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四、实验电路说明
图
幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信
号的振幅成正比。
通常称高频信号为载波5-11496芯片内部电路图
信号,低频信号为调制信号,调幅器即为
产生调幅信号的装置。
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器,图5-1为1496芯片内部电路图,它是一个四象限模拟乘法器的基本电路,电路采用了两组差动对由V1-V4组成,以反极性方式相连接,而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路,即V5与V6,因此恒流源的控制电压可正可负,以此实现了四象限工作。
D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。
进行调幅时,载波信号加在V1-V4的输入端,即引脚的⑧、⑩之间;
调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端,即引脚的①、④之间,②、③脚外接
1KΩ电阻,以扩大调制信号动态范围,已调制信号取自双差动放大器的两集电极(即引出脚⑹、⑿之间)输出。
用1496集成电路构成的调幅器电路图如图5-2所示,图中RP5002用来调节引出脚①、④之间的平衡,RP5001用来调节⑧、⑩脚之间的平衡,三极管V5001为射极跟随器,以提高调幅器带负载的能力。
五、实验内容及步骤
实验电路见图5-2
图5-21496构成的调幅器
1.直流调制特性的测量
1)载波输入端平衡调节:
在调制信号输入端P5002加入峰值为100mv,频率为1KHz的正弦信号,调节Rp5001电位器使输出端信号最小,然后去掉输入信号。
2)在载波输入端P5001加峰值为10mv,频率为100KHz的正弦信号,用万用表测量A、B之间的电压VAB,用示波器观察OUT输出端的波形,以VAB=0.1V为步长,记录RP5002由一端调至另一端的输出波形及其峰值电压,注意观察相位变化,根据公式VO=KVABVC(t)计算出系数K值。
并填入表5.1。
表5.1
VAB
VO(P-P)
K
2.实现普通调幅
1)调节RP5002使VAB=0.1V,载波信号仍为VC(t)=10sin2π×
10.7×
106t(mV),将低频信号Vs(t)=VSsin2π×
103t(mV)加至调制器输入端P5002,画出VS=30mV和100mV时的调幅波形(标明峰一峰值与谷一谷值)并测出其调制度m。
2)载波信号VC(t)不变,将调制信号改为VS(t)=100sin2π×
103t(mV)调节RP5002观察输出波形VAM(t)的变化情况,记录m=30%和m=100%调幅波所对应的VAB值。
3)载波信号VC(t)不变,将调制信号改为方波,幅值为100mV,观察记录VAB=0V、0.1V、0.15V时的已调波。
六、实验报告要求
1.整理实验数据,用坐标纸画出直流调制特性曲线。
2.画出调幅实验中m=30%、m=100%、m>100%的调幅波形,在图上标明峰一峰值电压。
3.画出当改变VAB时能得到几种调幅波形,分析其原因。
实验二调幅波信号的解调
1.进一步了解调幅波的原理,掌握调幅波的解调方法。
2.了解二极管包络检波的主要指标,检波效率及波形失真。
1.复习课本中有关调幅和解调原理。
2.分析二极管包络检波产生波形失真的主要因素。
1.双踪示波器
2.SP1461型高频信号发生器
3.万用表
二极管包络检波器、同步检波器)
调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程,通常称之为检波。
调幅波解调方法有二极管包络检波器和同步检波器。
1.二极管包络检波器
适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程,它具有电路简单,易于实现,本实验如图1所示,主要由二极管D5006及RC低通滤波器组成,它利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波。
所以RC时间常数选择很重要,RC时间常数过大,则会产生对角切割失真。
RC时间常数太小,高频分量会滤不干净。
图1二极管包络检波器
综合考虑要求满足下式:
其中:
m为调幅系数,fO为载波频率,Ω为调制信号角频率。
图中,D5006是检波二极管,R5037、C5025、C5026滤掉残余的高频分量,R5038、和RP5004是可调检波直流负载,C5028、R5039、RP5005是可调检波交流负载,改变RP5004和RP5005可观察负载对检波效率和波形的影响。
五、实验内容及步骤
(一)二极管包络检波器
实验电路见图1
1.解调全载波调幅信号
(1).m<30%的调幅波的检波
载波信号仍为VC(t)=10sin2π×
105(t)(mV)调节调制信号幅度,按调幅实验中实验内容2
(1)的条件获得调制度m<30%的调幅波,并将它放大后加至图1信号输入端,观察解调输出信号,调节RP5004改变直流负载,观测二极管直流负载改变对检波幅度和波形的影响,记录此时的波形。
(2).适当加大调制信号幅度,重复上述方法,观察记录检波输出波形。
(3).接入C5027,重复
(1)、
(2)方法,观察记录检波输出波形。
(4).去掉C5027,RP1逆时针旋至最大,短接JP5004,在P5016处观察解调输出信号,调节RP5005改变交流负载,观测二极管交流负载对检波幅度和波形的影响,记录检波输出波形。
六、实验报告要求
1.通过一系列两种检波器实验,将下列内容整理在表内,并说明二种检波结果的异同原因。
输入的调幅波波形
m<30%
m=100%
抑制载波调幅波
二极管包络检波器输出
同步检波输出
2.画出二极管包络检波器并联C5027前后的检波输出波形,并进行比较,分析原因。
3.在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波及抑制载波时去掉低通滤波器中电容C4、C5前后各是什么波形,并分析二者为什么有区别。
实验三变容二极管调频振荡器
1.了解变容二极管调频器电路原理及构成。
2.了解调频器调制特性及测量方法。
3.观察寄生调幅现象,了解其产生原因及消除方法。
1.复习变容二极管的非线性特性,及变容二极管调频振荡器调制特性。
2.复习角度调制的原理和变容二极管调频电路有关资料。
2.频率计
变容管调频器)
图一变容管调频器实验电路
四、实验原理及电路简介:
1.变容管调频原理:
变容管相当于一只压控电容,其结电容随所加的反向偏压而变化。
当变容管两端同时加有直流反向偏压和调制信号时,其结电容将在直流偏压所设定的电容基础上随调制信号的变化而变化,由于变容管的结电容是回路电容的一部分,所以振荡器的振荡频率必然随着调制信号而变化,从而实现了调频。
变容二极管结电容Cj与外加偏压的关系为:
式中:
C0为变容管零偏时的结电容,VD为PN结的势垒电位差,γ为电容变化指数。
设加在变容管两端电压u=VQ+UΩsinΩt,代入上式经简化后得
Cj=Cj0(1+mcsinΩt)–γ
表示u=VQ时的电容量,即无调制时的电容量。
2.实验电路简介:
图一是本实验电路的原理图。
图中,V4001、C4012、C4008、C4006、C4007、D4001以及电感L4002构成了调频器的主振级,电路采用了西勒电容三点式振荡形式。
其交流等效电路如图二所示。
由图可见,变容二极管的结电容以部分接入的形式纳入在回路中。
图二主振级交流等效电路图三变容二极管直流偏置电路
回路总电容为:
C为C4007、C4008、C4011的串联等效电容(式中缩写为C7、C8、C11等)
回路振荡频率:
当回路电容有微量变化是,振荡频率的变化由下式决定:
无调制时
有调制时回路电容为CΣ’,
变容二极管结电容接入系数为:
变容二极管的直流偏置电路,如图三所示。
五、实验内容及步骤:
接通TPE-GP4高频综合实验箱的总电源,然后按下本次实验单元电路的电源开关按钮,发光二极管发光,表示电源已接通。
1.电路调整:
1)将示波器探头接在电路输出端(M4002)以观察波形,在M4003处接频率计。
2)输入端不接音频信号,J4002保持开路状态,调整电位器RP4001,使Ed=4V。
调整调整电位器RP4003,使输出波形幅值最大。
调整电位器RP4002使输出幅度大约为1.5VP-P,频率f=10.7MHz,若频率偏离较远,可微调可变电容(此后不要再调整)。
2.静态调制特性测量:
输入端不接音频信号,J4002保持开路状态,重新调节电位器RP1,使Ed在0.5~8.5V范围内变化,将对应的频率填入表中。
Ed(V)
0.5
1
2
3
4
5
6
7
8
8.5
f0
(MHz)
J4002
开路
3.动态测试:
J4002保持开路状态,调RP1使Ed=4V时,调RP2使=10.7MHz,自IN端口输入频率f=1KHz、VP-P=0.5V的音频信号Vm,输出接至输出端M4002,用示波器观察调频波,并记录输出幅值,读出的对应的中心频率与上下频偏。
将音频信号VP-P分别改为0.8V、1V,重复以上步骤。
将实验所得数据填入表格(表格自拟),记下调制电压幅度与调制波上下频偏的关系,核算中心频率附近动态调制灵敏度Kf。
将动态调制灵敏度与静态调试特性相比较。
1.整理实验数据。
2.分析误差产生原因。
实验四相位鉴频器
相位鉴频器是模拟调频信号解调的一种最基本的解调电路,它具有鉴频灵敏度高,解调线性好等优点。
通过本实验:
1.熟悉相位鉴频电路的基本工作原理。
2.了解鉴频特性曲线(S曲线)的正确调整方法。
3.将变容二极管调频器与相位鉴频器两实验进行联合试验,进一步了解调频和解调全过程及整机调试方法。
1.认真阅读实验内容,预习有关相位鉴频的工作原理,以及典型电路和实用电路。
2.分析初级回路、次级回路和耦合回路有关参数对鉴频器工作特性(S曲线)的影响。
2.扫频仪
相位鉴频器部分)
图1电容耦合双调谐相位鉴频器原理图
图2相位鉴频器简化原理图
1.电容耦合双调谐相位鉴频器原理:
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