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1、目录高频电路实验系统简介.1实验一 电容反馈三点式振荡器实验 . .4实验二 石英晶体振荡器实验.13实验三 单调谐回路谐振放大器及通频带展宽实验 .17实验四 双调谐回路谐振放大器实验 .31实验五 幅度调制器实验 36实验六 调幅波信号的解调实验.43实验七 丙类功率放大器实验.50实验八 变容二极管频率调制电路实验.60实验九 频率解调（相位鉴频器）电路实验.66实验十 小功率调频发射、接收实验.70实验十一 相位调制器实验.77实验十二 锁相环及压控振荡器电路实验.80实验十三 频率合成电路实验.84实验十四 集成混频器电路实验.88高频电路实验系统简介一、高频电路实验系统概述本系统由
2、实验箱和外接实验模块两部分组成，其中外接模块采用插拔式结构设计，便于功能的扩展。实验箱带有一个0Hz120KHz的低频信号源（可产生正弦波、方波、三角波等）、一个20KHz10MHz的高频信号源、一个音频接口单元。此外高频型实验系统还带有一个频率计单元（高频型无此单元）。实验箱可使用自带电源，也可通过右上角的4针电源接口从外部引入。高频电路单元采用模块式设计，将有关联的单元电路放在一个模块内。高频模块可插在实验箱的4个固定孔上，配合高、低频信号源和频率计即可进行高频电路实验。二、实验箱箱体结构说明箱体结构如图一所示：图一1、 电源接口实验箱提供-8V、+5V、-5V、-12V、+12V五组电源
3、输出。当电源正常时，各组电源对应的指示灯均被点亮。2、 低频信号源本实验箱采用集成函数发生器ICL8038产生正弦波、方波和三角波，频率为0Hz120KHz连续可调。使用时先选择波形，然后将“频率选择”开关打到合适的文件位，再通过“频率调节”旋钮调出所需要的频率。“幅度调节”旋钮使输出信号的幅度从0V到5V连续可调。“占空比调节” 旋钮可调节输出信号的占空比，“失真度调节” 旋钮可调整正弦波的失真度。3、 高频信号源高频信号源采用MAX038作为信号发生器，本实验箱只能输出正弦波，频率为20KHz-10MHz连续可调，幅度从0V到5V连续可调。使用时先将“频率选择”开关打到合适的文件位，再通过
4、“频率调节” 和“幅度调节”旋钮调出所需要的频率和幅值的信号。4、 频率计（仅高频型有）频率计的参数为：显示：5位，红色LED显示量程：50Hz12MHz精度：1%1字灵敏度：150mVrms 最大输入电平：10Vp-p 输入阻抗：1M欧姆 SELECT按钮为信道选择。SELECT弹起选择信道1输入，SELECT按下选择信道2输入。数码管左侧有红、绿两个指示灯作为单位显示，红灯亮时单位为“KHz”，绿灯亮时单位为“Hz”。5、 音频接口单元音频接口单元电路如下图所示：麦克风电路采用LM741放大器，其输入、输出均为耳机接口。扬声器电路采用LM386音频功率放大器，输入为耳机接口，输出有耳机接口
5、，也有二号孔接口。如将AOUT插孔和SPIN插孔连接，输入的语音信号经功放直接进入扬声器。如AOUT插孔和SPIN插孔断开，则可从其它电路输入音频信号至SPIN。6、外接实验模块区 外接模块采用插拔式结构设计，通过卡钉与实验箱连接，便于安装和拆卸。注意：插拔模块要在断电的状态下进行。三、高频模块介绍及实验说明 本系统配有十个高频模块，分别为：1、 单、双调谐放大模块2、 丙类功率放大模块3、 LC振荡、石英晶体振荡模块4、 幅度调制、解调模块5、 频率调制、解调模块6、 小功率调频发射模块7、 小功率调频接收和音频放大模块8、 相位调制模块9、 集成混频器模块10、集成锁相环和频率合成模块各模
6、块的的表面均覆有该实验电路的原理图。各模块的电源均用导线从实验箱上引入，模块上设有电源指示灯。高频电路实验要求：1、实验之前必须充分预习，认真阅读实验指导书，掌握好实验所必需的有关原理和理论知识；2、对实验中所用到的仪器使用之前必须了解其性能、使用方法和注意事项，并在实验时严格遵守；3、动手实验之前应仔细检查电路，确保无误后方能接通电源；4、由于高频电路的特点，要求每次实验时联机要尽可能地短且整齐，不要有多余的线；5、调节可变电容或可变电阻时应使用无感改锥；6、需要更改连接线时，应先关断电源，再更改接线；7、实验中应细心操作，仔细观察实验现象，以便于实验后进行总结；8、实验中如发现异常现象，应
7、立即关断电源，并报告指导老师；9、实验结束后，必须关断电源，整理好仪器、设备、工具和实验导线。 实验一 电容反馈三点式振荡器实验一、 实验目的：1、通过实验深入理解电容反馈三点式振荡器的工作原理，熟悉电容反馈三点式振荡器的构成和电路各组件的作用；2、研究不同静态工作点对振荡器起振、振荡幅度和振荡波形的影响；3、学习使用示波器和频率计测量高频振荡器振荡频率的方法；4、观察电源电压和负载变化对振荡幅度和振荡频率及频率稳定性的影响。二、 预习要求：1、复习LC振荡器的工作原理，了解影响振荡器起振、波形和频率的各种因素;2、了解实验电路中各组件作用。三、 实验原理：正弦波振荡器是指振荡波形接近理想正弦
8、波的振荡器，产生正弦信号的振荡电路有RC、LC和晶体振荡器三种形式。在本实验中，我们研究LC三端式振荡器及晶体振荡器。其基本电路如图1-1所示。根据相位平衡条件：满足下列关系式：X3=（X1+X2） （1-1）X1、X2必须为同性质的电抗，X3必须为异性质的电抗，这就是LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则。若X1和X2均为容抗，X3为感抗，则为电容三端式振荡电路；若X1和X2均为感抗，X3为容抗，则为电感三端式振荡器。下面以电容三端式振荡器为例分析其原理。1电容三端式振荡器共基电容三端式振荡器的基本电路如图1-2所示。图中C3为耦合电容。根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。若要它产生
9、正弦波，还须满足振幅起振条件，即：T=AOF1 (1-2)式中AO为电路刚起振时，振荡管工作状态为小信号时的电压增益；F是反馈系数，y参数等效电路如图1-3所示，其中设yrb0 yob0，图中GO为振荡回路的损耗电导，GL为负载电导。由图1-3可求出小信号电压增益AO和反馈系数F分别为 经运算整理得 式中： 当忽略yfb的相移时，根据自激条件应有 N=0 及 (1-3)由N=0，可求出起振时的振荡频率，即 当晶体管参数的影响可以忽略时，可得到振荡频率近似为 (1-4) 式中 是振荡回路的总电容。则反馈系数可近似表示为： (1-5)则 （a)工作点偏高（b)工作点偏低由式（1-3）可得满足起振振
10、幅条件的电路参数： (1-6)满足起振条件所需要的晶体管最小正向传输导纳值。式（1-6）也可以改写为 tICOVBEOiCVBE图1-6起振直流偏压建立过程不等式左端的 是共基电压增益，显然F增大时，固然可以使TO增加，但F过大时，由于gib的影响将使增益降低，反而使TO减小，导致振荡器不易起振，若F取得较小，要保证TO1，则要求Yfb很大，可见，反馈系数的取值有一合适的范围，一般取F=1/81/2。2振荡管工作状态对振荡器性能的影响当振荡器负载阻抗及反馈系数F已经确定的情况，静态工作点的位置对振荡器的起振以及稳定平衡状态（振幅大小，波形好坏）有着直接的影响，如图1-4中（a）和（b）所示。图
11、1-4（a）工作点偏高，振荡管易进入饱和区，输出阻抗的降低将会使振荡波形严重失真，严重时，甚至使振荡器停振。图1-4（b）中工作点偏低，避免了晶体管进入饱和区，对于小功率振荡器，一般都取在靠近截止区，但是不能取得太低，否则不易起振。一个实际的振荡电路，在F确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。在实际中，我们将会看到输出幅度随着静态电流值的增加而增大。但是如静态电流取得太大，不仅会出现图1-4（a）所示的现象，而且由于晶体管的输入电阻变小同样会使振荡幅度变小。所以在实用中，静态电流值一般取ICO = 0.5mA5mA。为了使小功率振荡器的效率高，振幅稳定性好，一般都采用自给偏压电
12、路，以图1-2所示的电容三端式振荡器电路为例，简述自偏压的产生。图中，固定偏压VB由R1和R2所组成的偏置电路来决定，在忽略IB对偏置电压影响的情况下，可以认为振荡管的偏置电压UBE是固定电压VB和Re上的直流电压降共同决定的，即由于Re上的压降是由发射极电流IE建立的，而且随IE的变化而变化，故称自偏压。在振荡器起振之前，直流自偏压取决于静态电流IEO和Re的乘积，即VBEQ=VB-IEQRe一般振荡器工作点都选得很低，故起始自偏压也较小，这时起始偏压VBEQ为正偏置，因而易于起振，如图1-5（a）所示，图中Cb上的电压是在电源接通的瞬间VB对电容Cb充电建立的电压；Rb是R1与R2的并联值
13、。根据自激振荡原理，在起振之初，振幅迅速增大，当反馈电压Uf对基极为正半周时，基极上的瞬时偏压UBE=UBEQ+Uf变得更正， ic增大，于是电流通过振荡管向Ce充电，如图1-5（b）所示。电流向Ce充电的时间常数充=RDCe，RD是振荡管BE结导通时的电阻，一般较小（几十到几百欧），所以充较小，Ce上的电压接近Uf的峰值。当Uf负半周，偏置电压减小，甚至成为截止偏压，这时，Ce上的电荷将通过Re放电，放电的时间常数为放=ReCe，显然放充，在Vf的一周期内，积累电荷比释放的多，所以随着起振过程的不断增强，即在Re上建立起紧跟振幅强度变化的自偏压，经若干周期后达到动态平衡，在Ce上建立了一个稳定的平均电压IEORe，这时振荡管BE之间的电压：VBEO=VBIEORe因为IEOIEQ，所以有UBEOUBEQ，可见振荡管BE间的偏压减小，振荡管的工作点向截止方向移动。这种自偏压的建立过程如图1-6所示。由图看出，起振之初，振幅较小，振荡管工作在甲类状态，自偏压变化不大，随着正反馈作用，振幅迅速增大，进入非线性工作状态，自偏压急剧增大，使UBE变为截止偏压。振荡管的非线性工作状态，反过来又限制了振幅的增大。可见，这种自偏压电路起振时，存在着振幅与偏压之间相互制约、互为因果的关系
