音乐信号作为调制信号，以检查通话质量。音乐信号由U203音乐片厚膜集成电路产生。音乐信号源发生模块图3.3所示。图3.3 音乐信号源发生模块电原理图五、实验步骤1、打开实验箱右侧电源开关；按下实验板电源开关K101，电源指示灯D101亮；2、将CPLD产生的2kHz方波信号送入同步信号电路（内部已连好，在这不用连，如果K101未打开，则须外接一个2kHz/5Vp-p的方波信号到J202）。3、用示波器观测SP201、SP203、SP204等各点波形。 SP201：0.3-3.4kHz的非同步信号，通过W201来改变频率，W202来改变占空比，通过W203来改变其幅度。如图3.4所示。实验一 高频信号测量实验一、实验目的1、熟悉示波器的使用2、熟悉信号发生器的使用3、熟悉高频毫伏表的使用4、熟悉实验平台二、实验仪器1、高频电路实验平台 1台2、示波器 1台3、信号发生器 1台4、高频毫伏表 1台三、实验内容和步骤1、测量SP102方波的2kHz波形面板测量点如下表所示。表 测量点表测量点频率波形对应U101引脚SP1022kHz方波77脚SP1122048kHz方波11脚(1)、开启电源：打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关黄色按钮K101，电源指示灯D101亮，系统开始工作；打开示波器的电源，并把CH1通道输入开关打开。(2)、连接示波器探头：示波器测量线一头（圆头）连接示波器CH1通道，探头连接测量点测量各波形，实验箱上GND为接地点，测量各点波形时示波器探头的地线夹子应先接地。(3)、测量方波波形：示波器探头测量SP102的波形：调整以下旋钮：右侧垂直位置旋钮（垂直）、垂直位置幅度缩放旋钮（垂直）、水平位置旋钮（水平）、水平位置宽度缩放旋钮（水平）。（或使用示波器右上方AUTO按钮自动调整并把合适的波形显示到示波器上）。(4)、将测量波形记录到实验报告中，并根据示波器的波形显示计算频率、周期。2、测量SP112方波的2048kHz波形实验步骤与1相同，将测量波形记录到实验报告中，并根据示波器的波形显示计算频率、周期。3、高频毫伏表测量1、2中波形的电压(1)、高频毫伏表简介：毫伏表是一种用来测量正弦电压的交流电压表。主要用于测量毫伏级以下的毫伏、微伏交流电压。高频毫伏表主要测量高频电压的有效值（不是峰峰值Vpp，有效电压乘以即为峰峰值）。(2)、高频毫伏表校准：将量程开关调到1V，接通电源，开机预热10-15分钟，将探头插入后面的校正孔，接通良好后，调节前面板“满度”按钮，使指针在1V满度，然后拔出探头，将量程开关调到3mv，调节“调零”旋钮，将指针指到0。校准完毕。(3)、高频毫伏表连接：连接高频毫伏表的测量线，一头连接到高频毫伏表，探头用于测量电压，实验箱上GND为接地点，测量各点波形时高频毫伏表探头的地线夹子应先接地。(4)、高频毫伏表测量1、2波形的电压：打开高频毫伏表开关，然后调整按钮把量程调到3V，使用高频毫伏表探头测量第1、2步波形SP102、SP112方波的电压。 (5)、将毫伏表测量1、2波形的电压值记录到实验报告中，比较测量值与示波器读数的值。4、测量信号发生器输出1VP-P、10kHz方波波形1) 打开信号发生器电源开关。2) 选择信号发生器左下方波按钮，并将信号发生器CH1输出开关打开。3) 选中信号发生器的幅度调节按钮调整信号幅度为1Vp-p。4) 选中信号发生器的频率调整按钮，通过 按钮可以调整频率，或者直接用设置频率。5) 将信号发生器CH1输出连接到示波器的CH1输入。6) 观察示波器波形，并在实验报告中记录波形。根据示波器的波形显示计算频率、周期。5、测量信号发生器输出正弦波形1VP-P、10MHz信号发生器波形输出改为正弦波，并调整频率为10MHz，幅度为1Vp-p。观察波形，并在实验报告中记录波形。根据示波器的波形显示计算频率、周期。6、高频毫伏表测量4、5波形的电压 调整高频毫伏表量程调到1V，使用高频毫伏表测量4、5的方波波形(1Vp-p、10kHz)、正弦波形(1Vp-p、10MHz)的电压，并记录在实验报告中。比较测量值与示波器读数值。实验二 高频小信号选频放大实验一、实验目的1、掌握并联谐振回路的谐振条件。2、掌握并联谐振回路的谐振曲线、相频特性曲线和通频带的描述方法。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、频率计 1台4、高频信号发生器1台三、本实验注意事项1、在测量时，可将探头端打到X10档，以尽量减小探头对电路的影响。2、在调节中周磁芯时要十分小心，以免损坏器件。三、实验内容1、画出电路的交流等效电路。2、测试该电路的选频特性。3、根据所测数据描绘其谐振特性曲线。四、实验原理及电路高频小信号选频放大电原理图如图9.1所示。放大器输入端C508、T501为一个高通滤波器，用来滤除低频干扰信号，其截止频率较低对，对选频特性影响很小。 小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f0，谐振电压放大倍数AV0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等。放大器各项性能指标及测量方法如下：1、谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图9.1所示电路，f0的表达式为，式中L为调谐回路电感线圈的电感量；为调谐回路的总电容，的表达式为，式中 C为C518；Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2为初次级线圈匝数比系数。 +9V 图9.1 高频信号选频实验电原理图调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。2、电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为 式中，为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180 而是为180+fe。AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图9.1中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算： 或 3、通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为 式中，QL为谐振回路的有载品质因数。分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为 上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压VS不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图9.2所示。图9.2 谐振曲线可得： ，通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C，选用高值的电感线圈。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。4、选择性矩形系数调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kv0.1时来表示，如图9.2所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1 AV0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即 上式表明，矩形系数Kv0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。五、实验步骤1、将K503的1, 2脚用跳线器连接起来。2、打开高频信号发生器，调整频率范围：10MHz 12MHz，幅度（峰-峰）在40mV左右。3、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K501，此时电源指示灯D501亮。4、在J501处输入高频小信号。5、在SP503处示波器进行观察高频信号，并记录频率改变后，输出幅度的变化。将结果填入表9.1中。表9.1 高频信号选频实验频幅特性表f0(MHz)降100KHZ中心频率10-11MHZ升100KHZVpp(mV)6、找出数据的变化规律，并分析原因。六、实验结果与讨论1画出实验电路的交流等效电路于图9.3中。2整理实验数据，并画出谐振特性曲线于图9.3中。 图9.3 交流等效电路及谐振特性曲线3、谐振频率.4、计算选频放大器的通带宽。5、观察矩形系数。实验三 高频功率放大器实验一、实验目的1、掌握乙类功率放大器的基本工作原理，乙类放大器的调谐特性，以及负载改变时的动态特性。2、了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性，以及负载改变时的动态特性。3、比较甲、乙、丙类功率放大器的特点、功率、效率。4、掌握乙类放大器的计算与设计方法。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、频率计 1台三、实验内容1、观察高频功率放大器在甲乙类工作时的状态。2、测试甲乙类功放的调谐特性。3、测试甲乙类功放的负载特性。四、实验原理及电路在本系统中，根据实际应用，采用的是甲乙类功率放大器进行高频信号的功率放大。1、电路图简要说明高频功率放大器实验电原理图如图8.1所示。信号经过C424耦合进入Q404进行放大，再经过由T402、C422构成的LC谐振回路通过天线发射到空间。载波入+9V 图8.1 甲乙类功率放大器电路原理图功率放大器的工作状态，按照放大器电流导通角的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。功率放大器电流导通角越小，放大器的效率越高。甲类功率放大器的=180o，效率最高只能达到25%，适用于小信号低功率放大，一般作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。非线性乙类功率放大器的电流导通角90180效率可达到50%，通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。非线性丙类功率放大器的电流导通角90o，效率可达到80%，通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。特点：非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1或更小)，基极偏置为负值，由于电流导通角90o，为了不失真地放大信号，它的负载必须是LC谐振回路。下面介绍甲类功放和丙类功放的工作原理及基本关系式。2、甲类功率放大器1）静态工作点如图8.1所示，甲类功率放大器工作在线性状态，电路的静态工作点由下列关系式确定： 2）负载特性甲类功放的交流输出功率P0可表示为： 式中，为输出负载上的实际功率，为变压器的传输功率，一般0.750.85。图8.2为甲类功放的负载特性。为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点，此时集电极的负载电阻RH称为最佳负载电阻。集电极的输出功率PC的表达式为： 式中，Vcm为集电极输出的交流电压振幅；Icm为交流电流的振幅，它们的表达式分别为： 式中，VCES称为饱和压降，约1V 图8.2 甲类功放的负载特性如果变压器的初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，则，式中为变压器次级接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗。3）功率增益功率放大增益Ap的表达式为：其中，Pi为放大器的输入功率，它与放大器的输入电压Vim及输入电阻Ri的关系为： 3、丙类功率放大器1）基本关系式丙类功率放大器的基极偏置电压VBE是利用发射极电流的直流分量IEO（ICO）在射极电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时，集电极的输出电流iC为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压vc1、电流ic1。图8.3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式：。 图8.3 丙类功放的基极/集电极电流和电压波形式中，为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；为集电极基波电流振幅；为集电极回路的谐振阻抗。 式中，PC为集电极输出功率，式中PD为电源VCC供给的直流功率；ICO为集电极电流脉冲IC的直流分量。放大器的效率为 2）负载特性当放大器的电源电压VCC，基极偏压Vb，输入电压(或称激励电压)Vsm确定后，如果电流导通角选定，则放大器的工作状态只取决于集电极回路的等效负载电阻Rq。谐振功率放大器的交流负载特性如图8.4所示，由图8.4可见，当交流负载线正好穿过静态特性转移点A时，管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降VCES，集电极电流脉冲接近最大值Icm。此时，集电极输出的功率PC和效率都较高，此时放大器处于临界工作状态。Rq所对应的值称为最佳负载电阻，用R0表示，即 图8.4 谐振功放的负载特性当RqR0时，放大器处于欠压状态，如C点所示，集电极输出电流虽然较大，但集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。当RqR0时，放大器处于过压状态，如B点所示，集电极电压虽然比较大，但集电极电流波形有凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。判断放大器是否为临界工作状态的条件是：。4、主要技术指标及测试方法1、输出功率高频功率放大器的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。对于图8.1所示的电路中，由于负载RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0上的功率等于负载RL上的功率，所以将集电极的输出功率视为高频放大器的输出功率，即：测量功率放大器主要技术指标的连接电路如图8.5所示，其中高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率，示波器监测波形失真，直流毫安表mA测量集电极的直流电流，高频电压表V测量负载RL的端电压。只有在集电极回路处于谐振状态时才能进行各项技术指标的测量。可以通过高频毫伏表V及直流毫安表mA的指针来判断集电极回路是否谐振，即电压表V的指示为最大，毫安表mA的指示为最小时集电极回路处于谐振。当然也可以用扫频仪测量回路的幅频特性曲线，使得中心频率处的幅值最大，则集电极回路处于谐振。图8.5 高频功放的测试电路放大的输出功率可以由下式计算：，式中，VL为高频电压表V的测量值。2、效率高频功率放大器的总效率由晶体管集电极的效率和输出网络的传输效率决定。而输出网络的传输效率通常是由电感、电容在高频工作时产生一定损耗而引起的。放大器的能量转换效率主要由集电极的效率所决定。所以通常将集电极的效率视为高频功率放大器的效率，用表示，即。利用图8.5所示电路，可以通过测量来计算功率放大器的效率，集电极回路谐振时，的值由下式计算：。式中，VL为高频电压表V的测量值。3、功率增益放大器的输出功率P0与输入功率Pi之比称为功率增益，用AP（单位：dB）表示（）。五、实验步骤1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K401，此时电源指示灯D401亮。2、用示波器观察SP406处的波形(振荡器输出正弦波)，适当调节T402，使得SP406处的幅度达到一个最大值。3、将K404的1,2连接起来，调节W403，示波器测量输出电压波形、高频毫伏表测量输出电压。六、实验结果和计算1、画出该电路的交流通路，判断该电路为哪类功率放大器。2、计算出发射功率。七、本实验注意事项调节T402时要用力适当，不可强拧。实验四 电容三点式振荡器实验一、实验目的1、掌握考毕兹振荡电路的工作原理。2、通过实验了解晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。3、通过这个实验来了解实际电路中对考毕兹振荡电路的优化和应用。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、万用表 1块4、频率计 1台三、实验内容1、熟悉振荡器各元件及其作用。2、根据电路图画出Q401的直流通路。3、根据电路图画出振荡器的交流通路。4、测试LC振荡器的频率稳定度。四、实验原理及电路1、电容三点式振荡电路（考毕兹电路） 图7.1 考毕兹电路电原理图 图7.2 改进型考毕兹电原理图经典的电容三点式基本电路如图7.1所示。改进型考毕兹电路如图7.2所示，在振荡器的谐振回路中增加了电容器C5，用以改变振荡器的振荡频率，振荡器的起振条件仍由C3和C4确定，它们同时也影响振荡频率。2、本实验电路图简要说明电路图如图7.3所示，Q401和R405的上端接+9V直流电压，C407和C409确定振荡器的启振，变容二极管D402用来改变振荡频率。根据这些信息即可画出该电路的直流通路和交流通路。图7.3 电容三点式振荡器实验电原理图五、实验步骤1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K401，此时电源指示灯D401亮。2、将K402的1,2脚用跳线开关导通，并调节W401，使得D402的正极到地的压降在2V左右。3、用频率计测量SP405处的频率变化情况。4、用示波器查看SP405处的信号幅度。六、实验记录1、画出该电路的直流等效电路和交流等效电路。2、简述考毕兹电路的不足之处和改进后的考毕兹电路是否解决了这些不足。七、本实验注意事项1、在观察各波形时，手不能触摸到元器件，否则将导致振荡器停振，从而看不到波形。2、在调节T401的磁芯时，注意不能用力过大，以免磁芯损坏。实验五 压控振荡器实验一、实验目的1、掌握变容二极管工作特性。2、掌握压控振荡器的工作原理。二、实验仪器1、高频电路实验平台1台2、50M双踪示波器1台三、实验内容1、测试变容二极管的工作特性。2、观察并记录振荡波频率。3、观察当变容二极管两端压降改变时对振荡频率的影响。4、思考如何实现变容二极管调频。四、实验原理及电路根据图4.1可知，当变容二极管的两端压降发生改变时，其电容值发生了变化。图4.1 变容二极管的特性曲线压控振荡器电原理图如图4.2所示，正是利用变容二极管的特性来实现压控振荡器实验。在实验中，不需要加入音频信号。当我们把K402的1,2脚连接起来时，即进行压控振荡器实验。需要说明的是：W401的1端接地、3端接+5V电源，振荡器是由变容二极管D402、C410、C405、C406、T401、Q401构成。其工作原理如下：K402的1,2脚连接W401的2端向上D402的两端压降增加D402的容值降低振荡器频率上升达到压控振荡的目的。图4.2 压控振荡器实验电路原理图五、实验步骤1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K401，此时电源指示灯D401亮。2、将K402的1,2脚用跳线开关导通。3、用万用表测量SP403处到地的直流压降并作记录。4、用频率计测量SP405处的振荡频率并作记录。5、调节W401，使得SP403处的电位V1在04.5V之间变化，并将SP405处测得的频率f0记录下来。整理数据后填入表4.1中：表4.1 电压频率关系表V1/V0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.56、若T401的电感值约为0.6H，试根据已有数据绘出变容二极管D402的压-容特性曲线。六、实验报告要求1、整理实验数据，填写表格4.1。2、归纳并总结压控振荡器的工作原理。七、本实验注意事项1、在测量的整个过程中，不要随便调节T401；2、频率计测量时，可以测三次取平均。实验六 IC幅度调制实验一、实验目的1、掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑止载波双边带调幅的方法。2、研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。3、掌握调幅系数的测量与计算方法。4、通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅的波形。5、了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、万用表 1块4、函数信号发生器1台三、实验内容1、调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。2、实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3、实现抑止载波的双边带调幅波。四、实验原理及电路幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。1、集成模拟乘法器的内部结构集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。1）MC1496的内部结构在IC幅度调制实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用。MC1496是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图13.1和图13.2所示。其中v1、v2与v3、v4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源v5与v6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。v7、v8为差分放大器v5与v6的恒流源。图13.1 MC1496内部电路图2）静态工作点的设定（1）静态偏置电压的设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图13.1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系，即8=10， 1=4， 6=1215V6 (或12)-8 (或10)2V15V8 (或10)-1(或4)2V图13.2 MC1496引脚分布图15V1(或4)-52V（2）静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源I0的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻VR接正电源+VCC由于I0是I5的镜像电流，所以改变VR可以调节I0的大小，即当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-Vee，5脚通过一电阻VR接地，所以改变VR可以调节I0的大小，即 根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA，一般取。在本实验电路中VR用6.8K的电阻R312代替。2、实验电路说明用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如图13.3所示。器件采用双电源方式供电（9V，5V），所以5脚偏置电阻R312接地。电阻R303、R305、R306、R313、R314为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在v1v4（见图13.1）的输入端，即引脚8、10之间；载波信号Vc经高频耦合电容C301从10脚输入，C304为高频旁路电容，使8脚交流接地。调制信号加在差动放大器V5、V6（见图13.1）的输入端，即引脚1、4之间，调制信号V经低频偶合电容E305从1脚输入。2、3脚外接1K电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚12）输出。图13.3中W301用来调节引出脚1、4之间的平衡，在电路调至平衡状态时，12脚输出的载波被抵消，载波输出为零，电路处于抑制载波的双边带调制；当电路调至不平衡状态时，12脚输出端有载波输出，电路处于幅度调制状态，12脚输出全调幅信号，即有载波和两个边带。图13.3 MC1496集成电路构成的调幅器电路图五、实验步骤1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K101、K301，此时电源指示灯D101、D301、D302亮。2、根据下表中电压正负提示，用万用表实测MC1496的各引脚到地的直流压降，将数据填入表13.1中。管脚1234567891011121314正负0-0-+0+0+0+0-电压（V）表13.1 MC1496的各引脚到地的直流实测表3、用带Q9插头的连接线把J101和J301连接起来（或从函数信号发生器中直接引入128kHz的载波信号接到J101上），用示波器观察SP301处的波形（调幅载波），调节W101，使得SP301处调幅载波幅度V0在0.2V左右。4、用示波器观察SP304处的波形（调幅载波），调节平衡电位器W301，使得SP304处的调幅载波幅度V1在0.2V左右。5、加入音频信号；用带Q9插头的连接线把J203（2kHz同步正弦波）和J302连接起来（或从函数信号发生器中加入一个2kHz的音频信号接到J203上），用示波器观察SP302处的波形（同SP203处2kHz同步正弦波），调节W204，使得SP302处音频接入幅度V2在0.2V左右。6、再用示波器观察SP304处的波形（双边带调幅信号），调节W204，观察调幅波的变化，由ma=（V2/V0）*100%计算出调幅度ma是多少，并在表13.2中填入相应的数据。表13.2 调幅度ma与调幅波的波形关系表V2(V)0.10.20.30.40.5调幅度maSP304波形7、重做第4步（先不接入音频调制信号），调节平衡电位器W301，使得SP304调幅载波幅度V1在0V左右，此时在第6步中在SP304处所看到的波形即为载波被抑制的双边带调幅信号，试将观察到的信号描绘出来，并比较两种调幅信号的区别。六、实验报告要求1、整理实验数据及波形，填入上面的表格中。2、画出调幅实验中ma30、ma100、ma 100% 的调幅波形,分析过调幅的原因。3、画出当改变W301时能得到几种调幅波形，分析其原因。4、画出全载波调幅波形、抑止载波双边带调幅波形及单边带调幅波形，比较三者区别。七、本实验注意事项1、使用万用表时，注意测量档、量程、正负的使用方法。2、使用示波器时，合理运用调节旋钮，使波形便于观测和描绘。3、调节W301时，用力适度。实验十四 IC幅度解调实验一、实验目的1、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。2、掌握二极管峰值包络检波的原理。3、掌握用集成电路实现同步检波的方法。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、万用表 1块4、函数信号发生器1台三、实验内容1完成普通调幅波的解调。2观察抑制载波的双边带调幅波的解调。3观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波时的现象。四、实验原理及电路检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图14.1所示（此图为单音频调制的情况）。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。图14.1 检波器检波前后的频谱1、二极管包络检波的工作原理 当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。图14.2 二极管包络检波的工作原理图大信号检波原理电路如图14.2（a）所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD很大，使电容器上的电压VC很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图14.2（a）图中所示。这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。这时二极管导通与否，由电容器C上的电压VC和输入信号电压Vi共同决定.当高频信号的瞬时值小于VC时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图14.2（b）中的tl至t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图14.2（b）中的t2至t3时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻R放电。这样不断地循环反复，就得到图14.2（b）中电压VC的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数RdC很小(Rd为二极管导通时的内阻)：而放电时间常数足够慢，即放电时问常数RC很大，满足RdCRC，就可使输出电压VC的幅度接近于输入电压Vi的幅度，即传输系数接近l。另外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电压周期(放电时VC的值基本不变)，所以输出电压VC的起伏是很小的，可看成与高频调幅波包络基本一致。而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同，故输出电压VC就是原来的调制信号，达到了解调的目的。对于二极管包络检波，RC时间常数的选择很重要。RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式： 其中：ma为调幅系数，为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻R不相等，而且调幅度又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满足。2、同步检波（1）同步检波原理同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。同步检波器的名称由此而来。外加载波信号电压加入同步检波器可以有两种方式，如图14.3所示。图14.3 同步检波器方框图一种是将它与接收信号在检波器中相乘，经低通滤波器后检出原调制信号，如图14.3(a)所示；另一种是将它与接收信号相加，经包络检波器后取出原调制信号，如图14.3(b)所示。设输入的已调波为载波分量被抑止的双边带信号1，即。本地载波电压，本地载波的角频率0准确的等于输入信号载波的角频率1，即1=0,但二者的相位可能不同；这里表示它们的相位差。这时相乘输出（假定相乘器传输系数为1） 低通滤波器滤除21附近的频率分量后，就得到频率为的低频信号 由上式可见，低频信号的输出幅度与cos成反比。当=0时，低频信号电压最大，随着相位差加大，输出电压减弱。因此，在理想情况下，除本地载波与输入信号载波的角频率必须相等外，希望二者的相位也相同。此时，乘积检波称为“同步检波”。（2）实验电路说明用MC1496集成电路构成的幅度解调器电路图如图14.4所示。本实验既有乘积型检波器电路来实现幅度解调，如图14.4所示；也有二极管检波器电路来实现幅度解调，如图14.5所示。在图14.4中，电路说明同前一实验。不同之处是现在1,4脚加入的不是音频信号，而是由前一实验经MC1496调幅的已调幅小波信号；再经过乘法器而得到原来的音频信号V，音频信号从12脚出来后经两级RC低通滤波滤掉由乘法器出来的和频信号。图14.4 MC1496幅度解调电原理图图14.5 二极管检波电原理图五、实验步骤1、打开实验箱右侧电源开关，按下实验板电源开关K101、K301，此时电源指示灯D101、D301、D302亮。2、用带Q9插头的连接线把J101（128kHz正弦波）和J301连接起来，用示波器观察SP301处的波形（调幅载波），调节W101，使得输出幅度V0在0.2V左右。3、用示波器观察SP304处的波形（调幅载波），调节平衡电位器W301，使得SP304处的调幅载波幅度V1在0.2V左右。4、加入音频信号；用带Q9插头的连接线把J203（2kHz同步正弦波）和J302连接起来（或从函数信号发生器中加入一个2kHz的音频信号接到J203上），用示波器观察SP302处的波形（同SP203处2kHz同步正弦波），调节W204，使得SP302处音频接入幅度V2在0.2V左右。5、将K302的1,2脚连接起来，用示波器观察SP303处的波形（同步载波），应与SP301处的波形一致。6、用示波器监控SP305的波形（同步检波解调出信号），调节平衡电位器W302，使音频波形的幅度达到最大，载波波形的幅度达到最小。7、改变载波的频率f0（由函数信号发生器引入，幅度为1V左右），重复步骤3、4、5、6，观察SP304、SP305的波形变化情况，并将波形绘于表14.1中。*8、将K303的1,2脚用跳线器连接起来，做二极管检波实验，重复步骤7（在第3步中调节W301时使V1幅度在1V左右），观察并描绘SP314处的波形（二极管解调出信号）于表14.1中，并比较SP305和SP314的波形有什么差异。表14.1 载波频率与调幅检波关系表f0（kHz）163264128256SP304波形SP305波形SP314波形六、实验报告要求1、熟练运用MC1496，简要分析其内部构造原理。2、按要求填写表14.1，分析各波形之间的差异和产生这种差异的原因。七、本实验注意事项1、调节W302时，只有在参数适中时才能解调，调节时要有耐心。2、从J101或J105处引入的载波信号由于电路参数不是很好，波形有一些失真，但不影响实验结果，在课题设计实验中专门对此进行了讨论。实验十五 IC频率调制实验一、实验目的1、了解锁相环LM565参数的计算方法。2、掌握调频器电路的工作原理和应用。3、掌握锁相环用作调频器的应用方法。加深对环路基本特性的理解。二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、双踪示波器 1台3、万用表 1块三、实验内容1、LM565的调频原理分析。2、LM565实现频率调制的电路分析。四、实验原理及电