變?nèi)荻O管 調(diào)頻實驗課件

高頻電子線路實驗

變?nèi)荻O管頻率調(diào)制實驗

(5)

一、實驗?zāi)康?/p>

3、理解變?nèi)荻壒苷{(diào)頻的靜態(tài)調(diào)制特性與動態(tài)調(diào)制特性概念和測試方法。1、了解頻率調(diào)制(FM)的基本工作原理；

2、掌握用變?nèi)荻O管實現(xiàn)調(diào)頻(FM)的原理與過程；二、實驗內(nèi)容1．變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性實驗

2．變?nèi)荻O管動態(tài)調(diào)制特性實驗

三、實驗應(yīng)知知識直接法的特點是:振蕩器與調(diào)制器合二為一。2.

常用調(diào)頻方法產(chǎn)生調(diào)頻信號的常用方法有：1)直接法直接法主要有變?nèi)荻O管直接調(diào)頻、電抗管直接調(diào)頻和晶體振蕩器直接調(diào)頻等方法。其中，變?nèi)荻O管直接調(diào)頻最常用。直接法間接法直接法就是用調(diào)制信號控制振蕩器的頻率（通過改變振蕩回路元件參數(shù)來實現(xiàn)）。這種方法的主要優(yōu)點:在實現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏.其主要的缺點:頻率穩(wěn)定度差。三、實驗應(yīng)知知識高穩(wěn)定度載波振蕩器相位調(diào)制器積分電路多級倍頻和混頻器窄帶寬帶

間接法就是把振蕩與調(diào)制器分開，即采用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級,先對調(diào)制信號積分，再調(diào)相，然后從調(diào)相器獲得調(diào)頻信號。這樣一來就可得中心頻率穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號，但最大相偏有限。2)間接法因為在間接調(diào)頻時，要獲得線性調(diào)頻必需以線性調(diào)相為基礎(chǔ)。但在實現(xiàn)線性調(diào)相時，要求最大瞬時相位偏移，因而線性調(diào)相的范圍很窄，因此轉(zhuǎn)換成的調(diào)頻波的最大頻偏很小，即：mf<<1，這是間接調(diào)頻法的主要缺點。

但最大頻偏小的缺點可以通過多級倍頻器后獲得符合要求的調(diào)頻頻偏，另外采用混頻器變換頻率可以得到符合要求的調(diào)頻波工作范圍。三、實驗應(yīng)知知識三、實驗應(yīng)知知識3.調(diào)頻信號的參數(shù)（1）最大角頻偏（2）調(diào)制系數(shù)（調(diào)制靈敏度)它表示對瞬時（角）頻率的控制能力，即單位調(diào)制電壓所引起的頻偏量，是產(chǎn)生FM信號電路的重要參數(shù)。（3）調(diào)頻指數(shù)它是單音調(diào)制信號引起的最大瞬時相角偏移量，又稱調(diào)制深度，但與F成反比。可以大于1，而且常常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1。

它是瞬時角頻率的最大值；反映了頻率受調(diào)制的程度，是衡量調(diào)頻質(zhì)量的重要指標(biāo)。

三、實驗應(yīng)知知識5.變?nèi)荻O管的特點與壓控特性二極管的PN結(jié)具有電容效應(yīng)

擴(kuò)散電容，正向偏置，電容效應(yīng)比較小。

勢壘電容，反向偏置，電容效應(yīng)大。所以為利用PN結(jié)的勢壘電容，變?nèi)荻O管應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài).

當(dāng)PN結(jié)反向偏置時，結(jié)電容會隨外加反向偏壓而變化，而專用的變?nèi)荻O管，是經(jīng)過特殊工藝處理（控制半導(dǎo)體的摻雜濃度和摻雜的分布）使勢壘電容能靈敏地隨反向偏置電壓的變化而呈現(xiàn)較大變化的壓控變?nèi)菰?)變?nèi)荻O管結(jié)構(gòu)特點2)變?nèi)荻O管壓控特性三、實驗應(yīng)知知識

變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj的大小,隨其PN結(jié)所加反偏電壓uR變化的關(guān)系，稱變?nèi)荻O管的壓控特性。結(jié)電容Cj與反偏電壓uD的關(guān)系：式中：Co：uR=0時的電容（零偏置電容）uR：外加反向偏置電壓uD:PN結(jié)勢壘電位差(硅管約為0.6V)。

r:

結(jié)電容變化指數(shù)，通常γ=1/2—1/3，經(jīng)特殊工藝制成的超實變結(jié)電容γ=1—5

可以看出Cj與uR之間是非線性關(guān)系，即變?nèi)荻O管屬于非線性電容，這種非線性電容基本上不消耗能量，產(chǎn)生的噪聲量級也較小，是較理想的高效率，低噪聲非線性電容。γ=1/2為實變結(jié)γ=1/3為緩變結(jié)γ＞1為超實變結(jié)三、實驗應(yīng)知知識6.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的原理電路

為了突出調(diào)頻性能的分析，下圖只畫出了它的高頻交流等效電路，沒有畫出直流饋電電路。

圖中；C3為高頻偶合電容，C4為偶合隔直電容，LD為高頻扼流圈，阻止高頻電流經(jīng)過調(diào)制信號源被旁路，右圖為振蕩器交流等效電路，Cj與振蕩器回路并聯(lián)，R1，R2為Cj的偏置電路，為Cj提供靜態(tài)直流偏壓

，而二極管的反偏電壓為：

+uR-LCjC1C2VTLCjC1C2VTLDC3C4ECR2+uΩ-R1+Uo-部分接入式振蕩回路如所示，Cj為回路電容的一部分，總電容C為:2)部分接入式變?nèi)荻O管直接調(diào)頻

LCjC1C2振蕩頻率為:)2coscos1(2coscosLC1)(2212LL+W+W+=+WD+WD+D+==tmAtmAtttcmmccwwwwww三、實驗應(yīng)知知識

實驗應(yīng)知知識介紹完畢實驗開始謝謝!

a、注意安全操作規(guī)程，確保人身安全注意人身安全和儀器設(shè)備的安全為了防止器件損壞，在切斷實驗電路板上的電源后才能改接電路。調(diào)換儀器時應(yīng)切斷實驗儀器的電源。

逐步養(yǎng)成用右手進(jìn)行單手操作的習(xí)慣。

b、愛護(hù)儀器設(shè)備儀器在使用過程中，不必經(jīng)常開關(guān)電源。切忌無目的的撥弄儀器面板上的開關(guān)和按鈕。儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，請向老師尋求幫助，請勿隨便調(diào)換配件。實驗現(xiàn)場的操作規(guī)程式中，CS=(C2∥Cj∥C4)+(C5∥C6∥C7)（若接通K1，則用C3+C4取代C4）。對輸入音頻信號而言，C1、L1短路，C2開路，從而音頻信號可加到變?nèi)荻O管BG1上。只要改變Cj，即可改變CS，從而改變振蕩頻率，這就是變?nèi)荻O管調(diào)頻器的工作原理。三、實驗應(yīng)知知識2。實驗變?nèi)荻O管調(diào)頻等效電路

等效電路如圖，圖（a)可見，加到變?nèi)荻O管上的直流偏置就是+12V經(jīng)由R3、W1分壓后，從W1滑動端上取出的電壓，因而調(diào)節(jié)W1即可調(diào)整偏壓。由圖(b)可見，該調(diào)頻器本質(zhì)上是一個電容三點式振蕩器（共集接法），變?nèi)荻O管經(jīng)由C4（或C3+C4）再加到回路的L2上，因而是屬于變?nèi)荻O管取部分接入的電路。接通K1可增大接入系數(shù)。顯然，振蕩頻率fo為：1。LC振蕩電路調(diào)整

①輸入“IN”端先不接音頻調(diào)制信號，同時將耦合電容C3不接。將數(shù)字存貯示波器的“CH1”探頭接到調(diào)頻器單元“OUT”端，檢測LC振蕩器的輸出信號，適當(dāng)調(diào)節(jié)振蕩器V1管的基極偏置電位器RP2，使得振蕩器輸出信號波形（正弦波）最大且不失真。②適當(dāng)調(diào)節(jié)放大器V2管的輸出幅度調(diào)節(jié)電位器RP3，使輸出信號的幅度最大，此后應(yīng)保持RP2和RP3不變。③記錄此時LC振蕩器輸出信號的頻率、幅度與電信號波形。五、實驗內(nèi)容2.變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器靜態(tài)調(diào)制特性調(diào)測變?nèi)莨苤绷髌肰D（V）12345678不接C3fo(MHZ)接入c3①按表所列的數(shù)據(jù)要求，分別接或不接耦合電容C3，以1V電壓為步進(jìn)，逐點調(diào)整RP1電位器，將測試數(shù)據(jù)記錄于表中。五、實驗內(nèi)容②當(dāng)以上各點測試完成后，適當(dāng)調(diào)整Rp1電位器，使調(diào)頻振蕩頻率輸出信號的頻率為6.5MHz，并用電壓表記錄此時VD=?V。③根據(jù)測量數(shù)據(jù)結(jié)果，按圖所示，作出f-VD特性曲線,。體會變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj隨VD變化的關(guān)系.1．

整理實驗數(shù)據(jù)2．

在同一坐標(biāo)紙上畫出靜態(tài)調(diào)制特性曲線，并求出其調(diào)制靈敏度，說明曲線斜率受哪些因素影響。3.在坐標(biāo)紙上畫出動態(tài)調(diào)制特性曲線，說明輸出波形畸變的原因。實驗報告要求FM信號的頻譜特點：1、以fo