文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 调频振荡器

调频振荡器

调频振荡器
调频振荡器

实验六 变容二极管调频振荡器及相位鉴频

一、 实验目的

1. 了解变容二极管调频器电路原理及构成,熟悉相位鉴频电路的基本工作原理

2. 了解调频器调制特性及测量方法,了解鉴频特性曲线(S 曲线)的正确调整

方法

3. 观察寄生调幅现象,了解其产生原因及消除方法。

4.将变容二极管调频器与相位鉴频器两实验进行联合试验,进一步了解调频和解调全过程及整机调试方法。

二、 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;认真阅读实验内容,预习有关相位鉴频的工作原理,以及典型电路和实用电路,分析初级回路、次级回路和耦合回路有关参数对鉴频器工作特性(S 曲线)的影响

2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路有关资料。

3. 分析图6-7电路的工作原理,及各元件的作用。

三、实验内容

1、静态调制特性测量

2、频偏测量

3、动态特性测试

4、逐点法测试相位鉴频特性

四、实验原理及电路说明:

(1)变容二极管调频原理

所谓调频,就是把要传送的信息(例如语言、音乐)作为调制信号去控制载波(高频振荡信号)的瞬时频率,使其按调制信号的规律变化。

设调制信号: ()t V t Ω=ΩΩcos υ,载波振荡电压为:()t A t a o o ωcos = 根据定义,调频时载波的瞬时频率()t ω随()t Ωυ成线性变化,即

()t t V K t o f o Ω?+=Ω+=Ωcos cos ωωωω (6-1)

则调频波的数字表达式如下:

()???

?

??ΩΩ+=Ωt V K t A t a f o o f sin cos ω 或 ()()

t m t A t a f o o f Ω+=sin cos ω

(6-2)

式中: Ω=?V K f ω是调频波瞬时频率的最大偏移,简称频偏,它与调制信号的振幅

成正比。比例常数K f 亦称调制灵敏度,代表单位调制电压所产生的频偏。

式中:F f V K m f f ?=?=Ω=Ωω称为调频指数,是调频瞬时相位的最大偏移,它的大小反映了调制深度。由上公式可见,调频波是一等幅的疏密波,可以用示波器观察其波形。

如何产生调频信号?最简便、最常用的方法是利用变容二极管的特性直接产生调频波,其原理电路如图6—1所示。

图6-1 变容二极管调频原理电路

变容二极管j C 通过耦合电容1C 并接在N LC 回路的两端,形成振荡回路总电容的一部分。因而,振荡回路的总电容C 为:

j

N C C C +=

(6-3)

振荡频率为:

)

(2121j N C C L LC

f +=

=

ππ

(6-4)

加在变容二极管上的反向偏压为:

()()()高频振荡,可忽略

调制电压直流反偏O Q R V V υυ++=Ω 变容二极管利用PN 结的结电容制成,在反偏电压作用下呈现一定的结电容(势垒电容),而且这个结电容能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化,其关系曲线称j C ~R υ曲线,如图6—2所示。

由图可见:未加调制电压时,直流反偏Q V (在教材称0V )所对应的结电容为Ωj C (在教材中称0C )。当反偏增加时,j C 减小;反偏减小时,j C 增大,其变化具有一定的非线性,当调制电压较小时,近似为工作在j C ~R υ曲线的线性段,j C 将随调制电压线性变化,当

调制电压较大时,曲线的非线性不可忽略,它将给调频带来一定的非线性失真。

图6-2 用调制信号控制变容二极管结电容

我们再回到图6—1,并设调制电压很小,工作在j C ~R υ曲线的线性段,暂不考虑高频电压对变容二极管作用。

设 t V V Q Q R Ω+=cos υ

(6-5)

由图6—2(c )可见:变容二极的电容随υR 变化。

即: t C C C m jQ j Ω-=cos (6-6) 由公式(3)可得出此时振荡回路的总电容为

t C C C C C C m jQ N j N Ω-+=+='cos

由此可得出振荡回路总电容的变化量为:

()

t C C C C C C m j jQ N Ω-=?=+-'=?cos (6-7)

由式可见:它随调制信号的变化规律而变化,式中m C 的是变容二极管结电容变化的最

大幅值。我们知道:当回路电容有微量变化C ?时,振荡频率也会产生f ?的变化,其关系如下:

C C f f ??

≈?210

(6-8)

式中,是0f 未调制时的载波频率;0C 是调制信号为零时的回路总电容,显然

jQ N o C C C +=

由公式(6-4)可计算出0f (调频中又称为中心频率)。

即:

)

(21

0jQ N C C L f +=

π

将(6-7)式代入(6-8)式,可得:

t f t C C f t f m Ω?=Ω=

?cos cos )/(21

)(00

(6-9)

频偏: m C C f f )/(21

00=

?

(6-10)

振荡频率: ()()t f f t f f t f o o Ω?+=?+=cos (6-1

1)

由此可见:振荡频率随调制电压线性变化,从而实现了调频。其频偏f ?与回路的中心频率0f 成正比,与结电容变化的最大值m C 成正比,与回路的总电容0C 成反比。

为了减小高频电压对变容二极管的作用,减小中心频率的漂移,常将图6—1中的耦合电容1C 的容量选得较小(与j C 同数量级),这时变容二极管部分接入振荡回路,即振荡回

路的等效电路如图6—3所示。理论分析将证明这时回路的总电容为

)

/(11'

0j j N C C C C C C +?+= (6-12)

回路总电容的变化量为:

j

C P C ?≈?2'

(6-13)

频偏:

f

P C C f P f m ?=?≈?2002')/(21

(6-14)

式中,)

jQ C C C P +=11称为接入系数。

关于直流反偏工作点电压的选取,可由变容二极管的j C ~R υ曲线决定。从曲线中可见,对不同的R υ值,其曲线的斜率(跨导)υ??=j C C S 各不相同。R υ较小时,C S 较大,产生的频偏也大,但非线性失真严重,同时调制电压不宜过大。反之,R υ较大时,C S 较小,达不到所需频偏的要求,所以Q V 一般先选在j C ~R υ曲线线性较好,且C S 较大区段的中间位置,大致为手册上给的反偏数值,例:2CC1C ,V V Q 4=。本实验将具体测出实验板上的变容二极管的j C ~R υ曲线,并由同学们自己选定Q V 值,测量其频偏f ?的大小。

(2)变容二极管j C ~R υ曲线的测量,将图6—1的振荡回路重画于图6—4,jX C 代表不同反偏RX υ时的结电容,其对应的振荡频率为X f 。若去掉变容二极管,回路则由N C 、L 组成,对应的振荡频率为N f ,它们分别为

)

(21

jx N x C C L f +=

π

(6-15)

图6-4 测量Cj~VR 曲线

N

LC f π21=

(6-16)

由式(6-15)、(6-16)可得:

N

X

N

N X X N jx C f f C f f f C ?-=?-=)1(22

222 (6-17)

N f 、X f 易测量,如何求N C ?将一已知电容K C 并接在回路N LC 两端,如图6-5所示。

此时,对应的频率为K f ,有

)

(21

K N K C C L f +=

π (6-18)

由式(6-16)、(6-18)可得:

K K

N K

N C f f f C ?-=2

22

(6-19)

(3)调制灵敏度

单位调制电压所引起的频偏称为调制灵敏度,以f S 表示,单位为KHz/V ,即

m f u f S Ω?= (6-20)

式中,

m u Ω为调制信号的幅度(峰值)

f ?为变容管的结电容变化j C ?时引起的频率变化量,由于变容管部分接入谐振回路,

则Cj ?引起回路总电容的变化量∑?C 为

Cj P C ?=?∑2 (6-21)

频偏较小时,f ?与∑?C 的关系可采用下面近似公式,即

∑∑??-≈?Q

C C f f 210 (6-22) 将式(6-22)代入(6-20)中得

m

Q f U C C f S Ω∑

??

∑=20 (6-23)

式中,∑?C 为变容二极管结电容的变化引起回路总电容的变化量,∑Q C 为静态时谐振回路的总电容,即

Q

C Q C Q C C C C C C ++

=∑1 (6-24)

调制灵敏度f S 可以由变容二极管U j C -特性曲线上Ωu 处的斜率C K KC 及式(6-23)计算,S f 越大,调制信号的控制作用越强,产生的频偏越大。

2、调频实验电路简介:

图6-5是本实验电路主振级交流电路,图中,V4001、C4011、C4008、C4006、C4007、D4001以及电感L4002构成了调频器的主振级,电路采用了西勒电容三点式振荡形式。变容二极管的结电容以部分接入的形式纳入在回路中。

图6-5 主振级交流等效电路 图6-6 变容二极管直流偏置电路

回路总电容为:j

j j C C C C C C C C C C C ++=++++=

∑6661187111

1111

C 为C 4007、C 4008、C 4011的串联等效电容(式中缩写为C 7、C 8、C 11等) 回路振荡频率:)

(21

21

66j

j

C C C C C L LC f ++

=

=

π

π

当回路电容有微量变化是,振荡频率的变化由下式决定:

?-

=?C C f f 210 无调制时 0

606j j C C C C C C ++

=∑

有调制时回路电容为C Σ’, j

j C C C C C C ++

=∑66'

变容二极管结电容接入系数为:0

66

j c C C C P +=

变容二极管的直流偏置电路,如图6-6所示。

J 4001

图6-7 变容管调频器实验电路

3、电容耦合双调谐相位鉴频器原理:

图6-8是本实验电路的原理图。图二是相位鉴频器简化图,图中对相关元件的编号进行了缩写,如L8001、CT8001分别写为L1、CT1,其余相同,以便于叙述。

图6-8电容耦合双调谐相位鉴频器原理图

图6-9 相位鉴频器简化原理图

1) 晶体管V8001、V8002与C8005、L8001、CT8001等元件组成限幅放

大器,以提高相位鉴频器输入电压和抑制寄生调幅对解调输出的影响。 2) 参见图6-9,V1是限幅放大器的输出电压,极性如图所示。L1、CT1,L3、CT2通过CT3组成电容耦合双调谐电路,L1、CT1等为初级回路,L3、CT2等为次级回路。由于C7>> CT3,所以C7主要起隔直流的作用,它使放大器输出电压V1加到线圈L3的中间抽头与地之间和电阻R8的两端。V1通过CT3产生流过次级的电流I ,它在L3两端感应出电压V2。于是加到二极管两端的高频电压由两部分组成,即R8上的电压和L3感应的一半电压的矢量和,为

2

2

.

24.

1.

V V V R d +

= 2

2

.

24.

2

.

V V V R d -= 而它们检波输出的电压V O1和V O2分别与 1.d V 、2.

d V 成正比,即

11d O V V η= 22d O V V η=

鉴频器的输出电压为 V O = V O1- V O2

V . 2 I 0

. V 1

. (a)

V 1 .

V 1 . V 1

. V 2 .

2 V 2 . 2

V 2 .

2 V 2 . 2

V 2 . 2

V 2 . 2 (b) ω=ω0 (c) ω>ω0

(d) ω<ω0

3) 由于CT3的容量很小,其容抗远大于L7、CT2回路的并联谐振电阻,

故I 可看

6-10

作一个不随谐振电路阻抗变化的电流源,即1.

3.V C j I T ω=

其相位超前于.

1V 相位900

,如图6-6所示,而L7两端感应的电压2

.

V 的相位视谐振电路的情况有如下几种状态:

当ω=ω0 时,回路谐振,2.

V 超前.

0I 相位900;

V O1= V O2 V O =0

当ω>ω0 时,回路并联阻抗呈容性,2.

V 滞后于.

0I 某个角度;

V

O1>V

O2

V

O

>0

当ω<ω

0时,回路并联阻抗呈感性,2

.

V超前.

I某个角度;

V

O1

O2

V

O

<0

上述关系用曲线表示,则成S型,S曲线表示了鉴频特性。

4)相位鉴频器实验电路简介:

本电路中,两个谐振回路的谐振电容和两回路间的耦合电容分别由两组电容构成,一组设置在电路板的正面,另一组则设置在电路板的背面。正

面一组电容(CT8001、CT8002和CT8003)提供给实验者调整电路使用,而

背面的一组(CT8001’、CT8002’和CT8003’)提供给实验者参考。两组

电容的切换由三个拨动开关J8001、J8002和J8003作适当连接完成。

五、实验仪器

1.双踪示波器

2.扫频仪

3.频谱仪

4.高频信号发生器

5.高频毫伏表

6.

万用表

7.TPE-TXDZ实验箱(F、G实验区域和:变容管调频器,相位鉴频器)

六、实验内容及步骤:

1、调频振荡器实验:

1)将滑动开关J4002拨向上端,将示波器探头接在电路输出端(M4002)

以观察波形,在M4003处接示波器。

2)输入端不接音频信号,J4002连接上两端,调整电位器R

P

4001,使

Ed=4V。调整调整电位器R

P 4003,使输出波形幅值最大。调整电位器R

P

4002

使输出幅度大约为1.5V

P-P

,频率f=10.7MHz,若频率偏离较远,可微调中周电感L4002或者可变电容CT4000(此后不要再调整)。

3)静态调制特性测量:

输入端不接音频信号,J4002连接上两端,重新调节电位器R

P

1,使Ed在0.5~8.5V范围内变化,将对应的频率填入表中。

4)最大频偏的测量

最大频偏是指在一定的调制电压作用下能达到的最大频率偏移值Δf m,调频广播、移动式电台的频偏一般在50KHz~75KHz的范围内。

① J4002连接上两端,调节R P1使E d=4V,使振荡频率f0=10.7MHz(幅度为U OP-P=1V);

②输入端输入f0=2KHz、幅度U m从0.5~1.5V可调的正弦低频调制信号U m;

③输出端接入频谱仪,调节调制信号的幅度即可观测对应的频偏。完成表

6-2内容的测试。

表6-2

5)动态测试(需利用相位鉴频器作辅助测试):

提示:为进行动态测试,必须首先完成鉴频器的实验内容,并利用其实验结果,即相应的S 曲线。

J4002连接上两端,调R P 1使Ed=4V 时,调R P 2使f=10.7MHz 。连接J4001,自IN 端口输入频率f=2KHz 、V P-P =0.5V 的音频信号V m ,此时使J4002连接下两端,输出端P4003接至相位鉴频器的输入端,用示波器观察解调输出正弦波的波形,并记录输出幅值,将其与测量得出的S 曲线相比较,计算出的对应的中心频率与上下频偏。将音频信号V P-P 分别改为0.8V 、1V,重复以上步骤。将实验所得数据填入表格(表格自拟),记下调制电压幅度与调制波上下频偏的关系,核算中心频率附近动态调制灵敏度即曲线斜率S 。

M

f V

f S 7.10=??=

将动态调制灵敏度与静态调试特性相比较。

1. 相位鉴频器实验

1) 用高频信号发生器逐点测出鉴频特性

用短路环使跳线端子J8001、J8002和J8003的各自的右两端短接,以使背面一组电容(CT8001’、CT8002’和CT8003’)接入电路。输入信号改接高频信号发生器,输入电压约为50mv , 用万用表测鉴频器的输出电压,在9.7MHz ~11.7MHz 范围内,以每格0.1MHz 条件下测得相应的输出电压。并填入表格(表格形式自拟)。找出S 曲线零点频率f 0、正负两极点频率f max 、f min 及其V M 、V N 。鉴频曲线的灵敏度可用以下公式计算MHz

f O f

V S 7.100=??=

。再将正面一组电容(CT8001、CT8002和CT8003)

接入电路,重复以上步骤。根据以上数据,在坐标纸上逐点描绘出两条频率——电压S 曲线。

2)观察回路电容CT8001、CT8002和耦合电容CT8003对S 曲线的影响。 ①调整电容CT8002对鉴频特性的影响。

记下CT8002> CT8002-0或CT8002< CT8002-0的变化并与CT8002= CT8002-0的曲线比较,再将CT8002调至CT8002-0正常位置。 注: CT4002-0表示回路谐振时的电容量。

②调CT8001重复(1)的实验

③调CT8003至较小的位置,微调CT8001、CT8002得S 曲线,记下曲线中点

及上下两峰的频率(f

0、f

min

、f

max

)和二点高度格数V

m

、V

n

,再调CT8003到

最大,重新调S曲线为最佳,记录:f

0′、f

min

、f

max

和V′m、V′n的值。

定义:峰点带宽 BW=f

max -f

min

曲线斜率 S=(V

m -V

n

)/BW

比较CT8003最大、最小时的BW和S。

3、将调频电路与鉴频电路连接。

将调频电路的中心频率调为10.7MHz,鉴频器中心频率也调谐在

10.7MHz,调频输出信号送入鉴频器输入端,将f=1KHz, V

m

=400mV的音频调制信号加至调频电路输入端进行调频。用双踪示波器同时观测调制信号

和解调信号,比较二者的异同,如输出波形不理想可调鉴频器C

T 1、C

T

2、

C T 3。将音频信号加大至V

m

=800mV,1000mV……观察波形变化,分析原因。

七、实验报告要求

1.整理实验数据,在同一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。

2.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。

3.振荡器波形的好坏与哪些因素有关,试分析之?

4.整理实验数据,画出鉴频特性曲线。

5.分析回路参数对鉴频特性的影响。

6.分析在调频电路和鉴频电路联机实验中遇到的问题及解决办法,画出调频输入和鉴频输出的波形,指出其特点

变容二极管调频振荡器

实验 变容二极管调频振荡器 时间:第 周 星期 节 课号: 院系专业: 姓名: 学号: 座号: ============================================================================================ 一、实验目的 1、了解变容二极管调频振荡器电路的构成及工作原理,加深对直接调频原理的理解; 2、了解调频器调制特性及测量方法; 3、观测调频波的频谱结构; 4、观察寄生调幅现象,了解其产生原因及消除方法。 二、实验预习 1、变容二极管调频电路如下图所示,请结合所学理论知识,分析下图中三个三极管V4001、V400 2、V4003的作用,并画出实验电路中调频振荡器部分的高频等效电路。 R 4001 R 4002 R 4003 R4004 R 4005 R 4006 R 4007 R 4008 D4001 GND GND M4001 R 4009 R 4010 R 4011 R 4012 R 4013 R 4014 R 4015 R 4016 R4017 GND M4002 M4003 GND GND GND GND GND 1 1 P4002+12V GND C 4001 C4003C 4004 C4006C4007C4008C 4009 C 4011 C4012 C 4013 C4014 C 4015 C4016 C 4017 C4019 C 4002 C 4010 C4018 L 4001 R p 4001 V4001 L 4003 V4002 V4003 R p 4003 D 4002 L 4004 Rp4002 SW 4001 E d L 4002 R4030 CT 4000 J 4001 P4001 R 4019 R 4020 P4003 J 4002 M4004 成 绩 指导教师 批阅日期

高频变容二极管调频器

深圳大学实验报告课程名称:通信电子线路 实验项目名称:变容二极管调频器学院:信息工程学院 专业: 指导教师: 报告人:学号:班级: 实验时间: 实验报告提交时间: 教务部制

实验目的与要求: 1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。 2.掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法。 3.了解变容二极管串接电容的数值对FM波产生的影响。 4.理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。 方法、步骤: 1.实验准备 ⑴在箱体右下方插上实验板4。接通实验箱上电源开关,此时箱体上±12V、±5V电 源指示灯点亮。 ⑵把实验板4上变容二极管调频振荡器单元(简称调频器单元)的电源开关(K2) 拨到ON位置,就接通了+12V电源(相应指示灯亮),即可开始实验。 2.静态调制特性测量 输入IN端先不接音频信号,将频率计接到调频器单元OUT端的C点(在本单元最右 边中部)。调节W2使得BG2射极到地之间的电压为4V(即集电极电流I c0=1mA,因为 R7=1kΩ),此后应保持不变。 ⑴电容C3(=100pF)不接(开关K1置OFF)时的测量 调整W l使得振荡频率f0=6.5MHz(用频率计测量),用万用表测量此时A点(在调频 器单元最左边中部)电位值,填入表8.1中。然后重新调节电位器W l,使A点电位在0.5~ 8V范围内变化,并把相应的频率值填入表8.1。最后仍需将振荡频率调回到6.5MHz。 ⑵电容C3接入(开关K1置ON)时的测量:同上,将对应的频率填入表8.1。最后仍 需将振荡频率调回到6.5MHz。 ⑶调节W2以改变BG2级工作点电压,观测它对于调频器输出波形的影响。最后仍 需将BG2射极到地之间的电压调回到4V ⑷调节W3以改变输出(OUT)电压幅度,观测它对于调频器输出波形的影响。 表8.1 V A(V) 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 f0(MHz)不接C3 6.5 空格接入C3空格 6.5 3.动态调制特性测量 ⑴实验准备 ①先把相位鉴频器单元(简称鉴频器单元)中的+12V电源接通(开关K7置ON,相应指示灯亮),再把鉴频器单元电路中的K2、K3、K5置ON位置,K1、K4、K6置OFF 位置(此时三个固定电容C5、C9、C10接通,三个可变电容C4、C11、C12断开,从而鉴

变容二极管调频课程设计..

成绩评定表

课程设计任务书

目录 摘要 (4) 1.引言 (5) 2. Protel 99 SE 简介 (6) 3.实验步骤 (7) 3.1 Protel 99 SE 绘图环境设置 (7) 3.1.1新建一个设计库 (7) 3.1.2添加元件库 (10) 3.2绘制原理图 (12) 3.2.1选取元件 (12) 3.2.2摆放元件 (13) 3.2.3元件连接 (13) 3.2.4放置输入/输出点 (14) 3.2.5更改元件属性 (15) 3.2.6 ERC(电气规则检查) (16) 3.3 PCB制图 (16) 3.3.1自动生成PCB文件 (16) 3.3.2自动布线 (18) 3.4仿真应用 (20) 4.课设总结 (22) 5.参考文献 (22)

摘要 本次课设的要求和目的是掌握Protel的应用。本文以Protel99SE为例,详细具体地介绍这个软件的用法与应用。文章首先介绍了Protel99SE基本知识,然后提出需用该软件解决的实际问题,结合实际问题一步步介绍Protel99SE的用法,如:基础原理图设计,印制电路板基础,PCB元件的制作,电路仿真分析,综合案例演练等。接着分析应用Protel99SE软件的过程中可能遇到的问题及一些应对方法。课设最后进行总结,检查课设的完整性和彻底性,检验自己对Protel99SE软件的掌握程度及应用情况。

Protel 99 SE应用课程设计 ——变容二极管的调频电路 1·引言 人类社会已进入到高度发达的信息化社会,信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时,价格却一直呈下降趋势,而且产品更新换代的步伐也越来越快,实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表,目前已进展到深亚微米阶段,可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管;后者的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包,主要能辅助进行三方面的设计工作:IC设计,电子电路设计以及PCB设计。其中最基本也是最常用的是以PCB设计为目的的电路设计、仿真和验证技术。 PCB设计业界称为电子装联设计。从最近两年的统计数据来看,中国大陆的电子装联产品占世界市场份额第一。Protel软件最成功的地方就是其PCB设计功能。其中Protel 99 SE 版本在PCB设计方面已经比较成熟,价廉物美、容易上手、功能满足基本需求,这是用户选择它的真正原因。

变容二极管调频振荡器

实验五变容二极管调频振荡器 一.实验目的 1.了解变容二极管的特性及由其振荡电路的的工作原理。 2.熟悉变容二极管调频器电路原理及构成。 3.掌握调频器调制特性及性能指标的测量方法; 4.了解分布参数对高频电路的影响。 二.实验原理 所谓调频,就是把所要传送的信息(例如语言、音乐等)作为调制信号去控制载波信号的频率,使其按照调制信号幅度的大小变化。调频电路中,最简单的办法是采用变容二极管调频,利用变容二极管结电容的改变来控制振荡器振荡频率的变化。 实验电路如图5-1所示。三极管V1组成电容三点式振荡器的改进型电路,即克拉泼电路。变容二极管D C部分接入振荡回路中,是调频电路的主要元件。电位器R P1、电阻R2、电感L1为变容二极管提供静态时的反向直流偏置,调节R P1可改变主振荡器的振荡频率。V2为放大级,对振荡信号进行放大,以保证有足够的振荡幅度输出。调节R P3,可调节输出幅度的大小。V3为射随器,以提高带负载的能力。 调制信号由IN处输入,经变容二极管D C和主振荡调频后,再经V2、V3放大后由OUT 处输出。 图5-1 变容二极管调频振荡器 三.实验设备 1. 示波器SS7802A 1台

2. 信号源 EE1643 1台 3. 高频毫伏表 1台 4. 高频电路实验板G 4 1块 四. 实验内容与步骤 按图5-1连接好电路 1. 静态调制特性的测试 输入端不接调制信号,调节2P R 使得1e V 为0.6v ,1b V 为1.2v 左右,示波器接至输出端OUT 处,然后调节电位器R P1使E d =4V (万用表直流电压档测该点对地电压),此时示波器将显示振荡波形,其f 0在6.5MHz 附近。适当调整振荡器的静态工作点使波形最好,调节R P3使输出幅度为U OP-P =2V ,然后重新调节电位器R P1,使E d 在0.5V~8V 范围内变化。将对应的振荡频率填入表5-1中。 表5-1 根据表格画出静态调制特性曲线。 调制灵敏度S= ED f U ?? (静态) 2. 最大频偏的测量 最大频偏是指在一定的调制电压作用下能达到的最大频率偏移值Δf m ,调频广播、移动式电台的频偏一般在50KHz~75KHz 的范围内。 1)C 3先不接,调节R P1使E d =4V ,使振荡频率f 0=6.5MHz (幅度为 U OP-P =1V ); 2)输入端IN 处输入f 0=2KHz 、幅度U m 从0~1V 可调的正弦低频调制信号U Ω; 3)输出端OUT 处接入调制度仪射频2.5~30MHz 输入口,调节调制信号的幅度即可观察对应的频偏。完成表5-1内容的测试。 表5-1

压控振荡器

压控振荡器 一.基本原理 信号的频率取决于输入信号电压的大小,因此称为“压控振荡器”。其它影响压控振荡器输出信号的参数还VCO(Voltage ControlledOscillator)(压控振荡器)是指输出信号的频率随着输入信号幅度的变化而发生相应变化的设备,它的工作原理可以通过公式(5-1)来描述。 (5-1) 其中,u(t)表示输入信号,y(t)表示输出信号。由于输入信号的频率取决与输入信号的电压的变化,因此称为“压控振荡器”。其他影响压控振荡器输出信号 的参数还有信号的幅度A c ,振荡频率f c ,输入信号灵敏度k c ,以及初始相位。 压控振荡器的特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率;曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制,就可构成一个压控振荡器。在通信或测量仪器中,输入控制电压是欲传输或欲测量的信号(调制信号)。人们通常把压控振荡器称为调频器,用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中,输入控制电压是误差信号电压,压控振荡器是环路中的一个受控部件。 压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有:频率稳定度好,控制灵敏度高,调频范围宽,频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高,但调频范围窄,RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽,LC 压控振荡器居二者之间。

在MATLAB中压控振荡器有两种:离散时间压控振荡器和连续时间压控振荡器,这两种压控振荡器的差别在于,前者对输入信号采用离散方式进行积分,而后者则采用连续积分。本书主要讨论连续时间压控振荡器。 为了理解压控振荡器输出信号的频率与输入信号幅度之间的关系,对公式(5-1)进行变换,取输出信号的相角Δ为 对输出信号的相角Δ求微分,得到输出信号的角频率ω和频率f分别为: ω=2πf c+2πk c u(t) (5-3) (5-4) 从式(5-4)中可以清楚地看到,压控振荡器输出信号的频率f与输入信号幅度u(t)成正比。当输入信号u(t)等于0时,输出信号的频率f等于f c;当输入信号u(t)大于0时,输出信号的频率f高于f c;当输入信号u(t)小于0时,输出信号的频率f低于f c。这样,通过改变输入信号的幅度大小就可以准确地控制输出信号的频率。 二.程序及结果分析 定义一个锯齿波信号,频率是20HZ,幅度范围在0V和1V之间。现在用此信号 =20HZ,输入信号作为压控振荡器的输入控制信号,该压控振荡器的振荡频率f c 灵敏度,初始相位。使用MATLAB求得输出的压控振荡信号。MATLAB 程序如下: %MATLAB实现压控振荡器 clear all; clc; t0=0.15;%定义压控信号持续时间 ts=0.0001;%定义信号采样率 fc=50;%定义振荡频率 t=[0:ts:t0];%时间矢量 u0=20*t(1:length(t)/3);%定义压控信号(单周期) u=[u0,u0,u0,0];%定义压控信号(3个周期) Ac=1;%定义振幅 kc=0.1;%定义输入信号灵敏度 fi=0;%定义初始相位 %对压控信号进行积分 u_int(1)=0;%定义压控信号积分初值 for i=1:length(u)-1%进行离散积分 u_int(i+1)=u(i)+u_int(i);

变容二极管调频振荡器

课程名称通信电子线路 实验项目变容二极管调频振荡器成绩 学院信息专业通信工程学号姓名李越 实验时间2016.06.04实验室3501指导教师谢汝生 1.实验目的 1.熟悉变容二极管调频振荡器电路原理及构成。 2.了解调频器调制特性及测量方法。 2.实验设备 1.双踪示波器(RIGOL DS5062CA数字存储示波器) 2.频率计(AT-F1000-C数字频率计) 3.万用表(DT9205数字万用表) 4.清华科教TPE-GP2型高频电路实验箱及G4实验板

3.实验电路及基本原理分析 实验原理: 在调制中,载波信号的频率或相位随调制信号而变,称为调频(FM)或调相(PM),在这两种调制过程中,载波信号的幅度都保持不变,而频率或相位的变化都表现为相角的变化,故二者统称为角度调制或调角。 调频就是用调制信号电压去控制载波的频率,可分为直接调频和间接调频两种。直接调频就是用调制电压直接去控制载波振荡器的频率,产生调频信号。间接调频就是保持振荡器的频率不变,而用调制电压去改变载波输出的相位,即调相。 变容二级管是利用半导体PN结的结电容随外加反向电压而变化的特性制成的一种半导体二极管,它是一种电压控制可变电抗元件,在其PN结上反偏压越大,则结电容越小。若将变容二极管接在谐振电路两端作为回路振荡电容,使其反向偏压受调制信号的控制,则其容值随调制信号电压的变化而变化,整个振荡器的回路的振荡频率将随着调制信号的变化而变化,从而得变容二极管调频振荡器。 本实验所用电路如图所示,为变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路。变容二极管全部接入作为回路的总电容时,其最大的优点是调制信号对振荡频率的调变能力强,即调制灵敏度高,较小的调制度就能产生较大的相对频偏,但同时因温度等外界因素变化引起的载波频率不稳定也必然相对增加。为了克服上述缺点,采用变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路,此时由于变容二极管仅是回路总电容的一部分,因而调制信号对振荡频率的调变能力将比变容二极管全部接入时小,但因温度等变化引起的载波频率不稳定的情况却有较大改善,载波频率稳定度有较大提高。

lc振荡器知识

LC振荡器知识 1.什么是振荡?振荡器必须具备什么条件才能振荡? 答:如图1-28所示电路,开关S打到位置1时,电容C就被充电到电源电压,再将开关S从1切换到2的位置,使电容C与电感L并联起来,这时电容C 就向电感L放电。在C刚放电时,由于电感中的电流不能突变,因此放电电流从零开始,逐渐增大,而电容C的端电压逐渐减小。此时电容C中的电能逐渐变为电感 L中的磁能;当电容中的电荷放完,其端电压等于零时,这时电容不再放电,但由于电感中的电流不能突变,因此,电流并不会突然消失,而是按照原来的方向继续 流动,电感L反过来向电容C充电,电容两端重新出现电荷,但此时电容两端的电压极性与原来电容两端电压极性相反。在L向C反向充电的过程中,电感L的电流 逐渐减小,电容C上的电压逐渐增大,使电感中的磁能又变成电容中的电能。 当电容的端电压达到最大值时,C又向L充电,其过程与前述相同,只是放电电流方向相反。就这样电能和磁能反复地相互转换,我们把这种现象称为振荡。 振荡器实质是一种满足自激振荡条件的反馈放大器,它可以产生正弦波信号或非正弦波信号。能产生正弦波信号的振荡器称为正弦波振荡器,其电路称为正弦 波振荡电路。正弦波振荡电路是一个满足自激振荡条件的正反馈放大电路,有时也称为反馈振荡电路。正弦波振荡器产生持续振荡有两个条件,其一为振幅平衡条件 (∣AF│=AF=1);其二为相位平衡条件(φa+φf=2nπ,n=0,1,2,……)。这里设 式中,φa为基本放大电路输出信号与输入信号之间的相位差;φf为反馈信号与输出信号之问的相位差。 2.正弦波振荡电路由哪几部分组成?各部分有什么作用? 答:正弦波振荡电路由四部分组成,即放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。

变容二极管调频实验报告(高频电子线路实验报告)

变容二极管调频实验 一、实验目的 1、掌握变容二极管调频电路的原理。 2、了解调频调制特性及测量方法。 3、观察寄生调幅现象,了解其产生及消除的方法。 二、实验内容 1、测试变容二极管的静态调制特性。 2、观察调频波波形。 3、观察调制信号振幅时对频偏的影响。 4、观察寄生调幅现象。 三、实验仪器 1、信号源模块1块 2、频率计模块1块 3、 3 号板1块 4、双踪示波器1台 5、万用表1块 6、频偏仪(选用)1台 四、实验原理及电路 1、变容二极管工作原理 调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。 变容二极管调频电路如图1所示。从P3处加入调制信号,使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化,从而使振荡频率也随调制电压的规律变化,此时从P2处输出为调频波(FM)。C15为变容二级管的高频通路,L2为音频信号提供低频通路,L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。本电路中使用的是飞利浦公司的BB910型变容二极管,其电压-容值特性曲线见图12-4,从图中可以看出,在1到10V的区间内,变容二极管的容值可由35P到8P左右的变化。电压和容值成反比,也就是TP6的电平越高,振荡频率越高。

图2表示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下,电容和振荡频率的变化示意图。在(a )中,U 0是加到二极管的直流电压,当u =U 0时,电容值为C 0。u Ω是调制电压,当u Ω为正半周时,变容二极管负极电位升高,即反向偏压增大;变容二极管的电容减小;当u Ω为负半周时,变容二极管负极电位降低,即反向偏压减小,变容二极管的电容增大。在图(b )中,对应于静止状态,变容二极管的电容为C 0,此时振荡频率为f 0。 因为LC f π21= ,所以电容小时,振荡频率高,而电容大时,振荡频率低。从图(a ) 中可以看到,由于C-u 曲线的非线性,虽然调制电压是一个简谐波,但电容随时间的变化是非简谐波形,但是由于LC f π21= ,f 和C 的关系也是非线性。不难看出,C-u 和f-C 的 非线性关系起着抵消作用,即得到f-u 的关系趋于线性(见图(c ))。

变容二极管调频电路

变容二极管调频电路 实现调频的方法很多,大致可分为两类,一类是直接调频,另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率(实质上是改变振荡器的定频元件),变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系,将调制信号进行适当处理(如积分)后,再对高频振荡进行调相,以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。间接调频器间接调频的优点是载波频率比较稳定,但电路较复杂,频移小,且寄生调幅较大,通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大,调频特性好,寄生调幅小。调频器广泛用于调频广播、电视伴音、微波通信、锁相电路和扫频仪等电子设备 直接调频的稳定性较差,但得到的频偏大,线路简单,故应用较广;间接调频稳定性较高,但不易获得较大的频偏。常用的变容二极管直接调频电路如图Z0916(a)所示。 图中D为变容二极管,C2、L1、和C3组成低通滤滤器,以保证调制信号顺利加到调频级上,同时也防止调制信号影响高频振荡回路,或高频信号反串入调制信号电路中。调制级本身由两组电源供电。

对高频振荡信号来说,L1可看作开路,电源EB的交流电位为零,R1与C3并联;如果将隔直电容C4近似看作短路,R2看作开路,则可得到 图(b)所示的高频等效电路。不难看出,它是一个电感三点式振荡电路。变容二极管D的结电容Cj,充当了振荡回路中的电抗元件之一。所以振荡频率取决于电感L2和变容二极 变容二极管的正极直流接地(L2对直流可视为短路),负极通过R1接+EB,使变容二极管获得一固定的反偏压,这一反偏压的大小与稳定,对调频信号的线性和中心频率的稳定性及精度,起着决定性作用。

实验四 变容二极管调频

实验四变容二极管调频 一.实验目的 1、掌握变容二极管调频的工作原理。 2、学会测量静态特性曲线,理解动态特性的含义。 3、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。 4、观察寄生调幅现象。 二.实验原理 1、变容二极管调频原理 所谓调频,就是把要传送的信息(例如语言、音乐)作为调制信号去控制载波(高频振荡)的瞬时频率,使其按调制信息的规律变化。 设调制信号:υΩ(t)= VΩcosΩt,载波振荡电压为:a ( t ) = A o cosωo t 根据定义,调频时载波的瞬时频率ω(t)随υΩ(t)成线性变化,即 ω(t)= ωo + K f VΩcosΩt =ωo + ΔωcosΩt (4-1) 则调频波的数字表达式如下: a f (t) = A o cos(ωo t+ ΩΩ V K f sinΩt) 或a f (t) = A o cos(ωo t+ m f sinΩt) (4-2) 式中:Δω= K f VΩ是调频波瞬时频率的最大偏移,简称频偏,它与调制信号的振幅成正比。比例常数K f亦称调制灵敏度,代表单位调制电压所产生的频偏。 式中:m f = K f VΩ/Ω= Δω/Ω =Δf / F 称为调频指数,是调频瞬时相位的最大偏移,它的大小反映了调制深度。如何产生调频信号?最简便、最常用的方法是利用变容二极管的特性直接产生调频波,其原理电路如图4-1所示。 图4-1 变容二极管调频原理电路 变容二极管C j通过耦合电容C1并接在LC N回路的两端,形成振荡回路总电容的一部分。因而,振荡回路的总电容C为: C = C N + C j(4-3) 加在变容二极管上的反向偏压为: V R = V Q(直流反偏)+υΩ(调制电压)+υo(高频振荡,可忽略)

压控振荡器的设计与仿真.

目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)

压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程(非师范类)专业 指导教师 摘要:ADS可以进行时域电路仿真,频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计,并可对设计结果进行成品率分析与优化,大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计,设计出满足设计目标的系统,具有良好的输出功率,相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始,通过ADS软件仿真完成了有源器件选型,带通滤波器选型,振荡器拓扑结构确定,可变电容VC特性曲线,瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字:压控振荡器,谐波平衡仿真,ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色,具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期,它就在发射机中用来产生高频载波电压,在超外差接收机中用作本机振荡器,成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展,振荡器的用途也越来越广泛,例如在无线电测量仪器中,它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中,它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中,压控振荡器(VCO)是其关键部件,特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重,可以毫不夸张地说在电子通信技术领域,VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代,无论是理论上还是电路结构和性能上,无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的

变容二极管直接调频电路要点

2012 ~2013学年第1 学期 《高频电子线路》 课程设计报告 题目:变容二极管直接调频电路的设计专业:电子信息工程 班级: 10信息(2)班 电气工程系 2012年12月17日

1、任务书 课题名称变容二极管直接调频电路的设计 指导教师(职称) 执行时间2012~2013学年第二学期第16 周学生姓名学号承担任务 设计目的1.原理分析及电路图设计 2.用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试 设计要求(1)输入1KHz大小为200Mv的正弦电压(也可以用1KHz的方波); (2)主振频率为f0大于15MHz; (3)最大频偏△fm= 20KHz。

变容二极管直接调频电路的设计 摘要 调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。调频电台的频带通常大约是200~250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制,在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾,因此音频信号的频率局限于30~8000Hz的范围内。在调频时,可以将音频信号的频率范围扩大至30~15000Hz,使音频信号的频谱分量更为丰富,声音质量大为提高。 变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路,广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。其优点是工作频率高,固有损耗小且线路简单,能获得较大的频偏,其缺点是中心频率稳定度较低。较之中频调制和倍频方法,这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便,是一种较先进的频率调制方案。 本课题载波由LC电容反馈三端振荡器组成主振回路,振荡频率有电路电感和电容决定,当受调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路,则振荡频率受调制信号的控制,从而实现调频。 关键字:变容二极管;直接调频;LC振荡电路。

LC振荡器

摘要 振荡器(英文:oscillator)是用来产生重复电子讯号(通常是正弦波或方波)的电子元件,能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。其构成的电路叫振荡电路。其中,LC振荡器因其使用方便和灵活性大而得到广泛的应用。因此,了解LC振荡器电路的特性显得尤为重要。本次实验将讨论各个LC振荡电路各元件与反馈系数|F|、角频率w之间的关系。 关键词:LC振荡;MATLAB;反馈系数;频率

Abstract The oscillator is used to generate repeat electronic signal (usually a sine wave or square wave) of electronic components, can the DC conversion to electronic circuit or device with a certain frequency AC signal output. Constitute a circuit called the oscillation circuit. Among them, the LC oscillator because of its convenience and flexibility and has been widely applied. Therefore, to understand the characteristics of LC oscillator circuit is very important. This study will discuss the relationship between the various LC oscillation circuit components and feedback coefficient |F|, frequency . Keywords: LC oscillation; MATLAB; frequency feedback coefficient;

电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计

咼频实验报告(二) --- 电容三点式振荡器与 变容二极管直接调频电路设计 组员 座位号16 __________________ i

实验时间__________ 周一上午 ________ 目录 一、实验目的 (3) 二、实验原理 (3) 2.1 电容三点式振荡器基本原理 (3) 2.2 变容二极管调频原理 (5) 2.3 寄生调制现象 (8) 2.4 主要性能参数及其测试方法 (9) 三、实验内容 (10) 四、实验参数设计 (11) 五、实验参数测试 (14) 六、思考题 (15) ii

实验目的 1. 掌握电容三点式LC 振荡电路的基本原理。 2. 掌握电容三点式LC 振荡电路的工程设计方法。 3. 了解高频电路中分布参数的影响及高频电路的测量方法。 4. 熟悉静态工作点、反馈系数、等效 Q 值对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。 5. 掌握变容二极管调频电路基本原理、调频基本参数及特性曲线的测量方法。 实验原理 2.1电容三点式振荡器基本原理 电容三点式振荡器基本结构如图所示: 在谐振频率上,必有 X i + X 2 + X 3 =0,由于晶体管的 V b 与V c 反相,而根据振荡器的 振荡条件|T| = 1,要求V be = — V ce ,即i X i = i X 2,所以要求 X i 与X 2为同性质的电抗。 综合上述两个条件,可以得到晶体管 LC 振荡器的一般构成法则如下:在发射极上连 接的两个电抗为同性质电抗,另一个为异性质电抗。 原理电路如图3.2所示: 图3.2原理电路 共基极实际电路如图3.3所示: Xi ―I X 2 I — 图3.1电容三点式振荡器基本结构 C1 C2 图3.3共基极实际电路

lc压控振荡器实验报告doc

lc压控振荡器实验报告 篇一:实验2 振荡器实验 实验二振荡器 (A)三点式正弦波振荡器 一、实验目的 1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理,起振条件,振荡电路设计及电路参数计算。 2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3. 研究外界条件(温度、电源电压、负载变化)对振荡器频率稳定度的影响。 二、实验内容 1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2. 进行LC振荡器波段工作研究。 3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4. 测试LC振荡器的频率稳定度。 三、基本原理 图6-1 正弦波振荡器(4.5MHz) 【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下, S1全部断开,由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器,电容CCI可用来改变振 荡频率。振荡频率可调范围为:

?3.9799?M??f0??? ? ?4.7079?M? CCI?25p CCI? 5p 调节电容CCI,使振荡器的频率约为4.5MHz 。振荡电路反馈系数: F= C1356 ??0.12 C20470 振荡器输出通过耦合电容C3(10P)加到由Q2组成的射极跟随器的输入端,因C3容量很小,再加上射随器的输入阻抗很高,可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号Q1调谐放大,再经变压器耦合从J1输出。 四、实验步骤 根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 1. 调整静态工作点,观察振荡情况。 1)将开关S2全拨下,S1全拨下,使振荡电路停振 调节上偏置电位器RA1,用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ),使其为5.0V(或稍小,以振荡信号不失真为准),这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA(即调节W1使

实验12 变容二极管调频器

实验12 变容二极管调频器 一、实验目的 1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统; 2.掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的方法; 3.了解变容二极管串接电容的数值对FM 波产生的影响; 4.理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。 二、实验内容 1.用示波器观察调频器输出波形,考察各种因素对于调频器输出波形的影响; 2.变容二极管调频器静态调制特性测量; 3.变容二极管调频器动态调制特性测量。 三、实验步骤 1.实验准备 在实验箱主板上插上变容二极管调频模块和电容耦合回路相位鉴频器模块,按下12K01,此时变容二极管调频模块电源指标灯点亮。 2.静态调制特性测量 输入端先不接音频信号,将示波器接到调频器单元的12TP01。调节12W 02使12TP01的波形清晰失真小。 (1)将频率计接到调频输出(12V02),逆时针调整12W 03 至最大,调整12W 01使得振荡频率f 0=8.2MHz ,用万用表测量此时12P01(铆孔)点电位值,填入表12-1中。然后重新调节电位器12W 01,使12P01点电位在0.5~8V 范围内变化,并把相应的频率值填入表 12-1 其调频灵敏度约为0.1,曲线斜率主要受载波中心频率、变容管的偏置电压等影响。

(2)将示波器接到12TP02,调节12W02以改变12BG01级工作点电压,观测它对于调频器输出波形的影响。 12W02阻值越小,调频输出频率变小,幅度变大 (3)将示波器接到12TP02,调节12W03以改变输出12TP02电压幅度,观测它对于调频器输出波形的影响。 12W03阻值越小,输出的幅度越大 3.动态调制特性测量 ⑴实验步骤 ①将电容耦合回路相位鉴频器模块(简称鉴频器单元)中的+12V电源接通(按下13K01开关,相应指示灯亮),从而鉴频器工作于正常状态。 ②调整12W01使得振荡频率f0=8.2MHz。 ③以实验箱上的函数发生器作为音频调制信号源,输出频率f =1kHz、峰-峰值V p-p=1V (用示波器监测)的正弦波。 ④把实验箱上的函数发生器输出的音频调制信号加入到调频器单元的音频输入端,便可在调频器单元的12TP02端上观察到FM波。 ⑤把调频器单元的调频输出端连接到鉴频器单元的输入端上,便可在鉴频器单元的OUT 端上观察到经解调后的音频信号。如果没有波形,应调整12W01和13W01,如果波形不好,需调整13C1、13C2、13C3。 ⑥将示波器CH1接调制信号源(可接在调制模块中的12P01铆孔),CH2接鉴频输出13TP03, 两波形相位相差180度,信号源幅度为0.4V,鉴频器输 出幅度为1V 改变调制信号源的幅度, 调制信号源幅度增加,鉴频器输出幅度随之增大调整调制信号源的频率,观测鉴频器输出波形的变化。 调制信号源频率增加,鉴频器输出频率随之增大 ⑵调节12W02以改变12BG01级工作点电压,观测它对于鉴频器解调输出波形影响。 解调输出波产生失真 ⑶调节12W03以改变输出(OUT)电压幅度,观测它对于鉴频器解调输出波形的影响。 解调输出波幅度随输出电压的改变而改变 四、实验心得 通过本次实验,我初步了解了变容二极管调频振荡器实现FM的方法,在实际应用中,与变容二极管串联或者并联一个电容,可以调整电容的变化曲率,以使之适应工作的需要。 方波调频得到的调频信号是两条不变的正弦波的原因是,调频信号的频率随着调制信号的幅度改变而改变。对于调制信号,正弦波或者三角波的幅度随着相位的改变而不断变化,而方波的幅度只有两个值,因此,正弦波和方波调制得到的FM波是正弦带,而方波得到的是两条正弦波。

变容二极管调频实验

变容二极管调频实验和电容耦合相位鉴频 器实验 一 实验目的 1. 进一步学习掌握频率调制相关理论。 2. 掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的电路原理和方法。 3. 理解变容二极管静态调制特性、动态调制特性概念并掌握测试方法。 4. 进一步学习掌握频率解调相关理论。 5. 了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理。 6. 了解鉴频特性(S 形曲线的调试与测试方法)。 二、实验使用仪器 1.变容二极管调频振荡电路实验板 2.100MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 高频信号源 5. 电容耦合相位鉴频器实验板 三、实验基本原理与电路 (一)变容二极管调频电路 R4 R6 R5 R3 T1 C9 RW2 C7 C6 C4* C5* CV1 L C2* R8 R10 T2 C10 C13 C12 R11 LED +12 K D R2 R1 RW1 C1 R9 C8 R7 J2 C3* TP1 变容二极管调频 J1 RW3 IN1 OUT TP2 C11 A6-0808 电路原理: 晶体管T1构成了电容三点式振荡电路 ,其中电容C6,C7是正反馈电容,反馈系数等于6 67 +C F C C ,晶体管的基极接了一个电容C9到地,因此晶体管构成共基极组态的放大

电路。其中电阻RW2,R3,R4是基极的直流偏置电阻,电阻R53决定晶体管的集电极电压,电阻R6决定晶体管的射极静态的直流电流Ie 。 电容满足675,C C C >>,可变电容CV1和电感L 相并联,改变可变电容CV1,可改变振荡频率。电容C2也是一个小电容,当跳线J1连接上后,变容二极管D (型号为BB910)就接入振荡电路中,滑动变阻器RW1和电阻R1构成分压电路,为变容二极管D 提供直流反偏电压,改变滑动变阻器RW1抽头位置可以改变变容二极管D 的直流反偏电压。电阻R2是隔离电阻,通常取R2》R1,在实验中可以取300K Ω以上。电容C3是已知电容值的固定电阻,当跳线J2连接上,跳线J1断开时,振荡回路的振荡频率固定,电容C3是为测量变容二极管的结电容提供帮助的。调制信号从IN1输入,电容C1是输入隔直电容。电容C11是一个小电容,对高频振荡信号相当于短路,对低频调制信号相当于开路,从而保证低频调制信号可以加在变容二极管D 的两端,而振荡回路中的高频信号不会反射到低频调制信号输入端。 振荡信号从晶体管的射极引出,后一级晶体管构成共射极电压放大,起到隔离和缓冲的作用。 (二)电容耦合相位鉴频器电路 C1 R2 T C8 R5 LED1 +12 C7 R4 R8 R3 C3 C2 CV1 L1 C4 C5L2 CV2 CV3 D3 D4 R6 R7 C6 RW1 D2D1 R1 电容耦合相位鉴频 K TP2INT TP4 OUT TP1 TP3 A7-0808 本实验采用的是相位鉴频器。相位鉴频器是利用回路的相位-频率特性来实现调频波变换为调幅调频波的。它是将调频信号的频率变化转换为两个电压之间的相位变化,再将这相位变化转换为对应的幅度变化,然后利用幅度检波器检出幅度的变化。 相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器两部分组成。输入的调频信号经正、反向并联二极管D1、D2限幅之后,加到放大器T 的基极上。放大管的负载是频相转换电路,该电路

最新实验七变容二极管调频器

实验七变容二极管调 频器

实验七变容二极管调频器 —、实验准备 1.做本实验时应具备的知识点: ●频率调制 ●变容二极管调频 ●静态调制特性、动态调制特性 2.做本实验时所用到的仪器: ●变容二极管调频模块 ●双踪示波器 ●频率计 ●万用表 二、实验目的 1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统; 2.掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法; 3.理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。 三、实验内容 1.用示波器观察调频器输出波形,考察各种因素对于调频器输出波形的影响; 2.变容二极管调频器静态调制特性测量; 3.变容二极管调频器动态调制特性测量。 四、实验原理 1.调频电路 变容二极管调频器实验电路如图7-1所示。图中,12BG01本身为电容三点式振荡器,它与12D01、12D02(变容二极管)一起组成了直接调频器。 12BG03为放大器,12BG04为射极跟随器。12W01用来调节变容二极管偏压。 由图7-1可见,加到变容二极管上的直流偏置就是+12V经由12R02、12W01和12R03分压后,从12R03得到的电压,因而调节12W01即可调整偏压。

由图可见,该调频器本质上是一个电容三点式振荡器(共基接法),由于 电容12C05对高频短路,因此变容二极管实际上与12L02相并。调整电位器 12W01,可改变变容二极管的偏压,也即改变了变容二极管的容量,从而改变 其振荡频率。因此变容二极管起着可变电容的作用。 对输入音频信号而言,12L01短路,12C05开路,从而音频信号可加到变 容二极管12D01、 12D01上。当变容二极管加有音频信号时,其等效电容按音频规律变化,因而 振荡频率也按音频规律变化,从而达到了调频的目的。 1 12

LC振荡电路的工作原理及特点

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路,顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路,这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种,比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式,它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比,如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话,就必须提高其振荡频率,而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡,是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性,使得电磁这两种能量在交替转化,简而言之,由于电能和磁能都有最大和最小值,所以才有了振荡。当然,这只是一个理想情况,现实中,所有的电子元件都有一些损耗,能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部,导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件,这个放大元件可以是三极管,也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件,这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大,从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大,然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负,按变压器同名端的符号可以看出,L2的上端电压极性为负,反馈回基极的电压极性为正,满足相位平衡条件,偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件,只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适,满足振幅条件,就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。 充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。 放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的

相关文档