电子电路与综合第一次实验ALL

ic1

I EE e 1 e
vid VT vid VT vid 2VT vid 2VT

1 1 e 1 I EE I EE vid 2 2 VT 1 e
vid 2VT
(1.7)
e
1
vid VT

e e
e e
1 e
v id 2VT
th(
vid ) 2VT
(1.8)
三、实验步骤 3.1 示波器与信号发生器的使用
（注：信号源使用函数输出端口，不要用 TTL 端口输出）
1、使用信号发生器分别产生正弦波、方波观察在示波器时域信号波形； 2、分别改变正弦波、方波频率、幅度观察波形变化； （如果这时信号用 TTL 电平输出，则调节输出幅度无变化） 3、用信号源产生 AM 信号，参数：调幅系数 ma=70%, 载波频率 fc = 2MHz, 载波幅度 Vcm=300mV, 调制信号频率 fΩ = 2KHz，在示波上观察此 AM 信号，分别微调 ma、fc、Vcm 和 fΩ，观察在示波器上 AM 信号的变化情况； 4、用信号源产生 FM 信号，参数：载波频率 fc = 10MHz,调制频偏 Freq DIV=1MHz, 调制信 号频率 fΩ = 10KHz，在示波上观察此 FM 信号，分别微调 fc、Freq DIV 和 fΩ，观察在示 波器上 FM 信号的变化情况； 5、示波器带宽特性测试： a) 用 BNC 短路线直接连接信号源输出与示波器的输入； b) 注意示波器输入阻抗衰减为 X10； c) 把信号源输入调整为正弦波，频率 10KHz，幅度(Vpp)＝1V；逐渐升高输出频率，在
实验一
一 实验目的
常用仪器使用
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 多功能实验箱 多功能智能测试仪 1台 1只 1台 1台 1台 1套 1台
2
上看到电路的起振过程，分别调整水平与垂直灵敏度，记录下当供电以后，振荡电 路起振的时间。
3.2
频谱仪与信号源实验
用频谱仪测量信号源输出信号波形，调试步骤同示波器中 1－4 的步骤；
3.3
示波器、频谱仪与多功能智能测试仪的联合使用 IST-B 智能信号测试仪是一种综合型基础电子测量仪表， 又是一种通用型电子实验平台。 1. 用智能信号发生器的低频信号发生端产生 100KHz，幅度为 1V 的正弦波信号； 2. 用智能信号发生器的高频信号发生端产生 10MHz，幅度为 1V 的正弦波信号； 3. 用示波器测试该信号源输出信号波形，调试步骤同示波器中 1－4 的步骤；
4
调幅波可用如下关系式表示
v o (t ) V m (t ) cos c t (V Cm k aV m cos t ) cos c t V Cm [1 k aV m cos t ] cos c t V cm
(1.2)
V Cm [1 m A cos t ] cos c t
1
调节输出频率的变化过程中观察此信号在示波器峰峰值的变化， 当频率升到信号的峰 峰值约为 0.7V 时，此时的频率即为示波器的 3dB 带宽； d) 为了便于观测，把示波器测量游标打到电压测量方式。 6、示波器触发方式测试： a) 利用单通道设定的触发方式测量直流电源上电时间 . 把电源调节到 12V 输出， 然后关闭电源。 电源 “＋” 输出端与示波器探头相连， “－” 输出端与示波器探头的 GND 相连接； . 把示波器测量通道的垂直灵敏度（V/div）打到 2V/div，水平灵敏度（time/div）打 到 25ms/div。触发方式设为“正常” ，调节触发电平高于基线。
（1.3）
3.2.1
模拟乘法器实现基本原理
5
ic1
v v v v
i1
ic 2
T1 T2
x
i2
y
T3 i
EE
图 1.2
单平衡乘法器原理电路图
单平衡乘法器原理电路图如图 1.2 所示，在 T1 与 T2 基极送入本掁信号，射频信号由 T3 基极送入，则
v BE 1 v BE 2
ic1 I s e VT
差分对电路输出的差值电流为：
i1 i2
由此可见实现了乘法功能。
I EE V x K 2 (Y t ) 2VT
(1.15)
3.2.2
双平衡混频器
利用双差分对乘法器可实现信号相乘，MC1496 是含双差分对的乘法器，其电路结构如 图 1.4 所示：
7
图 1.4
MC1496 电路原理图
Vx V x 2VT 2VT
(1.12)
6
所以有
i1 i2
V I EE th y Vx Gm Vx 。 2VT 2VT
(1.13)
其中， Gm
V I EE th y 为可控跨导或时变跨导，即是受控于 vY 的可控跨导。 2VT 2VT
图 1. 3 差分对放大器输出电流特性曲线
ic1
同理 ic 2
v 1 1 I EE I EE th( id ) 2 2 2VT
I EE 1 e
vid VT
(1.9)

v 1 1 I EE - th( id ) 2 2 2VT
v id ) 2VT
(1.10)
双端输出时 ic1 - ic 2 I EE th(
(1.11)
当 vx 幅度足够小，vxm≤26mV 时，则 th
I EE
ic 2 I s e VT
v BE 2 v BE 1 VT
（1.4）
i ic1 ic 2 ic1 (1 c 2 ) ic1 (1 e ic1
)
(1.5)
vid vbe1 vbe 2
I EE 1 e
v id VT vid VT
(1.6)
vid VT
9
图 1.8 包络检波电路图
图 1.9 AM 解调工作波形 调幅与解调电路原理图参见附录。
四
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 = 4MHz, 4． 在 P11 端输入信号 fM = 2KHz, 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；
差分对放大器输出电流特性曲线如图 1.3 所示，当 VY 幅度足够大时，差分放大器已进 入限幅工作状态， 输出工作状态近似于同周期性的方波， 此时的双曲函数趋向于双开关函数：
th
VY 4 4 K 2 (Y t ) cos Y t cos 3Y t 3 2VT
(1.14)
式中， m A 3.2
k aVm 是调幅信号的调幅系数，简称调幅度，通常用百分数表示。 Vcm
调幅电路模型
利用双差分对乘法器可实现幅度调制，调幅电路组成模型如图 1.1 所示：
图 1.1 调幅电路组成模型
对于单音信号，调幅波信号为：
v AM (t ) (Vcm K AVm cos t ) cos c t Vcm (1 m A cos t ) cos c t Vcm cos c t m AVcm cos t cos c t Vcm cos c t 1 1 m AVcm (cos c )t m AVcm (cos c )t 2 2
二
实验仪器
示波器（带宽大于 40MHz） 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 2台 1台
三
实验原理
3.1 振幅调制基本概念 振幅调制是使调频载波信号的振幅按调制信号的规律变化。如果载波信号为
v c (t ) V cm cos c t V cm cos 2 f c t ，其中 c 2 f c 为载波角频率， f c 为载波频
在图 1.6 中，载波和调制信号都是单端输入到调幅电路的输入端，在输出端为差分输出。 调幅系数 Ma 可用下式估算：
Ma
A B 100% A B
(1.16)
图 1.7 调幅系数 Ma 的测量
3.3
包络检波的基本原理
包络检波是从标准调幅波中还原出调制信号的过程，通常包络检波电路采用二极管和 RC 网络组成，如图 1.8 所示。当输入 AM 波的幅度足够大时，经过二极管后 AM 信号的负 半周被削去，经 RC 网络滤波就可恢复出基带信号。它是利用充电时间常数远远大于放电时 间常数的原理，解调出包络信号，AM 解调过程如图 1.9 所示。
10
Vpp=200mV 正弦单音信号作为载频信号，该信号可用 Vpp=200mV 正弦单音信号作为调制（基带）信号，该
率； 调制信号为 v (t ) V m cos t V m cos 2 Ft ， 且 F＜＜fc。 那么， 在理想情况下， 调幅波的振幅可表示为
V m ( t ) V Cm k a V m cos t
(1.1)
式（1.1）反映了调幅信号振幅变化的规律，所以也称之为调幅信号的包络函数，式中 ka 是 取决于调幅电路的比例常数。
四、实验报告内容（可参考通信电子线路教材相关内容）
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； 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； 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？ 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。