THKGPZ-2高頻電子線路綜合實驗箱解讀

1、-1 -+Ucc-U EE圖2-1ICL8038原理框圖實驗二函數(shù)信號發(fā)生實驗一、實驗目的1）、了解單片集成函數(shù)信號發(fā)生器ICL8038的功能及特點2）、掌握ICL8038的應用方法。三、實驗原理（一）、ICL8038內部框圖介紹ICL8038是單片集成函數(shù)信號發(fā)生器，其內部框圖如圖2-1所示。它由 恒流源I2和Ii、電壓比較器A和B、觸發(fā)器、緩沖器和三角波變正弦波電 路等組成。外接電容C可由兩個恒 流源充電和放電，電壓比較 器A、 B的閥值分別為總電 源電壓（指Ucc+Uee）的2/3 和1/3。恒流源|2和Ii的大 小可通過外接電阻調節(jié)，但 必須I2>I1。當觸發(fā)器的輸出 為低電平時

2、，恒流源I2斷開 ，恒流源I1給C充電，它的兩端電壓UC隨時間線性上升，當達到電源電壓 的2/3時，電壓比較器A的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)?高電平，恒流源I2接通，由于|2>|1 （設12=211）, 12將加到C上進行反充電, 相當于C由一個凈電流I放電，C兩端的電壓UC又轉為直線下降。當它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器B輸出電壓便發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸 出由高電平跳變?yōu)樵瓉淼牡碗娖剑?恒流源12斷開，li再給C充電，如此 周而復始，產(chǎn)生振蕩。若調整電路，使 b=2li，則觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反 相緩沖器由引腳9輸出方波信號。C上的電壓uc,上升與下降時間相等（

3、呈 三角形），經(jīng)電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號。將三角波變?yōu)檎也ㄊ?經(jīng)過一個非線性網(wǎng)絡（正弦波變換器）而得以實現(xiàn)，在這個非線性網(wǎng)絡中， 當三角波電位向兩端頂點擺動時，網(wǎng)絡提供的交流通路阻抗會減小，這樣就 使三角波的兩端變?yōu)槠交恼也?，從引腳 2輸出。1、ICL8038引腳功能圖正弦波失真度調整1 -14正弦波輸出2 13三角波輸出3 一IC L-12正弦波失真度調整占空比調整（外接電阻R a） 4 -8032一 11 +U EE或地）頻率調整（外接電阻R B） 5-一 10外接電容C+Ucc 6 9方波輸出調頻偏置電壓 7 一 8調頻電壓輸出圖2-2ICL8038引腳圖供電電壓為單電源或

4、雙電源：單電源10V30V雙電源土 5V± 15V2、實驗電路原理圖如圖2-3所示。+ 12 V 廠4300. 33W23.6K3.6K6.2KK215K-1 2V丫11 0K丫|10 '1330 0p 0. 03 3u 0. 33 u1112 1W31 0K20K00 KW40”I0K0KOUT100 K圖2-3ICL8038實驗電路圖其中Ki為輸出頻段選擇波段開關，K2為輸出信號選擇開關，電位器W1為輸出頻率細調電位器，電位器W2調節(jié)方波占空比，電位器 W3、W4調節(jié)正弦波的非線性失真。3、實際線路分析ICL8038的實際線路與圖2-3基本相同，只是在輸出增加了一塊 LF

5、353 雙運放，作為波形放大與阻抗變換。如圖 2-4所示。根據(jù)所選的電路元器件 值，本電路的輸出頻率范圍為約10Hz11KHz ;幅度調節(jié)范圍：正弦波為012V,三角波為020V，方波為022V。若要得到更高的頻率，可適當改四、實驗儀器與設備THKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱；雙蹤示波器五、實驗內容與步驟在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路， 并與電路原理圖相對照，了解 -3 -各個切換開關的功能與使用。然后按前述的實驗步驟開啟相應的電源開關。（一）、輸出正弦波的調整與測量1取某一頻段的正弦波輸出，用示波器觀測輸出端（TP201 ）的波形。 通過反復調節(jié)電位器 W203、W204、W20

6、5,使輸出正弦波的失真為最小。2、用示波器分別測量三個頻段的頻率調節(jié)范圍和各頻段的輸出頻響特性 V=f （f）: 從最低頻段開始，調節(jié)頻率細調電位器W201，測定本頻段的頻率調節(jié)范圍和輸出電壓（在最咼與最低頻率之間選取若干點）。 切換到中間頻段，重復的步驟。 切換到最高頻段，重復的步驟。（二）、輸出三角波的觀察通過調節(jié)頻率和幅度，觀測輸出的波形。（三）、觀察輸出的方波信號1、通過調節(jié)頻率和幅度，觀測輸出的波形。2、通過調節(jié)W202，可以改變輸出方波的占空比。六、實驗注意事項頻率f電壓Vp-p1、正弦波的波形調整是一項較細致的實驗步驟，往往需要反復多次調整相關的電位 器，以獲得一個失真度最小的正

7、弦波形。2、經(jīng)實驗（三）的第2項步驟后，要想重新恢復正弦波輸出，則必須-5 -重新調整電位器 W202。八、實驗報告1、作出各頻段的頻響特性曲線。實驗三 幅度調制與解調實驗一、實驗目的1）、加深理解幅度調制與檢波的原理。2）、掌握用集成模擬乘法器構成調幅與檢波電路的方法。3）、掌握集成模擬乘法器的使用方法。4）、了解二極管包絡檢波的主要指標、檢波效率及波形失真。二、實驗預習要求實驗前預習“電子線路非線性部分”第 4 章：振幅調制、解調與混頻 電路；“高頻電子線路”第六章：調幅與檢波； “高頻電子技術”第 8 章：調 幅、檢波與混頻頻譜線性搬移電路有關章節(jié)。三、實驗原理1、調幅與檢波原理簡述：調

8、幅就是用低頻調制信號去控制高頻振蕩 （載波）的幅度， 使高頻振蕩 的振幅按調制信號的規(guī)律變化； 而檢波則是從調幅波中取出低頻信號。 振幅 調制信號按其不同頻譜結構分為普通調幅（ AM ）信號，抑制載波的雙邊帶 調制（DSB）信號，抑制載波和一個邊帶的單邊帶調制信號。把調制信號和載波同時加到一個非線性元件上 （例如晶體二極管和晶體 三極管 ），經(jīng)過非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶 寬的諧振回路選出所需的頻率成分就可實現(xiàn)調幅。2、集成四象限模擬乘法器 MC1496 簡介： 本器件的典型應用包括乘、除、平方、開方、倍頻、調制、混頻、檢 波、鑒相、鑒頻動態(tài)增益控制等。它有兩個輸入端

9、VX、 VY 和一個輸出端- 5 -Vo。一個理想乘法器的輸出為 Vo=KVxVy，而實際上輸出存在著各種誤差， 其輸出的關系為：Vo=K （Vx +Vxos） （Vy+Vyos） +Vzox。為了得到好的精 度，必須消除Vxos、Vyos與Vzox三項失調電壓。集成模擬乘法器 MC1496 是目前常用的平衡調制/解調器，內部電路含有8個有源晶體管。本實驗箱在幅度調制，同步檢波，混頻電路三個基本實驗項目中均采用MC1496。MC1496的內部原理圖和管腳功能如圖 3-1所示:126SIG+ GADJ 口GADJ 3SIGBIAS 5OUT+ 6NCV-NCOUT-NCCAR-NCCAR+108

10、41>k*圖3-114門集成電路 MC1496電路原理圖MC1496各引腳功能如下:1）、SIG+信號輸入正端2）、GADJ增益調節(jié)端3）、GADJ增益調節(jié)端4）、SIG-信號輸入負端5）、BIAS偏置端6）、OUT+正電流輸出端7）、NC空腳8）、CAR+載波信號輸入正端9）、NC空腳10）、CAR-載波信號輸入負端11）、NC空腳12）、OUT-負電流輸出端13）、NC空腳14）、V-負電源3、實際線路分析實驗電路如圖3-2所示，圖中U301是幅度調制乘法器，音頻信號和載波 分別從J301和J3o2輸入到乘法器的兩個輸入端，K301和K303可分別將兩路輸入對地短路，以便對乘法器進行

11、輸入失調調零。W301可控制調幅波的調制度，K302斷開時，可觀察平衡調幅波，R302為增益調節(jié)電阻，R309和R304分 別為乘法器的負載電阻，C309對輸出負端進行交流旁路。C304為調幅波輸出 耦合電容，BG301接成低阻抗輸出的射級跟隨器。U302是幅度解調乘法器，調幅波和載波分別從J304和J305輸入，K304和K305可分別將兩路輸入對地短路，以便對乘法器進行輸入失調調零。R311、R317、R313和C312作用與上圖相同。圖3-2幅度調制與解調實驗電原理圖四、實驗儀器與設備THKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱；雙蹤示波器；繁用表。五、實驗內容與步驟在實驗箱上找到本次實驗所

12、用的單元電路， 對照實驗原理圖熟悉元器件 的位置和實際電路的布局，然后按下+12V，+5V, 12V總電源開關Ki,K2, K3，函數(shù)信號發(fā)生實驗單兀電源開關 K200，本實驗單兀電源開關K300， -7 -與此相對應的發(fā)光二極管點亮。準備工作：幅度調制實驗需要加音頻信號Vl和高頻信號Vh。調節(jié)函數(shù) 信號發(fā)生器的輸出為 0.3VPP、1KHz 的正弦波信號；合上頻率計測量模塊 電源 ,調節(jié)載波發(fā)生器的輸出為 0.6VPP、10MHz 的正弦波信號。（一）、乘法器 U501 失調調零將音頻信號接入調制器的音頻輸入口 J301，高頻信號接入載波輸入口 J302 或TP302,用雙蹤示波器同時監(jiān)視T

13、P301和TP303的波形。通過電路中有關的 切換開關和相應的電位器對乘法器的兩路輸入進行輸入失調調零。 具體步驟 參考如下：1,短接 K301 的 2-3， K303 的 1-2， K302 的 2-3,調節(jié) W302至 TP303輸出最 小。2） 、短接 K301 的 1-2， K303 的 2-3， K302 的 1-2，調節(jié) W303 和 W301， 至TP303輸出最小。3） 、短接K301的1-2， K303的1-2， K302的1-2,微調W302,即能得到 理想的 10MHz 調幅波。（二）、觀測調幅波在乘法器的兩個輸入端分別輸入高、低頻信號，調節(jié)相關的電位器（W301 等），

14、短接K3021-2，在輸出端觀測調幅波 Vo,并記錄Vo的幅度和調制度。 此外，在短接K302 2-3時，可觀測平衡調幅波 Vo ，記錄V。的幅度。（三）、觀測解調輸出1、參照實驗步驟（一）的方法對解調乘法器進行失調調零。2、在保持調幅波輸出的基礎上，將調制波和高頻載波輸入解調乘法器 U302,即分別連接J303和J304, J302和J305,用雙蹤示波器分別監(jiān)視音頻輸入 和解調器的輸出。 然后在乘法器的兩個輸入端分別輸入調幅波和載波。 用示 波器觀測解調器的輸出，記錄其頻率和幅度。若用平衡調幅波輸入（ K3022-3短接），再觀察解調器的輸出并記錄之。六、實驗注意事項1為了得到準確的結果，

15、乘法器的失調調零至關重要，而且又是一項 細致的工作，必須要認真完成這一實驗步驟。2、用示波器觀察波形時，探頭應保持衰減 10倍的位置。3、其它同前七、預習思考題1、三極管調幅與乘法器調幅各自有何特點？當它們處于過調幅時，兩 者的波形有何不同？2、如果平衡調幅波出現(xiàn)下圖所示的波形，是何緣故?3、檢波電路的電壓傳輸系統(tǒng) Kd如何定義？實驗四變容二極管調頻器與相位鑒頻器實驗一、實驗目的1）、了解變容二極管調頻器的電路結構與電路工作原理。2）、掌握調頻器的調制特性及其測量方法。3）、觀察寄生調幅現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生的原因及其消除方法。二、實驗預習要求實驗前，預習“電子線路非線性部分”第 5章：角度調制與解

16、調電路；“高頻電子線路”第八章：角度調制與解調；“高頻電子技術”第9章：角 度調制與解調一非線性頻率變換電路等有關章節(jié)的內容。三、實驗原理1變谷二極管直接調頻電路:變容二極管實際上是個電壓控制的可變電容元件。當外加反向偏置電壓變化時，變容二極管所示。PN結的結電容會隨之改變，其變化規(guī)律如圖4-1Cj變容二極管的結電容加的反向偏置電壓之間的關系可以用下式來表示:C與電容二極管兩端所Co-11 -# -U .：式中，U :為PN結的勢壘電位差圖4-1變容二極管的Cju曲線-# -# -（硅管約0.7V,鍺管約為0.20.3V）; Co為未加外電壓時的耗盡層電容值;u為變容二極管兩端所加的反向偏置電

17、壓；丫為變容二極管結電容變化指數(shù)，它與PN結滲雜情況有關，通常丫 =1/21/3。采用特殊工藝制成的變容 二極管丫值可達15。直接調頻的基本原理是用調制信號直接控制振蕩回路的參數(shù)，使振蕩器 的輸出頻率隨調制信號的變化規(guī)律呈線性改變，以生成調頻信號的目的。若載波信號是由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由振蕩回路的電感和電容元件決定。因而，只要用調制信號去控制振蕩回路的電感和電容,±?L1008就能達到控制振蕩頻率的目的。若在LC振蕩回路上并聯(lián)一個變容二極管，如圖4-2所示，并用d?_調制信號電壓來控制變容二極管的電容值，則振蕩器的輸出頻率將隨圖4-2直接調頻示意圖調制信號的變化而改變

18、，從而實現(xiàn)了直接調頻的目的。2、電容耦合雙調諧回路相位鑒頻器：換網(wǎng)絡，它將輸入調頻信號Ui的瞬時頻率變化轉換圖4-3相位鑒頻器的組成框圖相位鑒頻器的組成方框圖如4-3示。圖中的線性移相網(wǎng)絡就是頻一相變?yōu)橄辔蛔兓男盘朥2，然 后與原輸入的調頻信號一起加到相位檢波器，檢出反映頻率變化的相位變 化，從而實現(xiàn)了鑒頻的目的圖4-4的耦合回路相位鑒頻器是常用的一種鑒頻器。這種鑒頻器的相位 檢波器部分是由兩個包絡檢波器組成， 線性移相網(wǎng)絡采用耦合回路。為了擴大線性鑒頻的范圍，這種相位鑒頻器通常都接成平衡和差動輸出。u ? ? 2-去4 U ? ? 2-去Uo圖4-4耦合回路相位鑒頻器圖4-5 (a)是電容

19、耦合的雙調諧回路相位鑒頻器的電路原理圖，它是由調頻一調相變換器和相位檢波器兩部分所組成。 調頻一調相變換器實質上是 一個電容耦合雙調諧回路諧振放大器，耦合回路初級信號通過電容Cp耦合到次級線圈的中心抽頭上，LiCi為初級調諧回路，L2C2為次級調諧回路，-13 -初、次級回路均調諧在輸入調頻波的中心頻率 fc上，二極管Di、D2和電阻Ri、R2分別構成兩個對稱的包絡檢波器。鑒頻器輸出電壓 U。由C5兩端取 出，C5對高頻短路而對低頻開路，再考慮到L2、C2對低頻分量的短路作用， 因而鑒頻器的輸出電壓u。等于兩個檢波器負載電阻上電壓的變化之差。電 阻R3對輸入信號頻率呈現(xiàn)高阻抗，并為二極管提供直

20、流通路。圖( a中初 次級回路之間僅通過Cp與Cm進行耦合，只要改變Cp和Cm的大小就可調 節(jié)耦合的松緊程度。由于 Cp的容量遠大于Cm，Cp對高頻可視為短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效電路如圖4-5 (b)所示。初級電壓Ui經(jīng)Cm耦合，在次級回路產(chǎn)生電壓U2,經(jīng)L2中心抽頭分成兩個相等的電壓 -U2由圖可見，加到兩個二極管上的信號電壓分別為：UDi=Ui 1U2和Ud2=Ui -如，隨著輸入信號頻率的變化。從而使它們的合成電壓發(fā)生變化，由2j此可將調頻波變成調幅一調頻波，最Ui和U2之間的相位也發(fā)生相應的變化,后由包絡檢波器檢出調制信號。DiC5(a)(b)圖4-5電容耦合雙調諧回路相

21、位鑒頻器3、實際線路分析:-i15 -電路原理圖如圖4-6所示，圖中的上半部分為變容二極管調頻器，下半 部分為相位鑒頻器。BG401為電容三點式振蕩器，產(chǎn)生10MHz的載波信號。 變容二極管D401和C403構成振蕩回路電容的一部分，直流偏置電壓通過R427、W401、R403和L401加至變容二極管 D401的負端，C402為變容二極管的 交流通路，R402為變容二極管的直流通路，L401和R403組成隔離支路，防止 載波信號通過電源和低頻回路短路。低頻信號從輸入端J401輸入，通過變容二極管D401實現(xiàn)直接調頻，C401為耦合電容，BG402對調制波進行放大，通 過W402控制調制波的幅度

22、，BG403為射級跟隨器，以減小負載對調頻電路的 影響。從輸出端J402或TP402輸出10MHz調制波，通過隔離電容C413接至頻 率計；用示波器接在TP402處觀測輸出波形，目的是減小對輸出波形的影響。J403為相位鑒頻器調制波的輸入端，C414提供合適的容性負載；BG404和BG405 接成共集一共基電路，以提高輸入阻抗和展寬頻帶， R418、R419提供公用偏 置電壓，C422用以改善輸出波形。BG405集電極負載以及之后的電路在原理分析中都已闡明，這里不再重復圖4-6變容二極管調頻器與相位鑒頻器實驗電原理圖四、實驗儀器設備THKGPZ-2型高頻電子線路綜合實驗箱；掃頻儀；雙蹤示波器；

23、繁用表。五、實驗內容與步驟在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路，然后接通實驗箱的電源，并按下+12V,+5V,-12V總電源開關Ki,K2, K3,函數(shù)信號發(fā)生實驗單元的電源 開關K200和本單兀電源開關K400,相對應的發(fā)光二極管被點亮。接通測量 模塊電源，頻率計數(shù)碼管被點亮。（一）、振蕩器輸出的調整1、將切換開關K401的1-2接點短接，調整電位器 W401使變容二極管 D401的負極對地電壓為+2V，并觀測振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。2、調整線圈L402的磁芯和可調電阻R404,使R407兩端電壓為2.5± 0.05V （用直流電壓表測量），使振蕩器的輸出頻率為10±

24、; 0.02MHz。3、調整電位器 W402,使輸出振蕩幅度為1.6 Vp-p。（二）、變容二極管靜態(tài)調制特性的測量輸入端J401無信號輸入時，改變變容二極管的直流偏置電壓， 使反偏電壓Ed在05.5V范圍內變化，分兩種情況測量輸出頻率，并填入下表。Ed (V)00.511.522.533.544.555.5foMHz不并C404并 C404（三）相位鑒頻器鑒頻特性的測試1相位鑒頻器的調整：掃頻輸出探頭接TP403,掃頻輸出衰減30db,Y輸入用開路探頭接TP404, 丫衰減10（ 20db），丫增幅最大，掃頻寬度控制在0.5格/MHz左右，使用內 頻標觀察和調整10MHz鑒頻S曲線，可調器件

25、為L406，T401，C426, C428, C429五個元件。其主要作用為：T401、C428調中心10MHz至X軸線。L406、C426 調上下波形對稱。C429調中心10MHz附近的的線性。2、鑒頻特性的測試：使載波發(fā)生器模塊輸出載波 CW，頻率10MHz,幅度0.4 VP-P,接入輸 入端TP403,用直流電壓表測量輸出端TP405對地電壓（若不為零，可略微調 T401和C428，使其為零），然后在9.0MHz11MHz范圍內，以相距 0.2MHz 的點頻，測得相應的直流輸出電壓，并填入下表。f(MHz)9.09.29.49.69.81010.210.410.610.811Vo(mV)

26、繪制f-VO曲線，并按最小誤差畫出鑒頻特性的直線（用虛線表示）3、相位鑒頻器的解調功能測量：使變容二極管調頻器輸出FM調頻信號，幅度為 0.4 Vp-p，頻率為10MHz，頻偏最大，并接入電路輸入端J403,在輸出端TP405測量解調信號:波形： 波 頻率：K 幅度：Vp-p（允許略微調節(jié)T401）（四）、變容二極管動態(tài)調制特性的測量在變容二極管調頻器的輸入端J401接入1K的音頻調制信號Vi。將K401 的1-2短接，令Ed=2V，連接J402與J403。用雙蹤示波器同時觀察調制信號 與解調信號，改變Vi的幅度，測量輸出信號，結果填入下表。Vi(Vp-p)00.20.40.60.81.01.

27、21.41.61.82.02.22.42.6Vo(Vp-p)六、實驗注意事項1、實驗前必須認真閱讀掃頻儀的使用方法。2、實驗時必須對照實驗原理線路圖進行，要與實驗板上的實際元器件對應。3、其它同前。八、實驗報告1、在同一座標紙上畫出兩根變容二極管的靜態(tài)調制特性曲線，并求出 其調制靈敏度S,說明曲線斜率受哪些因素的影響。2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制相位鑒頻器的鑒頻特性 fV。曲線。3、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制相位鑒頻器的動態(tài)調制特性曲線V。Vi和V。 f，并分析輸出波形產(chǎn)生畸變的原因。4、根據(jù)實驗步驟（四）的測量結果，并結合相頻特性測試所得的 S曲線, 求出變容二極管輸出調頻波的頻偏 f。實驗五高頻功率放大與

28、發(fā)射實驗一、實驗目的1）、了解丙類功率放大器的基本工作原理， 掌握丙類功率放大器的調諧 特性以負載變化時的動態(tài)特性。2）、了解激勵信號變化對功率放大器工作狀態(tài)的影響。3）、比較甲類功率放大器與丙類功率放大器的功率、效率與特點。二、實驗預習要求實驗前預習教材“電子線路非線性部分”第2章：諧振功率放大器；“高 頻電子線路”第三章：高頻功率放大器； “高頻電子技術”第 7章：高頻 功率放大電路的有關章節(jié)。三、實驗原理丙類功率放大器通常作為發(fā)射機末級功放以獲得較大的功率和較高的 效率。本實驗單元由三級放大器組成，如圖 5-1所示。發(fā)射天線圖5-1高頻功率放大器原理框圖高頻功率放大與發(fā)射的實際電路如圖5

29、-2所示。圖中，BG501是一級甲類線性放大器，以適應較小的輸入信號電平。W501和R503可調節(jié)這一級放大器的偏置電壓，同時控制輸入電平；BG502為射級跟隨電路，W502和W503 可控制后兩級放大器的輸入電平，以滿足甲類功放和丙類功放對輸入電平的 要求；BG503為甲類功率放大器，其集電極負載為LC選頻諧振回路，諧振頻率為10MHz，R509和R511可調節(jié)甲類放大器的偏置電壓，以獲得較寬的 動態(tài)范圍；BG504為一典型的丙類高頻功率放大電路，其基級無直流偏置電 壓。只有載波的正半周且幅度足夠才能使功率管導通，其集電極負載為LC選頻諧振回路，諧振在載波頻率以選出基波，因此可獲得較大的功率輸出。 R513可調節(jié)丙類放大器的功率增益，SW501可選擇丙類放大器的輸出負載。 全部電路由+12V電源供電。圖5-2 高頻功率放大與發(fā)射實驗電原理