高频电子技术实验讲稿详解.docx
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高频电子技术实验讲稿详解.docx
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高频电子技术实验讲稿详解
实验1单调谐回路谐振放大器
—、实验准备
1.做本实验时应具备的知识点:
●放大器静态工作点
●LC并联谐振回路
●单调谐放大器幅频特性
2.做本实验时所用到的仪器:
●单调谐回路谐振放大器模块
●双踪示波器
●万用表
●频率计
●高频信号源
二、实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;
2.掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理;
3.熟悉放大器静态工作点的测量方法;
4.熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性(包括电压增益、通频带、Q值)的影响;
5.掌握测量放大器幅频特性的方法。
三、实验内容
1.用万用表测量晶体管各点(对地)电压VB、VE、VC,并计算放大器静态工作点;
2.用示波器测量单调谐放大器的幅频特性;
3.用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响;
4.用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。
四、基本原理
1.单调谐回路谐振放大器原理
小信号谐振放大器是通信接收机的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大和选频。
单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。
图中,RB1、RB2、RE用以保证晶体管工作于放大区域,从而放大器工作于甲类。
CE是RE的旁路电容,CB、CC是输入、输出耦合电容,L、C是谐振回路,RC是集电极(交流)电阻,它决定了回路Q值、带宽。
为了减轻晶体管集电极电阻对回路Q值的影响,采用了部分回路接入方式。
图1-1单调谐回路放大器原理电路
图1-2单调谐回路谐振放大器实验电路图
2.单调谐回路谐振放大器实验电路
单调谐回路谐振放大器实验电路如图1-2所示。
其基本部分与图1-1相同。
图中,1C2用来调谐,1K02用以改变集电极电阻,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。
1W01用以改变基极偏置电压,以观察放大器静态工作点变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。
1Q02为射极跟随器,主要用于提高带负载能力。
五、实验步骤
1.实验准备
(1)插装好单调谐回路谐振放大器模块,接通实验箱上电源开关,按下模块上开关1K01。
(2)接通电源,此时电源指示灯亮。
2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量
测量幅频特性通常有两种方法,即扫频法和点测法。
扫频法简单直观,可直接观察到单调谐放大特性曲线,但需要扫频仪。
点测法采用示波器进行测试,即保持输入信号幅度不变,改变输入信号的频率,测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度,然后画出频率与幅度的关系曲线,该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。
(1)扫频法,即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。
用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图:
图1-3扫频仪测量的幅频特性
(2)点测发,其步骤如下:
①1K02置“off“位,即断开集电极电阻1R3,调整1W01使1Q01的基极直流电压为2.5V左右(用三用表直流电压档测量1R1下端),这样放大器工作于放大状态。
高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端(1P01)。
示波器CH1接放大器的输入端1TP01,示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02,调整高频信号源频率为6.3MHZ (用频率计测量),高频信号源输出幅度(峰-峰值)为200mv(示波器CH1监测)。
调整单调谐放大器的电容1C2,使放大器的输出为最大值(示波器CH2监测)。
此时回路谐振于6.3MHZ。
比较此时输入输出幅度大小,并算出放大倍数。
②按照表1-2改变高频信号源的频率(用频率计测量),保持高频信号源输出幅度为200mv(示波器CH1监视),从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值,并把数据填入表1-2。
表1-2
输入信号频率f(MHZ)
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
6.0
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
7.0
7.1
输出电压幅值U(mv)
③以横轴为频率,纵轴为电压幅值,按照表1-2,画出单调谐放大器的幅频特性曲线。
3.观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。
顺时针调整1W01(此时1W01阻值增大),使1Q01基极直流电压为1.5V,从而改变静态工作点。
按照上述幅频特性的测量方法,测出幅频特性曲线。
逆时针调整1W01(此时1W01阻值减小),使1Q01基极直流电压为5V,重新测出幅频特性曲线。
可以发现:
当1W01加大时,由于ICQ减小,幅频特性幅值会减小,同时曲线变“瘦”(带宽减小);而当1W01减小时,由于ICQ加大,幅频特性幅值会加大,同时曲线变“胖”(带宽加大)。
用扫频仪测出不同工作点时的特性曲线,如下图:
1Q01基极直流电压为1.5V时扫频曲线1Q01基极直流电压为5V时扫频曲线
4.观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响
当放大器工作于放大状态下,按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。
可以发现:
当不接1R3时,集电极负载增大,幅频特性幅值加大,曲线变“瘦”,Q值增高,带宽减小。
而当接通1R3时,幅频特性幅值减小,曲线变“胖”,Q值降低,带宽加大。
用扫频仪测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线,如下图:
不接1R3时的幅频特性曲线接1R3时的幅频特性曲线
六、实验报告要求
1.对实验数据进行分析,说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响,并画出相应的幅频特性。
2.对实验数据进行分析,说明集电极负载变化对单调谐放大器幅频特性的影响,并画出相应的幅频特性。
3.总结由本实验所获得的体会。
实验8集成乘法器幅度调制电路
—、实验准备
1.做本实验时应具备的知识点:
●幅度调制
●用模拟乘法器实现幅度调制
●MC1496四象限模拟相乘器
2.做本实验时所用到的仪器:
●集成乘法器幅度调制电路模块
●高频信号源
●双踪示波器
●万用表
二、实验目的
1.通过实验了解振幅调制的工作原理。
2.掌握用MC1496来实现AM和DSB的方法,并研究已调波与调制信号,载波之间的关系。
3.掌握用示波器测量调幅系数的方法。
三、实验内容
1.模拟相乘调幅器的输入失调电压调节。
2.用示波器观察正常调幅波(AM)波形,并测量其调幅系数。
3.用示波器观察平衡调幅波(抑制载波的双边带波形DSB)波形。
4.用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。
四、基本原理
所谓调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡(载波)的幅度,使其成为带有低频信息的调幅波。
目前由于集成电路的发展,集成模拟相乘器得到广泛的应用,为此本实验采用价格较低廉的MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能。
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8-1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6.8kΩ。
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8-1MC1496内部电路及外部连接
2.MC1496组成的调幅器实验电路
用1496组成的调幅器实验电路如图8-2所示。
图中,与图8-1相对应之处是:
8R08对应于RT,8R09对应于RB,8R03、8R10对应于RC。
此外,8W01用来调节
(1)、(4)端之间的平衡,8W02用来调节(8)、(10)端之间的平衡。
8K01开关控制
(1)端是否接入直流电压,当8K01置“on”时,1496的
(1)端接入直流电压,其输出为正常调幅波(AM),调整8W03电位器,可改变调幅波的调制度。
当8K01置“off”时,其输出为平衡调幅波(DSB)。
晶体管8Q01为随极跟随器,以提高调制器的带负载能力。
五、实验步骤
1.实验准备
(1)在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。
接通实验箱上电源开关,按下模块上开关8K1,此时电源指标灯点亮。
(2)调制信号源:
采用低频信号源中的函数发生器,其参数调节如下(示波器监测):
频率范围:
1kHz
波形选择:
正弦波
图8-21496组成的调幅器实验电路
输出峰-峰值:
300mV
(3)载波源:
采用高频信号源:
工作频率:
2MHz用频率计测量(也可采用其它频率);
输出幅度(峰-峰值):
200mV,用示波器观测。
2.输入失调电压的调整(交流馈通电压的调整)
集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零,也就是要进行交流馈通电压的调整,其目的是使相乘器调整为平衡状态。
因此在调整前必须将开关8K01置“off”(往下拨),以切断其直流电压。
交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压,而另一个输入端不加信号时的输出电压,这个电压越小越好。
(1)载波输入端输入失调电压调节
把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端(8P02),而载波输入端不加信号。
用示波器监测相乘器输出端(8TP03)的输出波形,调节电位器8W02,使此时输出端(8TP03)的输出信号(称为调制输入端馈通误差)最小。
(2)调制输入端输入失调电压调节
把载波源输出的载波信号加到载波输入端(8P01),而音频输入端不加信号。
用示波器监测相乘器输出端(8TP03)的输出波形。
调节电位器8W01使此时输出(8TP03)的输出信号(称为载波输入端馈通误差)最小。
3.DSB(抑制载波双边带调幅)波形观察
在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节(对应于8W02、8W01调节的基础上),可进行DSB的测量。
(1)DSB信号波形观察
将高频信号源输出的载波接入载波输入端(8P01),低频调制信号接入音频输入端(8P02)。
示波器CH1接调制信号(可用带“钩”的探头接到8TP02上),示波器CH2接调幅输出端(8TP03),即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。
其波形如图8-3所示,如果观察到的DSB波形不对称,应微调8W01电位器。
图8-3图8-4
(2)DSB信号反相点观察
为了清楚地观察双边带信号过零点的反相,必须降低载波的频率。
本实验可将载波频率降低为100KHZ(如果是DDS高频信号源可直接调制100KHZ;如果是其它信号源,需另配100KHZ的函数发生器),幅度仍为200mv。
调制信号仍为1KHZ(幅度300mv)。
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信号,过零点时刻的波形应该反相,如图8-4所示。
(3)DSB信号波形与载波波形的相位比较
在实验3
(2)的基础上,将示波器CH1改接8TP01点,把调制器的输入载波波形与输出DSB波形的相位进行比较,可发现:
在调制信号正半周期间,两者同相;在调制信号负半周期间,两者反相。
4.SSB(单边带调制)波形观察
单边带(SSB)是将抑制载
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