高频电子实验指导书

高频电路Ⅲ型实验指导书1目录第一章高频Ⅲ型实验系统介绍一、高频III型实验系统概述…………………………………………………2二、实验箱箱体结构……………………………………………………………2三、箱体各组成部分说明………………………………………………………3四、高频模块介绍及实验说明…………………………………………………6第二章高频电路实验部分实验一电容反馈三点式振荡器实验……………………………………………………8实验二石英晶体振荡器实验……………………………………………………………11实验三单调谐回路谐振放大器及通频带展宽实验……………………………………13实验四双调谐回路谐振放大器实验……………………………………………………16实验五幅度调制器实验…………………………………………………………………18实验六调幅波信号的解调实验…………………………………………………………20实验七高频功率放大器实验……………………………………………………………23实验八变容二极管频率调制电路实验…………………………………………………25实验九频率解调电路实验………………………………………………………………27实验十小功率调频发射、接收实验……………………………………………………29实验十一相位调制器实验………………………………………………………………32实验十二锁相环及压控振荡器电路实验………………………………………………34实验十三频率合成电路实验……………………………………………………………39实验十四集成混频器电路实验…………………………………………………………43高频电路Ⅲ型实验指导书2第一章高频Ⅲ型实验系统介绍一、高频Ⅲ型实验系统概述本系统由实验箱体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。箱体上带有一个20Hz~100KHz的低频信号源和部分模拟、数字电路器件，可进行部分数字电路和模拟电路实验。而插上选配的高频模块，则可进行高频电路实验。二、实验箱箱体结构箱体结构如图一所示，主要由以下几部分组成：●电源开关●扬声器●显示单元区●函数波形发生器●直流电压输出区●电位器及可调直流电平●单脉冲源●逻辑电平区●附加电源输出区●外接实验模块区高频电路Ⅲ型实验指导书3电源开关直流电压输出区扬声器外接实验模块区单脉冲源显示单元（数码管、LED）逻辑电平区（12位拨档开关）函数波形发生器电位器及可调直流电平附加电源输出图1三、箱体各组成部分说明1、电源开关电源接通时，电源指示灯亮。2、扬声器扬声器输入口的标志为“SPEAKER”。3、显示单元区显示单元由四位七段数码管和16位LED指示灯组成。数码管采用共阴数码管，“com”为公共端，当“com”端输入为低电平时才能点亮数码管。LED1和LED2为带译码的数码管，其输入由高位到低位依次为D、C、B、A。由于我们采用BCD译码器，故只能显示的数值为0─9。当输入值大于“1001”时，数码管无显示。其原理如图2所示。LED3和LED4不带译码，由a～g及dp的输入直接驱动（dp为小数点）。高频电路Ⅲ型实验指导书4图2指示灯L1—L4为不带驱动的LED，其正负两端直接引到面板上。L5—L16为12位带驱动的LED，当输入为高电平时，LED被点亮，其原理如图3所示。图34、函数波形发生器本电路采用集成函数发生器ICL8038产生正弦波、方波和三角波，频率为20Hz—100KHz连续可调(100Hz~10K档线性度较好,10Hz、100K档有轻微失真)。使用时先将“频率粗调”开关打到合适的档位，再通过“频率细调”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。电位器W1调节输出信号的占空比，W2可调整正弦波的失真度。5、直流电压输出区系统的电源为220V交流输入，5路直流输出：±5V/2A，±12V/0.5A，-8V/0.5A。在本区内设有这5组直流电压的输出接口，以方便使用。6、电位器及可调直流电平本区内设有四个多圈电位器，分别为470Ω、1KΩ、10KΩ和100KΩ。每个电位器的三个输出端中，中间端连至电位器的滑动端。另设有两组-1V—+1V连续可调直流电平，其原理如图4所示。高频电路Ⅲ型实验指导书5图47、单脉冲源本区供一个单脉冲发生器，上端输出正脉冲，下端输出负脉冲，其原理如图5所示。图58、逻辑电平区本区提供12组逻辑电平。当拨档开关打到上端时，上端输出高电平，下端输出低电平；拨档开关打到下端时，下端输出高电平，上端输出低电平。其原理如图6所示。高频电路Ⅲ型实验指导书6图69、附加电源输出区本区提供一组交流12V和一组直流9V的电源。10、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。为减小高频实验中的干扰，右下角的卡座直接与实验箱的GND相连。实验过程中，不能让模块右下角的螺钉与电源相接触，以免出现短路。另外，插拔模块也要在断电的状态下进行。四、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、小功率调频接收和相位调制模块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。实验中如使用高频信号源需外接。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高频电路Ⅲ型实验指导书7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，要求每次实验时连线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起子；6.需要改接连线时，应先关断电源，再改接线；7.实验中应细心操作，仔细观察实验现象；8.实验中如发现异常现象，应立即关断电源，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。高频电路Ⅲ型实验指导书8第二章高频电路实验部分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元件的作用：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.了解实验电路中各元件作用.三、实验电路说明：图7-1C2、C3、C4、C5和L1组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。Q2与R6、R8组成射随器，起隔离作用。振荡器的交流负载实验电阻为R5。R7的作用是为了用频率计（一般输入阻高频电路Ⅲ型实验指导书9抗为几十Ω）测量振荡器工作频率时不影响电路的正常工作。四、实验仪器：1.双踪示波器2.频率计3.万用表4.实验箱及LC振荡、石英晶体振荡模块五、实验内容及步骤：1.研究晶体三极管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响：1）将开关K1和K2均拨至1X档，负载电阻R5暂不接入，接通+12V电源，调节W使振荡器振荡，此时用示波器在TP1观察不失真的正弦电压波形；2）调节W使Q1静态电流在0.5-4mA之间变化（可用万用表测量R4两端的电压来计算相应的IeQ，至少取4个点），用示波器测量并记下TP1点的幅度与波形变化情况。2.研究外界条件变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率：1）选择一合适的稳定工作点电流IeQ，使振荡器正常工作，利用示波器在TP3点和TP2点分别估测振荡器的振荡频率；2）用频率计重测，比较在TP3点和TP2点测量有何不同？3）将负载电阻R5接入电路(将开关K3拨至ON档)，用频率计测量振荡频率的变化（为估计振荡器频稳度的数量级，可每10s记录一次频率，至少记录5次），并填入表1-1。f1f2f3f4f5R5表1-14)分别将开关K3拨至“OFF”和“ON”档，比较负载电阻R5不接入电路和接入电路两种情况下，输出振幅和波形的变化。用示波器在TP1点观察并记录。3.将开关K1和K2均拨至2X档。比较选取电容值不同的C2、C3和C2X、C3X，反馈系数不同时的起振情况。注意改变电容值时应保持静态电流值不变。六、实验报告要求:1.整理各实验步骤所得的数据和波形，绘制输出振幅随静态电流变化的实验曲线。2.分析各步骤所得的数据和波形，绘制输出振幅随静态电流变化的实验曲线。3.回答问题：高频电路Ⅲ型实验指导书101）为什么静态工作点电流不合适时会影响振荡器的起振？2）振荡器负载的变化为什么会引起输出振幅和频率的变化？3）在TP3点和TP2点用同一种仪器（频率计或示波器）所测得的频率不同是什么原因？哪一点测得的结果更准确？4.说明本振荡电路的特点。高频电路Ⅲ型实验指导书11实验二石英晶体振荡器实验一、实验目的：1．了解晶体振荡器的工作原理及特点；2．掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。二、预习要求：1．查阅晶体振荡器的有关资料，了解为什么用石英晶体作为振荡回路元件能使振荡器的频率稳定度大大提高；2．画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的电路图，并说明两者在电结构和应用上的区别；3．了解实验电路中各元件作用。三、实验电路说明：本实验电路采用并联谐振型晶体振荡器，如图7-2所示。图7-2XT、C2、C3、C4组成振荡回路。Q1的集电极直流负载为R3,偏置电路由R1、R2、W和R4构成，改变W可改变Q1的静态工作点。静态电流的选择既要保证振荡器处于截止平衡状态也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益。振荡器的交流负载实验电阻为R5。四、实验仪器：1．双踪示波器高频电路Ⅲ型实验指导书122．频率计3．万用表4．实验箱及LC振荡、石英晶体振荡模块五、实验内容及步骤：1．接通电源；2．测量振荡器的静态工作点：调整图中W，测得Iemin和Iemax（可测量R4两端的电压来计算相应的Ie值）；3．测量当工作点在上述范围时的振荡器频率及输出电压。4．研究有无负载对频率的影响：先将K1拨至OFF，测出电路振荡频率，再将K1拨至R5，测出电路振荡频率，填入表2-1，并与LC振荡器比较。OFFR5f表2-1六、实验报告要求：1．画出实验电路的交流等效电路；2．整理实验数据；3．比较晶体振荡器与LC振荡器带负载能力的差异，并分析原因；4．说明本电路的优点。高频电路Ⅲ型实验指导书13实验三单调谐回路谐振放大器及通频带展宽实验一、实验目的:1.熟悉高频电路实验箱的组成及其电路中各元件的作用；2.熟悉并联谐振回路的通频带与选择性等相关知识；3.熟悉负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展；4.熟悉和了解单调谐回路谐振放大器的性能指标和测量方法。二、预习要求：1.复习选频网络的特性分析方法；2.复习谐振回路的工作原理；3.了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性等分析方法和知识。三、实验电路说明：本实验电路如图7-3所示。图7-3W、R1、R2和Re1(Re2)为直流偏置电路，调节W可改变直流工作点。C2、L1构成谐振回路，R3为回路电阻，RL为负载电阻。四、实验仪器：1．双踪示波器高频电路Ⅲ型实验指导书142．数字频率计3．万用表4．实验箱及单、双调谐放大模块5．高频信号发生器五、实验内容和步骤：1．测量谐振放大器的谐振频率：1）拨动开关K3至“RL”档；2）拨动开关K1至“OFF”档，断开R3；3）拨动开关K2，选中Re2；4）检查无误后接通电源；5）调整谐振放大器的动态工作点；6