电路CAD实验报告
实验一 LC与晶体振荡器电路
一、实验目的
1、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。
2、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。
3、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。
4、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验元器件、仪器、仪表
THKGP系列高频电子实验 1台；
双踪示波器： 20~40MHz；
频率计： 10MHz；
万用表： 1只；
电容： 510p：1颗； 1000p：2颗； 2200p一颗；
三、实验原理与参考电路
和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图2-1。1．起振条件
（1）相位平衡条件：X
ce 和X
be
必需为同性质的电抗，X
cb
必需为异性质的电抗。
（2）幅度起振条件：
式中：g m ——晶体管的跨导； n ——接入系数；
g L ——晶体管的等效负载电导；
g e ——晶体管的等效输入、输出电导； n 一般在0.1-0.5之间取值。 2．电容三点式振荡器
（1）电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器
图2-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容C i 和输出电容Co 对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。
（2）串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器
电路如图2-3所示，其特点是在L 支路中串入一个可调的小电容C 3，并加大C 1和C 2的容量，振荡频率主要由C 3和L 决定。C 1和C 2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了C i 和C o 对频率稳定度的影响，且使频率可调。
（3）并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器
电路如图2-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L 1两端并联一个小电容C 4，调节C 4
可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的LC 振荡器就是西勒振荡器。
3．晶体振荡器
本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振b-c 型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图2-5所示。
四、实验内容及步骤
开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用。
电阻R 101-R 106为三极管BG 101提供直流偏置工作点，电感L 101既为集电极提供直流通路，又可
防止交流输出对地短路，在电阻R 105上可生成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关K 101、K 102、K 103的1和2接点（以后简称“短接K xxx ╳-╳”）便成为LC 西勒振荡电路，改变C 107可改变反馈系数，短接K 101、K 102、K 103 2-3，并去除电容C 107后，便成为晶体振荡电路，电容C 106起耦合作用，R 111为阻尼电阻，用于降低晶体等效电感的Q 值，以改善振荡波形。在调整LC 振荡电路静态工作点时，应短接电感L 102（即短接K 104 2-3）。三极管BG 102等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。本实验中LC 振荡器的输出频率约为1.5MHz ，晶体振荡器的输出频率为6MHz ，调节电阻R 110，可调节输出的幅度。
经过以上的分析后，可进入实验操作。接通交流电源，然后按下实验板上的+12V 总电源开关K 1和实验单元的电源开关K 100，电源指示发光二极管D 4和D 101点亮。
1．调整和测量西勒振荡器的静态工作点，并比较振荡器射极直流电压（Ue 、Ueq ）和直流电流（Ie 、Ieq ）：
（1）组成LC 西勒振荡器：短接K 1011-2、K 1021-2、K 103 1-2、K 1041-2，并
在C 107处插入1000p 的电容器，这样就组成了与图1-4完全相同的LC 西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减10)在测试点TP 102观测LC 振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。 （2）调整静态工作点：短接K 104 2-3（即短接电感L 102），使振荡器停振，并测量三极管BG 101的发射极电压U eq ；然后调整电阻R 101的值，使U eq =0.5V ，并计算出电流I eq （=0.5V/1K=0.5mA ）。 （3）量发射极电压和电流：短接K 104 1-2，使西勒振荡器恢复工作，测量BG 102的发射极电压U e 和I e 。 （4）调整振荡器的输出：改变电容C 110和电阻R 110值，使LC 振荡器的输出频率f 0为1.5MHz ，输出幅度V Lo 为1.5V P-P 。
2．观察反馈系数F 对振荡电压的影响：
由原理可知反馈系数K fu =C 106/C 107。按下表改变电容C 107的值，在TP 102处测量振荡器的输出幅度V
（保持U =0.5V ），记录相应的数据，并绘制V =f （C ）曲线。
3．测量振荡电压VL 与振荡频率f 之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数f max/ f min ：
选择测试点TP 102，改变C 110值，测量V L 随f 的变化规律，并找出振荡器的最高频率f max
和最低频率f
(MHZ)
V
4．观察振荡器直流工作点Ieq对振荡电压VL的影响：
保持C
107=1000p，f
o
=1.5MHz不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变I
eq
，并测量
相应的V
L
，且把数据记入下表。5．比较两类振荡器的频率稳定度：
（1）LC振荡器
保持C
107=1000p，U
eq
=0.5V，f
=1.5MHz不变，分别测量f
1
在TP
101
处和f
2
在TP
102
处的频
率，观察有何变化？（2）晶体振荡器
短接K
101、K
102
、K
103
2-3，并去除电容C
107
，再观测TP
102
处的振荡波形，记录幅度V
L
和频
率f
之值。
波形：（正弦波）幅度V
L =（1.4 V P-P）频率f
=（5.9993MHz ）。
然后将测试点移至TP
101处，测得频率f
1
=（5.9992MHz ）。
根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度△f/ f
：
模拟乘法器调幅（AM、DSB）
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止载波双边带调幅方法。
2、研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。
3、掌握调幅系数的测量与计算方法。
4、通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅波形。
5、了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。
6、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。
二、实验原理
调幅与检波原理简述：
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅按调制信号的规律变化；而检波则是从调幅波中取出低频信号。
本实验中载波是465KHz 高频信号，10KHz 的低频信号为调制信号。 集成四象限模拟乘法器MC1496简介：
本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端VX 、VY 和一个输出端VO 。一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY ，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K （VX +VXOS ）（VY+VYOS ）+VZOX 。为了得到好的精度，必须消除VXOS 、VYOS 与VZOX 三项失调电压。集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器，内部电路含有8 个有源晶体管。
MC1496的内部原理图和管脚功能如下图所示：
MC1496各引脚功能如下：
1）、SIG+ 信号输入正端 2）、GADJ 增益调节端 3）、GADJ 增益调节端 4）、SIG- 信号输入负端 5）、BIAS 偏置端 6）、OUT+ 正电流输出端
7）、NC 空脚 8）、CAR+ 载波信号输入正端 9）、NC 空脚 10）、CAR- 载波信号输入负端 11）、NC 空脚 12）、OUT- 负电流输出端 13）、NC 空脚 14）、V- 负电源
实验电路说明
用MC1496集成电路构成的调幅器电路如下图所示。
14
1312
111098
7
654321SIG+GADJ GADJ SIG-BIAS OUT+NC V-NC OUT-
NC CAR-NC CAR+
SSB
图中W1用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电（＋12V，－8V），所以5脚偏置电阻R15接地。电阻R1、R2、R4、R5、R6为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在V1－
V4的输入端，即引脚8、10之间；载波信号Vc经高频耦合电容C1从10脚输入，C2为高频旁路电容，使8脚交流接地。调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚1、4之间，调制信号VΩ经低频偶合电容E1从1脚输入。2、3脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚6、12之间）输出。
三、实验仪器与设备
高频电子线路综合实验箱；
高频信号发生器；
双踪示波器；
万用表。
四、实验内容与步骤
1、静态工作点调测：使调制信号V Ω=0,载波VC=0，调节W1使各引脚偏置电压接近下列参考值：
R11、R12 、R13、R14与电位器W1组成平衡调节电路，改变W1可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制。
为了使MCl496各管脚的电压接近上表，只需要调节W1使1、4脚的电压差接近0V 即可，方法是用万用表表笔分别接1、4脚，使得万用表读数接近于0V 。
2、抑止载波振幅调制：J1端输入载波信号VC(t),其频率fC=465KHz,峰－峰值VCP －P ＝500mV 。J5端输入调制信号V Ω(t)，其频率f Ω＝10KHz ，先使峰－峰值V ΩP －P ＝0，调节W1，使输出VO=0(此时ν4＝ν1)，再逐渐增加V ΩP －P ，则输出信号VO （t ）的幅度逐渐增大，于TH3测得。最后出现抑止载波的调幅信号。
3、全载波振幅调制 ，J1端输入载波信号
Vc(t) , fc=465KHz, VCP －P ＝500mV ，调节平衡电位器W1，使输出信号VO （t ）中有载波输出（此时V1与V4不相等）。再从J5端输入调制信号，其f Ω＝10KHz ，当V ΩP －P 由零逐渐增大时，则输出信号VO （t ）的幅度发生变化，最后出现有载波调幅信号的波形,如下图所示，记下AM 波对应Vmmax 和Vmmin ，并计算调幅度m 。分别得到m=30%;m=50%和m=100%的AM 。
4、加大V Ω，观察波形变化，比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅的波形.集成电路（乘法器）构成解调器
解调全载波信号：按调幅实验中实验内容获得调制度分别为30％，50%、100％及>100％的调幅波。将它们依次加至解调器调制信号输入端J11，并在解调器的
min max min max m m m m V V V V m +-=
载波输入端J8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。
解调抑制载波的双边带调幅信号：按调幅实验中实验内容的条件获得抑制载波调幅波，加至的调制信号输入端J11，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。
五、实验数据
（1）全载波振幅调制
波形如下：
○1m=30%:
○2m=50%
○3m=100%
○4m＞100%
该波形已过调幅，这时调制信号振幅过大，即大于载波振幅的一般。
（2）解调全载波信号
实验三频率调制与解调电路
一、设计任务与要求
1．了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。
2．掌握调频器的调制特性及其测量方法。
3．观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及其消除方法。
4．了解第二伴音中频的性质。
5．了解集成宽带放大器工作原理。
6．了解斜率鉴频器的基本原理。
二、主要元器件、仪器、仪表
THKGP系列高频电子线路踪合实验箱；
扫频仪 1台；
高频信号发生器； 1台；
低频信号发生器 1台；
双踪示波器 1台；
频率计 1台
万用表 1只；
短路线： 3根。
三、实验原理与参考电路
1．变容二极管直接调频电路
变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN结的结电容会随之改变，其变化规律如图6-1所示。
直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。
若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。
若在LC 振荡回路上并联一个变容二极管，如图4-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。
2．电容耦合双调谐回路相位鉴频器 相位鉴频器的组成方框图如6-3示。
图中的线性移相网络就是频—相变换网络，它将输入调频信号u1 的瞬时频率变化转换为相位变化的信号u2，然后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。
图6-4的耦合回路相位鉴频器是常用的一种鉴频器。这种鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成，线性移相网络采用耦合回路。为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。
图6-5（a ）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频—调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频—调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级信号通过电容Cc 耦合到次级线圈的中心抽头上，L 1C 1为初级调谐回路，L 2C 2为次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率fc 上，二极管D 1、D 2和电阻R 1、R 2分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压u 由C 5两端取出，C 5对高频短路而对低频开路，再考虑到L2、C2对低频分量的短路作用，因而鉴频器的输出电压u o 等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻R 3对输入信号频率呈现高阻抗，并为二极管提供直流通路。图（a ）中初次级回路之间仅通过Cp 与Cm 进行耦合，只要改变Cp 和Cm 的大小就可调节耦合的松紧程度。由于Cp 的容量远大于Cm ，Cp 对高频可视为短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效电路如图6-5（b ）所示。初级电压u1经C m 耦合，在次级回路产生电压u 2，经L 2中心抽头分成两个相等的电压221u 。由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为：u D1=2121u +u 和u D2= 2121uu ?，随着输入信号频率的变化。u 1和u 2之间的相位也发生相应的变化，从而使它们的合成电压发生变化，由此可将调频波变成调幅—调频波，最后由包络检波器检出调制信号。
四、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，然后按实验一的步骤接通实验箱的电源，并按下+12V 总电源开关K 1，-12V 总电源开关K 3，函数信号发生实验单元的电源开关K 700和本单元电源开关K 400，相对应的三个红色发光二极管和三个绿色二极管点亮。 1．振荡器输出的调整 （1）将切换开关K 401的1-2接点短接，调整电位器W 401使变容二极管D 401的负极对地电压为+2V ，并观测振荡器输出端的振荡波形与频率。
（2）调整线圈L 402的磁芯和可调电阻R 404，使R 407两端电压为1.7±0.05V （用直流电压表测量），使振荡器的输出频率为6.5±0.02MHz 。 （3）调整电位器W 402，使输出振荡幅度为1.6 V P-P 。
2．变容二极管静态调制特性的测量 输入端J 401无信号输入时，改变变容二极管的直流偏置电压，使反偏电压Ed 在0~5.5V 范围内变
3．相位鉴频器鉴频特性的测试 （1）相位鉴频器的调整
扫频输出探头接TP 403，扫频输出衰减30db ，Y 输入用开路探头接TP 404， Y 衰减10（20db ），Y 增幅最大，扫频宽度控制在0.5格/MHz 左右，使用内频标观察和调整6.5MHz 鉴频S 曲线，可调器件为L 406，T 401，C 426，C 428，C 429 五个元件。其主要作用为： T 401、C 428 调中心6.5MHz 至X 轴线。 L 406、C 426 调上下波形对称。
C 429 调中心6.5MHz 附近的的线性。 （2）鉴频特性的测试
使高频信号发生器输出载波CW ，频率6.5MHz, 幅度0.4 V P-P ，接入输入端TP 403，用直流电压表测量输出端TP 405对地电压（若不为零，可略微调T 401和C 428，使其为零），然后在5.5MHz~7.5MHz
绘制f-V O 曲线，并按最小误差画出鉴频特性的直线（用虚线表示）
（3）相位鉴频器的解调功能测量
使高频信号发生器输出FM 调频信号，幅度为0.4 V P-P ，频率为6.5MHz ，频偏最大，并接入电路输入端J 403，在输出端TP 405测量解调信号：
波形：（正弦）波 频率：（1）K 幅度：（0.2）V P-P （允许略微调节T 401）。 4．变容二极管动态调制特性的测量
在变容二极管调频器的输入端J 401接入1K 的音频调制信号V i 。将K 401 的1-2短接，令E d =2V ，连接J 402与J 403。用双踪示波器同时观察调制信号与解调信号，改变V i 的幅度，测量输出信号，结果填入下表。
%
00167.09993.59992.59993.5/ %
667.05.149.15.1/ 00=-=?=-=
?MHZ MHZ
MHZ f f MHZ MHZ
MHZ f f LC 晶体振荡器振荡器