[高频电子技术]实验指导书

高频电子线路 实验指导书

编写人：齐英鑫 审核人：许一男

延边大学工学院 电子信息通信学科

前 言

实验是学习电子技术的一个重要环节，对巩固和加深课堂教学内容，提高学生实际工作技能，培养严谨科学的工作作风，为以后的学习和工作奠定扎实的基础具有重要的作用。为适应我们学习高频电子线路的需要，根据我们现有的实验条件，在教学实践的基础上，我们编写了这份实验指导书。

本指导书包括了高频电子线路课程的主要实验，大约需要20个学时完成全部实验，同学们也可以根据所学课程，提出新的实验内容，自行设计完成实验，更好的进行实验学习。

实验要求及注意事项

1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：

1) 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算； 2) 完成各实验“预习要求”中指定的内容； 3）熟悉实验任务；

4) 复习实验中所用的仪器的使用方法及注意事项。

2、使用仪器前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。

3、实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误后才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。

4、由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。所以在接线时要尽可能短。接地点必须接触良好，以减少干扰；

5、做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变为方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。

6、实验时应注意观察，若发现有异常现象（例如有元件冒烟、发烫、或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意后再继续实验。 7、实验过程中需要改变接线时，应关断电源后才能拆、接线。

8、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象）。 9、实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理好。

10、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。

目 录

实验一 调谐放大器 5

实验二 高频功率放大器（丙类） 8

实验三

实验四

实验五

实验六

实验七 实验八

实验九

附 录 LC 电容反馈式三点式振荡器 石英晶体振荡器 振幅调制器 AM 通信系统 变容二极管调频振荡器

集成电路构成的频率调制器、解调器 利用二极管函数电路实现波形转换 GOS-6021示波器使用说明 10 13

15

21

23 29

30

18

实验一 调谐放大器

一、实验目的

1. 熟悉电子元器件和高频电路实验箱。 2. 练习使用示波器、信号发生器和万用表。

3. 熟悉谐振电路的幅频特性分析——通频带与选择性。

4. 熟悉信号源内阻及负载对谐振电路的影响，从而了解频带扩展。 5. 熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。 二、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 高频信号发生器 3. 万用表 4. 实验板G1 三、预习要求

1. 认真阅读仪器使用说明附录，明确注意事项。 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、通频带及选择性相互之间的关系。 4. 实验电路中，若电感量L=1μh ，回路总电容C=220pf（分布电容包括在内），计算回路中心频率。

四、注意事项

1. 具体仪器使用：注意阅读附录，在测量时，非过程监测的情况下，测量仪表不可一直挂接或插着，应注意采用“探触”式测量。 2. 实验过程中关键步骤：动态测试过程中，“调谐”应使输出电压达到最大；系统调谐后，不得再改变（目的是保证同一谐振点）；表1—2应逐行来完成。 五、实验内容及步骤

1. 实验电路

单调谐回路谐振放大器见图1-1

L1

图 1-1 单调谐回路谐振放大器原理图

（1）按图1-1所示连接电路，使用接线要尽可能短（注意接线前先测量+12V电源电 压，

无误后，关断电源再接线，注意接地）

（2）接线后仔细检查，确认无误后接通电源。 2. 静态测量

实验电路中选Re=1K，

测量各静态工作点，并计算完成表1-1

*Vb,Ve是三极管的基极和发射极对地电压。 3. 动态研究

（1）测量放大器的动态范围Vi ~ Vo （在谐振点上）

a. 选R=10K ，Re=1K 。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接示波器。选择正常放大区的输入电压Vi ，调节频率f 使其为10.7MHz ，调节Ct ，使回路“谐振”，此时调节Vi 由0.02V 变到0.8V ，逐点记录Vo 电压，完成表1-2的第二行。（Vi 的各点测量值也可根据情况自己选定）

b . 当Re 分别为500Ω，2K Ω 时，重复上述过程，完成表1-2的第三、四行。在同一坐标纸上画出Ic 不同时的动态范围曲线Vo —Vi, 并进行比较与分析。

（2）测量放大器的频率特性 a. 当回路电阻R=10k时，选择正常放大区的输入电压V i ，将高频信号发生器的输出端接至电路的输入端，调节频率f ，使其为10.7MHz ，调节Ct 使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率f 0=10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压 V i 不变，改变频率f 由中心频率向两边逐点偏离（在谐振频率附近注意测量V o 变化快的点），测得在不同频率f 时对应的输出电压Vo ，完成表1-3的第一行（频率偏离范围自定, 可以参照3dB 带宽来确定，即信号的幅值为信号最大幅值的0.707倍的两个频率之差为放大器的3dB 带宽）。

b. 改变回路电阻R=2K 、470Ω，重复上述操作，完成表1-3 的第三、四行。画出不同谐振回路电阻对应的幅频特性曲线，比较通频带。

表1-3

0六、实验报告要求

1. 写明实验目的。

2. 写明实验所用仪器、设备及名称、型号。 3. 画出实验电路的直流和交流等效电路。

4. 整理实验数据，画出V o~Vi , Vo~f 曲线。单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，分析原因。

5. 计算放大器的动态范围，讨论Ic 对动态范围的影响。 *动态范围的定义：放大倍数下降1dB 的折弯点Vo 。 6. 总结实验：写出实验关键所在和应当注意的问题。 7. 分析、解释实验中出现的“异常”现象。 *对于实验不成功的，分析原因，说明理由。

8. 说明：注意对测量数据量记录，峰值、峰峰值、有效值的转化关系，应先试测，大体的估计所测值得范围选择合适的量程, 如果用示波器观察，应该注意示波器探头应该衰减10。输入信号幅值的确定应该为输入信号加在输入端时，示波器的读数。

实验二 高频功率放大器（丙类）

一、实验目的

1. 了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握放大器的计算与设计方法。 2. 了解电源电压Vc 与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。 二、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 高频信号发生器 3. 万用表 4. 实验板G2 三、预习要求

1. 复习高频谐振功率放大器原理及特点。

2. 分析图2-1所示的电路图，说明每个元器件（组件）的作用。

图2-1 功率放大器（丙类）原理图

四、实验内容及步骤

1. 实验电路见图2-1

按图接好实验板所需电源，将C,D 两点短接，利用示波器调回路谐振频率，使其谐振在6.5MHz 的频率上。

调谐方法：在输入端加信号源（所加信号的峰峰值大约为几个mv ），在输出端接示波器，调节可变电容的值，观察示波器的输出为最大值，调谐完毕。

调谐振时，要分级调谐并且要带载调谐。分级调谐是将示波器的探针分别接在各级的输出端，带载调谐是将输出端接负载。

2. 加负载50Ω，测Io 电流。在输入端接f=6.5MHz,Vbm=60mv信号, 测量各工作电压，同时用示波器测量输入，输出峰值电压，将测量值填入下表：

表2-1

其中：Vi ：输入电压的峰值。 Vcm ：输出电压峰值 Io ：电源给出总电流 P D ：电源给出总功率 Po ：输出功率

P C ：为管子损耗功率 (Pc=Ic×Vce)

3. 加75Ω负载电阻，同步骤2测试并填入表中 4. 加120Ω负载电阻，同步骤2测试并填入表中

5. 改变输入端电压Vi=84mv, 同步骤2，3，4测试并填入表中 6. 改变电源电压Ec=5V, 同步骤2，3，4, 5测试并填入表中 五、实验报告要求(注意事项)

1. 完成表格（注意：Ec=5V的情况，分析现象） 2. 注意调谐时，仔细观察所示的波形。

3. 说明电源电压，输出电压，输出功率的相互关系 4. 总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。 5. 分析实验成败的原因，完成实验报告。

6. 在调谐时，可能出现信号的失真，可以适当的降低输入信号的幅度。

实验三 LC 电容反馈式（三点式）振荡器

一、实验目的

1. 掌握LC 三点式振荡电路的基本原理，掌握LC 电容三点式振荡器设计及 电参数的计算

2. 掌握振荡回路Q 值对频率稳定度的影响

3. 掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流I EQ 对振荡器起振及振幅的影响 二、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表 4. 实验板G1

L2

OUT R

图3-1 LC 电容反馈式三点振荡器原理图

三、预习要求

1. 复习LC 振荡器的工作原理

2. 分析图3-1电路的工作原理，及各元件（组件）的作用，并计算晶体管静态工作电流Ic 的最大值（设晶体管的β值为50）。

3. 实验电路中，Li=3.3uH, C=120pf,C’=680pf，计算当C T =50pf, CT =150pf时振荡频率各为多少?

四、实验内容及步骤

实验电路见图3-1，实验前根据图所示的原理图在实验板上找到相应的器件及插孔并了解其作用。

1. 检查静态工作点

（1）在实验板+12V扦孔上接入+12V直流电源，注意电源极性不能接反。 （2）反馈电容C ’ (C’=680pf)不接，C 接入，用示波器观察振荡器停振的情况。

注意：连接的接线要尽量短。

（3）改变电位器Rp ，测得晶体管的发射极电压V E ,V E 可连续变化，记下V E 的最大值，

计算I E 值: I E =

V E

设：R E =1KΩ R E

2. 振荡频率与振荡幅度的测试

实验条件：I E =2mA、C=120pf、C’=680pf、R L =110KΩ

（1）改变电容C T , 并分别接为C9,C10,C11时，记录相应的频率值，并填入表3-1。 （2）改变电容C T ，并分别接为C9,C10,C11时，用示波器测量相应的振荡电压的峰峰值，并填入表3-1：

3. 测量当C,C ’不同时，起振点, 振幅与工作电流I ER 的关系(R=110KΩ)

(1) 取C=C3=100pf、C’=C4=1200pf,调电位器R P 使I EQ 分别为表3.2所示的各值，用示波器测量输出振荡幅度，并填入表3-2。

取C=C5=120pf,C’=C6=680pf, 填入表3-3。

取C=C7=680pf,C’=C8=120pf，填入表3-4。

4. 频率稳定度的影响 (1) 回路参数固定时，改变并联在L 上的电阻使等效Q 值变化时，对振荡频率的影响。 实验条件：调整振荡器的参数C 、C’和C T ，使振荡器中心频率为f=6.5MHz, IEQ =3mA改变L 的并联电阻R ，使其分别为1k Ω,10k Ω,110k Ω，分别记录电路的振荡频率，并填入表3-5，注意：频率计后几位跳动变化的情况。 (2) 回路LC 参数及Q 值不变，改变I EQ 对频率的影响。 实验条件：调整振荡器的参数C 、C’和C T ，使振荡器中心频率为f=6.5MHz, R=110KΩ, IEQ =3mA,改变晶体管I EQ 使其分别为表3-2所标各值，测出振荡频率，并填入下表3-6

表3-5 表3-6

Q-f I EQ -f

五、实验报告要求

1. 写明实验目的

2. 写明实验所用仪器设备

3. 画出实验电路的直流与交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果

4. 以I EQ 为横轴，输出电压峰峰值为纵轴，经不同C/C’值下测得的三组数据，在同一坐标上绘制成曲线

5. 说明本振荡电路有什么特点

实验四 石英晶体振荡器

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 二、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表 4. 实验板G1 三、预习要求查阅

1. 晶体振荡器的有关材料。阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使振荡器的频率稳定度大大提高。

2. 试画出并联谐振型晶体振荡器和串联谐振型晶体振荡器的实际电路，并阐述两者在电路结构及应用方面的差别。 四、实验内容及步骤

实验电路见图4-1

1. 测振荡器静态工作点，调图中R P , 测得I Ｅmin 及I E max （R4为1.5k Ω）。 2. 测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压

3. 负载不同时对频率的影响，R L 分别为110K ,10K ,1K ,测出电路振荡频率，并填入表4－1并与振荡器比较

L2

OUT

图4-1 晶体振荡器原理图

RL-f ：

表4-1

五、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. 你如何肯定电路工作在晶体的频率上?

５. 根据电路给出的参数计算回路中心频率，阐述本电路的优点。

实验五 振幅调制器

一、实验目的

1. 掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的 方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系 2. 掌握测量调幅系数的方法

3. 通过实验中波形的变换，学会分析实验现象 二、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 高频信号源 3. 万用表 4. 实验板G3

+Vcc

载波输入 10

8 载波输入

调制输入 4

5

1 调制输入2 接Rc

14 -Vee

图 5-1 1496芯片内部电路图

三、预习要求

1. 预习幅度调制器的有关知识

2. 认真阅读实验指导书，了解实验原理及内容，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。

3. 分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图 四、实验电路说明

幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，变化的周期与调制信号周期相同，即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。

本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图5-1为1496芯片内部的电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用两组差动对由V1-V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5，V6, 因此恒流源的控制电压

可正可负，以此实现了四象限工作。D 、V7、V8为差分放大电路的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1-V4的输入端，即引脚8、10之间, 调制电压加在差动放大器V5，V6的输入端，即引脚的1、4，在2、3脚接1K Ω电阻，以扩大调制信号动态范围，以调制信号取自双差动放大器的两集电极输出(即引出脚6-12之间) 输出。

用1496集成电路构成的调幅器电路图如图5-2所示，图中R P1用来调节引出脚，1、4的平衡，R P2用来调节引出脚8、10的平衡，三极管V 为射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。

五、实验内容

实验电路见图5-2

图 5-2 1496构成的调幅器

1. 直流调制特性 （1

）调R P2电位器使载波输入端平衡：在调制信号输入端IN2加峰值为100mv, 频率为1kHz

的正弦信号，调节R P2电位器使输出端信号最小，然后去掉输入信号。

（2）在载波输入端IN1加峰值V C 为10mv ，频率100kHz 的正弦信号，用万用表测量A,B

之间的电压V AB ，用示波器观察OUT 输出端的波形，以V AB =0.1V为步长，记录R P1由一端跳到另一端的输出波形及其峰值电压，注意观察相位的变化，根据公式

V O =K ⋅V AB ⋅V C (t)计算出系数K 值，并填入下表：

(1) 调节R P1使V AB =0.1V，载波信号仍为V C (t)=10sin2π×10＾5t(mV)，将低频信号Vs(t)=

Vssin2π×10＾3t(mV)加至调制器输入端IN2, 画出 V S =30mA 和100mA 时的调幅波形（标明峰峰值和谷谷值），并测出其调制度m 。

(2) 加大示波器的扫描速率，观察并记录m=100%，和m ＞100%两种调制度在过0点附近

的波形情况。

（3）载波信号V C (t)不变，将调制信号改为Vs(t)=100sin2π×10＾3t(mV)， 调节RP1观察

输出波形V AM (t)的变化情况，记录m=30%和m=100%的调幅波所对应的V AB 值． （4） 载波信号不变，将调制信号改为方波，幅值为100mV ，观察并记录V AB =0V,0.1V,0.15V

时的已调波．

3. 实现抑制载波调幅（DSB ）

（1）调R P1使调制端平衡，并在载波信号输入端IN1加V C (t)=10sin2π×10＾5t(mV) 信号调

制信号端IN2不变，观察并记录波形．

（2）载波输入端不变，调制信号输入端IN2加Vs(t)=100sin2π×10＾3t(mV)的信号，观察

记录波形，并标明峰峰值电压．

（3）加大示波器的扫描速率，观察并记录已调波在零点附近波形，比较它与m=100%调幅

波的区别．

（4）所加载波信号和调制信号均不变，微调R P2为某一个值，观察及记录波形． （5）在（4）的条件下，去掉载波信号，观察并记录输出波形，并与调制信号比较．

六、实验报告要求

1. 整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。

2. 画出调幅实验中m=30%,m=100%, m＞100% 的调幅波形，在图上，表明峰峰值电压。 3. 画出当改变V AB 时能得到几种调幅波形， 分析其原因。

4. 画出m=100%调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。 5. 画出实现抑制载波调幅时，改变R P2后的输出波形，分析其现象的原因。

实验六 AM 通信系统

一、实验目的

1. 进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的调制方法 2. 了解调幅波解调的原理，掌握调幅波的解调方法

2. 了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真 3. 掌握用集成电路实现同步检波的方法 二、预习要求

1. 复习课本中有关调幅和解调的原理。

2. 分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图 3. 分析二极管包络检波产生波形失正真的主要因素。 三、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 高频信号发生器 3. 万用表 4. 实验板G3

VAM IN

OUT

图 6-1 二极管包络检波器

C5

图 6-2 1496构成的解调器

四、实验报告要求

调幅波的解调既是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器． 1. 二极管包络检波器

适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现，本实验如图6-1所示，主要有二极管D 及RC 低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电特性和检波负载的充放电过程实现检波，所以RC 时间常数过大，这会产生对角切削失真。时间常数RC 太小，高频分量滤不干净，综合考虑要求满足下式：

1 R ⋅C f 0

其中：m 调幅系数，f 0为载波频率，Ω调制信号角频率。

2. 同步检波器

利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，在通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号，本实验如图6-2所示，采用1496集成电路构成解调器，载波信号VC 经过电容C1加在8和10脚之间，调幅信号V AM 经电容C2加在1、4脚之间，相乘后，信号由12脚输出，经C4、C5、R6组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。 五、实验内容及步骤

注意：做此实验需恢复实验五的实验内容2（1）的内容． （一）二极管包络检波器 实验电路见图6-1

1. 解调全载波调幅信号 （1）m

载波信号仍为 V C (t)=10sin2π×10＾5t(mV)调节调制信号幅度，按调幅实验中实验内

容2（1）的条件获得调制度m

（3）改变载波信号频率，fc=500kHz其余条件不变，观察记录检波器输出端波形。

（4）恢复（1）的实验条件，将电容C2并联至C1, 观察记录波形，并与调制信号比较。 2. 解调抑制载波的双边带调幅信号：

载波信号不变，将调制信号VS 的峰值电压调至80mV ，调节R P1使调制器输出为抑制载波的双边带调幅信号，然后加至二极管包络检波器的信号输入端，，观察记录检波输出的波形，并与调制信号相比较。

（二）集成电路（乘法器）构成的解调器 实验电路见图6-2: １. 解调全载波信号

(1)将图6-2中的C4另一端接地，C5另一端接A ，去按调幅实验中实验内容2（1）的条件获得调制度分别为30%,100% 及>100%的调幅波，将它们依次加至调制器的输入端，并在解调器的输入端V AM 加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形并与调制信号相比较。

(2)观察记录m=30%的调幅波输入时解调器输出波形，并与调制信号相比较，然后使电路复原．

2. 解调抑制载波的双边带调幅信号

(1)按调幅实验中实验内容的3（2）条件获得抑制载波调幅波，并加至图6-2 VAM 输入端，

其他连线不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较 (2)去掉滤波电容C4,C5观察并记录输出波形 六、实验报告要求

2. 画出二极管包络检波器并联C2前后的检波输出波形，并进行比较，分析原因。

3. 在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波和抑制载波时去掉低通滤波器中电容C4,C5前后各是什么波形，并分析二者有什么区别。

实验七 变容二极管调频振荡器

一、实验目的

1. 了解变容二极管调频器电路原理及构成 2. 了解调频器调制特性及测量方法

3. 观察寄生调幅现象，了解其产生原因及消除方法 二、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表 4. 实验板G4 三、预习要求

1. 复习变容二极管的非线性特性及变容二极管调频振荡器调制特性 2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路有关资料 四、实验内容及步骤

1. 静态调制特性测量

输入端不接音频信号，将频率计接到调频器的F 端，接上电容C3(100pf)，调整R p1使Ed=4V时，输出信号的频率为相位鉴频器的中心频率。然后重新调节电位器R p1，使 Ed 在0.5-8V 范围内变化，将对应的频率填入下表7-1.

表7-1

2. 动态测试(需利用相位鉴频器辅助测试)

获得S 曲线的方法：按照电路图连接实验线路。E 点与C5相连，F 点与C8相连，G 点与C9相连，在输入端IN 加入频率为6.3MHZ ，峰峰值为50mV 的高频信号。

找相位鉴频器的中心频率：用万用表的电压档测量输出端OUT 。微调输入信号的频率，观察输出端的电压值。当输出为0时，此刻的输入信号的频率为相位鉴频器的中心频率。

以步长为0.1 MHZ改变输入信号的频率，同时观察万用表的示数，完成表7-2。 最后，根据表的数值，画出相位鉴频器的S 曲线。

接上电容C3，调R p1使Ed=4V时，并微调R p2的使输出信号的频率为相位鉴频器的中心频率，微调R p3使输出信号的峰峰值为50mV 。自IN 端口输入频率f=2KHz的音频信号Vp-p ，其中Vp-p 为峰峰值，并按照表7-3中的值变化。输出端接至相位鉴频器，在相位鉴频器输出端观察并记录解调频波的输出Vout1、和Vout2，其中，Vout1为峰值，Vout2为谷值，并

填入下表7-3。利用S 曲线计算出调频信号的最大上、下频偏。

F OUT

图7-2 变容二极管构成的调频振荡器

五、实验报告要求

1. 整理实验数据。

2. 在同一个坐标纸上画出静态调制特性曲线，并求出其调制灵敏度S ，说明曲线斜率受哪些因素的影响。

3. 在坐标纸上画出动态调制特性曲线，说明输出波形畸变原因。

4. 注意调频振荡器与相位鉴频器联机时，应使其中心频率相同；同时，调频振荡器的输出调频信号的幅值应该与相位鉴频器测S 曲线的信号的幅值相同。

实验八 集成电路构成的频率调制器、解调器

集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器 一、实验目的

1. 进一步了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理 2. 掌握集成电路频率调制器的工作原理 二、预习要求

1. 查阅有关集成电路压控振荡器资料

2. 认真阅读指导书，了解566（VCO 的单片集成电路）的内部电路及原理 3. 搞清566外接元件的作用 三、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表 4. 实验板G4 四、实验电路说明：

图8-1为566单片集成VCO 的框图及管脚排列

图中幅度鉴别器，其正向触发

电平定义为V SP , 其反向触发电平定义为V SM , 当电容C 充电使其电压

V7（566管脚7对地的电压）上升至V SP ， 此时幅度鉴别器翻转，输出为高平，从而使内部的控制电压形成电路的输出电压，该电压V 0 为高

电平；当电容C 放电时，其电压V7

下降，降至V SM 时幅度鉴别器再次翻转，输出为低电平从而使V 0也变

为低电平，用V 0的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合和断开。 V 0

图8-1 566（VCO)的框图及管脚排列为低电平时S1闭合，S2断开，这时

I6=I7=0,I0全部给电容C 充电，使V7上升，由于I 0为恒流源，V7线性斜升，升至 V SP 时V 0跳变为高电平，V 0高电平时，控制S2闭合，S1断开，恒流源I 0全部流入A 支路，即I6= I 0，由于电流转发器的特性，B 支路电路I7应等于I6, 所以I7= I0, 该电流由C 放电电流提供，因此，V7线性斜降，V7降至V SM 时，V 0跳变为低电平，如此周而复始循环下去，I7及V 0波形如图8-2。

566的3脚输出的方波及4脚输出的三角波的载波频率（或称中心频率）可用外加电阻R 和外加电容C 来确定。表达式：f =

2(V 8-V 5)

R ⋅C ⋅V 5

V SP V sm V 0

f f

图 8-2

其中：

R 为时基电阻 C 为时基电容

V8是566管脚8至地的电压 V5是566管脚5至地的电压

五、实验内容及步骤

图 8-3 566构成的调频器 图 8-4 输入信号电路 实验电路见图8-3

1. 观察R 、C1对频率的影响（其中R=R3+RP1）。按图接线，将C1接入566管脚7，R P2及C2接至566管脚5；接通电源（+5V,-5V ）。

调P R2使V5=3.5V, 将频率计接至566管脚3，改变R P1观察方波输出信号频率，记录当R 为最大和最小值时的输出频率。当R 分别为R max 和R min 及C1=2200 pf时，计算这二种情况下的频率，并与实际测量值进行比较。用双踪示波器观察并记录R=Rmin 时方波及三角波的输出波形。

2. 观察输入电压对输出频率的影响

(1)直流电压控制：先调R P1至最大，然后改变R P2调整输入电压，测当V5在2.2V-4.2V

变化时输出频率f 的变化，V5按0.2V 递增。测得的结果填入表8-1。

表 8-1

(2)用交流电压控制：仍将R 设置为最大，断开5脚所接C2、R P2, 将图8-4（即：输入信号电路）的输出OUT 接至图8-3中566的5脚。

(a)将函数发生器的正弦波调制信号e m （输入的调制信号）置为f=5KHZ、V P-P =1V,然后接至图8-4电路的IN 端。用双踪示波器同时观察输入信号和566管脚3的调频（FM ）方波输出信号，观察并记录当输入信号幅度V P-P 和频率f m 有微小变化时，输出波形如何变化。注意：输入信号em 的V P-P 不要大于1.3V , 为了更好的用示波器观察频率随电压的变化情况，可适当微调调制信号的频率，即可达到理想的观察效果。

(b)调制信号改用方波em, 使其频率f m =1KHZ,VP-P =1V, 用双踪示波器观察并记录e m 和566管脚3的调频（FM ）方波输出信号。 六、实验报告要求

1. 阐述566（VCO 的单片集成电路）的调频原理。 2. 整理实验结果，画出波形图，说明调频原理。

3. 根据实验，说明接在566管脚6上R 的作用，计算当R 最大、最小时566的

频率，并与实验结果进行比较。

4. 分析载波不同的调频波的特点，分载频为正弦波、三角波、方波三种。

集成电路（压控振荡器）构成的频率解调器 一、实验目的

1. 了解用锁相环构成调频波的解调原理

2. 学习掌握集成电路频率调制器解调器系统的工作原理 二、预习要求

1. 查阅有关锁相环内部结构与工作原理

2. 理清锁相环集成电路与外部元器件之间的关系 三、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表 4. 实验板G5 四、实验电路说明

1 -Vee2 输入3 输入4 VCO

14

13121110 +Vcc

9 时基电容8 时基电压

图 9-1 565（PLL ）的框图及管脚排列 图 9-1为565（PLL 单片集成电路）的框图及管脚排列，锁相环内部电路由相位鉴别器、压控振荡器、放大器三部分构成，相位鉴别器由模拟乘法器构成，它由二组输入信号，一组为外部管脚2、3输入信号e1，其频率为f1；另一组为内部压控振荡器产生信号e2, 经4脚输出，接至5脚送到相位鉴别器，其频率为f2, 当f1和f2差别很小时，可用频率差代表两信号之间的相位差，即f1-f2的值使相位鉴别器输出一直流电压，该电压经7脚送至VCO 的输入端，控制VCO ，使其输出信号频率f2发生变化，这一过程不断进行，直至f2=f1为止，这是称为锁相环锁定。 五、实验内容及步骤

正弦波解调器：

1. 调Rp 使其中VCO 的输出频率fo(4)脚为50kHz 。先按实验8的实验内容2（1）的要求获得调频方波输出信号（3）脚，要求输入的正弦调制信号e m 为：Vp-p=0.8V,f=1KHz,然后将其接至565锁相环的IN 输入端，调节566的Rp1(逆时针旋转) 使R 最小，用双踪示波器观察并纪录566的输入调制信号e m 和566“B ”电的解调输出信号。

2. 相移键控解调器：

用峰峰值Vpp=0.8V,f m =1KHz的正弦波作调制信号送给调制器566，分别观察调制器566的已调信号和比较器311的输出信号。

图9-2 565（PLL ）构成的频率解调器

六、实验报告要求

1. 解调频波的调制和解调，整理全部实验数据，波形及曲线。 2. 析用集成电路（566,565）构成的调频器和解调器在联机过程中遇到的问题及解决方法。 3. 565的内部电路图如图9-3。

图9-3 565的内部电路图

实验九 利用二极管函数电路实现波形转换

一、实验目的

利用二极管函数电路实现三角波-正弦波的变换，从而掌握非线形器件二极管折线 近似特性等进行非线形变换 二、预习要求

1. 三角波——正弦波变换有关资料 2. 三角波——正弦波变换原理 三、实验仪器

1. 双踪示波器 2. 万用表 3. 实验箱面板 四、实验内容及步骤 实验电路见图10

1. 将上下两端电阻R4、R11分别选1.2k 电源，测的A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的分压电压，选择函数发生器输出的波形为三角波，频率调至2kHz,Vp-p 调至8V ，然后接入电路IN 端，观察记录OUT 输出波形。

2. 将R4、R11电阻，分别改成2K 和5.1K （即：R4=R11=2K、R4=R11=5.1K），观察记录波形，测各点分压电压，并分别与接1.2K 时相比较，分析原因。 五、实验报告要求

1. 整理数据，画出波形图。

2. 分析改变分压电阻对正弦波的影响。 实验电路

图10 三角波 正弦波变换器

附录：

实验报告

组别 甲 姓名 张 同组实验者 魏 实验日期 2003-3-1 实验名称 调谐放大器 一、实验目的

1. 熟悉电子元器件和高频电路实验箱。 2. 练习使用示波器、信号发生器和万用表。

3. 熟悉谐振电路的幅频特性分析——通频带与选择性。

4. 熟悉信号源内阻及负载对谐振电路的影响，从而了解频带扩展。 5. 熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。 二、实验仪器

1. 双踪示波器（YB4345） 2. 高频信号发生器(GFG-8B) 3. 万用表(DT9201)

4. 实验板1#（TPE-GP2） 三、实验电路

１. 单调谐回路谐振放大器原理图

L1

２．直流等效电路 ３．高频等效电路

四、实验内容

1. 静态测量

选Re=1K Vb 、 Ve 是三极管的基极和发射极对地电压。

2. 动态测量

1）测量放大器的动态范围Vi~Vo （在谐振点）

选 R=10K 。将高频信号发生器接到电路输入端，调谐振。调节Vi 由0.02 伏变到0.8伏，

2）测量放大器的频率特性

选Re=1K，将高频信号发生器接到电路输入端，取Vi=0.04V ，fo=10.7MHz，调谐振。分别取R=2K、10K 、470 测得Vo 。

五、实验总结

本实验的关键是谐振点的调节。

动态测量过程中，应保持在同一谐振点上。另外值得注意的是不同的Re 值对输入信号的影响。对于不同的Re 值在增大过程中出现不同程度的失真的现象，是由于经三极管放大后相对谐振回路输入过大造成的。

测放大器频率特性时，应注意选择谐振点附近的频率下的输出，找出Vo 的突变点，以便确定不同的R 对应的同频带，以判断频率选择性，确定最佳匹配负载。

1. 电路图 2. ．曲线图（略）

附录一 GOS-6021示波器使用说明

20MHz 双综示波器（GOS-6021/6020）是一般用途的手提式示波器。它以微处理器为核心，可控制部分包括光标读出装置、数字面板设定等。可在屏幕上直接读出电压、时间、频率，以方便操作者使用。其垂直偏转系统有两个输入通道，每一通道从1mV 到20V ，共有14个档位，水平偏转系统从0.2us 到0.5us 。

一．面板介绍

打开电源后，所有的主要面板设定都会显示在屏幕上。当操作不正确、或将控制钮转到底时，蜂鸣器都会发出警讯。所有的按钮、TIME/DIV控制钮都是电子式选择，它们的功能和设定都可以被存储。

前面板可以分成四大部分

● 显示器控制

● 垂直控制

● 水平控制

● 触发控制

1、前面板

显示器控制

显示器控制钮调整屏幕上的波形和提供探头补偿信号。

（1） POWER

当电源接通时，LED 全部会亮，一会儿，会显示一般的操作程序，然后执行上次开机前的设定，LED 显示进行中的状态。

（2） TRACE ROTATION

TRACE ROTATION 是使水平轨迹与刻度线成平行的调整钮，这个电位器可用小螺丝起来调整。

（3） INTEN ——控制钮

这个控制钮用于调节波形轨迹亮度，顺时针方向调整增加亮度，反时针方向减低亮度。

（4） FOCUS

轨迹和光标读出的聚焦控制钮。

（5） CAL

此端子输出一个0.5Vp-p 、1KHz 的参考信号给探头使用。

（6） Ground socket——香蕉接头接到安全的地线。此接头可作为直流的参考电

位和低频信号的测量。

（7） TEXT/ILLUM——具有双重功能的控制钮

这个按钮用于选择“TEXT ”（读值亮度）和“ILLUM ”（刻度亮度）。TEXT/ILLUM控制钮和V ARIABLE （9）控制按钮相关，顺时针旋转此钮增加TEXT 亮度或刻度亮度。反时针则减低，按此钮可以打开或关闭TEXT/ILLUM功能。

（8） 光标量测功能（CURSORS MEASUREMENT FUNCTION）（GOS-6021）

这两个按钮和V ARIABLE （9）控制按钮有关。

▽V —▽T —1/▽T —OFF 按钮

当此按钮按下时，三个量测功能将以下面的次序选择：

▽V ：出现两个水平光标，根据VOLTS/DIV的设置，可计算两条光标之间

的电压。▽V 显示在CRT 上部。

▽T ：出现两个垂直光标，根据TIME/DIV设置，可计算两条垂直光标之间

的时间，1/▽T 显示在CRT 上部。

C1—C2—TRK 按钮

光标1，光标2，轨迹可由此按钮选择，按此钮将以下面的次序选择光标：

C1：使光标1在CRT 上移动（▼或▿符号被显示）

C2：使光标2在CRT 上移动（▼或▿符号被显示）

TRK ：同时移动光标1和2，保持两个光标的间隔不变（两个符号都被显示）

（9）VARIABLE

通过旋转或按VARIABLE 按钮，可设定光标位置，TEXT/ILLUM功能。 在光标模式中，按VARIABLE 控制钮可以在FINE （细调）和COARSE （粗调）之间选择光标位置，如果旋转VARIABLE ，选择FINE 调节，光标移动得很慢，选择COARSE 光标移动得快。

在TEXT/ILLUM模式，这个控制钮用于选择TEXT 亮度和刻度亮度，请参考TEXT/ILLUM（7）部分。

（10）▾MEMO-0-9▿——SAVE/RECALL

此仪器包含10组稳定的记忆器，可用于存储和呼叫所有电子式的选择

钮的设定状态。

按▾或▿钮选择记忆位置，此时“M ”字母后0——9之间的数字，显示存储位置。

每按一下▿，存储位置的号码会一直增加，直到数字9。按▾钮则一直减小到0为止。按住SAVE 约3秒钟将状态存储到记忆器，并显示“SAVE ” 讯息。屏幕上有 显示。

呼叫前板的设定状态。如上述方式选择呼叫记忆器，按住RECALL 钮3秒钟，即可呼叫先前设定状态。并显示“RECALL ”讯息。

显示。

垂直控制

（11）CH1—— 通道1按钮

（12）CH2—— 通道2按钮

快速按下CH1（CH2）按钮，通道1（通道2）处于导通状态，偏转系统将以读值方式显示。

（13）CH1 POSITION——通道1控制钮

（14）CH2 POSITION——通道2控制钮

通道1和通道2的垂直波形定位可用这两个旋钮来设置。

X-Y 模式中，CH2 POSITION可用来调节Y 轴信号偏转灵敏度。

（15）ALT/CHOP

这个按钮有多种功能，只有两个通道都开启后才有作用。

ATL ——在读出装置显示交替通道的扫描方式。在仪器内部每一时基扫描后，交替切换至CH1或CH2，反之亦然。

CHOP ——切换显示方式。

每一扫描期间，以约250 KHz的频率在CH1和CH2之间作切换。

（16）ADD ——INV ——具有双重功能的按钮。

ADD ——读出装置显示“+”号表示相加模式。输入信号相加或相减的显示由相位关系和INV 的设定决定，两个信号将成为一个信号显示。为使测试正确，两个通道的偏转系数必须相等。 ——按住此钮一段时间，设定CH2反向功能的开/关，反向状态时读出装 ”号。反向功能会使CH2信号反向180º显示。

（17）CH1 VOLTS/DIV

（18）CH2 VOLTS/DIV—CH1/CH2的控制钮有双重功能。

顺时针方向调整旋钮，以1—2—5顺序增加灵敏度，反时针则减小。档位从1MV/DIV到20V/DIV。如果关闭通道，此控制钮自动不动作。

V AR

按住此旋钮一段时间选择VOLTS/DIV作为衰减器或作为调整的功能。开启V AR 后，以>符号显示，反时针旋转此旋钮以减低信号的幅度。

（19）CH1，AC/DC

（20）CH2，AC/DC

按下此旋钮，切换交流（~的符号）或直流（=的符号）的输入耦合。此设定及偏转系数显示在读出装置上。

（21）CH1 GND—Px10

（22）CH1 GND—Px10——双重功能按钮。

GND

按一下此钮，使垂直放大器的输入端接地，接地符号“置上。

Px10

按一下此钮一段时间，取1∶1和10∶1之间的通道偏转系数，

10∶1的电压探棒以符号表示在通道前（如：“P10”，CH1），在进行光标电压测量时，会自动包括探棒的衰减因素，如果10∶1衰减探棒不使用，符号不起作用。

（23）CH1—X —输入BNC 插座

此BNC 插座是作为CH1信号的输入，在X —Y 模式，此输入信号是X 轴偏移，为安全起见，此端子外部接地端直接连到仪器接地点，而此接地端是连接到

电源插座。

（24）CH2—Y —输入BNC 插座

此BNC 插座是作为CH2信号的输入，在X —Y 模式，此输入信号是位Y 轴偏移，为安全起见，此端子接地端也连接到电源插座。

水平控制

水平控制可选择时基操作模式和调节水平刻度，位置和信号的扩展。

（25）H POSITION

此控制钮可将信号以水平方向移动，与MAG 功能合并使用，可移动屏幕上任何信号。

在X —Y 模式中，控制钮调整X 轴偏转灵敏度。

（26）TIME/DIV—VAR 控制旋钮

以1—2—5顺序递减时间偏转系数，反方向旋转则递增其时间偏转系数。时间偏向系数会显示在读出装置上。

在主时基模式中，如果MAG 不动作，可在0.5S/DIV和0.2uS/DIV之间选择以1—2—5顺序的时间常数偏转系数。

VAR

按住此钮一段时间选择TIME/DIV控制钮为时基或可调功能，打开VAR 后，时间的偏转系数是校正的。直到进一步调整，反时针方向旋转TIME/DIV以增加时间偏转系数（降低速度），偏转系数为非校正的，目前的设定以“>”符号显示在读出装置中。

（27）X —Y

按住此钮一段时间，仪器可作为X —Y 用。X —Y 符号将取代时间偏转系数显示在读出装置上。

在这个模式中，在CH1输入端加入X （水平）信号，CH2输入端加入Y （垂直）信号。Y 轴偏转系数范围为少于1mV 到20V/DIV，带宽：500KHz 。

（28）×1/MAG

按下此钮，将在×1（标准）和MAG （放大）之间选择扫描时间，信号波形将会扩展（如果用MAG 功能），因此，只一部分信号波形将被看见，调整H POSITION可以看到信号中要看到的部分。

（29）MAG FUNCTION（放大功能）

×5－×10－×20 MAG

当处于放大模式时，波形向左右方向扩展，显示在屏幕中心。有三个档次的放大率×5－×10－×20 MAG。按MAG 钮可分别选择。

ALT MAG

按下此钮，可以同时显示原始波形和放大波形。放大扫描波形在原始波形下面3DIV （格）距离处。

触发控制

触发控制决定两个信号及双轨迹的扫描起点，触发控制面板如图1-4所示。

（30）ATO/NML—按钮及指示LED

此按钮选择自动或一般触发模式，LED 会显示实际的设定值。

每按一次控制钮，触发模式依下面次序改变：ATO —NML —ATO

ATO （AUTO ，自动）

选择自动模式，如果没有触发信号，时基线会自动扫描轨迹，只有TRIGGER LEVEL控制钮调整到新的电平设定时，触发电平才会改变。 NML （NORMAL ）

选取一般模式，当TRIGGER LEVEL 控制钮设定在信号峰之间的范围有足够的触发信号，输入信号会触发扫描，当信号未被触发，就不会显示时基线轨迹。当使同步信号变成低频信号时，使用这一模式（25Hz 或更少）。

（31）SOURCE

此按钮选择触发信号源，实际的设定由直读显示（“SOURCE ，Slope ，coupling ）。当按钮按下时，触发源以下列顺序改变：VERT —CH1—CH2—LINE —EXT —VERT

VERT （垂直模式）

为了观察两个波形，同步信号将随着CH1和CH2上的信号轮流改变。 CH1 触发信号源，来自CH1的输入端；

CH2 触发信号源，来自CH2的输入端；

LINE 触发信号源，从交流电源取样波形获得。对显示与交流电源频率相关

的波形极有帮助。

EXT 触发信号源从外部连接器输入，作为外部触发源信号。

（32）TV —选择视频同步信号的按钮

从混合波形中分离出视频同步信号，直接连接到触发电路，由TV 按钮选择水平或混合信号，当前设定以（SOURCE ，VIDEO ，POLARITY ，TVV 或者TVH ）显示。当按钮按下时，视频同步信号以下列次序改变：TV ——T ——TV －H ——OFF ——TV －V

TV －V

主轨迹始于视频图场的开端，Slope 的极性必须配合复合视频信号的极为负极性），以便触发TV 信号场的垂直同步脉冲。 TV －H

主轨迹始于视频图线的开端，Slope 的极性必须配合复合视频信号的极性，以便触发在电视图场的水平同步脉冲。

（33）SLOPE ——触发斜率选择按钮

按一下此钮选择信号的触发斜率以产生时基。每按一下此按钮，斜率方向会从下降缘移动到上升缘，反之亦然。

（34）COUPLING

按下此钮选择触发耦合，实际的设定由读出显示。（SOURCE ，SLOPE ，COUPLING ），每次按下此钮，触发耦合以下列次序改变：AC ——HFR ——LFR ——AC

AC

将触发信号衰减到频率在20Hz 以下，阻断信号中的直流部分，交流耦合对有大的直流偏移的交流波形的触发很有帮助。

HFR （High Frequency Reject）

将触发信号中50KHz 以上的高频部分衰减，HRF 耦合提供低频成分复合波形的稳定显示，并对除去触发信号中干扰有帮助。

LFR （Low Frequency Reject）

将触发信号中30KHz 以下的低频部分衰减，并阻断直流成分信号。LFR 耦合提供高频成分复合波形的稳定显示，并对除去低频干扰或电源杂音干扰有帮助。

（35）TRIGGER LEVEL——带有TRG 、LED 的控制钮

旋转控制钮可以输入一个不同的触发信号（电压），设定在适合的触发位置，开始波形触发扫描。触发电平的大约值会显示在读出装置上。顺时针调整控制钮，触发点向触发信号正峰值移动，反时针则向负峰值移动，当设定值超过观测波形的变化部分，稳定的扫描将停止。

TRG LED

如果触发条件符合时，TRG LED 亮，触发信号的频率决定LED 是亮还是闪烁。

（36）HOLD OFF——控制钮

当信号波形复杂，使用TRIGGER LEVEL （35）可获得稳定的触发，旋转此钮可以调节HOLD ——OFF 时间（禁止触发周期超过扫描周期）

当此钮顺时针旋转到头时，HOLD ——OFF 周期最小，反时针旋转时，HOLD ——OFF 周期增加。

（37）TRIG EXT——外部触发信号的输入端BNC 插头

按TRIG SOURCE （31）按钮，一直到 “EXT ，SLOPE ，COUPLING ” 出现在读出装置中。外部连接端连接到仪器地端，因而和安全地端线相连。