THKGP-1、2、3高频电子实验箱2

1、实验一、LC与晶体振荡器实验 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。 、实验预习要求 实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第 3章：正弦波振荡器; “高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节 三、实验原理说明 三点式振荡器包括电感三点式振荡器 （哈脱来振汤器） 和电容三点式振 荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1 1、起振条件 1）、相位平衡条件：Xce和Xbe必 需为同性

2、质的电抗，Xcb必需为异性质 的电抗，且它们之间满足下列关系： XC （Xbe Xce）即 1 |XL|XC|， o 1 %FLC 2）、幅度起振条件： 图1-1、三点式振荡器 qm Fu * qie Ar(qoe Au qL) 1 式中：qm晶体管的跨导, 7 - Fu反馈系数，Au放大器的增益, qie晶体管的输入电导， qoe晶体管的输出电导， qL 晶体管的等效负载电导， Fu 一般在0.10.5之间取值。 2、电容三点式振荡器 1)、电容反馈三点式电路一一考毕兹振荡器 图1-2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 Jl

3、-C1 C2 L1 b V c C1 e L C2 L r 1 L1 (b)、交流等效电路 (a)、考毕兹振荡器 图1-2、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1-3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 I C E (a)、克拉泼振汤器 (b)、交流等效电路 图1-3、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1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在Li两端并联一个

4、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。 Ec _L_|Z 1 c 卜1 *3 I e lt =C2 卢 1 d (a)、西勒振荡器 (b)、交流等效电路 图1-4、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 I IJ1 图1-5、皮尔斯振荡器 b-c型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路 如图1-5所示。 四、实验设备 THKGP系列高频电子实验箱； 双踪示波器：2040MHz; 频率计：10M

5、Hz ； 繁用表。 五、实验内容与步骤 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，特别是要学会如何使用“短 路帽”来切换电路的结构形式。 作为第一次接触本实验箱，特对本次实验的具体线路作如下分析； 电阻R101R106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 X-X”）便成为LC西勒振 荡电路，改变C107可改变反馈系数

6、，短接 K101、K102、K103 2-3，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K104 2-3）。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Riio,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Ki和实验单元的电源开关Kioo,电源指示发光二极管 D4和

7、D101点亮。 （一）、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（le、|eq）： 1、组成 LC 西勒振荡器：短接 Kioil-2、K102I-2、K103 1-2、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 K104 2-3 （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

8、算出电流 leq（=0.5V/1K=0.5mA）。 3、量发射极电压和电流：短接 K104 1-2，使西勒振荡器恢复工作，测 量BG102的发射极电压Ue和|e0 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-Po （二）、观察反馈系数 Kfu 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 （三）、测量振荡电压Vl与振荡频率f之间的关系曲线，计算振

9、荡器波 段复盖系数f max/ f min : 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 器的最咼频率 fmax 和最低频率 fmin o f（MHZ） （四）、观察振荡器直流工作点leq对振荡电压VL的影响： 保持Cl07=1000p, Ueq=0.5V , 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) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 VL(p-p) (五) 比较两类振荡器的频率稳定度： 1、LC振荡器 保持 Ci07=1000p, Ueq=0.5

10、V, fo=1.5MHz 不变，分别测量 fi 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 : LC 振荡器f/f。(f。fj/f。100% 晶体振荡器f/fo(fofj/fo100% 六、预习思考题 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

11、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路？ 七、实验注意事项 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。 ，以 2、用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽” 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。 八、实验报告 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。 +

12、 12V 9 实验二、非线性波形变换实验 一、实验目的 1）、了解二极管限幅器的组成与工作原理。 2）掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法。 3）、熟悉将三角波变换成正弦波的方法。 二、实验预习要求 实验前，预习“高频电子线路”第五章：频率变换电路分析基础；“高 频电子技术”第8章：调幅、检波与混频一频谱线性搬移电路等有关章节。 三、实验原理说明 1、二极管函数电路 一个理想的二极管与一个线性电阻串联组合后的伏安特性可视为一条 折线，如图3-1-1所示。若再与一个电源串联，组成为二极管限幅器，它生 成另一条新的折线，如图3-1-2所示。同理，用具有不同电导的二极管支路 分别与不同的

13、电源相串联，可生成各种不同的折线，如图3-1-3所示。如将 多条这种电路并联组合一起，则可生成一条由多个折点组成的具有特定函数 功能的电路，并可以此来逼近某一特定的曲线，此即为二极管函数电路，如 15 图3-1-4所示 图3-1-1、二极管与电阻串联 i 图3-1-3、不同偏置电压下的二极管限幅器 呑D1 NSTD2 二ND3 立D4 图3-1-4、二极管函数电路实例及其伏安特性 2实际线路分析 图3-2所示的电路，是一个由多个限幅 器接在运放反馈支路中所构成的二极管函 数电路。设置二极管DiD3和D4D6的偏 置电路参数，使分压电阻的阻值对应相等。 在选定适当的阻值后，当输入一个三角波 信号

14、时，两组二极管将分别在正负半周的 不同电压下导通，则在电路的输出端可得 D3 D2H D4 +VR -| -VR Ra2 到一个逼近于正弦波的折线组合。一 Vi 01I1 Rf1W 图3-3是图3-2所示电路的输出折线 D6|1。当触发器的输出 为低电平时，恒流源I2断开 ，恒流源I1给C充电，它的两端电压UC随时间线性上升，当达到电源电压 的确2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变 为高电平，恒流源12接通，由于|2|1 （设12=211）, 12将加到C上进行反充 电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压UC又转为直线下降。当 它下降到电源电压的1/3时，电压

15、比较器B输出电压便发生跳变，使触发器 的输出由高电平跳变为原来的低电平， 恒流源|2断开，|1再给C充电， 如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使 |2=2|1,则触发器输出为方波， 经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。C上的电压uc,上升与下降时间相 等（呈三角形），经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。将三角波变为正 弦波是经过一个非线性网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网 络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小， 这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从引脚 2输出。 1、ICL8038引脚功能图 正弦波失真度调整 1 一 14 正弦波输出2 一 13 三

16、角波输出3 一 ICL- -12正弦波失真度调整 占空比调整（外接电阻R A） 4 8032 11 +U EE或地） 频率调整（外接电阻R B）5 一 10外接电容C +Ucc 6 一 9方波输出 调频偏置电压 7一 一 8调频电压输出 图7-2、ICL8038引脚图 供电电压为单电源或双电源：单电源10V30V 双电源土 5V 15V 2、实验电路原理图如图7-3所示 + 12V -12V -.? OUT 图7-3、ICL8038实验电路图 其中Ki为输出频段选择波段开关，K2为输出信号选择开关，电位器 W1为输出频率细调电位器，电位器 W2调节方波占空比，电位器 W3、W4 调节正弦波的非

17、线性失真。 3、实际线路分析 ICL8038的实际线路与图7-3基本相同，只是在输出增加了一块 LF353 双运放，作为波形放大与阻抗变换。根据所选的电路元器件值，本电路的输 出频率范围为约10Hz11KHz;幅度调节范围：正弦波为012V,三角波为 020V，方波为022V。若要得到更高的频率，可适当改变三档电容的值。 四、实验仪器与设备 THKGP系列高频电子线路综合实验箱； 双踪示波器； 频率计； 交流毫伏表。 五、实验内容与步骤 在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，并与电路原理图相对照，了 解各个切换开关的功能与使用。然后按前述的实验步骤开启相应的电源开 关。 （一）、输出正弦波的调

18、整与测量 1取某一频段的正弦波输出，用示波器观测输出端（TP701）的波形。 通过反复调节电位器 W2、W3、W4,使输出正弦波的失真为最小。 2、频率计和交流毫伏表分别测量三个频段的频率调节范围和各频段的 输出频响特性v=f（f）: 从最低频段开始，调节频率细调电位器 Wi，测定本频段的频率调节 范围和输出电压（在最咼与最低频率之间选取相应的）。 频率f 电压V 切换到中间频段，重复的步骤。 切换到最高频段，重复的步骤。 （二）、输出三角波的观察 通过调节频率和幅度，观测输出的波形。 （三）、观察输出的方波信号 1、通过调节频率和幅度，观测输出的波形。 2、通过调节W2,可以改变输出方波的占

19、空比。 六、实验注意事项 1、正弦波的波形调整是一项较细致的实验步骤，往往需要反复多次调 整相关的电位器，以获得一个失真度最小的正弦波形。 2、经实验（三）的第2项步骤后，要想重新恢复正弦波输出，则必须 重新调整电位器 W2。 七、预习思考题 1、如果采用单电源或不对称的双电源供电，对输出有何影响？ 2、本电路输出的最高频率与最低频率受哪些因素的影响？ 3、要想同时输出三种不同波形的信号，有否可能？如何实现？ 4、在实验的实际电路中后两级的运放有何作用？去除它行吗？ 八、实验报告 1、作出各频段的频响特性曲线。 2、回答预习中的思考题。 - # -28 实验五、集成乘法器混频实验 一、实验目的

20、 1）、进一步了解集成混频器的工作原理。 2）、了解混频器中的寄生干扰。 二、实验预习要求 实验前，预习“电子线路非线性部分”第4章：振幅调制、解调与混频 电路；“高频电子线路”第七章：混频，第九章：集成模拟乘法器及其应用； “高频电子技术”第3章：外差式接收机线性频率变换与 AGC电路，第8 章调幅、检波与混频频谱线性搬移电路等有关章节的内容。 三、实验原理 混频器的功能是将载波为fs （高频）的已调波信号不失真地变换为另一 载频fi （固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。例如在调幅广 播接收机中，混频器将中心频率为 5351605KHz的已调波信号变换为中心 频率为465KHZ的

21、中频已调波信号。此外，混频器还广泛用于需要进行频率 变换的电子系统及仪器中，如频率合成器、外差频率计等。 混频器的电路模型如图11-1所示。 图11-1、混频器电路模型 混频器常用的非线性器件有二极管、 三极管、场效应管和乘法器。本振用于产 生一个等幅的高频信号ul,并与输入信号 us经混频器后所产生的差频信号经带通滤 波器滤出。目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由双差 分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中， 为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。本实验采用集成模拟相乘器 作混频电路实验 1K 100 0.01uF 亠 O.OluF 1K K 1

22、00uH 100uH O.OOluF Ll003 + 12V Us a_I 一 0.01uF 100 10k 10k 50k 00 nllrl 8 2 3 6 10 1 4 1 45 1 2 TL V 2 di 图11-2、MC1496构成的混频器电路图 图11-2是用MC1496构成的混频器，本振电压 UL （频率为6MHz）从 乘法器的一个输入端（10）输入，信号电压us （频率为4.5MHz）从乘法器 的另一个输入端（1）输入，混频后的中频（1.5MHz）信号由乘法器的输出 端（6）输出。令输出端的n型带通滤波器调谐在1.5MHz，回路带宽为 450KHz，以获得较高的变频增益。 为了实

23、现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器 上的除了输入信号电压US和本振电压UL外，不可避免地还存在干扰和噪声。 它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接 近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉， 影响输入信号的接收。 干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会 产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。 四、实验仪器与设备 THKGP 高频电子线路综合实验箱； 高频信号发生器； 扫频仪； 双踪示波器； 频率计。 五、实验内容与步骤 在实验箱上找到本实验的单元电路，并接通实验箱电源，按下 +12V， -

24、12V总电源开关Ki、K3, “LC与晶体振荡器实验单元”电源开关 Kioo,以 及本实验单元的电源开关Kiooo,相对应的发光二极管点亮。 （一）、中频 LC 滤波器的调整 扫频输出衰减10db, 丫衰减10,调节丫增幅至适当的幅度，扫频输出 接至LC n型带通滤波器的输入端（TP1003）,检波探头接至输出端（TP1004）, 调整电感线圈L1003的磁芯，使1.5MHz出现峰值，并记录之。 （二）、中频频率的观测 将实验一（ LC 与晶体振荡器实验）的振荡输出信号作为本实验的本振 信号输入乘法器的一个输入端， 乘法器的另一个输入端 （载波输入） 接高频 信号发生器的输出（4.5MHz,

25、0.4Vp-p的载波）。在输出端（TP1004）观测输 出的中频信号,并记录之。 （三）、镜象干涉频率的观测 - 31 - 在双踪同时观测载波 -中频后，缓慢将高频信号发生器的输出频率从 4.5MHz 调至 7.5MHz ，再次观测载波 -中频，记录之，并验证下列关系： f 镜象 f 载波 =2 f 中频 （四）、混频的综合观测 令高频信号发生器输出一个经由 1K 音频调制的载波频率为 4.5MHz 的 调幅波，作为本实验的载波输入，在 TP1001、TP1002、 TP1003 和 TP1004 处， 用双踪示波器对照观测混频的过程，并记录之。 六、实验注意事项 1、测量时应用双踪同时观察本

26、振 -载波，载波 -中频，以便比较。 2、本实验用到实验一的（ LC 与晶体振荡器实验）输出信号。因此，在 进行本实验前必须调整好实验一的输出，使之满足本实验的要求。 七、预习思考题 1、除乘法器外，还有哪些器件可组成混频器？试举例说明。 2、分析寄生干涉的原因，并讨论预防措施。 八、实验报告 1、根据观测的结果，绘制所需要的波形图，并作分析。 2、在幅频座标中绘出本振频率与载波频率和镜象干扰频率之间的关系， 并作分析。 3、归纳并总结信号混频的过程。 +12V 集成乘法器混频实验 37 实验六、数字调频与解调实验 一、实验目的 1）、掌握频率键控FSK调制工作原理及其电路的组成。 2）、掌握

27、利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。 二、实验预习要求 实验前，预习“电子线路非线性部分”第 5章：角度调制与解调电路， 第6章：反馈控制电路；“高频电子线路”第八章：角度调制与解调，第十 章：反馈控制电路；“高频电子技术”第9章：角度调制与解调一一非线性 频率变换电路，第10章：反馈控制电路等有关章节。 三、实验原理 数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式，由于这种调制解 调方式容易实现，抗噪声和抗衰性能较强，因此在中低速数据传输通信系统 中得到了较为广泛地应用。 数字调频又称为移频键控 FSK，它是利用载频频率的变化来传递数字信 号。 （一）、FSK调制电路工作原理 1、FSK调

28、制电路原理框图，如图9-1所示 正弦载波信号 f 1=32KHz 正弦载波信号 f2=16KHz 图9-1、FSK调制电原理框图 由图 9-1 可知，输入的基带信号（具有一定传输速率的数字脉冲信号） 通过两个模拟传输门Ti和T2和一个反相器，分别控制两路不同频率的正弦 载波信号Ui和U2。当基带信号序列出现高电平“ 1”时，Ti打开，T2关闭， 输出一路载波信号Ui;当基带信号序列出现低电平“ 0”时，由于反相器的 作用，使T1关闭，T2打开，输出另一路载波信号U2。将两路模拟门的输出 信号经由加法器“刀”的综合作用，在输出端就形成了一个已调制的FSK 信号。 （二八FSK解调电路工作原理 用

29、锁相环解调 FSK 的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时， 使它锁定在FSK中的一个载频fi上时，输出高电平；而对另一载频f2失锁， 输出低电平。那么在锁相环滤波器的输出端就可以得到解调的基带信号序 列。 FSK解调电路采用集成锁相环MCI4046。将压控振荡器的中心频率设 在fi （例如i6KHz），当输入信号为f2 （例如32KHZ）时，环路失锁，此时 环路对 i6KHz 载频的跟踪破坏，鉴相器输入端的两个比较信号存在频差， 经鉴相器后输出一串无规则的矩形脉冲， 而锁定指示输出为低电平。 由此可 见，环路对 i6KHz 载频锁定时输出高电平，对 32KHz 载频失锁时就输出低 电平。

30、只要适当地选择环路参数，使它对 i6KHz 锁定，对 32KHz 失锁，则 在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。 四、实验仪器与设备 THKGP 系列高频电子线路综合实验箱； 39 双踪示波器； 频率计。 五、实验内容与步骤 （一）、实际线路分析 用作载波的方波信号32KHZ和16KHZ分别从K 901和02输入（在TP901 和TP902可观察到它们的波形），经BG901和BG903的射级输出，并经电感和 电容的滤波电路，分别滤出32KHZ和16KHZ正弦波信号，再经BG902和BG904 的射级跟随，输出两路正弦载波信号（在TP903和TP904可观察到它们的波 形）。基带信号从K904输入，控制模拟开关U901A和U901B，使基带信号分别 对32KHZ和16KHZ的载波信号进行调制。由于反相器 U904A的作用，使两 路载波分时在负载R921上输出，从而在负载R921上形成已调制的FSK信号， 并从K903输出。 U 902为集成模拟锁相环，通过外围电路参数的选择，使压控振荡器的中 心频率设计在16KHZ，R915和C903构成外接低通滤波器。U903A为异或门， 作包络检波判决输出，当锁相环锁定时，环路对输入 FSK 信