电路CAD实验报告

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1、实验一 LC 与晶体振荡器电路一、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。二、实验元器件、仪器、仪表THKGP 系列高频电子实验 1 台； 双踪示波器： 2040MHz； 频率计： 10MHz； 万用表： 1 只；电容：510p： 1 颗； lOOOp： 2 颗； 2200p 颗；三、实验原理与参考电路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2-1。b

2、l/cC Xce(11IIIf+ vf-Vo-Xcb图乙1三点式振荡器1 .起振条件（ 1 ）相位平衡条件： X 和 X 必需为同性质的电抗， X 必需为异性质的电抗。ce be cb（ 2）幅度起振条件：式中：g晶体管的跨导；mn接入系数；g 晶体管的等效负载电导；Lg 晶体管的等效输入、输出电导；en 一般在 0.1-0.5 之间取值。2电容三点式振荡器（1）电容反馈三点式电路考毕兹振荡器图2-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容C和输出电容Co对频率稳定i 度的影响较大，且频率不可调。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2-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调

3、的小电容C，并加大C和C的312容量，振荡频率主要由C和L决定。C和C主要起电容分压反馈作用，从而大大减小3了 C和C对频率稳定度的影响，12且使频率可调。（3）并联改进型电容反馈三点式电路西勒振荡器电路如图2-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L两端并联一个小电容C，调节C144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。3晶体振荡器开启实验箱，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。电阻R

4、 -R为三极管BG提供直流偏置工作点，电感L既为集电极提供直流通路，又可101 106 101 101本实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 路如图 2-5 所示。防止交流输出对地短路，在电阻 R 上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用 105“短路帽”短接切换开关K、K、K的1和2接点（以后简称“短接K X-X”）便成101 102 103 xxx为LC西勒振荡电路，改变C可改变反馈系数，短接K、K、K 2-3,并去除电容C后，107101102103107便成为晶体振荡电路，电容 C 起耦合作用， R 为阻尼电阻，用于降低晶体等效电感的

5、Q 106 111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L （即短接K 2-3）。102 104 三极管 BG 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 1021.5MHz,晶体振荡器的输出频率为6MHz,调节电阻R，可调节输出的幅度。110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K和实验单元的电源开关K，电源指示发光二极管D和D点亮。1 100 4 1011. 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（Ie、 Ieq）：（1）组成LC西勒振荡器：短

6、接K 1-2、K 1-2、K 1-2、K 1-2，并101102103104在C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107示波器（探头衰减10）在测试点TP观测LC振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。102（2） 调整静态工作点：短接K 2-3 （即短接电感L ），使振荡器停振，并测量三极管BG104102101的发射极电压U ；然后调整电阻R的值，使U=0.5V,并计算出电流I （=0.5V/1K=0.5mA）。eq101eqeq（3）量发射极电压和电流：短接K 1-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG的发射极电压104102U和I。ee（4

7、）调整振荡器的输出：改变电容C和电阻R值，使LC振荡器的输出频率f为1.5MHz,110 110 0输出幅度V为1.5V。LoP-P2. 观察反馈系数F对振荡电压的影响：由原理可知反馈系数K =C /C。按下表改变电容C的值，在TP处测量振荡器的输 fu 106107107102出幅度V （保持U=0.5V）,记录相应的数据，并绘制V=f （C）曲线。reC (pf)q50010001500L1 20002500VL (p-p)1.851.601.451.301.003. 测量振荡电压VL与振荡频率f之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数f max/ f min： 选择测试点TP，改变C值，测

8、量V随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率f 102110Lmax和最低频率 f1335 1385 1435 1485 1535 1554 f f(MHZ)4. 观察振荡器直流工作点Ieq对振荡电压VL的影响：保持 C =1000p，f =1.5MHz 不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变 I ，并测量 107oeq相应的 V ，且把数据记入下表。L5. 比较两类振荡器的频率稳定度：I (mA)0.250.300.350.400.450.500.55eqV (p-p)1.11.351.551.751.952.152.25(1) LC振荡器保持C =1000p, U=0.5V, f=1.5M

9、Hz不变，分别测量f在TP处和f在TP处的频 107eq011012102率,观察有何变化？( 2)晶体振荡 器短接K、K、K 2-3，并去除电容C，再观测TP处的振荡波形，记录幅度V和频 101102103107102L率 f 之值。0波形：(正弦波 )幅度V = (1.4 V )频率f= (5.9993MHz)。LP-P0然后将测试点移至TP处，测得频率f =(5.9992MHz)。101 1根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度/ f :0模拟乘法器调幅(AM、DSB)一、实验目的1、掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅方法。2、研究已调波与调制信号以及载波信

10、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。6、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。二、实验原理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 振幅按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。本实验中载波是465KHZ高频信号，10KHZ的低频信号为调制信号。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VX

11、、VY和一个输出端V0。一个理想 乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为： VO=K(VX +VXOS) (VY+VYOS) +VZOX。为了得到好的精度，必须消除 VXOS、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。MC1496 的内部原理图和管脚功能如下图所示：SIG+ Z GADJ 叵 gadJT SIG-叵 BIAS 叵 out+6 nc 7I百V- 卫|nc 百 OUT- Tnc 两 CAR-20 NCT|car+MC1496 各引脚功能如下：1）、SIG+信号输入正

12、端2）、GADJ增益调节端3）、GADJ增益调节端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-负电源实验电路说明用 MC1496 集成电路构成的调幅器电路如下图所示。J5;:.SSB图中W1用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电(+ 12V, -8V),所以5脚偏置电阻R15接地。电阻R1、R2、R4、R5、R6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 V

13、1 V4的输入端，即引脚& 10之间；载波信号Vc经高频耦合电容C1从10脚输入， C2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的输入 端，即引脚1、4之间，调制信号VQ经低频偶合电容E1从1脚输入。2、3脚外 接1KQ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6、 12 之间)输出。三、实验仪器与设备高频电子线路综合实验箱；高频信号发生器；双踪示波器；万用表。四、实验内容与步骤1、静态工作点调测：使调制信号VQ =0,载波VC=0,调节W1使各引脚偏置电压接近下列参考值：管脚1234

14、567891011121314电压V0-0.74-0.740-7.168.705.9305.9308.70-8.2R11、R12、R13、R14与电位器W1组成平衡调节电路，改变W1可以使乘 法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制。为了使MCI496各管脚的电压接近上表，只需要调节W1使1、4脚的电压差 接近0V即可，方法是用万用表表笔分别接1、4脚，使得万用表读数接近于0V。2、抑止载波振幅调制：J1端输入载波信号VC(t),其频率fC=465KHz，峰一峰值 VCP P = 500mV。J5端输入调制信号VQ (t)，其频率fQ =10KHz，先使峰一峰值 VQ p P = 0，调节

15、W1，使输出VO=0(此时V 4=V 1)，再逐渐增加VQ p P，则 输出信号VO (t)的幅度逐渐增大，于TH3测得。最后出现抑止载波的调幅信号。V V3、全载波振幅调制“ =V+ V，J1端输入载波信号m maxm minVc(t) , fc=465KHz, VCPP = 500mV，调节平衡电位器W1，使输出信号VO (t)中有载波输出(此时V1与V4不相等)。再从J5端输入调制信号，其fQ =10KHz，当VQ P P由零逐渐增大时，则输出信号VO (t)的幅度发生变化，最后出现有载波调幅信号的波形，如下图所示，记下AM波对应Vmmax和Vmmin，并计算调幅度m。分别得到m=30%

16、;m=50%和m=100%的AM。 载波输入端 J8 加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与 调制信号相比。以)、加大I vQ，观察波形变化,比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅的波解调全载波信号:按调幅实验中实验内容获得调制度分别为30%, 50%、100% 0%的调幅波。将它们依次加至形.集成电路法器)构成解调及10号输入端J11，并在解调器的解调抑制载波的双边带调幅信号：按调幅实验中实验内容的条件获得抑制载 波调幅波，加至的调制信号输入端J11,观察记录解调输出波形，并与调制信号 相比较。五、实验数据1）全载波振幅调制m30%50%100%Vmmax / mV180240

17、268Vmmin / mV97680波形如下：Qm=30%:m=50%Qm=100%Qm100%该波形已过调幅，这时调制信号振幅过大，即大于载波振幅的一般。2）解调全载波信号m30%50%100%100%解调前Vp-p / mV7668135235解调后Vp-p / mV423669210实验三频率调制与解调电路一、设计任务与要求1了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。2掌握调频器的调制特性及其测量方法。3观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及其消除方法。 4了解第二伴音中频的性质。5了解集成宽带放大器工作原理。6了解斜率鉴频器的基本原理。二、主要元器件、仪器、仪表THKGP 系列高频电

18、子线路踪合实验箱；扫频仪 1 台；高频信号发生器； 1 台；低频信号发生器 1 台；双踪示波器 1 台；频率计 1 台万用表 1 只； 短路线： 3 根。三、实验原理与参考电路 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6-1所示。$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，

19、就能达到控制振荡频率的目的。制信号图&2、直養调频示总图若在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号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。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6-3示。图中的线性移相网络就是频一相变换网络，它将输入调频信号ul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 6-4 的耦合回路相位鉴频器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，线性移相网络采

20、用耦合回路。为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常 都接成平衡和差动输出。图6-5 (a)是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频一调相变换器和相 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， LC 为初级调谐回路， LC 为次级l l2 2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D、D和电阻R、R分l 2l 2别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压u由C两端取出，C对高频短路而对低频开路，55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

21、压u等于两个检波器负载电阻上 o电压的变化之差。电阻R对输入信号频率呈现高阻抗，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的大小就可调节耦合的松紧程度。 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6-5 (b)所示。初级电压ul经C耦合，在次级回路产生电压u，经L中心抽头分成两个相 m22等的电压221u。由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为：u =2121u+u和u =2121uu，DlD2随着输入信号频率的变化。 u 和 u 之间的相位也发生相应的变化，从而使它们的合成电压发生 l2

22、变化，由此可将调频波变成调幅调频波，最后由包络检波器检出调制信号。四、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，然后按实验一的步骤接通实验箱的电源，并按下 +12 V总电源开关K , -12 V总电源开关K,函数信号发生实验单元的电源开关K和本单元 1 3 700电源开关K，相对应的三个红色发光二极管和三个绿色二极管点亮。4001振荡器输出的调整(1) 将切换开关K的1-2接点短接，调整电位器W使变容二极管D的负极对地电压为+2V，401 401 401 并观测振荡器输出端的振荡波形与频率。(2) 调整线圈L的磁芯和可调电阻R，使R两端电压为1.70.05V402 404407(用

23、直流电压表测量)，使振荡器的输出频率为6.50.02MHz。(3) 调整电位器W，使输出振荡幅度为1.6 V。402 P-P2变容二极管静态调制特性的测量输入端J无信号输入时，改变变容二极管的直流偏置电压，使反偏电压Ed在05.5V范围内变401化，分两种情况测量输出频率，并填入下表。Ed (v)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.5f MHz0 1不并C“6.186.276.366.446.516.606.696.796.866.906.93并C-40416.136.366.536.666.786.917.077.217.287.327.363相位鉴频器鉴频特性的测试

24、(1) 相位鉴频器的调整扫频输出探头接TP，扫频输出衰减30db, Y输入用开路探头接TP，403 404Y衰减10(20db)Y增幅最大，扫频宽度控制在0.5格/MHz左右，使用内频标观察和调整6.5MHz 鉴频S曲线，可调器件为L，T，C，C，C五个元件。其主要作用为：406 401 426 428 429T、C 调中心6.5MHz至X轴线。401 428L 、 C 调上下波形对称。406 426C调中心6.5MHz附近的的线性。429(2) 鉴频特性的测试使高频信号发生器输出载波CW,频率6.5MHz,幅度0.4 V，接入输入端TP，用直流电压表P-P403测量输出端TP对地电压(若不为

25、零，可略微调T和C，使其为零)，然后在5.5MHz 7.5MHz范围内，以相距0.2MHz的点频，测彳得相应的直流输出电压，并填入下表。f(MHz5.55.75.96.16.36.56.76.97.17.37.5405401428绘制f-v曲线，并按最小误差画出鉴频特性的直线（用虚线表示）O（3）相位鉴频器的解调功能测量使高频信号发生器输出FM调频信号，幅度为0.4 V，频率为6.5MHz,频偏最大，并接入电路 P-P输入端J，在输出端TP测量解调信号：403405波形：（正弦）波 频率：（1） K幅度：（0.2） V （允许略微调节T ）。P-P4014变容二极管动态调制特性的测量在变容二极管调频器的输入端J接入1K的音频调制信号V。将K的1-2短接，令E=2V,连401i401d接J与J。用双踪示波器同时观察调制信号与解调信号，改变V的幅度，测量输出信号，结402403i果填入下表。V (Vpp)0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6V (Vpp)0 10.00.030.070.10.130.160.200.240.280.320.320.360.40.42LC振荡器/0 =叱-1-49MHZ = 0.667%01.5MHZ晶体振荡器5 9993MHZ - 5 9992MHZAf / f0 - 0.00167%05.9993MHZ