高頻電子線路實驗指導書

2022-08-28 20:45:04 字數 4472 閱讀 6855

高頻電子線路c4型實驗箱總體介紹

一、概述

本實驗箱設定了十個實驗,分別是:高頻小訊號調諧放大器實驗、二極體開關混頻器實驗、高頻諧振功率放大器實驗、正弦波振盪器實驗、集電極調幅及大訊號檢波實驗、變容二極體調頻實驗、積體電路模擬乘法器應用實驗、模擬鎖相環應用實驗、小功率調頻發射機設計和調頻接收機設計。實驗板配有有機玻璃罩,以保護實驗板上的元件。

可調電阻如果用手調節不方便,可用實驗箱配置的無感批調節。

二、整機介紹

本實驗箱為整板式結構,實驗板的右側至上而下分別為實驗所需的頻率計、低頻訊號源和高頻訊號源。它們不作為實驗內容,屬於實驗工具。頻率計、低頻訊號源和高頻訊號源的使用方法說明如下:

1、頻率計使用方法

本實驗箱提供的頻率計是基於本實驗箱實驗的需要而設計的。它只適用於頻率低於15mhz,訊號幅度vp-p=100mv~5v的訊號。

kg1是頻率計的電源開關,ing1為頻率計的輸入端,jg2、jg3和jg4為輸入訊號通道選擇跳線。當所測訊號頻率低於100khz時,連線jg3、jg4(此時jg2斷開)。當所測訊號頻率高於100khz時連線jg2(此時jg3、jg4斷開),一般情況下都連線jg2,斷開jg3、jg4。

所測訊號的頻率通過8個數碼管顯示,其中前6個數碼管顯示有效數字,第8個數碼管顯示10的冪,單位為hz(如顯示10.7000-6,則頻率為10.7mhz)。

頻率計的使用方法如下:

使用時,首先按下開關kg1,然後用實驗箱附帶的連線線將所要測量的訊號與頻率計的輸入端ing1相連,按要求確定jg2、jg3和jg4的連線方式,則數碼管顯示所測訊號的頻率。

本頻率計的精度為:若訊號為兆赫茲級,則顯示精度為百赫茲。若訊號為千赫茲級和赫茲級,則顯示精度為赫茲。

2、低頻訊號源的使用方法

本實驗箱提供的低頻訊號源是基於本實驗箱實驗的需要而設計的。輸出分兩個頻段:

第一頻段:500hz~2khz(實際輸出訊號範圍較寬)。此訊號可以方波、正弦波的形式輸出。

主要用於變容二極體調頻實驗、整合模擬乘法應用中的平衡調幅實驗、集電極調幅實驗和高頻訊號源輸出調頻波功能的實現。

第二頻段:20khz~100khz(實際輸出訊號範圍較寬)。此訊號可以正弦波的形式輸出。主要用於鎖相環倍頻實驗。

kd1為低頻訊號源的電源開關,ttd1和ttd2分別為正弦波和方波輸出端。跳線jd1、jd2用於選擇頻段,連線jd1(斷開jd2),則輸出訊號頻率範圍為500hz~2khz;連線jd2(斷開jd1),則輸出訊號頻率範圍為20khz~100khz。跳線jd3、jd4用於選擇輸出訊號的波形,連線jd3(斷開jd4),則輸出波形為方波;連線jd4(斷開jd3),則輸出波形為正弦波。

wd6用於調節輸出訊號的頻率,wd1用於調節方波訊號的幅度,wd2用於調節正弦波訊號的幅度。

低頻訊號源的使用方法如下:

使用時,首先按下開關kd1,則發光二極體ledd1、ledd2亮。當需輸出500hz~2khz的訊號時,連線jd1、jd4(此時jd2、jd3斷開),則從ttd1處輸出500hz~2khz的正弦波,調節wd2使正弦波的幅度滿足要求,調節wd6同時用頻率計測量使輸出訊號的頻率滿足要求。連線jd1、jd3(此時jd2、jd4斷開),則從ttd2處輸出500hz~2khz的方波,調節wd1使方波的幅度滿足要求,調節wd6同時用頻率計測量使輸出訊號的頻率滿足要求。

當需輸出20khz~100khz的訊號時,連線jd2、jd4(此時jd1、jd3斷開),則從ttd1處輸出20khz~100khz的正弦波,調節wd2使正弦波的幅度滿足要求,調節wd6同時用頻率計測量使輸出訊號的頻率滿足要求。連線jd2、jd3(此時jd1、jd4斷開),則從ttd2處輸出20khz~100khz的方波,調節wd1使方波的幅度滿足要求,調節wd6同時用頻率計測量使輸出訊號的頻率滿足要求。

特別指出的是,在輸出20khz~100khz的訊號時,會出現訊號幅度隨著頻率的增大而減小的現象。這是因為:本實驗裝置的頻率調節是通過跳線選擇不同的電容值和調節電位器分壓來實現的。

不同的電容值對訊號幅度的衰減不同,在相同電容值且頻率較高的情況下,輸出電壓幅度會隨著頻率的增大而減小。但這種變化可通過調節輸出電壓幅度來進行調整,不影響實驗的效果。

3、高頻訊號源的使用方法

本實驗箱提供的高頻訊號源是基於本實驗箱實驗的需要而設計的。它只提供10.7mhz的載波訊號和約10.

7mhz的調頻訊號(調頻訊號的頻偏可以調節)。載波主要用於小訊號調諧放大器實驗、高頻諧振功率放大器實驗、集電極調幅與大訊號檢波實驗、模擬乘法器應用實驗中的平衡調幅和混頻、二極體開關混頻器實驗。調頻訊號主要用於模擬乘法器應用實驗中的鑒頻實驗、模擬鎖相環應用實驗中的鎖相鑒頻實驗。

kf1為高頻訊號源的電源開關,ttf1為高頻訊號源的輸出端,wf1用於調節輸出訊號的幅度,可調電容ccf1用於調節調頻波載波的頻率,跳線jf1、jf2、jf3、jf4用於選擇輸出載波還是輸出調頻波。

高頻訊號源的使用方法如下:

使用時,首先按下開關kf1,則發光二極體ledf1亮。當需輸出載波訊號時,連線jf1(此時jf2、jf3、jf4斷開),則10.7mhz的載波訊號由ttf1處輸出,調節wf1使載波訊號的幅度滿足要求。

當需輸出調頻波時,連線jf2、jf3、jf4(此時jf1斷開,同時使低頻訊號源處於輸出頻率為1khz,峰峰值為2v的正弦波狀態),則約10.7mhz的調頻訊號由ttf1處輸出,若調頻波的中心頻率偏離10.7mhz,調節ccf1使調頻波的中心頻率更接近10.

7mhz。調節wf1使調頻波的幅度滿足要求。

改變1khz調製訊號的幅度就是改變調頻波的頻偏,實驗時按本書給出的引數調節調製訊號幅度大小。

實驗一正弦波振盪器實驗

一、實驗目的

1、掌握電晶體(振盪管)工作狀態、反饋大小對振盪幅度與波形的影響。

2、掌握改進型電容三點式正弦波振盪器的工作原理及振盪效能的測量方法。

3、研究外界條件變化對振盪頻率穩定度的影響。

4、比較lc振盪器和晶體振盪器頻率穩定度,加深對晶體振盪器頻率穩定度高的理解。

二、實驗內容

1、 除錯lc振盪電路特性,觀察各點波形並測量其頻率。

2、 觀察振盪狀態與電晶體工作狀態的關係。

3、 觀察反饋係數對振盪器效能的影響。

4、 比較lc振盪器和晶體振盪器頻率穩定度。

三、實驗儀器

1、雙蹤示波器一台

2、萬用表一塊

3、除錯工具一套

四、實驗原理

正弦波振盪器是應用非常廣泛的一類電路,產生正弦訊號的振盪電路形式很多,但歸納起來,不外是rc、lc和晶體振盪器三種形式。在本實驗研究的主要是lc三端式振盪器及晶體振盪器。lc三端式振盪器的基本電路如圖(4-1)所示:

根據相位平衡條件,圖中構成振盪電路的三個電抗中間,x1、x2必須為同性質的電抗,x3必須為異性質的電抗,且它們之間應滿足下列關係式:

4-1這就是lc三端式振盪器相位平衡條件的判斷準則。

若x1和x2均為容抗,x3為感抗,則為電容三端式振盪電路;若x1和x2均為感抗,x3為容抗,則為電感三端式振盪器。

下面以電容三端式振盪器為例分析其原理。

1、電容三端式振盪器

共基電容三端式振盪器的基本電路如圖4-2所示。圖中c3為耦合電容。圖中與發射極連線的兩個電抗為同性質的容抗元件c1和c2,與基極連線的為兩個異性質的電抗元件c2和l,根據判別準則,該電路滿足相位條件。

若要它產生正弦波,還須滿足振幅起振條件,即:

4-2)

式中ao為電路剛起振時,振盪管工作狀態為小訊號時的電壓增益;f是反饋係數,只要求出ao和f值,便可知道電路有關引數與它的關係。為此,我們畫出圖4-2的簡化y引數等效電路如圖4-3所示,其中設

yrb≈0 yob≈0,圖中go為振盪迴路的損耗電導,gl為負載電導。

圖4-2 共基組態的「考畢茲」振盪器

圖4-3 簡化y引數等效電路

由圖可求出小訊號電壓增益ao和反饋係數f分別為

式中:經運算整理得

式中:當忽略yfb的相移時,根據自激條件應有

n=0 及4-3)

由n=0,可求出起振時的振盪頻率,即

則將x1x2x3的表示式代入上式,解出:

當電晶體引數的影響可以忽略時,可得到振盪頻率近似為

4-4)

式中是振盪迴路的總電容。

由式(4-3)求m,當時

則反饋係數可近似表示為:

4-5)

則由式(4-3)可得到滿足起振振幅條件的電路引數為:

4-6)

此式給出了滿足起振條件所需要的電晶體最小正向傳輸導納值。式(4-6)也可以改寫為

不等式左端的是共基電壓增益,顯然f增大時,固然可以使增加,但f過大時,由於的影響將使增益降低,反而使t0減小,導致振盪器不易起振,若f取得較小,要保證t0>1,則要求yfb很大,反饋係數取值有一合適的範圍,一般取f=1/8~1/2。

2、振盪管工作狀態對振盪器效能的影響

對於乙個振盪器,當其負載阻抗及反饋係數f已經確定,其靜態工作點對振盪器的起振以及穩定平衡狀態(振幅大小,波形好壞)有著直接的影響,如圖4-4中(a)和(b)所示。圖4-4(a)工作點偏高,振盪管工作範圍易進入飽和區,輸出阻抗的降低將會使振盪波形嚴重失真,嚴重時,甚至使振盪器停振。圖4-4(b)中工作點偏低,避免了電晶體工作範圍進入飽和區,對於小功率振盪器,一般都取在靠近截止區,但是不能取得太低,否則不易起振。

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