盐城工学院高频实验指导书

1《高频电子线路》实验指导书盐城工学院信息学院2010、092目录一、函数信号发生实验·······························1二、非线性波型变换实验·······························7三、小信号调谐放大实验·······························12四、LC与晶体振荡器实验·······························17五、集成乘法器混频实验·······························25六、幅度调制与解调实验·······························29七、变容二极管调频器与相位鉴频器实验·················34八、通频带展宽实验····································411实验一、函数信号发生实验一、实验目的1）、了解单片集成函数信号发生器ICL8038的功能及特点。2）、掌握ICL8038的应用方法。二、实验预习要求参阅相关资料中有关ICL8038的内容介绍。三、实验原理（一）、ICL8038内部框图介绍ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1-1所示。它由恒流源I2和I1、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阀值分别为总电源电压（指UCC+UEE）的2/3和1/3。恒流源I2和I1的大小可通过外接电阻调节，但必须I2I1。当触发器的输出为低电平时，恒流源I2断开图1-1、ICL8038原理框图，恒流源I1给C充电，它的两端电压uC随时间线性上升，当达到电源电压的确2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变电压跟随器电压比较器电压比较器BA三角波正触发器弦波电路缓冲器C外接S电容II21-UEE+Ucc101162392为高电平，恒流源I2接通，由于I2I1（设I2=2I1），I2将加到C上进行反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压uC又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B输出电压便发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2断开，I1再给C充电，……如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使I2=2I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。C上的电压uc，上升与下降时间相等（呈三角形），经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从引脚2输出。1、ICL8038引脚功能图图1-2、ICL8038引脚图供电电压为单电源或双电源：单电源10V~30V双电源±5V~±15V2、实验电路原理图如图1-3所示。1413121110987654321正弦波失真度调整正弦波输出占空比调整(外接电阻R调频偏置电压+Ucc+U三角波输出A频率调整(外接电阻RB正弦波失真度调整外接电容CEE(或地)调频电压输出方波输出ICL-8032))3图1-3、ICL8038实验电路图其中K1为输出频段选择波段开关，K2为输出信号选择开关，电位器W1为输出频率细调电位器，电位器W2调节方波占空比，电位器W3、W4调节正弦波的非线性失真。3、实际线路分析ICL8038的实际线路与图1-3基本相同，只是在输出增加了一块LF353双运放，作为波形放大与阻抗变换。根据所选的电路元器件值，本电路的输出频率范围为约10Hz~11KHz；幅度调节范围：正弦波为0~12V，三角波为0~20V，方波为0~22V。若要得到更高的频率，可适当改变三档电容的值。四、实验仪器与设备THKGP系列高频电子线路综合实验箱；双踪示波器；频率计；交流毫伏表。五、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，并与电路原理图相对照，了3.6K3.6K6.2K1K45691011121832W3W4W110K100K100K15K0.33uF20K43010K10K10K10KOUTW23300p0.033u0.33u-12V+12VK1K24解各个切换开关的功能与使用。然后按前述的实验步骤开启相应的电源开关。(一)、输出正弦波的调整与测量1、取某一频段的正弦波输出，用示波器观测输出端（TP701）的波形。通过反复调节电位器W2、W3、W4，使输出正弦波的失真为最小。2、频率计和交流毫伏表分别测量三个频段的频率调节范围和各频段的输出频响特性V=f(f)：①从最低频段开始，调节频率细调电位器W1，测定本频段的频率调节范围和输出电压（在最高与最低频率之间选取相应的）。频率f电压V②切换到中间频段，重复①的步骤。③切换到最高频段，重复①的步骤。（二）、输出三角波的观察通过调节频率和幅度，观测输出的波形。（三）、观察输出的方波信号1、通过调节频率和幅度，观测输出的波形。2、通过调节W2，可以改变输出方波的占空比。六、实验注意事项1、正弦波的波形调整是一项较细致的实验步骤，往往需要反复多次调整相关的电位器，以获得一个失真度最小的正弦波形。2、经实验（三）的第2项步骤后，要想重新恢复正弦波输出，则必须5重新调整电位器W2。七、预习思考题1、如果采用单电源或不对称的双电源供电，对输出有何影响？2、本电路输出的最高频率与最低频率受哪些因素的影响？3、要想同时输出三种不同波形的信号，有否可能？如何实现？4、在实验的实际电路中后两级的运放有何作用？去除它行吗？八、实验报告1、作出各频段的频响特性曲线。2、回答预习中的思考题。6实验二、非线性波形变换实验一、实验目的1）、了解二极管限幅器的组成与工作原理。2）、掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法。3）、熟悉将三角波变换成正弦波的方法。二、实验预习要求实验前，预习“高频电子线路”第5章：频率变换电路分析基础；“高频电子技术”第9章：调幅、检波与混频—频谱线性搬移电路等有关章节。三、实验原理说明1、二极管函数电路一个理想的二极管与一个线性电阻串联组合后的伏安特性可视为一条折线，如图2-1-1所示。若再与一个电源串联，组成为二极管限幅器，它生成另一条新的折线，如图2-1-2所示。同理，用具有不同电导的二极管支路分别与不同的电源相串联，可生成各种不同的折线，如图2-1-3所示。如将多条这种电路并联组合一起，则可生成一条由多个折点组成的具有特定函数功能的电路，并可以此来逼近某一特定的曲线，此即为二极管函数电路，如图2-1-4所示。图2-1-1、二极管与电阻串联图2-1-2、二极管限幅器0gIU10gIU1-+-++E1E17图2-1-3、不同偏置电压下的二极管限幅器图2-1-4、二极管函数电路实例及其伏安特性2、实际线路分析图2-2所示的电路,是一个由多个限幅器接在运放反馈支路中所构成的二极管函数电路。设置二极管D1~D3和D4~D6的偏置电路参数，使分压电阻的阻值对应相等。在选定适当的阻值后，当输入一个三角波信号时，两组二极管将分别在正负半周的不同电压下导通，则在电路的输出端可得到一个逼近于正弦波的折线组合。图2-3是图2-2所示电路的输出折线与输入三角波1/4周期的对应关系图，为使输出折线逼近于正弦波，在输入三角波图2-2、二极管正弦函数变换电路的1/4周期中，选定：D1D2D3D4D5D6WRf1ViRf2Ra5Ra3Ra2Ra1Ra6Ra4+VR-VRRb1Rb2Rb3Rb4Rb6Rb5_+Vo0gIU2E20gIU3E30gIU4E4U++++g1g2g3g4D1D2D3D4+-0EIU4E3E1E28当Vim为三角波的峰值时，t1~t4对应的输入电压值分别为：折线各段对应的斜率即传输系数的绝对值与电路参数的关系是：而折线转折点电压与电路参数的关系是：式中VD1、VD2和VD3表示三条支路的二极管在不同的工作电路情况下，导通电压所出现的明显差异。四、实验仪器设备图2-3、正弦波折线与三角波间的对应关系1321234344121223233//////18.0||////5.0||faaafiiooffaafiioofRRRRRVVVVARRRRVVVVA)()()(333333322222221111111DbbaRbaODbbaRbaODbbaRbaOVRRRVRRVVRRRVRRVVRRRVRRV1122212212111//79.0||1||fafiioofffiofRRRVVVVARRVVA0.20.30.40.10.50.60.70.80.91.0t__VoVim__VIVim__518__T4t=*1__59__T4t=*2__79__T4t=*3__T4t=4__VIVim,,,44*974*954*1854321TtTtTtTt，，，imimiimimiimimiimimiVVoVVVVoVVVVoVVVVoVV65.0||||61.0||78.0||5.0||56.0||28.0||28.0||44332211，，，，9THKGP系列高频电子线路综合实验箱；函数信号发生器；双踪示波器。五、实验内容与步骤在实验箱上找到“非线性波形变换”实验单元后，接通实验箱电源，然后依次按下+12V总电源开关K1，-12V总电源开关K3，函数信号发生单元电源开关K700及本实验单元电源开关K300，指示电源的三个红色发光二极管和三个绿色发光二极管点亮。1、准备工作：1）、短接K301、K302、K303、K304、K305、K306的1-2接点，即断开电路中的六个2AP9二极管。2）、将函数发生器的输出（J701）接至本实验单元的输入端（J301），并分别接至双踪示波器的两个输入端CH1和CH2。3）、使函数信号发生器输出为三角波信号，并调节其输出频率为1KHz，输出幅度为最大（约20V）。4）、选择示波器两个接口CH1和CH2的幅度灵敏度为0.2V/div，并将三角波调至满8格，双踪要求精确等幅（示波器探头衰减10）。5）、示波器CH1和CH2输入通道的幅度灵敏度调至0.1V/div，使屏幕8格内装入三角波正半周。2、进行三角波变换为正弦波的测量：将示波器的一探头从测试点TP301移到TP302。10以8格幅度为1，分别测量正弦波四个折点的幅度：将K301的2-3短接，测得VO1=Vi1=将K301的2-3短接，VO2=Vi2=将K302的2-3短接，VO3=Vi3=将K303的2-3短接，VO4=Vi4=用同样的方法测量负半周：将K304的2-3短接，测得VO5=Vi5=将K304的2-3短接，VO6=Vi6=将K305的2-3短接，VO7=Vi7=将K306的2-3短接，VO8=Vi8=将以上测量值与理论值进行比较。六、实验注意事项1、测量信号幅度时，示波器两个输入通道的幅度细调旋钮必须置于测量状态，以保证双通道的精确测量。2、其它同实验一。七、预习思考题1、试述二极管的限幅作用原理与应用。2、若增大或减小输入三角波的Vim，输出波形将有怎样的变化？3、若接通或断开第一个二极管支路，对其它二极管支路的正常工作有无影响？4、试根据二极管限幅作用的原理，试设计一个削波电路，将正弦波变11为梯形波。八、实验报告1、根据测量数据绘出一个周期内三角波变化为正弦波的波形图。2、回答预习思考题。12实验三、小信号调谐放大一、实验目的1）、了解谐振回路的幅频特性分析——通频带与选择性。2）、了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响，并掌握频带的展宽。3）、掌握放大器的动态范围及其测试方法。二、实验预习要求实验前，预习“电子线路非线性部分”附录：选频网络；“高频电子线路”第3章：小信号谐振放大器；“高频电子技术”第3章：LC选频与检波电路；第4章：高频小信号放大电路分析基础。三、实验原理说明1、小信号调谐放大器基本原理高频小信号放大器