TPEGP系列高频电路实验学习机实 验 指 导 书清华大学科教仪器厂2006年2月前 言实验是学习电子技术的一个重要环节。对巩固和加深课堂教学内容，提高学生实际工作技能，培养科学作风，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。为适应电子科学技术的迅猛发展和教学改革不断深入的需要，我们在教学实践的基础上，运用多年从事教学仪器产品研制生产的经验，研制生产了TPEGP系列高频电路实验学习机。其中，TPE-GP2型高频电路实验学习机由实验机箱与单元电路板构成，可完成下述属于模拟电路范畴的实验，即：单、双调谐振回路谐振放大（小信号选频放大电路）；丙类高频功率放大电路；LC电容反馈三点式振荡器；石英晶体振荡器；低电平振幅调制与解调电路，高电平集电极调幅与发射电路；变容二极管调频与相位鉴频电路；集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器；集成电路（锁相环）构成的频率解调器；利用二极管函数电路实现的波形转换电路；晶体管混频电路实验；调幅、调频接收实验等。TPE-GP3型高频电路实验学习机除涵盖上述实验外，还增加了数字电路范畴的实验，即：数字信号发生实验，锁相调频与鉴频实验，数字调频与解调实验，锁相式数字频率合成器实验。电路的设计多采用原理性强的典型电路，以便结合理论知识进行学习与分析。各实验单元电路板既可完成独立的单元实验，又可通过适当连接完成系统性实验。为使理论教学和实践教学紧密结合，注重学生的能力培养，同时为了更好地使用TPE-GP系列高频学习机，我们编写了这本实验指导书。实验项目的编排和指导书的编写主要以近年来出版的以面向21世纪课程教材“电子线路非线性部分”，“通信电子电路”，“高频电路”等高校教材，同时也参考了中等专业学校电子信息类教材“高频电子线路”等资料，因此该实验指导书有较强的通用性。指导书的编写力求简明扼要，突出实验要求与过程，必要时结合工作原理对电路特点加以说明。对于通过实验应能解决的问题或应能解释的现象，均在实验报告要求中提出。随着产品的不断改进，某些实验单元电路板已经被新品所取代，如G2和G6实验板已分别被G2F和G7所取代，为了满足已有该产品的用户的要求，同时也为给学生提供多种实验电路形式作参考，我们仍将G2与G6实验板的实验指导书以附录的形式收录在本实验指导书中。本书包括了上述教材中的主要实验内容。不同层次不同需要的学校可根据本专业教学要求选择。也可自行开发实验内容。自行开发部分的实验须在面包板上完成，并需另备元器件。由于编者水平所限，时间仓促，错误及欠缺之处恳请批评指正。 编者 2006年2月于清华大学实验要求 1实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1） 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进 行必要的估算。 2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。 3）熟悉实验任务。 4）预习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2使用仪器和学习机前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在 使用时应严格遵守。3实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初 学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。 4高频电路实验注意： 1）将实验板插入主机插座后，即已接通地线，但实验板所需的正负电源则要另外使用导线进行连接。2）由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。所以在接线时连接线要尽可能短。接地点必须接触良好，以减少干扰。3）做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。5实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、 发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找 出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。 6实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。7实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据、波形、 现象) 。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线 路。8实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、 工具、导线等按规定整理9实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告目 录实验一 小信号调谐放大器(实验板G1)1 1.单调谐回路谐振放大器 2.双调谐回路谐振放大器实验二 丙类高频谐振功率放大(实验板G2F) 5实验三 LC电容反馈式三点式振荡器(实验板G1)11实验四 石英晶体振荡器(实验板G1) 14实验五 低电平振幅调制器(实验板G3) 16实验六 高电平振幅调制器实验（实验板G2F）19实验七 调幅波信号的解调实验(实验板G3) 22实验八 变容二极管调频振荡器(实验板G4) 25实验九 相位鉴频器实验(实验板G4) 27实验十 集成电路(压控振荡器)构成的频率调制器(实验板G5) 30实验十一 集成电路(锁相环)构成的频率解调器(实验板G5) 33实验十二 利用二极管函数电路实现波形转换(主机面板) 35实验十三 晶体管混频电路(实验板G7) 36实验十四 小功率调频/调幅发射机与接收机实验(实验板G2F、G7)39实验十五 集成乘法器混频实验(TPE-GP3实验箱) 43实验十六 数字信号发生实验(TPE-GP3实验箱) 45实验十七 锁相式调频与鉴频实验(TPE-GP3实验箱) 48 实验十八 数字调频与解调实验(TPE-GP3实验箱) 55实验十九 锁相式数字频率合成器实验(TPE-GP3实验箱) 59附录一附录二实验一 调谐放大器一、实验目的 1.熟悉电子元器件和高频电路实验箱。 2.熟悉谐振回路的幅频特性分析-通频带与选择性。 3.熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展。 4.熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。三、预习要求 1.复习谐振回路的工作原理。 2.了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间关系。3.实验电路中, 若电感量 L=1H，回路总电容C=220pf (分布电容包括在内),计算回路中心频率f。二、实验仪器设备1.双踪示波器2.扫频仪 3.高频信号发生器4.毫伏表5.万用表6.实验板G1四、实验内容及步骤(一)单调谐回路谐振放大器。 1. 实验电路见图1-1(1).按图1-1所示连接电路(注意接线前先测量+12V 图1-1 单调谐回路谐振放大器原理图电源电压，无误后，关断电源再接线)。 (2).接线后仔细检查，确认无误后接通电源。2. 静态测量实验电路中选Re=1K 测量各静态工作点，计算并填表1.1表1.1实 测实测计算根据VCE判断V是否工作在放大区原因VBVEICVCE是否 * VB，VE是三极管的基极和发射极对地电压。 3.动态研究 (1). 测放大器的动态范围ViV0(在谐振点) 选R=10K，Re=1K。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接高频毫伏表，选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大。此时调节Vi由0.02伏变到0.8伏，逐点记录V0电压，并填入 表1.2。Vi的各点测量值可根据(各自)实测情况来确定。表1.2Vi(V)0.020.8V0(V)Re=1kRe=500Re=2K (2).当Re分别为500、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。在同一坐标纸上画出IC不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析。 (3).用扫频仪调回路谐振曲线。 仍选R=10K，Re=1K。将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。观察回路谐振曲线(扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置)，调回路电容CT，使f0=10.7MHz。 注意：当扫频仪的检波探头为高阻时，电路的输出端必须接入RL，而当扫频仪的检波探头为低阻探头时，则不要接入RL（下同）。 (4).测量放大器的频率特性 当回路电阻R=10K时, 选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振（输出电压幅度为最大），此时的回路谐振频率f0=10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V0，将测得的数据填入表1.3。频率偏离范围可根据(各自)实测情况来确定。表1.3f(MHz)10.7V0R=10KR= 2KR=470 计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。 (5).改变谐振回路电阻，即R分别为2K，470时，重复上述测试，并填入表1.3。 比较通频带情况。(二) 双调谐回路谐振放大器1. 实验线路见图1-2图1-2 双调谐回路谐振放大器原理图(1) .用扫频仪调双回路谐振曲线 接线方法同上3(3)。观察双回路谐振曲线，选C=3pf，反复调整CT1、CT2使两回路谐振在10.7MHz。 (2).测双回路放大器的频率特性 按图1-2所示连接电路,将高频信号发生器输出端接至电路输入端，选C=3pf，置高频信号发生器频率为10.7MHz，反复调整CT1 、CT2使两回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的频率为中心频率，然后保持高频信号发生器输出电压不变，改变频