THCGP-1型高频电子线路实验教学系统实验指导书.doc
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1、THCGP-1型高频电子线路实验教学系统实验指导书实验注意事项1. 每次安装实验模块之前应确保主机箱右侧的交流开关处于断开状态。2. 安装实验模块时,模块右边的双刀双掷开关要拨上,将模板四角的螺孔和母板上的铜支柱对齐,然后用螺丝固定。确保四个接线柱均拧紧,以免造成实验模块与电源或地接触不良。经检查确认无误后方可通电实验。3. 各实验模块上的双刀双掷开关、拨码开关、复位开关、自锁开关、手调电位器和旋转编码器均为磨损件,请勿频繁按动或旋转。4. 请勿直接用手触摸芯片、电解电容器等元件,以免造成损坏。5. 各模块中的3362电位器(蓝色正方形封装)是出厂前调试使用的。出厂后的各实验模块功能已调至最佳
2、状态,无需另行调节这些电位器,否则将会对实验结果造成影响。6. 在关闭各模块电源之后,方可进行连线。连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻放,检查无误后方可通电实验。拆线时若遇到连线与孔连接过紧,应用手捏住线端得金属外壳轻轻摇晃,直至连线与孔松脱,切勿旋转及用蛮力强行拔出。7. 实验前,应首先熟悉实验模块的电路原理以及内置仪器的性能和使用方法。8. 按动开关或旋动电位器以及调节电感线圈磁芯时,切勿用力过猛,以免造成元件损坏。9. 做综合实验时,应通过联调确保各部分电路处于最佳工作状态。10. 用“短路帽”换接电路时,动作要轻巧,更不能丢失“短路帽”,以免影响后续实验的正常进行。11. 在打开
3、的实验箱箱盖上不可堆放重物,以免损坏机箱的零部件。12. 实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切断相应的电源开关。13. 测量模块在不用时,应保持电源处于切断状态,以免引起干扰。前 言高频电子技术是一门实践性较强的课程,加强实践环节教学,提高实践教学环节的效果,对这门课的学习是至关重要的,应通过一个学期的实验教学,努力提高学生的实际动手能力,并以实践教学促进学生对教材理论知识的理解和应用。为保证每个实验项目的可操作性,编者经过了一个学期时间的准备,结合自身的实验环节教学,对每个实验项目进行了设计、验证、分析和修正。下面对于本系统的高频电子线路实验项目教学,做以下几点说明和建议:一、本书所有实验
4、项目所采用的信号源均为高频实验箱自带的高频信号源和低频信号源,所用实验项目所用到的数字频率计均为高频实验箱自带的数字频率计。若实验中采用独立的信号源和频率计设备,相应实验步骤内容需做相应变化,但基本方法相同。二、本书所有实验项目中所涉及到的输入信号的幅度或频率大小,均经过实验验证结果正常。但在实验过程中,可能会出现高频实验箱自带信号源或频率计性能下降的情况,不能产生或测量出实验项目内容中所写的值。指导教师应根据实际情况,在不影响电路正常工作的情况下,自行灵活采用适当的信号幅度或频率,同样能起到实验的效果。三、本实验系统的电路均做成模块化,为克服模块化电路在实验教学中的缺点,指导教师应尽量避免简
5、单的输入和输出信号的验证性测量,加强对各单元电路的电路组成特点分析,以提高学生对单元电路的实际应用能力。四、由于高频信号的特点,高频电路实验过程测量出的波形不理想、数据不精确为正常现象。指导教师应充分地对实验波形和数据进行分析,找出不理想的原因,并进行说明,以达到在验证性实验项目的基础上,融入设计性成份的目的。编 者目 录目 录3实验一 THCGP-1型高频实验箱的使用3实验二 LC串并联谐振回路特性6实验三 高频小信号调谐放大器9实验四 集中选频放大器13实验五 丙类谐振功率放大器15实验六 线性宽带功率放大器17实验七 三点式正弦波振荡器19实验八 晶体振荡器与压控振荡器22实验九 模拟乘
6、法器调幅(AM、DSB、SSB)24实验十 包络检波与同步检波27实验十一 模拟乘法器混频29实验十二 变容二极管调频31实验十三 斜率鉴频与相位鉴频33实验十四 三极管变频35实验十五 模拟锁相环37附录 学生学期实验总结节选40实验一 THCGP-1型高频实验箱的使用一、实验目的1.了解THCGP-1型高频实验箱基本组成。 2.掌握THCGP-1型高实验箱的使用方法。二、实验仪器1高频实验箱 THCGP-1型 1台2双踪示波器 MOS-620CH 1台 三、实验原理(一)仪器介绍该产品由3种实验仪器、10个实验模块及实验箱体(含电源)组成。实验仪器及主要指标如下:1 高频信号源输出频率范围
7、:0.4 MHZ45 MHZ(连续可调)输出波形:正弦波输出幅度:1Vp-p输出阻抗:752 低频信号源输出频率范围:0.2KHZ20KHZ(连续可调)输出波形:正弦波、方波、三角波输出幅度:5Vp-p输出阻抗:1003 数字频率计频率测量范围:20 Hz100MHz输入电平范围:100mV-5V(二)使用方法说明1信号源信号源面板如下图1-1所示:图1-1 信号源面板图使用时,首先按下”POWER”按钮,电源指示灯亮。高频信号源的输出为RF1、RF2,频率调节步进有四个档位:1KHz、20 KHz、500 KHz、1 MHz。按频率调节旋钮可在各档位间切换,为1KHz、20 KHz、500
8、KHz档时相对应的LED灯亮,当三灯齐亮时,即为1MHz档。旋转“频率调节”旋钮可以改变输出高频信号的频率。通过调节“幅度调节”旋钮来改变高频信号的输出幅度。音频信号源可以输出正弦波、方波、三角波三种波形,各波形的频率调节共用一个频率调节旋钮,共有2各档位:2KHz、20KHz,按频率档位选择可在两个档位间切换,并相应的指示灯亮。调节音频信号频率调节旋钮可以改变信号的频率。分别调节三种波形的幅度调节旋钮可以调节其输出的幅度大小。本信号源有内调制功能,按下“AM”按钮时,对应下方的指示灯亮,在RF1和RF2输出调幅波,RF2可以外接频率计测量输出频率。调幅波的调制信号为正弦波,载波为信号源内的高
9、频信号。改变“AM调幅度”旋钮可以改变调幅波的幅度。当“FM”按钮按下时,对应下方的指示灯亮,在RF1和RF2输出调频波,RF2可以外接频率计测量输出频率。调频波的音频信号为正弦波,载波为信号源内的高频信号。改变“FM频偏”旋钮调节输出的调频信号的调制指数。面板下方为5个射频线插孔,RF1和RF2为高频输出。做实验时将RF1作为信号输出,RF2接配套的频率计观测频率。2频率计频率计面板如图1-2所示:图1-2 频率计面板图频率显示窗口有5个数码管组成,在整个频率测量范围内都显示5位有效位数。按下“电源”开关,电源指示灯亮,此时频率显示窗口的5位数码管全显示8,且三档频率指示灯同时亮,约两秒后五
10、位数码管全为0,进入测量状态。若输入信号的频率在20.000Hz-999.99HZ范围内,Hz指示灯亮;输入的频率在1.0000KHz-999.99KHz范围内,KHz指示灯亮;输入的频率在1MHz以上的,MHz指示灯亮。当输入信号小于100KHz时,应按下“频率选择”按钮,此时“频率选择”按钮指示灯亮,当输入信号大于100KHz时,应弹开“频率选择”按钮,此时相应指示灯灭。四、实验内容与步骤1熟悉THCGP-1型高频实验箱的用法。2熟悉示波器测量信号周期和幅度的方法。2从THCGP-1型高频实验箱高频信号源和低频信号源分别输出若干信号,接入频率计测量其频率,接入示波器测量信号幅度和周期填入表
11、1-1。表1-1信号名称示波器频率计X方向格数time/div周期Y方向格数volts/div幅度频率周期五、实验报告要求1整理实验数据,并填入表格。2简述实验箱信号源和频率计的基本功能。实验二 LC串并联谐振回路特性一、实验目的1掌握LC振荡回路的谐振原理。2掌握LC串并联谐振回路的谐振特性。3掌握LC串并联谐振回路的选频特性。二、实验仪器、器材1高频实验箱 THCGP-1型 1台2双踪示波器 MOS-620CH 1台3器材:LC串并联模块 1块三、实验原理1串联谐振回路。信号源与电容和电感串联,就构成串联谐振回路,基本电路如图2-1所示。回路发生串联谐振的频率f0= 图2-1 串联谐振回路
12、 图2-2 不同Q值的串联谐振曲线串联振荡回路谐振曲线如图2-2所示,由图可见,回路的Q值(品质因数)越高,谐振曲线越尖锐,对外加信号的选频作用越显著,谐振回路的选择性就愈好。因此,回路Q值的大小可说明回路选择性的好坏。2并联谐振回路串联谐振回路适用于信号源内阻等于零或很小的情况(恒压源),如果信号源内阻很大,采用串联回路将严重降低回路的品质因素Q。使串联谐振回路的选择性显著变坏(通频带过宽)。在这种情况下,宜采用并联谐振回路。并联谐振回路是指电感线圈L、电容器C、与外加信号源相互并联的振荡电路,如图2-3所示。由于电容的损耗很小,可认为损耗电阻集中在电感支路中。图2-3 并联谐振回路并联振荡
13、回路的谐振曲线如图2-4所示。和串联谐振回路一样,Q愈高,谐振曲线愈尖锐,回路的选择性愈好,但通频带愈窄。图2-4 并联谐振曲线3实验电路本次实验电路如图2-5所示,将跳线JP1的4,JP2的4用跳线帽短接,电路组成LC串联回路,调节W1可改变回路Q值,将跳线JP1的5,JP2的5用跳线帽短接,电路组成LC并联回路,调节W2可改变回路Q值。图2-5 实验电路四、实验步骤打开实验箱,把实验模块安装到实验箱中,并对照实验原理图,认清各个元器件的位置与作用,特别是要学会如何使用“短路帽”来切换电路的结构形式。需要注意的是本实验箱的实验模块上的各元器件的位置与实验指导书原理图上元器件的位置不一定是对应
14、的,但是我们是要学习根据原理来分析实验模块,所以我们做实验时要结合原理图来分析电路的工作原理。1根据电路原理图熟悉实验电路,并在电路板上找出与原理图想应得各测试点。2打开实验箱电源开关。3将JP1的4,JP2的4拨向右,组成LC串联谐振回路。4按下信号源和频率计的电源开关,此时开关下方的工作指示灯点亮。用导线将“RF1”信号输入到实验电路板的输入端,并同时用导线将“RF2”信号送至频率计,用示波器观察输入端并调节“幅度调节”旋钮至最大幅度。再调节信号源RF“频率调节”旋钮,使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为5MHZ的高频信号。5调节W1,使其逆时针旋转到底。6用点频法观测LC串联回路的
15、频率特性,以“500KHz”档位步进,从5MHz到10MHz,(在过渡带适当减小步进间隔),用示波器观测输出信号,记录相应的信号电压幅度值,并填入表格2-1。表2-1频率幅度7将JP1的4,JP2的4拨向左,再将JP1的5,JP2的5拨向右,组成LC并联谐振回路,输出频率为7.5MHz的高频信号。8调节W2,使其顺时针旋转到底。9用点频法观测LC并联谐振回路的频率特性,以“500KHz”档位步进,从7.5MHz到12.5MHz(在过渡带适当减小步进间隔),用示波器观测输出信号,记录相应的信号电压幅度值,并填入表格2-2。表2-2频率幅度五、实验报告要求1整理实验数据,绘制表格并填入测试数据。2
16、绘出LC串并联回路不同Q值的谐振曲线。3绘出LC串并联回路的通频带,指出谐振频率、上限截止频率。实验三 高频小信号调谐放大器一、实验目的1掌握小信号调谐放大器的基本工作原理。2谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。二、实验仪器、器材1THCGP-1型高频电子线路综合实验箱 1台2双踪示波器 MOS-620CH 1台3器材:单调谐小信号放大模块 1块三、实验原理单调谐小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图3-1所示(模块上)。图3-1 实验电路该电路由三极管Q1及其集电极选频回路T1组成。它对输入的高频小信号进行放大,
17、并具有一定的选频作用。基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定三极管的静态工作点。可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变三极管的静态工作点,从而可改变放大器的增益。 四、实验步骤(一)单调谐小信号放大器单元电路实验1根据图3-1实验电路熟悉实验板电路,并在电路板上找出与原理图对应的各测试点。2按图3-2所示图连接好实验电路。3打开实验箱电源,按下信号源和频率计的电源开关,此时开关下方的工作指示灯点亮。4打开小信号调谐放大器的电源开关,并观察工作指示灯是否点亮。5调节信号源“RF幅度”和“频率调节”旋钮,使输出端口“RF1”、“RF2”输出频率为10.5MHz的高频信号。将信号输入到2号板的
18、J4口。先用示波器在TH1处观察信号峰-峰值约为300mV。(先调频率再调幅度)图3-2 测试连接图6调谐放大器的谐振回路(调节T1)使其在10.5MHz的频率点上谐振:操作方法:将示波器探头接在调谐放大器的输出端TH2,调节示波器直至能观察到输出信号的波形,先调节W3使输出信号幅度最大,再调节中周T1磁芯使示波器上的信号幅度最大,此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。(此后,T1不能再调节)7测量电压增益用示波器在TH1和TH2处分别观测输入和输出信号的幅度大小,记录下输入和输出信号的幅度大小值。则电压增益AU0=8测量放大器的通频带BW0.7调节信号源面板上的频率调节旋钮,改变放大器输入
19、信号的频率,使信号频率在谐振频率附近变化(以500KHz为步进间隔来增大和减小),用示波器观测各频率点的输出信号的幅度,填入表3-1。表3-1频率88.599.51010.51111.51212.513幅度根据表3-1,在图3-3中绘制电路的幅频特性曲线。图3-3 绘制电路幅频特性曲线先记下谐振时的输出信号幅度,然后增加输入信号的频率(注意此时不能调节幅度旋钮),使输出信号幅度逐渐减小,直至减小到最大输出幅度的0.707倍,用频率计测量此时的频率值,记为上限截止频率H1。再减小信号频率使输出信号幅度逐渐减小,直至减小到最大输出幅度的0.707倍,再用频率计测量此时的频率值,记为下限截止频率L1
20、。H1和L1之差,即是该电路的频带宽度BW0.7。9测量放大器的矩形系数(选做)先记下谐振时的输出信号幅度,然后增加输入信号的频率(注意此时不能调节幅度旋钮),使输出信号幅度逐渐减小,直至减小到最大输出幅度的0.1倍,用频率计测量此时的频率值,记为上限截止频率H2。再减小信号频率使输出信号幅度逐渐减小,直至减小到最大输出幅度的0.1倍,再用频率计测量此时的频率值,记为下限截止频率L2。H2和L2之差,得到BW0.1。即可求得矩形系数五、实验注意事项1在调节谐振回路的磁芯时,要用小型无磁性的起子,缓慢进行调节,用力不可过大,以免损坏磁芯。2对高频电路而言,随着频率升高,电路分布参数的影响将越来越
21、大,而我们在理论计算中是没有考虑这些分布参数的,所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。六、实验报告要求1根据实验测量数据,记录该电路的增益。2根据实验测量数据,绘制单调谐放大电路的幅频特性曲线,并求出相应的频带宽度。3根据实验测量数据,计算该电路的矩形系数,并分析其选择性好坏。实验四 集中选频放大器一、实验目的1熟悉集中选频放大器的组成及基本工作原理。2掌握陶瓷滤波器的基本特性及其应用。3测量集中选频放大器的主要性能指标。二、实验仪器、器材1THCGP-1型高频电子线路综合实验箱 1台2双踪示波器 MOS-620CH 1台3器材:集成陶瓷选频放大模块 1块三、实验原理本实验的集中选频放
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