【正文】 調(diào)制信號輸入端UΩ。電阻RRRP、R3和R4用于將直流負電源電壓分壓后供給MC1496的4腳內(nèi)部的差分對三極管基極偏置電壓。通過調(diào)節(jié)RP，可使MC1496的4端的直流電位差為零，即UΩ輸入端只有調(diào)制信號輸入而沒有直流分量，則調(diào)幅電路的輸出為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波；若調(diào)節(jié)RP，使MC1496的4端的直流電位差不為零，則電路有載波分量輸出，為普通調(diào)幅波。四．設(shè)計任務(wù)與要求①設(shè)計任務(wù)：用集成模擬乘法器(1496)實現(xiàn)AM和DSB振幅調(diào)制、同步檢波、倍頻與混頻等頻率變換電路的設(shè)計。②設(shè)計要求：1）振幅調(diào)制電路設(shè)計與仿真（1）完成全載波振幅調(diào)制電路與抑制載波振幅調(diào)制電路的設(shè)計，實現(xiàn)AM信號和DSB信號的產(chǎn)生。（2）基本條件：高頻載波：500KHZ/100mV， 調(diào)制信號：1KHz/300mV， （3）研究調(diào)制系數(shù)m的測試方法及調(diào)制系數(shù)m對調(diào)幅波形的影響；（4）研究AM調(diào)制與DSB調(diào)制信號過零點的特點。2）同步檢波器電路設(shè)計與仿真（1）完成同步檢波系統(tǒng)中各單元電路的設(shè)計，實現(xiàn)對UDSB信號的解調(diào)。（2）基本條件：載波信號UX：f=5MHZ /50mV 調(diào)制信號Uy：f=2KHz/200mV 解調(diào)輸出信號幅度＞（3）完成對設(shè)計電路的仿真，并記錄各級信號波形。MC1496模擬乘法器構(gòu)成的同步檢波解調(diào)器參考電路如圖43所示：圖43乘法器同步檢波電路電原理圖其中ux端(TP2)輸入同步信號或載波信號UC，uy端(TP1)輸入已調(diào)波信號US。輸出端經(jīng)電容CC6與R12構(gòu)成的低通濾波器輸出解調(diào)信號，經(jīng)運放LM741放大，由TP4輸出解調(diào)信號。3）混頻器電路設(shè)計與仿真 （1）完成混頻器系統(tǒng)中各單元電路的設(shè)計，實現(xiàn)對信號的混頻。 （2）基本條件：UAM信號條件：（載波信號UX：f=5MHZ /50mV ，調(diào)制信號Uy：f=1KHz/200mV，M=30%）中頻信號：465KHZ本地載波：自定（采用超外差方式）（3）完成對設(shè)計電路的仿真，并記錄各級信號波形。4）倍頻器電路設(shè)計與仿真 （1）完成倍頻器系統(tǒng)中各單元電路的設(shè)計，實現(xiàn)對信號的倍頻。 （2）基本條件： Ux=Uy（載波信號UX：f=200KHZ /50mV ，）（3）完成對設(shè)計電路的仿真，并記錄各級信號波形。推證輸入、輸出信號的關(guān)系。五、實驗報告內(nèi)容1. 整理各項實驗所得的數(shù)據(jù)，繪制出有關(guān)曲線和波形。2..對實驗結(jié)果進行分析。？實驗五 變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器頻率調(diào)制是無線電通信的重要調(diào)制方式，所謂調(diào)頻，就是用調(diào)制信號去控制高頻載波頻率的變化。因而具有抗干擾能力強，可充分利用發(fā)射機發(fā)送最大的功率，調(diào)頻與解調(diào)電路簡單，信號傳輸質(zhì)量高的特點，故廣泛應(yīng)用在調(diào)頻廣播、電視伴音、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播電視和模擬微波中繼通信等方面。但因其頻帶較寬，常用于超短波及頻率較高的波段。從調(diào)頻信號中解調(diào)出調(diào)制信號的電路稱為頻率檢波器或鑒頻器。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器、振幅鑒頻器、正交鑒頻器、鎖相環(huán)鑒頻器等。本實驗主要討論的是相位鑒頻器中的乘積型鑒頻器。一、實驗?zāi)康?掌握變?nèi)荻O管調(diào)頻電路組成、工作原理與調(diào)頻電路的設(shè)計方法及電路調(diào)測技能。 學(xué)會測量變?nèi)荻O管的Cj～V特性曲線；學(xué)會測量調(diào)頻信號的頻偏及調(diào)制靈敏度。 了解集成鑒頻器的工作原理及性能分析。 掌握鑒頻器特性的調(diào)整和測試方法。二、實驗儀器 雙蹤示波器TDS1002 一臺 頻譜儀（選項） 一臺 萬用表 一臺三、實驗任務(wù)與要求3．1 基本實驗命題3．1．1 調(diào)頻基本原理與基本實驗電路說明1）調(diào)頻基本原理調(diào)頻信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一是間接調(diào)頻，即先對調(diào)制信號積分再用載波調(diào)相，其特點是調(diào)制振蕩分離，故頻率穩(wěn)定性高，但頻偏小，電路較復(fù)雜。二是直接調(diào)頻，即用調(diào)制電壓去控制振蕩器中LC回路的參數(shù)，使其振蕩頻率隨調(diào)制電壓而變化。其特點是振蕩、調(diào)制同時進行，故頻率穩(wěn)定性差，但頻偏大，電路簡單。常用的是變?nèi)荻O管直接調(diào)頻和電抗管調(diào)頻。由于變?nèi)荻O管工作頻率范圍寬，固有損耗小，使用方便，電路簡單，故本實驗介紹變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的設(shè)計與實驗。變?nèi)荻O管相當(dāng)于一只壓控電容，其結(jié)電容Cj的值隨外加的反向偏壓vΩ的變化而變化，調(diào)制時將直流電壓和調(diào)制信號同時加入，其結(jié)電容在直流偏壓所設(shè)定的電容基礎(chǔ)上隨調(diào)制信號電壓的變化而變化，因為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容是振蕩回路電容的一部分，所以振蕩器的頻率必然隨調(diào)制 信號而變化，從而實現(xiàn)了調(diào)頻。 2) 基本實驗電路及說明 。使用12V供電，振蕩管用9018，變?nèi)莨苡?CC1C。 圖中，晶體管VT2接成共基組態(tài)西勒振蕩器，C23為基極耦合電容。振蕩電路的靜態(tài)工作點由R2VRR15與Rc決定。變?nèi)荻O管的直流偏置電路由R與VR1構(gòu)成。只要靜態(tài)偏置調(diào)整合適，就可實現(xiàn)線性調(diào)頻。L2為扼流電感，R1為限流電阻，調(diào)制電壓經(jīng)C13耦合電容加到變?nèi)荻O管。C17為振蕩回路與變頻回路的耦合電容，采用部分接入。C3為調(diào)制信號輸出耦合電容，經(jīng)VT4射隨放大器后輸出，調(diào)整VR5可改變輸出信號幅度。3．1．2 調(diào)頻振蕩器基本實驗內(nèi)容 ① LC振蕩電路調(diào)整1）斷開變?nèi)莨苷{(diào)頻電路（將“J2”跳線開關(guān)與“S1”開關(guān)均撥置右）。2）將S2 開關(guān)“1”O(jiān)N，為LC振蕩器。S4“3”O(jiān)N，S3“全部開路”。3）接通電源，調(diào)整電位器VR1，使變?nèi)莨茇摱似秒妷簽椤?V。4）用示波器觀察“J6”振蕩器輸出波形，適當(dāng)調(diào)整VRVR5，使輸出的信號最大且不失真。記錄此時的振蕩頻率fo= ? 輸出電壓幅度= ？及振蕩管的各極直流電壓。② 調(diào)頻電路靜態(tài)調(diào)制特性測量與調(diào)整靜態(tài)調(diào)制特性是指振蕩頻率f隨變?nèi)莨苤绷髌珘篣D的變化特性，即曲線。由特性曲線可知，隨偏壓的變化不是直線，而是非線性的。1）保持以上設(shè)置不變，以2V為步進，調(diào)整VR1，按表51所列，將測試數(shù)據(jù)記錄于表51中。 表51 頻率調(diào)制器的靜態(tài)調(diào)制特性VQ（V）0246810F(MHZ)Vo(V) 2） 根據(jù)測量結(jié)果，作出fVQ特性曲線。③ 變?nèi)莨軇討B(tài)調(diào)制特性的測量 當(dāng)變?nèi)荻O管靜態(tài)工作點確定后，加入調(diào)制信號，這時，振蕩頻率隨調(diào)制信號而變化，曲線稱為動態(tài)特性曲線。此曲線可確定頻率調(diào)制器的靈敏度和最大線性頻偏。 動態(tài)特性曲線1）接通變?nèi)莨苷{(diào)頻電路（將“J2”跳線開關(guān)與“S1”開關(guān)均撥置左端）。2）將S2 開關(guān)“1”O(jiān)N，為LC振蕩器。S4“3”O(jiān)N，S3“全部開路”。3）適當(dāng)調(diào)整VR1，使變?nèi)荻O管負端對地電壓為 —4V。4）將短路塊J2連通到下橫線處，即將音頻信號加到變?nèi)荻O管上。5）用示波器觀察“J6”調(diào)頻振蕩器輸出波形。由于載波的頻率為10MHZ，觀察時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整示波器的“秒/格”旋鈕，再配合“暫停/運行”功能鍵。3．2 擴展實驗命題3．2．1 調(diào)頻信號解調(diào)仿真實驗1）調(diào)頻信號解調(diào)基本原理調(diào)頻信號的解調(diào)是從調(diào)頻波中恢復(fù)出原調(diào)制信號的過程，完成調(diào)頻波解調(diào)過程的電路稱為頻率檢波器。將調(diào)頻波進行特定的波形變換，根據(jù)波形變換特點的不同，可歸納以下幾種實現(xiàn)方法： 第一種方法，將調(diào)頻波通過頻率—幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波變換成調(diào)頻—調(diào)幅波，再通過包絡(luò)檢波器檢測出反映幅度變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為斜率鑒頻器，或稱振幅鑒頻器， 。 第二種方法，將調(diào)頻波通過頻率—相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻—調(diào)相波，再通過鑒相器檢測出反映相位變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為相位鑒頻器。 第三種方法，是隨著近年來集成電路的廣泛應(yīng)用，在集成電路調(diào)頻機中較多采用的移相乘積鑒頻器。它是將輸入FM信號經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與FM信號電壓正交的參考信號電壓，它與輸入的FM信號電壓同時加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原出原調(diào)制信號。 2) 差分峰值振幅鑒頻器電路組成與說明。 圖中T1，T2為射隨器；T 3，T 4為峰值檢波器；T 5，T 6為差分對放大器；9，10管腳外接頻—幅移相變換網(wǎng)絡(luò)：C1，C2，L1。 L1,C1和C2組成的并、串諧振回路的諧振頻率為： 設(shè)：LC1并聯(lián)電路的諧振頻率為：雖然有：1．當(dāng) 時，并串回路呈現(xiàn)串聯(lián)諧振，由于串聯(lián)諧振阻抗最小，故u1最小，而電流最大，故u2最大。 2．當(dāng)時，并聯(lián)回路諧振，故V1最大，而C2的容抗 最小，（較大），故u2最小。 移相網(wǎng)絡(luò)作用：將輸入FM信號ui轉(zhuǎn)換成兩個幅頻特性相反的FM—AM信號u1和u2。u1和u2經(jīng)T1和T2的射隨器輸出后加到T3，T4兩個峰值型包絡(luò)檢波器的輸入端，而輸出的峰值檢波電壓為： 其中K1=K2=K為檢波器的傳輸系數(shù)分別加到差分對T 5，T 6的輸入端，經(jīng)放大后由T 6集電極單端輸出：3）仿真實驗內(nèi)容① 查TA7176A的資料，熟悉TA7176A的典型應(yīng)用，參考圖58，完成差分峰值鑒頻器的電路設(shè)計。② 利用仿真軟件，建立電路，實現(xiàn)對調(diào)頻信號的解調(diào)。仿真實驗條件FM信號 : 幅度（VA）=300mV 載波頻率（FC）= 調(diào)制度(M)=3 頻偏(FM)=15KHZ 零點電平(VO)=電源電壓：6V3．2．2 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路設(shè)計舉例 主要技術(shù)指標：主振頻率f0=10MHz，頻率穩(wěn)定度Δfo/fo≤5x104小時，最大頻偏△fm＝177。20KHz，振蕩器輸出電壓Vo≥.已知條件：Vcc=12V，高頻三極管用9018，β=60。變?nèi)荻O管用2CC1C，調(diào)制信號頻率為1KHz.。① 確定電路形式依據(jù)設(shè)計要求，對頻率穩(wěn)定度Δfo/fo要求不高，故選用電容三點改進克拉潑振蕩器。 圖中，晶體管接成共基組態(tài)，CB為基極耦合電容。振蕩電路的靜態(tài)工作點由RbRWRbRe、與Rc決定。變?nèi)荻O的直流偏置電路由RR2與RW2構(gòu)成。只要靜態(tài)偏置調(diào)整合適，就可實現(xiàn)線性調(diào)頻。ZL為扼流電感，R為限流電阻。Cc為振蕩回路與變頻回路的耦合電容，采用部分接入。C4為調(diào)制信號輸入耦合電容。② 振蕩電路靜態(tài)工作點設(shè)置一般小功率自動穩(wěn)幅LC振蕩器的靜態(tài)工作電流ICQ應(yīng)遠離飽和區(qū)，靠近截止區(qū)，以得到較大的輸出阻抗，為14mA。ICQ偏大，振蕩幅度雖增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn)定性變差，故一般選ICQ為2mA。為了獲得較大的動態(tài)范圍，一般取VCEQ為電源電壓的一半，故取VCEQ=6V。因有：ICQ=（VCCVCEQ）/(RE+RC)則： RE+RC =（VCCVCEQ）/ ICQ =（126）/ 2=3K為提高電路的工作穩(wěn)定性，Re可適當(dāng)取大一些，但應(yīng)小于RC，故?。? Re=1K 則RC=2K因有：Rb2=VBQ/I1 I1=(510)IBQ IBQ= ICQ/β VBQ=VEQ+ VEQ=ICQRE則：VEQ=2X1=2V VBQ=2+= IBQ=2/60= 取I1=10IBQ = RB2=VBQ/I1=。因有：RB1=[（VCCVBQ）/VBQ]RB2則：RB1=[（）/]= 為調(diào)整靜態(tài)電流方便，用一20K電阻與47K電位器串聯(lián)。③ 計算主振回路元件參數(shù) 在電容三點式克拉潑振蕩器中，由L、CC2與C3組成并聯(lián)諧振回路。其中C2兩端的電壓構(gòu)成振蕩反饋電壓，其大小由反饋系數(shù)F=C1/C2選定，比值一般應(yīng)滿足1/2—1/8。為了減小晶體管極間電容對回路振蕩頻率的影響，C1與C2的取值應(yīng)較大，即C3CC3C2，但CC2不能過大，若過大則L回變小，Q值將降低，振蕩幅度也會變小，穩(wěn)定性也變差。則回路的諧振頻率fo主要有C3決定，即若取L=10uH，則電容C3=100 pf。實際電路應(yīng)用時，可適當(dāng)調(diào)整L的匝數(shù)與C3的大小。C1與C2的取值，應(yīng)遵循F=C1/C2=1/8—1/2的條件，若取C1=510pf，則C2=3000pf。 電路中的基極耦合電容CB，是提供等效交流通路。④ 變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點VQ的設(shè)置 關(guān)于變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點VQ即直流反偏工作點電壓的選取，可由變?nèi)荻O管的Cj～υ曲線決定。對不同的υ值，其曲線的斜率（跨導(dǎo)）KC=△Cj /△υ各不相同。υ較小時，KC較大，產(chǎn)生得頻偏也大，但非線性失真嚴重，故調(diào)制電壓不宜過大。反之，υ較大時，KC較小，達不到所需頻偏的要求，所以VQ一般先選在Cj～υ曲線線性較好，且KC較大區(qū)段的中間位置，一般取手冊上給的反偏數(shù)值。故本例取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓VQ=4V，由特性曲線可得變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容CQ=75pf。⑤ 計算調(diào)頻電路元件參數(shù)變?nèi)莨艿撵o態(tài)反向偏置電壓VQ由電阻R1與R2 分壓決定，即VQ={R2/（R1+R2）}VCC已知，VQ=4