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北理工《电路与电子线路实验（Ⅳ）（硬件部分）》实验报告（通信电路实验）.pdf

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.07M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究
    一、 实验目的
    二、 实验原理
    三、 实验内容
    1. 晶体管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响
    2. 外界条件发生变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率
    3. 选取几种电容值不同的，比较反馈系数过小或过大时的起振情况。绘制出反馈系数与输出电压的关系曲线。
    四、 思考题
    1. 画出实验电路的交流等效电路，当取，，时(图1-2中已给出，为10pF电容)，计算振荡频率、反馈系数B各等于何值？
    2. 若接通电源后发现振荡器并未起振，试估计可能是哪些原因造成的？如何解决？
    3. 在⑤点和③点用示波器所测得频率不同是什么原因？哪一点测得的结果更准确？
    实验二 幅度调制与解调的实验研究
    一、 实验目的
    二、 实验原理
    1. 振幅调制
    2. 调幅波解调
    三、 实验内容
    1. 接通实验板电源，将旋转到最右端或最左端，检波滤波电容接时。高频信号源作为载波信号，输出电压左右，频率，用低频信号源作调制信号，输出电压左右，频率，两信号接入实验板相应位置，观察普通调幅波的波形①点和检波器输出波形②点，计算出调制系数m值。
    2. 改变低频信号源的输出幅度，观察并记录和时的调幅波形。
    3. 在高频信号源输出电压左右，频率，低频信号源频率不变，电容接，不接负载电阻时，改变低频信号源的输出幅度，在的情况下，测量曲线。
    4. 保持上述条件不变，用示波器分别测量实验板上的①和②点，计算检波器电压传输系数。
    5. 保持上述条件不变，调整，用示波器观察实验板上的①点波形变化。
    6. 观察并记录不同的检波负载对检波器输出波形的影响。
    四、 思考题
    1. 分析产生惰性失真和负峰切割失真的原因。
    2. 如果、、，试估算一下本实验不产生惰性失真和负峰切割失真时，电路中电容C和电阻的值应各为多少？
    实验三 集成混频器的实验研究
    一、 实验目的
    二、 实验原理
    三、 实验内容
    1. 测量关系曲线
    2. 测量关系曲线
    3. 观察串联电流负反馈电阻对输出中频信号幅度的影响
    4. 观察混频器中干扰信号的分布情况
    四、 思考题
    实验四 变容管调频与相位鉴频器的实验研究
    一、 实验目的
    二、 实验原理
    三、 实验内容
    1. 用SA1030D型数字式频率特性测试仪(扫频仪)观察测试鉴频特性曲线
    2. 压控振荡器压控灵敏度的测量
    3. 观察调频波的波形
    4. 观察调频信号解调的电压波形
    四、 思考题
    实验心得与体会
    本科实验报告 实验名称：电路与电子线路实验（Ⅳ）（硬件） 课程名称： 电路与电子线路实验Ⅳ（硬件） 实验时间： 2019.4-2019.6 任课教师： 实验教师： 学生姓名： 学号/班级： 学 院： 专 业： 王文华 吴莹莹 实验地点： 实训楼 608 √ 原理验证 □ 综合设计 □ 自主创新 实验类型： 组 号： 信息与电子学院 同组搭档： 电子信息工程 成 绩：
    目 录 实验二 幅度调制与解调的实验研究 实验三 集成混频器的实验研究 实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究 1 一、 实验目的 ································································································ 1 二、 实验原理 ································································································ 1 三、 实验内容 ································································································ 2 四、 思考题 ··································································································· 3 5 一、 实验目的 ································································································ 5 二、 实验原理 ································································································ 5 1. 振幅调制 ································································································ 5 2. 调幅波解调 ···························································································· 5 三、 实验内容 ································································································ 6 四、 思考题 ································································································· 10 11 一、 实验目的 ······························································································ 11 二、 实验原理 ······························································································ 11 三、 实验内容 ······························································································ 12 四、 思考题 ································································································· 13 14 一、 实验目的 ······························································································ 14 二、 实验原理 ······························································································ 14 三、 实验内容 ······························································································ 15 四、 思考题 ································································································· 16 17 实验四 变容管调频与相位鉴频器的实验研究 实验心得与体会 i
    一、实验目的 实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究 1. 通过实验深入理解电容反馈三点式振荡器的工作原理； 2. 研究在不同的静态工作点时，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、频率及频率稳定性的影响。 二、实验原理 电容反馈三点式振荡器的基本原理电路(考比兹振荡器)如图 2-1(a)所示。由图可知，反馈电压由 和 分压得到，反馈系数 起振的幅度条件为 其中 为晶体管跨导， 为振荡回路的等效谐振电导。图 2-1(a)所示等效电路中的回路总电容 (1-1) (1-2) (1-3) (1-4) 振荡频率近似为 当满足 时，电路起振后，振荡幅值愈来愈大，晶体管逐渐趋向大信号非线性工作状态，放大倍 时,振荡幅值趋于稳定。高 值 谐振回路可选出晶体管输出多谐振 数 A则逐渐下降，当下降到 荡电流中的基频电流分量，该基频电流分量在回路谐振阻抗上产生的输出电压仍为一完整的正弦波。 当外界条件(如温度等)发生变化时，振荡回路元件及晶体管结电容要发生变化，从而使得振荡频率发生 漂移。因此，为了改善普通电容反馈三点式振荡器的频稳度，可在振荡回路中引入串接电容 ，如图 2-1(b) 时， 明显减弱了晶体管与振荡回路的耦合程度。为了得到较宽的波段覆盖效果， 所示，当满足 引入并联电容 (它和 为同一个数量级)，回路总电容近似 西勒电路，其振荡频率为 。这种改进型电容反馈振荡器称为 (1-5) 图 1-1 电容反馈三点式振荡器的交流等效电路图 实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究 1
    三、实验内容 1. 晶体管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响 (1) 接通+12V 电源，调节电位器 使振荡器振荡，此时用示波器在④点刚好观察到正弦电压波形(电容 接 ，负载电阻 或 暂不接入)。  曲线(此时探头使用 档)： (2) 调节 使振荡管静态工作点电流 在 之间变化(用万用表测量射极电阻 两端电压，计算 出相应电流近似为 大小，至少取 5 个点)，用示波器测量并记录下④点的幅度与波形变化情况，绘制 出  记录数据及 IeQ～uo曲线 曲线图。 曲线： (mA) 0.530 1.076 1.890 2.466 3.162 (V) 0.62 1.71 3.16 4.16 4.84 ) A m ( Q Ie 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 0.5 1.5 2.5 uo(V) 3.5 4.5 2. 外界条件发生变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率 (1) 选择一合适的 ，使振荡器正常工作，在④点上测量，从示波器上读出频率和幅度，再测量③点和⑤ 点，分别读出振荡器的振荡幅度和频率。 (mA) 1.629 ③点 8.03 (MHz) ④点 8.25 ⑤点 8.24 ③点 1.82 (V) ④点 5.48 ⑤点 5.24 (2) 用数字式频率计(以 kHz 为单位，测到小数点后面第二位有效数字)重测，试比较在③点测量和在⑤点 测量有何不同？ ③点： 7.94 kHz ⑤点： 8.22 kHz 实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究 2
    (3) 将不同负载电阻( 和 )分别接入电路，调节 ，用示波器在④点观察，看能否起振，记录输出振幅 和波形的变化。 测量点 接入电阻 测量项目 (MHz) (V) ④点 8.32 3.10 测量数据 8.33 1.96 8.33 2.42 无法起振 8.33 1.40 8.33 0.85 波形 正弦波 无(直线) (4) 将负载断开，改变电源电压 VCC 分别为+6V、+8V、+10V、+12V、+14V、+16V、+18V，保持振 荡器一合适的静态工作点不变，用示波器测量④点，并记录振荡器输出振幅、波形和频率的变化。 (mA) 约为 1.51 VCC +6V +8V +10V +12V (MHz) 8.22 8.24 8.24 8.24 (V) 2.00 2.50 2.54 2.52 (mA) 约为 1.51 VCC +14V +16V +18V (MHz) 8.04 8.25 8.25 (V) 2.52 2.52 2.54 3. 选取几种电容值不同的 ，比较反馈系数过小或过大时的起振情况。绘制出反馈系数与输出电压的关 系曲线。  记录数据及 1 2 3 4 150p 220p 360p 500p 曲线： 510p 510p 510p 510p 0.23 0.30 0.41 0.50 (V) 2.52 1.84 1.31 0.82 0.5 0.4 B 0.3 0.2 四、思考题 B～uo曲线 0.7 1.2 1.7 uo(V) 2.2 1. 画出实验电路的交流等效电路，当取 ， ， 时(图 1-2 中已给出 ， 为 10pF 电容)，计算振荡频率 、反馈系数B各等于何值？ 图 1-2 改进型电容反馈振荡器实验电路 图 1-3 实验电路的交流等效电路 实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究 3
    解：实验电路的交流等效电路如图 1-3。 回路总电容 振荡频率 反馈系数 2. 若接通电源后发现振荡器并未起振，试估计可能是哪些原因造成的？如何解决？ 解：电路要起振，必须满足起振条件(又分为相位条件和幅度条件) 由于实验采用 Ceiler 振荡器，属于改进型三点式振荡电路，自身满足相位条件。将幅度条件改写为 其中 为晶体管跨导， 为并联谐振回路有载电导，等于振荡回路固有电导 和负载电导 的和， ，不满足起振条件，振荡器不 即 起振。另外，当静态工作点过高或过低会使三极管进入截止区或饱和区，也会导致振荡器不起振。 。由此，当负载 过小时，会导致 过大，使得  解决方法： (1)适当增大负载电阻，使电路满足起振的幅度条件 (2)调整静态工作点，使得振荡的正负峰值均在放大区内，通常选择靠近中间的静态工作点。 ； 3. 在⑤点和③点用示波器所测得频率不同是什么原因？哪一点测得的结果更准确？ 解：当示波器探头接至③点时，由于③点在选频网络中，示波器探头的分布电容会影响选频网络的正常 工作，使测得的频率值不准确。当示波器探头接至⑤点时，晶体管 VT2 相当于一个射随器，起到阻 抗变换的作用，使示波器探头的分布电容不影响选频网络的工作状态，因此⑤点测得的频率更准 确。并且示波器×1 档的分布电容为 150~300pF，×10 档的分布电容为 15~30pF，应选择分布电容 更小的档位，即×10 档接至⑤点进行测量。 实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究 4
    一、实验目的 实验二 幅度调制与解调的实验研究 1. 掌握集成模拟乘法器构成的振幅调制电路工作原理及特点。 2. 学习调制系数m及调制特性( 关系曲线)的测量方法，了解 和 及 时调幅波的波 形特点。 3. 了解大信号峰值包络检波器的工作过程，学习检波器电压传输系数的测量方法。 4. 研究检波器的负载参数 、C和 对检波性能的影响。观察和了解检波器产生负峰切割失真和惰性 失真的波形特点和原因。 二、实验原理 1. 振幅调制 根据调制原理可知，就频率域而言，调幅的实质是一种频谱的搬移过程，即将调制信号频谱线性地 搬移到载频两侧；就时间域而言，调幅则视为调制信号与载波信号的乘积。因而，在低电平调制时，可 用模拟乘法电路将调制信号与载波相乘实现调幅。 设调制信号为 拟乘法器输出为 其中K为乘法器的乘积系数。 ，载波信号为 ，两个信号同时加到模拟乘法器上，则模 (2-1) 显然，(2-1)式为一个抑制载波的双边带调幅信号(SC-DSB)，欲实现单边带调幅信号(SSB)，可在 SC-DSB 信号的基础上，采用边带滤波方法，滤除一个边频(带)，或者采用移相法直接产生 SSB 信号。 若利用模拟乘法器产生普通调幅波，可将调制电压 和某一个直流电压叠加后再与载波电压 一 起作用于乘法器，则乘法器输出信号将是一个普通调幅波(AM)，普通调幅波的振幅包络形状与调制信 号波形相同，此时有 2. 调幅波解调 (2-2) 调幅波解调也称为检波，它是调幅的逆过程。检波的方法分为包络检波和同步检波，本实验研究的 是二极管包络检波的有关问题。 就二极管包络检波器工作原理而言，当检波器输入高频等幅波幅度 时，即为大信号峰值包络检波状态。图 2-1 为二极管包 大于 络检波器的原理电路。由该图可知，当二极管 D 正向导通时，输入高频 信号 通过 D 向电容 C充电，充电时间常数为 ( 为二极管正向 导通电阻)；当二极管 D 截止时，电容 C上存储的电荷通过电阻 放 ，所以对电容C而言，充电快、放电慢。因此，经过若干 电，放电时间常数为 个高频周期之后，检波器输出电压 在充放电过程中逐渐建立起来，随着 逐步上升，二极管 D 的导 通时间逐渐缩短，当电容 C的充放电过程达到动态平衡时，输出电压的平均值近乎为直流电压，即与 5 实验二 幅度调制与解调的实验研究 。通常有 图 2-1 二极管包络检波原理电路
    输入等幅波振幅包络相同，从而实现了幅度检波。当检波器输入为普通调幅波时，只要检波器的参数选 择合适，同样可以得到与输入调幅波振幅包络相似的检波输出电压。 三、实验内容 1. 接通实验板电源，将 旋转到最右端或最左端，检波滤波电容接 时。高频信号源作为载波信号， 输出电压 左右，频率 ，用低频信号源作调制信号，输出电压 左右，频 ，两信号接入实验板相应位置，观察普通调幅波的波形①点和检波器输出波形②点，计算 率 出调制系数m值。  调幅波波形和检波器输出波形(此时探头使用 档)： Umax(mV) Umin(mV) 6.40 4.32 和 UΩm(V) 1.00 2. 改变低频信号源的输出幅度，观察并记录   m 0.19 时的调幅波形。 实验二 幅度调制与解调的实验研究 6
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