非线性电路试验指导书1

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非线性电路试验

指导书

重庆邮电大学移通学院电信系

电工电子技术试验室

目录

试验一LC与晶体振荡器试验????????????????????????1试验二幅度调制与解调试验????????????????????????4试验三非线性波形变换试验????????????????????????7试验四变容二极管调频器及相位鉴频器试验?????????????????10试验五数字锁相环试验??????????????????????????13试验六锁相调频与鉴频试验????????????????????????15试验七函数信号发生试验?????????????????????????18试验八锁相环与锁相式频率合成器试验???????????????????21试验九数字调频与解调试验????????????????????????24试验十数字信号发生试验?????????????????????????27

非线性电路试验指导书

试验一LC与晶体振荡器试验

一、试验目的

1、了解LC振荡器和晶体振荡器的基本电路组成结构及其工作原理。2、了解两振荡电路的动态工作点，了解工作点对振荡器的影响。3、LC振荡器和晶体振荡器分别所输出波形的频率相关那些器件参数。二、试验预习要求

试验前，预习相关教材：“正弦波振荡器〞等有关章节的内容。三、试验原理说明

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1-1。

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，且它们之间满足以下关系：2）幅度起振条件：

Xc??(Xbe?Xce)即|XL|??|XC|，?o?1LCbXbe+Vf_XcbceXce+Vo_qm?Fu*qie?1(qoe?q'L)Au式中：qm——晶体管的跨导，FU——反馈系数，AU——放大器的增益，qoe——晶体管的输出电导，q'L——晶体管的等效负载电导，FU一般在0.1~0.5之间取值。

qie——晶体管的输入电导，图1-1、三点式振荡器

2、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器

电路如图1-2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，调理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十分广泛的应用。本试验箱所提供的LC振荡器就是西勒振荡器。

EccbeL1C2C1C3bcC1C3eC4C2L1C4（a）、西勒振荡器（b）、交流等效电路图1-2、西勒振荡器

3、晶体振荡器

本试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

-1-

如图1-3所示。

图1-3、皮尔斯振荡器

四、试验设备

TKGD系列高频电子试验箱；双踪数字示波器；数字万用表。五、试验内容与步骤

开启试验箱，在试验板上找到与本次试验内容相关的单元电路，并对照试验原理图，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〞来改换电路的结构形式。

作为初次接触本试验箱，特对本次试验的具体线路作如下分析；

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。三极管BG102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。

经过以上的分析后，可进入试验操作。接通交流电源，然后按下试验板上的+12V总电源开关K1和试验单元的电源开关K100，电源指示发光二极管D4和D101点亮。

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470p~1000p的电容器，这样就组成了与图1-2完全一致的LC西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减×10或×1)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，测量其输出频率。

2、测量发射极电压和电流：西勒振荡器工作，测量BG101和BG102的动态工作点电压并计算其电流。3、组成晶体振荡器：短接K1012-3、K1022-3、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。六、预习思考题

1、使用数字万用表测量电路的动态工作点有何特点？

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、射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电路？七、试验本卷须知

1、本试验箱提供了本课程所有的试验项目，每次试验寻常只做其中某一个单元电路的试验，因此不要随意操作与本次试验无关的单元电路。

2、用“短路帽〞换接电路时，动作要便捷，更不能丢失“短路帽〞，以免影响后续试验的正常进行。3、试验完毕时必需按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关。八、试验报告要求

1、简单描述该试验振荡器电路的组成和工作原理；

2、分别绘制出“LC振荡器〞和“晶体振荡器〞两电路简图（仅存相关参数的器件和关键电路部分，弃掉无关的部分）；

C1J1bceC2非线性电路试验指导书-2-

3、填写对“LC振荡器〞和“晶体振荡器〞两电路中的测量数据。电路名称LC振荡器晶体振荡器

输出频率（KHz）输出幅度（Vp-p）BG1-eBG1-bBG1-cBG2-eBG2-b附：LC振荡器与晶体振荡器试验电路原理图

K100

＋12V

L101560μHC104100μR1125.6KTP101C1110.01μD101LEDK103R11130KC103X1016MHzBG1013DG6CC106470p123R104560C108270pR10711KR1120.01μBG1028050TP10R1101KR1084.7KC1130.01μR109560J101

K101123R10547K102123K104C1107~15pC109100pR113100KC1071000p123C1010.01μC102200pR1061KC1050.01μL10256μH振荡输出

非线性电路试验指导书-3-

试验二幅度调制与解调电路试验

一、试验目的

1）加深理解幅度调制与检波的原理。

2）把握用集成模拟乘法器构成调幅电路的方法。

3）了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。二、试验预习要求

试验前，预习相关教材的“幅度调制、解调与混频——频谱线性搬移电路〞等有关章节内容。三、试验原理

1、调幅与检波原理简述：

调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化；而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带调制（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带调制信号。

把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如晶体二极管和晶体三极管)，经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。

2、集成四象限模拟乘法器MC1496简介：

本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端、VY和一个输出端VO。一个理想乘法器的输出为VO=KVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K（+OS）（VY+VYOS）+VZOX。为了得到好的精度，必需消除OS、VYOS与VZOX三项失调电压。集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器，内部电路含有8个有源晶体管。本试验箱在幅度调制，同步检波，混频电路三个基本试验项目中均采用MC1496。MC1496的内部原理图和管脚功能如图5-1所示：

MC1496各引脚功能如下：

1）SIG+信号输入正端2）GADJ增益调理端3）GADJ增益调理端4）SIG-信号输入负端5）BIAS偏置端6）OUT+正电流输出端7）NC空脚8）CAR+载波信号输入正端9）NC空脚10）CAR-载波信号输入负端11）NC空脚12）OUT-负电流输出端13）NC空脚14）V-负电源

SIG+GADJGADJSIG-BIASOUT+NC1234567141312111098126V-NCOUT-NCCAR-NCCAR+5108412314图5-1、集成电路MC1496电路原理理图

非线性电路试验指导书-4-

3、实际线路分析

U501是幅度调制乘法器，音频信号和载波分别从J501和J502输入到乘法器的两个输入端，W501可控制调幅波的调制度，K502断开时，可观测平衡调幅波，W502为增益调理电阻，R509和R504分别为乘法器的负载电阻，C509对输出负端进行交流旁路。C504为调幅波输出耦合电容，BG501接成低阻抗输出的射级跟随器。U502是幅度解调乘法器，调幅波和载波分别从J504和J505输入，K504和K505可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。R511、R517、R513和C512作用与上图一致。

D503是检波二极管，R522和C521、C522滤去剩余的高频分量，R523和R524是可调检波直流负载，C523、R525、R526是可调检波交流负载，改变R524和R526可试验负载对检波效率和波形的影响。U503对输入的调幅波进行幅度放大。

四、试验仪器与设备

TKGD系列高频电子线路综合试验箱；高频信号发生器；双踪数字示波器；数字万用表。五、试验内容与步骤

在试验箱上找到本次试验所用的单元电路，对照试验原理图熟悉元器件的位置和实际电路的布局，然后按下＋12V，－12V总电源开关K1，K3，函数信号发生试验单元电源开关K700，本试验单元电源开关K500，与此相对应的发光二极管点亮。准备工作：

幅度调制试验需要加音频信号VL和高频信号VH。调理函数信号发生器的输出为0.2VP－P、1.0~1.6KHz的正弦波信号（试验箱内）；调理高频信号发生器的输出为0.4VP－P、100KHz的正弦波信号（试验箱外）。（一）观测调幅波

1、首先将K501的1-2、K503的1-2、K502的1-2短接，熟悉构成的调幅试验电路。

2、在乘法器的两个信号输入端，分别输入高、低频信号（即将高频信号接入载波输入口J502或TP502，音频信号接入调制器的音频输入口J501）。

3、用双踪示波器同时监视TP501和TP503的波形。在输出端观测调频波VO，并记录VO的幅度和调制度。4、此外，若将K502的2-3短接时，可观测平衡调幅波VO，记录VO的幅度。（二）观测解调输出

1、在保持调幅波输出的基础上，将调幅波和高频载波输入解调乘法器U502，即分别连接J503和J504，J502和J505，用双踪示波器分别监视音频输入和解调器的输出。

2、在乘法器的两个输入端分别输入调幅波和载波。用示波器观测解调器的输出，记录其频率和幅度。若用平衡调幅波输入（K5022-3短接），再观测解调器的输出并记录之。（三）观测二极管解调输出

1、短接K506的2-3，熟悉构成的二极管包络检波解调试验电路。

2、将调幅波的输出（可选用函数信号发生器提供的调幅波AM信号：100KHz/400mVp-p）接至二极管检波电路的输入端。

3、用示波器在TP509处观测放大后的调幅波，在二极管检波后观测此处信号波形，在TP510处观测解调输出信号VO。各处波形图、记录自拟。六、试验本卷须知

1、为了得到确凿的结果，必需要认真、细心地完成每一试验步骤。2、其它同前。七、思考与试验报告要求

‘

非线性电路试验指导书-5-

1、简单描述该试验用的幅度调制与解调电路的组成、主要器件的作用和电路工作原理；

2、绘制出该“幅度调制〞电路中输入的载波、低频调制两信号与输出的调幅波AM相关联的波形图；3、绘制出“二极管检波〞解调电路中输入的AM信号与经二极管检波前后信号、电路输出信号相关联的波形图；

4、解调后仅存低频信号，载频被如何消除呢？

附：幅度调制与解调试验电路原理图

R502560C5060.33uR50751KK503TP502R5014.3KR5092KJ502R5042K123载波输入W5032.2KC5090.33uR505820KL50256uH2TP501C5080.33uJ501C5050.33uU501MC14968101GADJCAR+CAR-SIG+SIG-VEEGADJC5040.33uOUT+OUT-BIAS6125BG5012SC9453TP503音频输入C50110uJ503K502W5022.2K4调幅波输出R50851KC5020.01u123W5012.2KC5031uR5101KR503C5076.8k0.33uR50610KR511560C5140.33uR51551KL50156uHK505TP505R5172KJ50514K501123R5132K123载波输入W5052.2KTP506TP507L50456uH2TP504C5160.33uJ504C5050.33uU502MC149681014GADJCAR+CAR-SIG+SIG-VEEGADJC5120.33uOUT+OUT-BIAS612J5065R5141KR5275.6K调幅波输入C5100.33u3解调输出D501LEDR5285.6KW5042.2KK504R51651KC5110.33u123R5181K14R512C5186.8k0.33uD502LEDK506TP508L50356uHR52151KTP309TP510TP511-12VK500J507调幅波输入C5190.15uU50341R5195.1kMC174125C5200.33uD5032AP96R522510R5231.8K123C52310u+12VR5255603R52410KC5210.01uC5220.047u7R526100KR5205.1k

非线性电路试验指导书-6-

试验三非线性波形变换试验

一、试验目的

1、了解二极管限幅器的组成与工作原理。

2、把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、试验预习要求

试验前，预习相关教材的“频率变换电路分析基础〞等有关章节内容。三、试验原理说明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，并可以以此来迫近某一特定的曲线，此即为二极管函数电路，如图3-1-4所示。

IIIg2E30E4Ug40Ug30E2U图3-1-1、二极管与电阻串联图3-1-2、二极管限幅器

IIg1g10+-U0+E1+E1-U图3-1-3、不同偏置电压下的二极管限幅器

+U-ID2g2+D1g1+D3g3D4g4E4E30E1E2U

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D1~D3和D4~D6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，可得到一个迫近于正弦波的折线组合。

图3-3是图3-2所示电路的输出折线与输入三角波1/4周期的对应关系图，为使输出折线迫近于正弦

非线性电路试验指导书-7-

波，在输入三角波的1/4周期中，选定：

t1?5T5T7TT*，t2?*，t3?*，t4?18494944Rb1当Vim为三角波的峰值时，t1~t4对应的输入电

压值分别为：

D1Ra1Rb2+VR|Vi1|?0.28Vim，|Vo1|?0.28Vim|Vi2|?0.56Vim，|Vo2|?0.5Vim|Vi3|?0.78Vim，|Vo3|?0.61VimD2Ra2Rb3D3Ra3Rb4D4Ra4Rb5-VR|Vi4|?Vim，|Vo4|?0.65Vim折线各段对应的斜率即传输系数的绝对值

与电路参数的关系是：

D5Ra5Rb6Vo1Rf2|Af1|??1?Vi1Rf1|Af2|?|Af3|?|Af4|?Vo2?Vo1Rf2//Ra1?0.79?Vi2?Vi2Rf1Vo3?Vo2Rf2//Ra1//Ra2?0.5?Vi3?Vi2Rf1Vo4?Vo3Rf2//Ra1//Ra2//Ra3?0.18?Vi4?Vi3Rf1Ra1Ra1?Rb1VR?VD1)Rb1Rb1ViRf1WD6Ra6Rf2_Vo+而折线转折点电压与电路参数的关系是：图3-2、二极管正弦函数变换电路

VO1??(VO2VO3VI__Vim1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1RR?Rb2??(a2VR?a2VD2)Rb2Rb2RR?Rb3??(a3VR?a3VD3)Rb3Rb3VI__Vim式中VD1、VD2和VD3表示三条支路的二极管在不同的工作电路状况下，

导通电压所出现的明显差异。四、试验仪器设备

TKGD系列高频电子线路综合试验箱；函数信号发生器；双踪数字示波器。数字万用表。

Vo__Vim5T5T7TT______________t=*t=t=*t=*,39,41184,29444t五、试验内容与步骤图3-3、正弦艰苦线与三角波间的对应关系

在试验箱上找到“非线性波形变换〞试验单元后，接通试验箱电源，然后依次按下+12V总电源开关K1，-12V总电源开关K3，函数信号发生单元电源开关K700及本试验单元电源开关K300，指示电源的三个红色发光二极管和三个绿色发光二极管点亮。1、准备工作：

1）短接K301、K302、K303、K304、K305、K306的1-2接点，即断开电路中的六个2AP9二极管。

非线性电路试验指导书-8-

2）将函数发生器的输出（J701）接至本试验单元的输入端（J301），并分别接至双踪示波器的两个输入端CH1和CH2。

3）使函数信号发生器输出为三角波信号，并调理其输出频率为1KHz左右，输出幅度为最大（约20V）。4）选择示波器两个接口CH1和CH2的幅度灵敏度为0.2V/div，并将三角波调至满8格，双踪要求确切等幅（示波器探头衰减Χ10）。2、进行三角波变换为正弦波的观测：

将示波器的探头CH1和CH2分别观测和TP301和TP302。以8格幅度为1，逐次将K301至K303，K304至K306的2-3短接，观测三角波变换成正弦波的全过程（六个折点）：六、试验本卷须知

测量信号幅度时，示波器两个输入通道的幅度细调旋钮必需置于测量状态，以保证双通道的确切度。七、预习思考题

1、试述二极管的限幅作用原理与应用。

2、若增大或减小输入三角波的Vim，输出波形将有怎样的变化？

3、若接通或断开第一个二极管支路，对其它二极管支路的正常工作有无影响？4、试根据二极管限幅作用的原理，试设计一个削波电路，将正弦波变为梯形波。八、试验报告要求

根据测量数据绘出一个周期内三角波变化为正弦波的波形图。

附：非线性波形变换试验电路图

R31168KK301123D3012AP9R30518KR31215KK302123D3022AP9R3066.8KR3132.4KK303+12V123D3032AP9R3071.3KK300R3175.6KR31468KK304-12V123D3042AP9R30818KR3185.6KR31515KK305123D3052AP9R3096.8KD307LEDD308LEDR3162.4KK306123D3062AP9R3101.3KTP302R3045.1KJ302TP301R3021.5KC3030.1uR3014.7KJ301U301MC1741263C30110uC3020.1u417R3032.4K5

非线性电路试验指导书-9-

试验四变容二极管调频器与相位鉴频器试验

一、试验目的

1、了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。2、把握调频器的调制特性及其测量方法。

3、观测寄生调幅现象，了解其产生的原因及其消除方法。二、试验预习要求

试验前，预习相关教材中的“角度调制与解调电路〞（非线性频率变换电路等）有关章节的内容。三、试验原理

1、变容二极管直接调频电路

变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN结的结电容会随之改变，其变化规律如图4-1所示。

变容二极管的结电容Cj与电容二极管两端所加的反向偏置电压之间的关系可以用下式来表示：Cj

CoCj?|u|?(1?)U?

u?Co0u式中,U?为PN结的势垒电位差图4-1变容二极管的Cj~u曲线（硅管约0.7V，锗管约为0.2~0.3V）；Co为未加外电压时的耗尽层电容值；u为变容二极管两端所加的反向偏置电压；γ为变容二极管结电容变化指数，它与PN结渗杂状况有关，寻常γ=1/2~1/3。采用特别工艺制成的变容二极管γ值可达1~5。

直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。

若在LC振荡回路上并联一个变容二极管，如图4-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信2、电容耦合双调谐回路相位鉴频器

相位鉴频器的组成方框图如4-3示。图中的线性移相网络就是频—相变换网络，它将输入调频信号u1的瞬时频率变化转换为相位变化的信号u2，然后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。

图4-4的耦合回路相位鉴频器

u1???????±???????·?÷???号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。图4-2、直接调频示意图

????à??u2à???ì?¨?÷uo非线性电路试验指导书-10-

是常用的一种鉴频器。这种鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成线性移相网络，网络采用耦合回路。为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器寻常都接成平

u1????·u2u1u2+ü??°ì?¨?÷????à??ì?¨?÷-uo????·-ü??°ì?¨?÷衡和差动输出。图4-4、耦合回路相位鉴频器

图4-5（a）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频—调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频—调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级信号通过电容Cc耦合到次级线圈的中心抽头上，L1C1为初级调谐回路，L2C2为次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率fc上，二极管D1、D2和电阻R1、R2分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压u由C5两端取出，C5对高频短路而对低频开路，再考虑到L2、C2对低频分量的短路作用，因而鉴频器的输出电压uo等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻R3对输入信号频率浮现高阻抗，并为二极管提供直流通路。图（a）中初次级回路之间仅通过Cp与Cm进行耦合，只要改变Cp和Cm的大小就可调理耦合的松紧程度。由于Cp的容量远大于Cm，Cp对高频可视为短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效电路如图4-5（b）所示。初级电压u1经Cm耦合，在次级回路产生电压u2，经L2中心抽头分成两个相等的电压u2，由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为：uD1=u1?

121u2和2CpR3D1+uoD1+u22R1C2C5++L2-u22+-u1C1L1L2-+C2C5

u22--D2R2u1D2Cm_Cm(a)（b）图4-5、电容耦合双调谐回路相位鉴频器

1u2，随着输入信号频率的变化。u1和u2之间的相位也发生相应的变化，从而使它们的合成电压2发生变化，由此可将调频波变成调幅—调频波，最终由包络检波器检出调制信号。

uD2=u1?3、实际线路分析

电路原理理图上半部分为变容二极管调频器，下半部分为相位鉴频器。BG401为电容三点式振荡器，产生6.5MHz的载波信号。变容二极管D401和C403构成振荡回路电容的一部分，直流偏置电压通过R427、W401、R403和L401加至变容二极管D401的负端，C402为变容二极管的交流通路，R402为变容二极管的直流通路，L401和R403组成隔离支路，防止载波信号通过电源和低频回路短路。低频信号从输入端J401输入，通过变容二极管D401实现直接调频，C401为耦合电容，BG402对调制波进行放大，通过W402控制调制波的幅度，BG403为射级跟随器，以减小负载对调频电路的影响。从输出端J402或TP402输出6.5MHz调制波，通过隔离电容C413接至频率计；用示波器接在TP402处观测输出波形，目的是减小对输出波形的影响。J403为相位鉴频器调制波的输入端，C414提供适合的容性负载；BG404和BG405接成共集—共基电路，以提高输入阻抗和展宽频带，R418、R419提供公用偏置电压，C422用以改善输出波形。BG405集电极负载以及之后的电路在原理分析中都已说明，这里不再重复。四、试验仪器设备

TKGD系列高频电子线路踪合试验箱；

双踪数字示波器；数字万用表。

非线性电路试验指导书-11-

五、试验内容与步骤

在试验箱上找到本次试验所用的单元电路，接通试验箱的电源，并按下+12V总电源开关K1，-12V总电源开关K3，函数信号发生试验单元的电源开关K700和本单元电源开关K400，相对应的三个红色发光二极管和三个绿色二极管点亮。（一）调频器输出波形的测量

1、将K401的1-2接点短接（C404100PF电容不并接），此时变容二极管D401的负极对地电压约为+2V，并用示波器观测调频器输出端TP402的自由振荡波形，频率，其振荡幅度参数。

2、将K401的2-3接点短接（C404100PF电容并接入），用示波器观测其输出端TP402的自由振荡波形参数。

（二）变容二极管调频器的测量

在调频器电路输入端J401或TP401接入低频调制信号（由试验箱内的“函数信号发生器〞提供，频率约为1~1.6KHz，幅度为2Vp-p），用示波器观测其调频器输出端TP402的FM调频波形参数。（三）相位鉴频器的解调功能测量

利用“合成函数信号发生器〞输出的FM调频信号（幅度为0.4VP-P，载波频率为5.5~6.5MHz，频偏最大），接入鉴相器电路的输入端J403或TP403；用示波器在其电路输出端TP404测量解调信号。六、试验本卷须知

1、试验时必需认真操作使用“合成函数信号发生器〞。

2、试验时必需对照试验原理线路图，要与试验板上的实际元器件一一对应。七、预习思考题

1、变容二极管有何特性？有何应用？2、电容耦合双调谐回路是如何实现鉴频的？

3、相位鉴频器的频率特性为什么会是一条以载波频率为中心的S曲线？试从原理上加以分析。八、试验报告要求

1、理解该变容二极管调频器与鉴相器试验电路的组成、主要器件的作用和电路工作原理；2、绘制出该“频率调制〞电路中的载波、输入的低频调制两信号与输出FM调频波相关联的波形图；3、绘制出输入的FM调频信号与经“鉴相器〞电路输出的还原低频信号相关联的波形图，以及低频信号波形参数；

4、本调频电路的载频如何产生的？

波形：波频率：K幅度：VP-P。

附：变容二极管调频器及相位鉴相器试验电路图

R403100KC42023uC41910uW40147KK401D402LEDR40510KTP402C411001uC407470PC404100PBG4013DG6BBG4023DG6BW40247KJ402BG4033DG6B+12vL403R42718K100uHL404100uHK400L402C41801uR40447KC41710uR40851KR4103KC410001uC43101uC416R41351K01uC41510uR42256K

J401TP401C401047uL401100uHD4012CC10123C40351PC405100PC406200PC408001uC412R41127001u

J403TP403C421001uR401100C402023uR4021KR40651KR407560R40915KC41382PR4121KC408001uR41415KR4151KL40556uHR42320KR41851kC42251PC4263-15P+C42539PL406R42222KD4032AP9R427100C43401uC43310uTP404C4272200PC4283-15P+C43039PR42422KR42551KC432023u

R420230BG4043DG6BBG4053DG6BT401D4042AP9R428100R42651K

C41420PR41915kC42301uC42410uR421330C4293-15P+C43139P

非线性电路试验指导书-12-

试验五数字锁相环试验

一、试验目的

1、了解压控振荡器及其构成数字锁相环的电路原理。

2、把握由集成锁相环电路的同步保护范围和同步引入范围的工作原理和实践含义。二、试验预习要求

试验前预习相关教材中“反馈控制电路〞等有关章节的内容。三、试验原理

本试验选用LM4046数字集成锁相环（PLL）来实现锁相环电路功能。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。锁相环LM4046集成电路规律图与引出端功能图示于实际报告后的附录中。详细内容可参考有关课程的相关内容。

以图5-1所示的4046锁相环电路为例作简要说明。图中，

PD为相位比较器（鉴相器）；VCO为压控振荡器；

C1、R1、R2决定自由振荡频率f0；R3、C3为低通滤波器；

14端为高频输入端，要求输入方波信号；

4端为VCO输出端。1、自由振荡频率f0测量

用示波器观测4端的波形应为方波，测量其周期即可换算出自由振荡频率f0。

C1R1R2143PD2R34671112VCO9C32、锁定的判断5-1、锁相环典型电路在14端输入方波信号，观测2端的波形，如已锁定，可得一个稳定的矩形脉冲；若14端输入信号频率与压控振荡器的振荡频率相等，则2端将浮现两倍频的稳定方波信号。

3、同步带和捕获带的测量

14端输入一个方波（或正弦）信号，变化输入信号频率从中心频率f0（VCO自由振荡频率）附近逐渐上升，至4端或2端输出方波出现不稳定时，即环路失锁时，测出此时的失锁频率fH2。改变14端输入信号频率，由fH2下降至4或2端输出方波再次稳定时，测其频率fH2′。改变14端输入信号频率，由fO下降至4或2端输出方波出现不稳定时，测其失锁频率fL1。

改变14端输入信号频率，由fL1上升至4或2端输出方波又重新出现稳定时，测其频率fL1′。

由以上测试可计算得：

同步带为：fH2—fL1

捕获带为：fH2′—fL1′4、试验线路分析

fH2fH2????×??fofL1fL1基本线路在前面已分析明白。这里需要进一步说明的是K601可短路外载波，以便测量压控振荡器的自由振荡的频率。K602可短路外加音频信号，以便测量压控振荡器的同步带和捕获带。由于是环路锁相，改变滤波器时间常数可改变VCO自由振荡的频率。因此，调理R611或R615，可改变VCO自由振荡频率。当改变VCO的C602、C606、R612、R613、R617、R618可在较大范围内改变输出频率。四、试验仪器与设备

TKGD系列高频电子线路综合试验箱；高频信号发生器；双踪数字示波器；数字万用表。

非线性电路试验指导书-13-

五、试验内容与步骤1、锁定的判断

将函数信号发生器输出的方波信号（幅度为3.5VP-P，频率为锁相环的自振频率）加到载波输入端（J601），用双踪示波器同时观测锁相环14脚和4脚的波形。若波形稳定则表示锁定。改变函数信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。观测TP602和TP603的波形，并记录。2、测量同步保持范围（同步带）

令载波输入端的方波输入信号从自由振荡频率开始缓慢下调，直至双踪波形失步抖动（不锁定），测得此时的载波输入信号频率f1。

令载波输入端的方波输入信号从自由振荡频率开始缓慢向上调，直至双踪波形失步抖动（不锁定），测得此时的输入信号频率f2，即可算得同步保持范围（同步带）f2-f1。3、同步引入范围（捕获带）

令载波输入端的方波输入信号频率从f1以下缓慢向上调，直至双踪波形同步（锁定），测得此时的载波输入信号频率f3。

令载波输入端的方波输入信号频率从f2以上缓慢向下调，直至双踪波形同步（锁定），测得此时的载波输入信号频率f4，即可算得同步引入范围（捕获带）f4-f3。六、试验本卷须知

观测双踪波形锁定时，应保持同频同步，允许不同相。七、预习思考题

同步带与捕获带哪个宽些？试从基本原理上分析，为什么？八、试验报告要求

1、整理所观测到的波形与数据，计算其“带宽〞并绘制相应的图形，并给予确凿说明。

2、通过试验，对集成数字锁相环的应用有何认识？

3、利用集成数字锁相环电路芯片，试设计该锁相环的VCO输出信号频率是锁相环输入信号频率的4倍的“倍频器〞，并绘制出该倍频器的电路框图，给予必要说明。附：集成锁相环LM4046规律图与引出端功能图

.PHI2VDDPHI11614PDI3+PHO12131

.PHO3PHO1R312345678161514131211109VDDZPHI1PHO2R2R1DEMOVCOINVCOOC1C1PDIIPHO2PHO346VCOVCOIPHI2VCOOINHC1C719R1R21112INH

ú???÷DEMO10C35RsC1VSSVSS815Z

VSSVSS(a)、规律图（b）、引出端功能图

非线性电路试验指导书-14-

试验六锁相调频与鉴频试验

一、试验目的

1、了解压控振荡器及其构成频率调制的原理。

2、把握由集成锁相环电路构成频率调制器/解调器的工作原理。二、试验预习要求

试验前预习相关教材中“反馈控制电路〞等有关章节的内容。三、试验原理

1、集成锁相环调频与鉴频

调频是用反映信息的低频信号（调制信号）去控制高频振荡的输出频率，并使之随调制信号的变化规律而变化。它的逆过程称为频率解调也称为频率检波或鉴频。

本系统试验箱是采用LM4046数字集成锁相环（PLL）来实现频率调制与鉴频解调。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。详细内容可参考有关课程的相关内容。

2、LM4046简介1）、锁相环调频原理

锁相环调频原理框图如图6-1所示。

J60334U602LM40462149

Vi(t)÷?¨??????à?÷PDI????÷?VCO???·ó?LM318Vs(t)?¨??¨?604605CR?·¨?÷MC1741V(t)

????????J601??????J602图6-1、锁相环调频原理框图

将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率（中心频率）fO

上下随调制信号而变化，即生成了调频波。当高频载波频率与自由振荡频率相近时，压控振荡器的振荡频率与载波频率锁定。图6-1中的低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，它与调制信号经由加法电路，去控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。2）、锁相环解调原理

锁相环原理（鉴频）的框图如图6-2所示。

输入调频波经放大后与压控振荡器的输出经鉴相器

V(t)i3U604410V(t)J605??÷???????÷VCO??à?÷PDI14LM4046ú????÷2??·??óLM318??¨??¨R614C607获得一个变化的相位误差电

J604÷???¨??图6-2、锁相环鉴频原理框图

压，并通过低通滤波器滤去所含有的高频成份，获得一个随调制信号频率而变的解调信号，即实现了鉴频。3）、锁相环4046规律图与引出端功能图示于实际报告后的附录中。四、试验仪器与设备

TKGD系列高频电子线路综合试验箱；

非线性电路试验指导书-15-

高频信号发生器；双踪数字示波器；数字万用表。五、试验内容与步骤

寻觅本次试验单元并启动相应的电源。（一）、调频部分的测试

1、锁相环自由振荡频率f0的测量

令锁相调频的高、低频输入端（K601、K602的2-3短接）对地短接，测量TP607（即U602的9脚）直流电压（约为5.3V，近似电源电压的1/2），用示波器观测锁相环的输出J603。记录波形性质、频率和幅度。

TP603锁相环自由振荡波形

观测相位比较器输出端（U602的2脚）的波形，并记录之。TP605鉴相器的输出波形

观测（TP606）鉴相器输出预积分波形，并记录之。TP606鉴相器输出预积分波形

观测压控振荡器输入控制端（即加法器输出端TP607）的波形，并记录之。TP607鉴相器输出积分波形

2、锁定的判断

将函数信号发生器输出的方波信号（幅度为3.5VP-P，频率为自振荡频率）加到载波输入端（J601），用双踪示波器同时观测锁相环14脚和4脚的波形。若波形稳定则表示锁定。改变函数信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。观测TP602和TP603的波形，并记录。TP602TP603

（二）、解调部分的测试1、锁相环自由振荡频率的测量

测量TP611（即U604的9脚）直流电压，用示波器观测锁相环的输出（TP609）。并把波形的性质、频率和幅度，填入下表。TP609锁相环自由振荡波形

观测相位比较器输出端（U604的2脚）的波形，并记录之。

性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）相位性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）相位性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）相位性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）相位性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）锁定时，同时观测TP605和TP603(即锁相环的2脚和4脚)，会发现什么现象？作何解释？

非线性电路试验指导书-16-

TP610鉴相器的输出波形

性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）观测U604的9脚的波形，并记录之。TP611鉴相器输出积分波形

（三）、观测系统的调频状况

短接K6011-2，在J601或TP601输入3.5VP-P与锁相环自由振荡频率一致的正弦波（可由试验箱外的合成函数信号发生器提供）。

短接K6021-2，在J602或TP604输入1VP-P频率1KHz的正弦波（可取自函数信号发生器的试验单元，即连接J701与J602）。用双踪示波器跟踪观测TP604和TP603，就能明了地观看到调频波的稀密变化。（四）、观测系统的鉴频状况

在第（三）部分的基础上，联结J603和J604，即将调频波导入解调锁相环。用示波器观测TP604和TP612

（或J605），应能明了地观测到解调还原的正弦波信号，且与进入J602的低频信号频率相位完全一致。六、试验本卷须知

观测双踪波形锁定时，应保持同频同步，允许不同相。七、预习思考题

1、锁相环调频时，外加载波信号频率与压控振荡器的中心频率，哪个频率稳定度要求较高？2、锁相环调频与锁相环鉴频均有低通滤波器，它们的特性有何不同？八、试验报告

1、整理所观测到的波形与数据，并绘制相应的波形图。2、通过试验，对集成数字锁相环的应用有何认识？3、总厚实现锁相调频与鉴频的方法。

性质（波形）频率（KHz）幅度（Vp-p）

附：集成锁相调频与鉴频试验电路图

41R60156K1641263R60456KU602VCC

14395C6022200PJ603671112AINBINVCININHCACBR1R2LM4046PCPPC1PC21213K602R605100KR61047K263K60178123D60105W15R61122KTP604R603100KVCOUT412375载波输入5

TP601J601TP602TP603TP605TP606TP607U601LM318U603MC1741调频波输出R60256KR61310KR612100KSFZENGND1015R609100KJ602R606100KR62056K音频输入C604015uC60310uR60756KR60643KD603LED锁相调频器TP6098TP610TP611K600调频波输入14316

TP608J604-12vU604VCCAINBINVCININHCACBR1R2LM4046PCPPC1PC212J60513R614100KL60156uHR61510KR61956K+12V95C6062200P671112解调输出TP612VCOUT4

锁相鉴频器SFZENGND1015C6090068uC607001uR61610KC505033uR61710KR618100K8D602LED

非线性电路试验指导书-17-

试验七函数信号发生试验

一、试验目的

1、了解单片集成函数信号发生器XR2206的功能及特点。2、把握XR2206的应用方法。二、试验预习要求

参阅相关资料中有关XR2206的内容介绍。三、试验原理

（一）、XR2206内部框图介绍

XR2206是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图7-1所示。

图7-1XR2206原理框图

它由电流选择开关、压控振荡器、稳冲放大器、模拟乘法器和正弦波整形器等组成。1、XR2206引脚功能图

图7-2XR2206引脚图

供电电压为单电源或双电源：单电源10V~30V双电源±5V~±15V

2、试验电路原理图如图7-3所示。

其中改变电容C可改变输出频段，S1为输出信号选择开关，电位器R3为输出频率调理电位器，电位器R1输出幅度调理电位器，电位器RA、RB调理正弦波的非线性失真。

3、实际线路分析

XR2206的实际线路与图7-3试验电路基本一致，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约为10Hz~20KHz；幅度调理范围：正弦波为0~12V，三角波为0~20V，方波为0~22V。若要得到更高的频率，可适当改变三档电容的值。四、试验仪器与设备

TKGD系列高频电子线路综合试验箱；

非线性电路试验指导书-18-

双踪数字示波器；数字万用表。

图7-3XR2206试验电路图

五、试验内容与步骤

在试验箱上找到本次试验所用的单元电路，了解各个切换开关的功能与使用。然后按前述的试验步骤开启相应的电源开关。

(一)、输出正弦波的调整与测量

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。

2、用数字示波器测量三个频段的频率调理范围和各频段的输出频响特性V=f(f)：

①从最低频段开始，调理频率细调电位器RW702(100K)，测定本频段的频率调理范围和输出电压（在最高与最低频率之间选取相应的）。频率f电压V

②切换到中间频段，重复①的步骤。频率f电压V

③切换到最高频段，重复①的步骤。频率f电压V（二）、输出三角波的观测

通过调理频率和幅度，观测输出的波形。（三）、观测输出的方波信号

通过调理频率和幅度，观测输出的波形。六、试验本卷须知

1、正弦波的波形调整是一项较细致的试验步骤，往往需要反复屡屡调整相关的电位器，以获得一个失真度最小的正弦波形。

2、经试验（三）的第2项步骤后，要想重新恢复正弦波输出，则必需重新调整电位器W2。七、预习思考题

1、假使采用单电源或不对称的双电源供电，对输出有何影响？

非线性电路试验指导书-19-

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、在试验的实际电路中后两级的运放有何作用？去除它行吗？八、试验报告

1、作出各频段的频响特性曲线。

2、回复预习中的思考题。附：函数信号发生试验电路

W7034.7KR701430C70610uR7145.6KR7043.6KR7086.2KR70915KR7053.6KD701LEDU701ICL8038R71010K2R712100KW70110KR70310KC7010.33u685492W70210KTP701频率调理U702ALF35315U702BLF353410K7013K702112345幅度调理波型选择信号输出7J701频率范围123451112R71110K8

36R71320K+12vK700R70610KW705100KR70230KC7040.33uC7030.033uC7023300PW704100KR70710KC70510uR7155.6K-12v200Hz2KHz20KHzD702LED非线性电路试验指导书-20-

试验八锁相式数字频率合成器试验

一、试验目的

1、加深对基本锁相环工作原理的理解。

2、熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理。二、试验预习要求

试验前，预习相关教材中的“反馈控制电路〞有关章节内容。三、试验原理说明

锁相式数字频率合成器电路原理框图如图8-1所示：

1KHZ方波输入电路相位比较器低通滤波器VCOVCO输出百位``十位N分频器电路个位图8-1、锁相式数字频率合成器电路框图

1、锁相式数字频率合成器的组成与基本工作原理

图8-1中的相位比较器与压控振荡器VCO由锁相环LM4046组成。1/N分频电路是一个三级可预置数分频器，各级都采用可预置数BCD码同步1/N制计数器MC14522，每级的分频比可由单片机去控制，也可用4位小型拨动开关以8421BCD码形式对该级计数器进行预置数，分频比可选择的范围为0——999，总共可生成999个频率点，它是构成锁相式数字频率合成器的主要单元电路之一，称之为程序分频器TN。

按所需的分频比N，预先输入百位、十位和个位的数据后，给4046锁相环相位比较器Ⅱ（第14引脚PD11），输入频率为fR的方波信号UR；压控振荡器产生频率为f0的输出信号U0，经程序分频器TN后，得到频率为fV的比较信号UV，送至相位比较器Ⅱ（第3引脚PDI2）。这两个信号在相位比较器Ⅱ中进行比较，当锁相环锁定后，可得到：fR=fV其中：fV=f0/N代入得：fR=f0/N即：f0=N*fR

由此可知，当fR固定不变时，改变三级程序分频器的分频比N，VCO的输出振荡频率（也就是频率合成器的输出频率）f0就会得到相应地改变。

这样，只要输入一个固定信号频率fR，即可得到一系列所需要的频率，其频率间隔等于fR，对于选择不同的fR，则可以获得不同的fR频率间隔。例如：设输入的fR=1.024KHz，N取为132，则f0=N*fR=132*1.024KHz=135.168KHz。

2、实际使用的相位比较器与环路低通滤波器

4046锁相环集成电路内部含有两个相位比较器，其中相位比较器I为异或门（即模二和结构）比较器，为使锁相范围最大，寻常要求两个输入信号PD11和PD12的占空比必需为50%的方波，而相位比较器Ⅱ为过沿控制式比较器，它只由两个信号的上升沿作用，因此不要求波形占空比为50%。

由于本试验系统电路基本锁相环试验电路与锁相式数字频率合成器试验电路二者均组合在一起，基于相位比较器的比较信号来自程序分频器电路，占空比非50%，因而本试验电路选用相位比较器Ⅱ。该比较器不仅具有鉴相功能，而且具有鉴频功能，当两个输入信号UR和UV频差很大时，环路从鉴相工作状态自动转入鉴频工作状态，迫使fV接近fR等到fV=fR时，环路比鉴频器工作状态自动转入鉴相工作状态，这

非线性电路试验指导书-21-

种数字鉴相器把鉴频与鉴相密切结合在一起，使用较为便利。

相位比较器Ⅱ输出的相位误差电压是周期性脉冲波形，需要使用环路低通滤波器将它平滑后输出一个直流控制电压，去控制VCO频率和相位，使之向减小误差方向变化，以消除频差与相差，从而达到锁定状态。对于高频噪声及其它交流谐波分量，它们将受到滤波器的抑制。

环路低通滤波器由外接的R、C元件组成无源比例积分滤波器。四、试验仪器设备

TKGD系列电子线路综合试验箱；双踪数字示波器；数字万用表五、试验内容与步骤（一）、准备工作

1、在试验箱上找到本次试验所用的单元电路，并认清各个器件的功能与作用。其中SW801、SW802、SW803

分别为程序分频器的预置数的拨动开关（向上置“1〞，向下置“0〞），开关SW804用以选择R、C元件，以确定自由振荡的频率。

2、按前述的试验步骤开启电源，按下＋5V总电源开关K2，数字信号发生器试验单元电源开关K000和本试验单元电源开关K800。（二）、基本锁相环的观测

短接K8011-2，将数字信号发生器单元的1K方波信号输入至锁相环U801的输入端，通过开关SW804接入适当的电阻和电容。用示波器和频率计监视输入方波波形，并记录之。

在TP801和TP802处应能观测到同频同宽、但不一定同相的波形。（三）、观测锁相式数字频率合成器

1、通过对SW801、SW802、SW803三个拨动开关的操作，设置任意一个分频比N，并适当接入部分阻容值，可观测到基本锁相环压控振荡器输出的跟踪波形，记录并绘出波形图。

2、改变分频比N，并通过开关SW804接入适当的电容，以保持适当的时间常数。再重复1的步骤。六、试验本卷须知

1、试验板上用的是微型拨动开关，因此在拨动时要多加防备不要用力过度，以免损坏。

2、用双踪示波器观测锁相环的跟踪波形时，可通过开关K800的通断，以使电路复位后作再次观测。3、通过试验的摸索，使所选的R、C组合，能获得一个最正确的试验效果。七、预习思考题

1、本试验中用到数字电路中的计数器MC14522，试述MC14522集成电路各引脚的功能及其规律功能。2、若要求频率合成器的输出范围为0~9999，则程序分频器应作如何设计？八、试验报告

1、根据观测结果，绘出基本锁相环的跟踪波形。

2、在做锁相式数字频率合成器试验时，分别令分频比N=1，N=7，N=13，记录试验结果，并分析之。

附：锁相环与锁相式频率合成器试验电路

非线性电路试验指导书-22-

K801J801123P21KHz

EXT1KHz654321011111119SW80412345678R806C802C803C804C805R807R80851p10p20p39p10K100K510K

RR801116T1215T2314T3413T4512T5611T6710T789T88-470KRR802A116T92B15T103C14T114D13T124-470K

非线性电路试验指导书K802123TP801TP802R803100KU801143AINPCP1R804BIN51K9PC12TP8035VCININHPC2136C8017CA0068uCBVCOUT4VCO+5v+5v1112R1R2SF10K800ZEN154046R801R80210K300KC806R80501u1KD801LED252525U80211197U80311197U80411197452245224522\03210\3210\32100\\0\KHKRHKRHRLNEF3210LNEF3210LEF3210CMNPCPPPPCMPCPPPPCMPCPPPP640332415640332415640332415111111111111VCO+5v012123456789111TTTTTTTTTTTTVCO+5v876587658765SW802SW801SW803123412341234-23-

试验九数字调频与解调试验

一、试验目的

1、把握频率键控FSK调制工作原理及其电路的组成。2、把握利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。二、试验预习要求

试验前，预习相关教材中的“角度调制与解调——非线性频率变换电路〞有关章节内容。三、试验原理

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简单实现，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调制电路原理框图，如图9-1所示。

基带信号正弦载波信号u1T1f=32KHz1FSK调制信号输出T1

正弦载波信号u2T2f=16KHz2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T1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u1和u2。当基带信号序列出现高电平“1〞时，T1开启，T2关闭，输出一路载波信号u1；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开启，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“∑〞的综合作用，在输出端就形成了一个已调制的FSK信号。（二）、FSK解调电路工作原理

用锁相环解调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f1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MC14046。将压控振荡器的中心频率设在f1（例如16KHz），当输入信号为f2（例如32KHz）时，环路失锁，此时环路对16KHz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16KHz载频锁定时输出高电平，对32KHz载频失锁时就输出低电平。只要适当地选择环路参数，使它对16KHz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、试验仪器与设备

TKGD系列高频电子线路综合试验箱；双踪数字示波器；数字万用表。五、试验内容与步骤（一）、实际线路分析

用作载波的方波信号32KHz和16KHz分别从K901和K902输入（在TP901和TP902可观测到它们的波形），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可观测到它们的波形）。基

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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。

U902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信号中的16KHz载波处于跟踪状态，U903A和U904B输出为低电平；32KHz载波时，输出为高电平。R919和C904起积分滤波作