文档资料东南大学电工电子实验中心1.docx
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文档资料东南大学电工电子实验中心1
东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称:
电子电路与综合实验
第一次实物实验
院(系):
信息科学与工程学院专业:
信息工程
姓名:
徐婧学号:
04011213
实验室:
高频实验室实验组别:
23
同组人员:
秦媛媛、褚炜雯、卢欣桐实验时间:
2013年11月29日
评定成绩:
审阅教师:
实验一常用仪器使用
一、实验目的
1.通过实验掌握常用示波器、信号源和频谱仪等仪器的使用,并理解常用仪器的基本工作原理;
2.通过实验掌握振幅调制、频率调制的基本概念。
二、实验仪器
示波器(带宽大于100MHz)
万用表
双路直流稳压电源
信号发生器
频谱仪
1台
1只
1台
1台
1台
多功能实验箱1套
多功能智能测试仪1台
三、实验内容
1、说明频谱仪的主要工作原理,示波器测量精度与示波器带宽、与被测信号频率之间关系;
答:
(1)频谱仪框图为:
为了能动态地观察被测信号的频谱,现代频谱仪大多数采用扫频超外差式接收方案,利用扫频第一本振的方法,被测信号经混频后得到固定的中频信号。
频谱仪的工作方法为检波法。
(2)示波器的测量精度与示波器带宽、被测信号频率之间的关系:
示波器的带宽越宽,在通带内的衰减就越缓慢;示波器带宽越宽,被测信号频率离示波器通带截止频率点就越远,则测得的数据就越精确。
2、画出示波器测量电源上电时间示意图,说明示波器可以捕获电源上电上升时间的工作原理;
答:
工作原理:
示波器探头与电源相连,使示波器工作于“正常”触发方式,接通电源后,便有电信号进入示波器,由于示波器为“正常”触发方式,所以在屏幕上会显示出电势波形;并且当上电完成后,由于没有触发信号,示波器将不再显示此信号。
这样,就可以利用游标读出电源上电的上升时间。
3、简要说明在FM调制过程中,调制信号的幅度与频率信息是如何加到FM波中的?
答:
FM波是基带调制信号去调变载波的角频率,此时载波的瞬时角频率
(其中
为与电路有关的调频比例常数)
已调的瞬时相角为
所以FM已调波的表达式为:
当
时,
其中
为调制指数其值与调制信号的幅度
成正比,与调制信号的角频率
成反比,
即
4、对于单音调制信号,分别采用AM与FM调制方式,信号所占的带宽如何计算,并与频谱仪测试结果进行比较说明。
(1)采用AM调制方式:
即单音调制的调幅信号由三个频率分量组成其频谱,频率分量为
、
、
。
在实验中,利用频谱仪观察实验1(3)中的信号频谱,与上述情况基本相符。
(2)采用FM调试方法:
式中的
是系数为
的n阶第一类贝塞尔函数,表达式为:
这样就可以表示出FM信号的频谱。
FM信号的有效带宽为:
(其中
为调制信号最高频率;
为频率偏移)
另外,由Carson规则:
(比上一方法求出的带宽稍窄)
在实验中,利用频谱仪观察实验1(4)中的信号频谱,与理论上的基本相符。
实验二正弦波压控振荡器
一、实验目的
1.通过实验,进一步加深理解LC振荡电路的基本工作原理。
熟悉震荡电路的起振条件及影响频率稳定度的因素。
2.理解压控振荡电路的工作原理,加深对压控特性的理解。
二、实验仪器与器材
双踪示波器(大于40MHZ)1台
万用表1台
ISP-B智能信号测试仪1台
高频信号发生器1台
三、实验步骤
1.将拨动开关JP13置于1~2之间,接通“正弦波压控振荡器与调频信号的产生电的直流电压;
2.用数字万用表测量P21点的直流电压,调节电位器W4,使该点电压为-3.5V;
3.分别用示波器和频谱仪观察P24点的波形,调节电位器W5,观察输出波形频率变化的情况;
4.测量压控振荡器的压控特性。
5.选压控电压为-5V,调节W4,观察P24点信号波形的变化。
四、实验结果及分析
1.按下表给出的P23点的压控电压,调整W5(用万用表测控),用IST-B的“频率测量”(11号)功能测量所对应电压的P24点的频率值,并用IST-B的“交流电压测量”(15号)功能(或使用毫伏表)测量P24点相应的幅值,结果如下表:
P23压控电压(V)
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-0.5
P24脚输出频率f(MHZ)
3.70
4.53
5.38
6.54
7.86
9.35
10.93
12.51
14.07
14.80
输出电压幅度(mv)
125.0
192.0
350.2
597.6
1063
1588
2182
2566
2794
2813
输出频率f-压控电压U曲线如下:
输出电压幅度A-压控电压U曲线如下:
2.利用特性曲线,求出该压控振荡器的压控灵敏度K0
由作出的f-u曲线,可见输出频率与压控电压基本呈线性关系在曲线上取A、B两点,如图:
A(-6V,6.54MHz),B(-1V,14.07MHz)则
3.压控电压选为-5V,调节W4,观察P24点信号波形的变化:
将W4沿着一个方向转动时,频率基本不改变,而信号的幅度先变大后变小,因为W4改变的时电路的直流工作点电压,使输出信号完整或失真。
实验三振幅调制与解调电路实验
一、实验目的
1、通过实验加深理解振幅调制的基本概念、调幅波的性质及其特点;
2.通过实验掌握振幅调制的模型,电路结构,理解利用模拟双差分乘法器实现幅度调制的
工作原理;
3.通过实验加深理解大信号包络检波的基本概念及基本原理;
4.通过实验掌握包络检波电路的基本构成,各元件参数的取值对检波的影响;
二、实验仪器
示波器(带宽大于40MHz)1台
万用表1只
双路直流稳压电源1台
信号发生器2台
频谱仪1台
三、实验步骤
1.打开实验箱调幅与解调部份供电电源;
2.测量MC1496各引脚直流电位,估算片内各三极管工作状态,注意不要让使其引脚短路!
3.在P10端输入信号fC=2MHz,Vpp=400mV正弦单音信号作为载频信号,该信号可用
智能测试仪的高频信号输出端口产生;
4.在P11端输入信号fM=2KHz,Vpp=400mV正弦单音信号作为调制(基带)信号,该
信号可用信号发生器产生(也可以用实验箱DDS的功能5产生,DDS信号输出端为P24);
5.示波器通道衰减打到X10档;
6.分别用示波器和频谱仪观察P13端振幅调制信号;
7、分别改变载波和基带信号频率及幅度,观察已调信号波形。
8.用信号发生器产生调幅信号,载频为2MHz,调制信号为2KHz,调制度在60%左右,
调幅波信号峰峰值大于700mV,输入到调幅解调电路的P14输入信号端;
9.用示波器观察AM解调输出端P17的波形,分别改变载频、基带信号频率、幅度及调制
度,观察波形失真情况。
10.改变图1.8中包络检波器中放电时间常数(RL值),即接通与断开开关LJQ2,观察对解调波形的影响。
四、实验结果分析
1.MC1496各引脚电位
PIN
1
2
3
4
5
6
7
V
-0.462
-1.16
-0.735
-3.76mv
-6.11
8.15
23.7mv
PIN
8
9
10
11
12
13
14
V
5.53
23.7mv
5.53
23.7mv
8.2
23.9mv
-7.28
2、根据所测电压,分析并判断调幅集成电路内主要晶体管的工作状态。
MC1496可采用单电源,也可采用双电源供电系统,其直流偏置用外接元件实现。
偏置电流Is(取值一般小于5mA,取Is=1mA),引脚5的外接电阻Rs=(V14-VD)/IS-500,其中VD是二极管正向压降(约为0.7V)。
若是双电源供电,引脚5通过RS接地,若是单电源供电,则引脚14接地,用RS所接的电源值代替|V14|。
偏置电压应该满足以下关系:
(V2,V12)>(V8,V10)>(V1,V4)>0,V14<0
此外,应该保证各晶体管的集一基极间的电压应大于或等于2V,小于或等于允许工作电压。
令V6=V12,V8=V10,V1=V4,则
经以上分析,1脚与4脚输入为小信号,所接三极管工作在线性放大区;8脚与10脚为大信号,所接三极管工作在饱和区,为开关函数;5脚和14脚电压恒定,第5脚接两个三极管的基极,这两个三极管为恒流源。
可知晶体管T1~T4组成双差分放大器,T5、T6组成但差分放大器,用以激励晶体管T1~T4,晶体管T7、T8为恒流电路。
3、当fC=2MHz,Vpp=400mV正弦单音信号,fM=2KHz,Vpp=400mV正弦单音信号时,
A)分别画出调幅信号的频域及时域波形,计算调制指数。
B)测量此时的调幅波形,从所测波形上计算调制数。
C)用频谱仪测量此已调波的频谱。
解:
A)
调制指数为50%
B)测量此时的调幅波形,从所测波形上计算调制数。
调制指数
=412mv/900mv=46%
C)用频谱仪测量此已调波的频谱。
4.写出此调幅信号的数学表达式,并计算此调幅波所占带宽。
此调幅信号的数学表达式为:
此调幅波所占带宽为:
,所占带宽BW=4KHz。
5.实验步骤3与4中分别改变载波和基带信号幅度时,哪一个对已调信号波形的影响大些,为什么?
(提示,请根据图1.4MC1496电路原理图进行分析)
引脚2与引脚3间的反馈电阻可增加射频电压的线性范围,引脚5和引脚14间电压恒定,引脚5接T7、T8的基极,这两个三极管为恒流源。
分析:
从MC1496的原理图,可以看出晶体管T1~T4组成双差分放大器,T5、T6组成但差分放大器,用以激励晶体管T1~T4,晶体管T7、T8为恒流电路。
当两个输入电压相等时,乘法器的线性动态范围较小,在引脚2和引脚3之间外接电阻RE,可扩大输入的线性动态范围。
基带信号加载到引脚1和引脚4之间,T5、T6将基带信号电流放大,载波信号加载到引脚8和引脚10之间,若三极管T1~T4的放大倍数均为
,则
,可见T5的基极电流变化对结果的影响较大,即从引脚1和引脚4输入的基带信号对已调波的影响较大。
另外,我们从实验可以看出已调信号的振幅是周期变化的,主要受基带信号振幅的影响。
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