电路CAD实验报告

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：20~40MHz；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。bl/cCXce(1—1 II If+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。

cebecb（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的小电容C，并加大C和C的3 1 2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12且使频率可调。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C1 4 4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-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-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101106101101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KX-X”）便成101102103xxx为LC西勒振荡电路，改变C可改变反馈系数，短接K、K、K2-3,并去除电容C后，107 101 102 103 107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Q106111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K2-3）。102104三极管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。11004101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：短接K1-2、K1-2、K1-2、K1-2，并101 102 103 104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K2-3（即短接电感L），使振荡器停振，并测量三极管BG104 102 101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）。eq 101 eq eq（3） 量发射极电压和电流：短接K1-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG的发射极电压104 102U和I。ee（4） 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,1101100输出幅度V为1.5V。Lo P-P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fu106 107 107 102出幅度V（保持U=0.5V）,记录相应的数据，并绘制V=f（C）曲线。r± eC…(pf)q50010001500 L 120002500VL(p-p)1.851.601.451.301.00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fmax/fmin：选择测试点TP，改变C值，测量V随f的变化规律，并找出振荡器的最高频率f102 110 L max和最低频率f133513851435148515351554f133513851435148515351554ff(MHZ)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107 o eq相应的V，且把数据记入下表。L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TOC\o"1-5"\h\z保持C=1000p,U=0.5V,f=1.5MHz不变，分别测量f在TP处和f在TP处的频107 eq 0 1 101 2 102率,观察有何变化？(2)晶体振荡器短接K、K、K2-3，并去除电容C，再观测TP处的振荡波形，记录幅度V和频101 102 103 107 102 L率f之值。0波形：(正弦波)幅度V=(1.4V)频率f=(5.9993MHz )。L P-P 0然后将测试点移至TP处，测得频率f=(5.9992MHz )。1011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、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+[ZGADJSIG+[ZGADJ叵gadJTSIG-叵BIAS叵out+~6~nc[7I百V-卫|nc百OUT-T^nc两CAR-20NCT|car+MC1496各引脚功能如下：1）、SIG+信号输入正端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';:..SSBJ5';:..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V1－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1234567891011121314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VQp—P=0，调节W1，使输出VO=0(此时V4=V1)，再逐渐增加VQp—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mmax mminVc(t),fc=465KHz,VCP—P=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VQP—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%;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IvQ，观察波形变化,比较全载以)、加大IvQ，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/mV180240268Vmmin/mV97680波形如下：Qm=30%:m=50%

Qm=100%Qm>100%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，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。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ll 22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l2 l2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m 2 2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，Dl D2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+12V总电源开关K,-12V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13700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，401401并观测振荡器输出端的振荡波形与频率。调整线圈L的磁芯和可调电阻R，使R两端电压为1.7±0.05V404 407(用直流电压表测量)，使振荡器的输出频率为6.5±0.02MHz。调整电位器W，使输出振荡幅度为1.6V。402P-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0~5.5V范围内变401化，分两种情况测量输出频率，并填入下表。Ed(v)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.5fMHz0 1不并C“6.186.276.366.446.516.606.696.796.866.906.93并C -404 16.136.366.536.666.786.917.077.217.287.327.363．相位鉴频器鉴频特性的测试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，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