测控电路实验指导书

1、目 录实验一 差动放大器实验1实验二 信号放大电路实验4实验三 信号运算电路实验9实验四 电压比较器实验12实验五 电阻链分相细分实验15实验六 幅度调制及解调实验17实验七 移相电桥实验19实验八 脉宽调制电路实验20实验九 调频及鉴频实验21实验十 开关电容滤波器实验24实验十一 开关式相乘调制及解调实验26实验十二 精密全波整流及检波实验28实验十三 开关式全波相敏检波实验30实验十四 锁相环单元实验32实验十五 分频器单元实验34实验十六 锁相环应用实验频率合成实验36实验十七 可控硅触发调压实验38附录：40实验一 差动放大器实验一、实验目的1加深对差动放大器性能的理解。2学习差动放

2、大器的主要性能指标的测试方法。二、实验原理图1-1是差动放大器的实验电路图。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器Rp用来调节T1，T2管的静态工作点，使得输入信号Ui0时，双端输出电压Uo=0。图1-1差动放大器实验电路图当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻Re，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。1静态工作点的估算典型电路： （认为UB1=UB20）；IC1=IC2=½IE恒流源电路： ；2差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路

3、时，差模电压放大倍数Ad由输出端方式决定，而与输入方式无关。双端输出：RE=，W电位器在中心位置时，单端输出：当输入共模信号时，若为单端输出，则有若为双端输出，在理想情况下，实际上由于元件不可能完全对称，因此Ac也不会绝对等于零。3共模抑制比为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比或差动放大器的输入信号可以用直流信号也可以用交流信号。三、实验设备1测控电路实验箱2示波器 3万用表4交流毫伏表四、实验内容及步骤1典型差动放大器性能测试打开实验箱上的±5V，±12V电源同时，打开 U2单元的电源开关，把U2

4、差动放大器单元的开关拨向左边构成典型差动放大器。(1) 放大器零点放大器输入端的“+”、“-”两端与地短接，接通±12V直流电源，用万用表测量输出电压U0，调节调零电位器W，使U0=0。调节要仔细，力求准确。（注意：本实验箱的所有单元共地）。(2）测量差模电压放大倍数将实验箱底信号发生器的信号加入本单元的Ui端，调节信号发生器，使之输出频率为1KHz左右的正弦波信号，逐渐增大输入电压Ui（约300mV），用示波器观测输入、输出波形，在U0输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测量Ui，U0+，U0-，U0，记入表1-2中，并观察Ui，U0+，U0-之间的相位关系。 表1-2典型差动放大

5、电路具有恒流源差动放大电路单端输入共模输入单端输入共模输入 300mV1V300mV1VU0+（V）U0-（V）/(3）测量共模电压放大倍数将放大器的输入端“+”端和“-”端短接，信号源接输入端“+”端 和地之间，构成共模输入方式，调节功率信号发生器，使之输出信号f=1KHz，1VP-P的正弦信号，用示波器观测输入、输出波形，在输出电压无失真的情况下，用交流毫伏表测量U0+、U0-的值，记入表1-2，并观察Ui，U0+，U0-之间的相位关系。2具有恒流源的差动放大电路性能测试将图1-1电路单元中的开关拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复步骤（2），（3），并将结果记入表1-2。五、思考

6、题1测量静态工作点时，放大器输入端“+”端及“-”端与地应如何连接？2实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？3怎样进行静态调零点？用什么仪表测U0？六、实验报告要求1根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数（取1=2=100）。2整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。1）静态工作点和差模电压放大倍数；2）典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较；3）典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与具有恒流源的差动放大器的CMRR实测值比较。3比较Ui、UC1、UC2之间的相位关系。4根据实验结果，

7、总结电阻RE和恒流源的作用。实验二 信号放大电路实验一、实验目的1研究由集成运算放大器组成的基本放大电路的功能。2了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等。理想运算放大器的特性：在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件（如表2-1所示）

8、的运算放大器称为理想运放。表2-1开环电压增益输入阻抗输出阻抗带宽Aud=ri=ro=0fBW=失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压UO与输入电压之间满足关系式：U0=Aud(U+-U-)，而U0为有限值，因此，(U+-U-)=0，即U+=U-，称为“虚短”。（2）由于ri=，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。以上两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。1基本放大电路：1）反向比例放大器电路如图2-1所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，为了减少输入级偏置电流引起的

9、运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R 1RF 图2-1 反向比例放大器 图2-2 同相比例放大器2）同相比例放大器电路如图2-2所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，其中R2= R1RF。当R1时，U0= Ui，即得到如图2-3所示的电压跟随器。3）电压跟随器电路如图2-3所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：U0= Ui，图中R1= RF，用以减少漂移和起保护作用。一般RF取10K，RF太小起不到保护作用，太大则影响到跟随性。 图2-3电压跟随器2高输入阻抗放大电路：1) 同相交流放大电路电路如图2-4所示。电容C2将运算放大器两输入端之间的

10、交流电压作用于电阻R1的两端。对理想运放，两输入端是虚短的（近似等电位），即R1的两端等电位，没有信号电流通过R1，因此，对交流而言，R1可以看作无穷大。图2-4 同相交流放大电路 图2-5自举组合电路该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，为了减少失调电压，应满足R3= R1+ R2输入阻抗：其中：K为运算放大器的开环放大倍数； Zi为运算放大器的开环输入阻抗。2）自举组合电路电路如图2-5所示。这种利用反馈电路来减少向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：；输入电阻：当R1= R2，R5= 2R2，R4= R6时，则，即

11、I1将全部由I2提供，输入回路无电流，输入阻抗为无穷大。3高共模抑制比放大电路1）双运放高共模抑制比放大电路电路如图2-6所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：，其中R3=R1R2，R7=R4R5R6。当，Ui1=Ui2时，输出电压为零，共模信号得到了抑制。图2-6 双运放高共模抑制比放大电路2）三运放高共模抑制比放大电路电路如图2-7所示。三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等。它的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配。它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且漂移小，稳定性好。其共模抑制比大，能适于在大的共模电压的背景下对微小差值信号进行放大。图

12、中改变电位器RF1的阻值，则可以改变对差模信号的放大倍数；R5，RF2，R6用于调零，当 R1=R2, R3=R4，R7=R8时则 其中，G是整个放大器对差模信号的增益：是整个放大器对共模信号的增益：KCMRR是运算放大器N3的共模抑制比整个放大器的共模抑制比：图2-7 三运放高共模抑制比放大电路三、实验设备1测控电路实验箱2示波器3函数信号发生器4直流电压表四、实验内容及步骤实验前熟悉相应的实验单元，认清实验单元的信号输入及输出端口，打开实验箱上相应单元的电源。1反向比例放大器（1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图2-1搭好电路，输入端Ui接地，用万用表测量输

13、出端UO，调节本单元的电位器，使输出为零。（2）调节信号发生器，使之输出f=1KHz的正弦信号，接入本单元的输入端，实验时要注意输入的信号幅度以确保集成运放工作在线性区，用示波器观测Ui及输出电压UO的相位关系，记入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系2同相比例放大器（1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图2-2搭好电路，信号输入端接地，进行调零。（2）实验步骤同内容1，将结果记入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系3电压跟随器（1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图2-3搭好电路，信号

14、输入端接地，进行调零。（2）实验步骤同内容1，将结果记入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系4同相交流放大电路（1）在实验箱上找到“U13同相交流放大电路”单元。（2）实验步骤同内容1，将结果记入表下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系5自举组合电路1）在实验挂箱上找到“U12自举组合电路”的实验单元，信号输入端接地，进行调零。2）实验步骤同内容1，将结果记入表下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系6双运放高共模抑制比放大电路1）在实验挂箱上找到U9的实验单元，信号输入端接地，进行调零。2）在Ui1及Ui2的两端输入正弦波信号

15、，测量相应的U0，并用示波器观测U0与Ui的幅值及相位关系，将结果记入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系7三运放高共模抑制比放大电路1）在实验挂箱上找到U14的实验单元，两信号输入端均接地，调节本单元的电位器W2，使输出端U0电压为零。2）在Ui1及Ui2的两端输入 正弦波信号，并用示波器观测U0与Ui的幅值及相位关系，同时调节本单元的电位器W1，观测输出信号幅度的变化。将结果记入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系五、思考题1自举组合电路一般应用于那种场合？2对测量放大电路的基本要求是什么？3按照图2-7给定的电路参数，假设已调零，试计算当R

16、D1=5K时，放大器的差模增益？六、实验报告要求1整理以上实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。2将理论值计算结果和实测数据相比较分析产生误差的原因。3分析和讨论实验中出现的现象和问题。实验三 信号运算电路实验一、实验目的1研究由集成运算放大器组成的基本运算电路的功能。2进一步了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，其输出和输入电压之间可以实现各种特定的函数关系。在测控电路中，可以利用它1组成多种信号运算电路，这里介绍几种基本的运算电路。基本运算电路1

17、）反相加法电路电路如图3-1所示，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 其中 图3-1 加法电路 图3-2 减法电路2) 减法运算电路对于电路如图3-2所示的减法运算电路，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 其中R1/RF=R2/R3当R1= R2，R3= RF时，3）积分运算电路反向积分电路如图3-3所示。在理想化条件下，输出电压信号与输入电压之间的关系为其中UC(0)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。当输入电压Ui为常数E时，则输出电压UO为，UO随时间线性下降，所以积分电路非常适于用做三角波和锯齿波发生器。 4）微分运算电路微分运算电路如图3-4所示。在理想化

18、条件下，输出电压信号与输入电压之间的关系为，当输入信号为正弦波ui=Umsint时，输出电压为uo=-RCUmcost，输出电压与输入电压的幅度比为RC，在幅频特性图中为一条+6dB/倍频程的直线。 图3-3 积分运算电路 图3-4 微分运算电路三、实验设备1测控电路实验箱2函数信号发生器3示波器 4万用表电压表四、实验内容及步骤实验前熟悉相应的实验单元，认清实验单元的信号输入及输出端口，打开实验箱上相应的直流电源。1加法运算电路1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图3-1搭好电路，输入端Ui1、Ui2接地，用万用表测量输出端U0，调节本单元的电位器，使输出为零。

19、2）输入端Ui1接5V直流信号，输入端Ui2接入可调直流稳压电源，实验时要注意输入的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入下表中。Ui1(V)Ui2(V)UO(V)2减法运算电路1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图3-2搭好电路，输入端接地，进行调零。2）输入端Ui1接5V直流信号，输入端Ui2接入可调直流稳压电源，实验时要注意输入的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入下表中。Ui1(V)Ui2(V)UO(V)3积分电路1）在实验挂箱上找到“

20、U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图3-3搭好电路。2）调节信号源使输出正弦波信号，接入输入端Ui，用交流毫伏表测量输出端UO，并用示波器观测UO与Ui的相位关系，将实验结果记入下表中。3）调节信号源使输出方波信号，接入输入端Ui，用交流毫伏表测量输出端UO，并用示波器观测UO与Ui的关系，将实验结果记入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系4微分电路1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图3-4搭好电路，信号输入端接地，进行调零。2）调节信号源使输出正弦波信号，接入输入端Ui，用交流毫伏表测量输出端UO，并用示波器观测UO与Ui的幅

21、值及相位关系，将以上情况记入下表。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO与Ui的关系五、思考题1在反相加法电路中，如Ui1、Ui2均采用直流信号，并选定Ui2=-1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度（±15V）时，则Ui1的大小不应超过多少伏？六、实验报告要求1整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。2将理论值计算结果和实测数据相比较分析产生误差的原因。3分析和讨论实验中出现的现象和问题。实验四 电压比较器实验一、实验目的1掌握电压比较器的电路构成及特点。2理解电压比较器的输出与输入信号之间的关系。3加深理解电压比较器电路的传输特性。二、实验原理电压比较器是集成运放非线

22、性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非线性正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。图4-1所示为一简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压Ui加在反相输入端。 图4-1 图4-2当Ui < UR时，运放输出高电平，稳压管DZ反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压UZ，即UO=UZ。当Ui >UR时，运放输出低电平，稳压管DZ正向导通。输出端电压等于稳压管的正向压降UD，即-UO=-UD。因此，以UR为临界点，当输入电压Ui变化时，输出端反映

23、出两种状态（高电平和低电平）表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。图4-2为图4-1比较器的传输特性。常用的电压比较器有过零比较器、滞回比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等。1过零比较器电路如图4-3所示为过零比较器，信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零，从同相输入端输入。当Ui>0时，输出Uo=-U，当Ui<0时，Uo=+U。其电压传输特性如图4-4所示。过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。 图4-3 过零比较器 图4-4 传输特性曲线2滞回比较器图4-5为具有滞回特性的过零比较器过零比较器在实际工作时，如果Ui恰好在过零点附近，则由于零点漂移的

24、存在，UO将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此，就需要输出特性具有滞回现象。如图4-5所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若UO改变状态，U+端电位也随着改变，使临界点离开原来位置，于是出现如图4-6所示的滞回特性曲线。滞回比较器的两个门限电压分别为UTH1，UTH2。且，UZ为U0经稳压管DZ的稳压电压。 图4-5 滞回比较器 图4-6 传输特性曲线 3窗口（双限）比较器简单的比较器仅能鉴别输入电压Ui比参考电压UR高和低的情况。窗口比较电路是由两个简单比较器组成，如图4-7所示，它能指示Ui值是否处URH和URL之间。如果URL

25、<Ui<URH，窗口比较器的输出电压UO为低电平UOL；如果URL< Ui或Ui>URH，则输出电压Uo为高电平UOH。其传输特性如图4-8所示。图4-7 窗口（双限）比较器 图4-8 传输特性曲线三、实验设备1测控电路实验箱2函数信号发生器3示波器 4万用表四、实验内容及步骤1过零比较器电路如图4-9所示（1）在实验挂箱上找到“U1通用的单元电路”，打开本单元电源开关，按图4-9搭好电路，打开直流电源。（2）测量Ui悬空时的UO值。（3）调节信号发生器，使之输出频率为500Hz、幅值为2V的正弦波信号，接入输入端Ui，用示波器观测Ui与UO波形并记录。（4）改变Ui幅

26、值，测量传输特性曲线。 图4-9 过零比较器 图4-10 反相滞回比较器2反相滞回比较器电路如图4-10所示（1）在实验挂箱上找到本实验单元U7，打开±12V直流电源，输入端Ui端接可调直流电源，UR端接地，测出Uo由+UOMAX-UOMAX时Ui的临界值。（2）同上，测出Uo由-UOMAX+UOMAX时Ui的临界值。（3）调节信号发生器，使之输出频率为500Hz、幅值为2V的正弦波信号，接入输入端Ui，用示波器观测Ui与Uo波形并记录。3窗口比较器电路如图4-11所示（1）在实验挂箱上找到本实验单元U8，打开±12V直流电源。（2）在URH端接入+5V直流电压，URL端接

27、地，调节信号发生器，使之输出频率为500Hz、幅值为2V的正弦波信号，接入输入端Ui，用示波器观测Ui与Uo波形并记录。图4-11 窗口比较器五、思考题分析以上电压比较器的工作原理，比较它们工作电路之间的异同点。六、实验报告要求1整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线。2总结几种比较器的特点，阐明他们的应用。实验六 幅度调制及解调实验一、实验目的1理解幅度调制与检波的原理。2掌握用集成乘法器构成调幅与检波电路的方法。二、实验原理实验电路图如图6-2所示。调幅就是用低频调制信号去控制高频载波信号的幅度，使高频载波信号的振幅按调制信号变化。而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不同

28、频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带调制（DSB）信号，单边带调制（SSB）信号。此实验主要涉及普通调幅（AM）及检波原理。三、实验设备1测控电路实验箱2函数信号发生器3示波器四、实验内容及步骤1打开实验箱中U5,U6单元的电源开关。 2调幅波的观察（1）把“U15信号产生单元”短路帽JP1,JP2拨到“VCC”方向，调节此单元的电位器（电位器RP2调节信号幅度，电位器RP1调节信号频率），使之输出频率为1.3KHz、幅值为1Vp-p的正弦波信号，接入“U5调幅单元”的调制波输入端。（2）调节实验箱低的函数信号发生器，使之输出频率为100KHz、幅值为4.0Vp-p的正弦波信号，

29、接入“U5调幅单元”的载波输入端。图6-1 普通调幅（AM）波波形（3）“U5调幅单元”的输出端接入示波器CH1，调节“U5调幅单元”的电位器W，在示波器上观测到如图6-1所示的普通调幅（AM）波。3解调波的观察（1）在保持调幅波的基础上，将“U5调幅单元”的输出端接入“U6解调单元”的调幅波输入端，把输入“U5调幅单元”的载波信号接入“U6解调单元”载波输入端。（2）“U6解调单元”的输出端接入示波器的CH2，调节“U6解调单元”的电位器W1，观测到解调信号。五、实验注意事项为了得到更好的实验效果，实验时，外加信号的幅度不宜过大，请按照“实验内容及步骤”说明部分做实验。六、思考题集成乘法器调

30、幅及解调电路有何特点？试简述它们的工作原理。七、实验报告要求1根据观察结果绘制相应的波形图，并作详细分析。2其它体会与意见。图6-2 幅度调制与解调单元实验八 脉宽调制电路实验一、实验目的掌握脉冲调宽电路的工作原理及其应用。二、实验原理实验电路原理图如图8-1所示。RP1及RP2为电位器W2的两部分，当RP1增大时，则RP2减小，且RP1+RP2=RW2为一常量，当调节电位器W2时，输出信号的频率不变，而它的占空比随RP1、RP2的值变化，即输出信号的脉宽可调。输出信号Uo的频率为，其中Rd1，Rd2分别为d1，d2二极管正向导通时的等效电阻值。本实验单元利用RP1、RP2来模拟差动电阻传感器

31、的两臂，从而达到实验效果。图8-1 脉宽调制电路实验电路图三、实验器件及单元1测控电路实验箱2信号发生器 3示波器四、实验内容及步骤1打开直流稳压电源±12V电源开关2把“U19脉宽调制单元”的输出端UO接入示波器，调节电位器W2，观测“UO”端波形的变化情况。五、思考题实验电路是怎样实现脉冲调宽的？六、实验报告要求1对实验结果与理论的差异进行分析。 实验九 调频及鉴频实验一、实验目的1掌握用集成锁相环电路构成频率调制器的工作原理。2掌握用锁相环构成调频解调器的工作原理。二、实验原理1集成锁相环调频与鉴频调频是用反映信号的低频调制信号去控制高频振荡的输出频率，并使之随调制信号的变化规

32、律变化。它的逆过程称为频率解调，也称为频率检波或鉴频。本实验单元采用LM4046数字集成锁相环（PLL）来实现调频与鉴频。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。详细内容可参考有关课程的相关内容。2LM4046简介1）锁相环调频原理锁相环调频原理框图如图9-1所示。 图9-1锁相环调频原理框图将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率（中心频率）上下随调制信号而变化，即生成了调频波。当高频载波频率与自由振荡频率相近时，压控振荡器的振荡频率与载波频率锁定。图9-2锁相环鉴频的原理框图图9-1中的低通滤波器使得压控振荡器中心振荡频率与载波频率锁定时

33、所产生的相位误差电压通过，它与调制信号经由加法电路，去控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。2）锁相环鉴频原理锁相环鉴频原理框图如图9-1所示。调频波与压控振荡器的输出经鉴相器获得一个变化的相位误差电压，并通过低通滤波器滤去所含有的高频成份，获得一个随调制信号频率而变的解调号，即实现了鉴频。3锁相环的自由振荡频率的测量方法以图9-3所示的4046锁相环电路为例作简要说明。图中，PD为相位比较器（鉴相器）；VCO为压控振荡器；C1、R1、R2决定自由振荡频率；C3、R3为低通滤波器；14为高频输入端，要求输入方波信号；4端为VCO输出端。图9-3锁相环典型电路1）自

34、由振荡频率f0测量用示波器观测4端的波形应为方波，测量其周期即可换算出自由振荡频率f0。三、实验设备1测控电路实验箱2函数信号发生器3示波器四、实验内容及步骤1打开直流稳压电源±12V电源开关，并打开U3,U4单元的电源开关2锁相环自由振荡频率f0的测量把“U3频率调制单元”的载波输入端和调制波输入端对地短接，把单元的调频波输出端接入示波器，调节本单元的电位器W，用示波器观察的输出波形，并记下波形频率； 3调频波的观察 （1）把“U15信号产生单元”短路帽JP1,JP2拨到“VCC”方向，调节此单元的电位器（电位器RP2调节信号幅度，电位器RP1调节信号频率），使之输出频率为1KHz

35、左右、幅值为1VP-P的正弦波信号，接入“U5频率调制单元”的调制波输入端。（2）调节实验屏上的函数信号发生器，使之输出频率等于步骤2所测得频率、幅值为3.5VP-P的正弦波信号，接入“U5频率调制单元”的载波输入端。(3) 把调制波输入端和调频波输出端分别接入示波器的CH1和CH2，调节电位器W，观察调频波的稀密变化过程。4观测系统的鉴频情况在观测调频波的基础上，把“U3频率调制单元”的调频波输出端接入“U4鉴频单元”的调频波输入端（即将调频波导入解调锁相环），把“U3频率调制单元”的调制波输入端和“U4鉴频单元”的解调输出端分别接入示波器的CH1和CH2，调节“U4鉴频单元”电位器W，观察

36、调制信号及解调输出端的信号波形。五、思考题1锁相环调频与鉴频均有低通滤波器，它们的特性有何不同？2锁相环调频时，外加载波信号频率与压控振荡器的中心频率，那个频率稳定度要求较高？六、实验报告要求1整理所观测到的波形与数据，并绘制相应的波形图。2通过实验，对集成数字锁相环的应用有何认识。3总结实现锁相调频与鉴频的方法。 图9-4 锁相调频及鉴频实验原理图实验十二 精密全波整流及检波实验一、实验目的1掌握精密全波整流电路的构成及工作原理。2掌握精密全波整流电路在检波电路中的功能。二、实验原理（一）实验电路框图如图12-1所示调幅（AM）信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实

37、现解调，这种方法又称包络检波。普通调幅（AM）信号通过精密全波整流电路进行全波整流，然后经低通滤波器取出低频成分，经过信号放大，从而获得解调信号。图12-1 实验电路框图（二）实验电路工作原理实验电路如图12-2所示。运放N1，二极管D1、D2，电阻R1、R2、R3，R4构成半波检波电路。运放N2，电阻R5、R6、R7，R8构成反相输入加法电路，并与前端的半波检波电路一起构成全波检波电路。图12-2 精密全波整流电路图三、实验器件及单元1测控电路实验箱2函数信号发生器3示波器四、实验内容及步骤1打开实验箱上±5V、±12V直流电源。2把“U15信号产生单元”短路帽JP1,J

38、P2拨到“VCC”方向，调节此单元的电位器（电位器RP2调节信号幅度，电位器RP1调节信号频率），使之输出频率为1.3KHz、幅值为1Vp-p的正弦波信号（用示波器观察其波形输出），接入“U5幅度调制单元”的调制波输入端。3调节实验箱上的函数信号发生器，使之输出频率为100KHz左右、幅值为4.0VP-P的正弦波信号，接入“U5调幅单元”的载波输入端。4“U5调幅单元”的输出端接入示波器CH1，调节“U5调幅单元”的电位器W，在示波器上观测到如图12-3所示的普通调幅（AM）波。 图12-3 普通调幅（AM）波图 12-4 精密全波整流后的波形5连接“U5幅度调制单元”的“调幅波输出”端与“U

39、11精密全波整流单元”的US端（即把调幅波导入到精密全波整流单元）。然后，用示波器同时观测输入的调幅波与U11单元的输出波形，则可观测到如图12-4所示的经全波整流后的波形；6连接“U11精密全波整流单元”的U0端与“U10开关电容滤波器单元”（通过短路帽切换成低通滤波器）的“输入”端，用虚拟示波器同时观测U15单元的输出信号及“U10开关电容滤波器单元”的“输出”端的解调信号。五、实验注意事项1实验过程中，外加调制信号幅度不要过大，请按照实验内容及步骤说明部分进行实验，以便得到更好的实验效果。六、思考题精密全波整流电路中的各个电阻应满足怎样的匹配关系。七、实验报告要求1整理实验数据，绘制出实

40、验过程中观测到的波形图。2阐述精密全波整流电路的工作原理。3对实验结果与理论的差异进行分析。 实验十三 开关式全波相敏检波实验一、实验目的1了解双边带调幅信号的形成及解调原理。2掌握开关式全波相敏检波电路的构成及工作原理。3掌握开关式全波相敏检波电路的特性。二、实验原理调制信号、载波信号、双边带调幅信号分别如图所示，当调制信号UX>0时，双边带调幅波的相位极性与载波的相位极性相同，当调制信号UX<0时，双边带调幅波的相位极性与载波的相位极性相反，调制信号UX改变符号时，其调幅波信号相位改变180º。要使原信号得到解调，检波电路就必须具有判别信号相位和选频的能力。包络检波电

41、路是不能满足这一要求的，必须采用相敏检波电路，相敏检波电路又称同步检波电路。（一）实验电路框图实验电路框图如图13-1所示。高频载波信号（正弦波）经移相器进行相位调整，然后经开关式全波相敏整流电路进行全波整流，再经低通滤波器取出低频成分，信号经放大电路放大从而获得解调信号。图13-1 实验电路框图（二）实验电路分析电路原理图如图13-2所示。Ui为高频载波信号输入端，R1，R2，N1构成过零比较器，对高频载波信号整形，N1输出开关控制信号（方波）如图13-6所示，控制开关场效应管的通断。NS为双边带调幅波输入端，R3，R4、R5，N2构成放大倍数受开关管Q控制的放大器，当UC为高电平时，放大器的放大倍数为-1；当UC为低电平时，放大器的放大倍数为+1。其对Us双边带调幅波的整流后的信号波形如图13-7所示。图13-2 全波相敏整流电路图三、实验设备1测控电路实验箱2函数信号发生器3示波器四、实验内容及步骤1打开实验箱上±5V、±12V直流电源。2把“U15信号产生单元”短路帽JP1,JP2拨到“VCC”方向，调节此单元的电位器（