通电实验

姓名：张方宇 学号：04011246

3.1常用仪器使用实验

实验目的 .

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，理解常用仪器基本工作原

理；

2. 通过实验掌握振幅调制、频率调制的基本概念。

实验仪器与器材

示波器（带宽大于100MHz） 1台 万用表 1只 双路直流稳压电源 1台 信号发生器 1台 频谱仪 1台 多功能实验箱 1套 多功能智能测试仪 1台

实验结果分析

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； 频谱仪的主要工作原理：

（1）频谱仪框图为：

为了能动态地观察被测信号的频谱，现代频谱仪大多数采用扫频超外差式接收方案，利用扫频第一本振的方法，被测信号经混频后得到固定的中频信号。频谱仪的工作方法为检波法。

（2）示波器的测量精度与示波器带宽、被测信号频率之间的关系：

示波器的带宽越宽，在通带内的衰减就越缓慢；示波器带宽越宽，被测信号频率离示波器通带截止频率点就越远，则测得的数据就越精确。

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；

工作原理：示波器探头与电源相连，使示波器工作于“正常”触发方式，接通电源后，便有电信号进入示波器，由于示波器为“正常”触发方式，所以在屏幕上会显示出电势波形；并且当上电完成后，由于没有触发信号，示波器将不再显示此信号。这样，就可以利用游标读出电源上电的上升时间。

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？ FM波是基带调制信号去调变载波的角频率，此时载波的瞬时角频率为

(t)ckfu(t)t0 （其中

kf为与电路有关的调频比例常数）

t0已调的瞬时相角为

（t）=(t)dtctkfu(t)dt0t0

所以FM已调波的表达式为：当

u0(t)Uomcos[ctkfu(t)dt0]

u(t)Umcost时，

u0(t)Uomcos[ctMfsint0]其中𝑀𝑓为调制指数其值与调制信号的幅度

Um成正比，与调制信号的角频率成反比，即

MfkfUm。

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。 （1）采用AM调制方式：

11u0(t)UcmcosctMaUcmcos(c)tMaUcmcos(c)t22

即单音调制的调幅信号由三个频率分量组成其频谱，频率分量为

c、

c、c。

在实验中，利用频谱仪观察实验1（3）中的信号频谱，与上述情况基本相符。

（2）采用FM调试方法：

u0(t)Uomcos[ctMfsint0]UomRe[ejMfsintej(ct0)]

ejMfsintnJen(Mf)ejnt

其中

这样就可以表示出FM信号的频谱。

1Jn(Mf)2ejMfsintjntJn(Mf),n为偶数dt-Jn(Mf)，n为奇数

2Fmax,Mf1B=2fm,Mf1 FM信号的有效带宽为：

（其中

Fmax为调制信号最高频率；

fm为频率偏移）

另外，由Carson规则：

B2(Fmaxfm)2(Mf1)Fmax在实验中，利用频谱仪观察实验1（4）中的信号频谱，与理论上的基本相符。

3.2 正弦波压控振荡器实验

实验目的 .

1. 通过实验，进一步加深理解LC振荡电路的基本工作原理，熟悉振荡电路的起振条件及影响频率稳定度的因素。

2. 理解压控振荡电路的工作原理，加深对压控特性的理解。

实验仪器与器材

双踪示波器（大于40MHZ） 1台 万用表 1只 IST－B智能信号测试仪 1台 高频信号发生器 1台

实验电路

实验内容与步骤

1. 将拨动开关JP13置于1~2之间，接通“正弦波压控振荡器与调频信号的产生电路”的直流电压；

2. 用数字万用表测量P21点的直流电压，调节电位器W4，使该点电压为－3.5V； 3. 分别用示波器和频谱仪观察P24点的波形，调节电位器W5，观察输出波形频率变化的情况；

4. 测量压控振荡器的压控特性。 调整W5（用万用表测控），用IST－B的“频率测量”（11号）功能测量所对应电压的P24点的频率值，并用IST－B的“交流电压测量”（15号）功能（或使用毫伏表）测量P24点相应的幅值，填写在表中。

5.选压控电压为－5V，调节W4，观察P24点信号波形的变化；

实验数据与分析

1.按下表给出的P23点的压控电压，调整W5（用万用表测控），用IST-B的“频率测量”（11号）功能测量所对应电压的P24点的频率值，并用IST-B的“交流电压测量”（15号）功能（或使用毫伏表）测量P24点相应的幅值，结果如下表： P23压控电压（V） P24脚 输出频率f (MHz) 输出电压 幅度 （mv） -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 10.44 -2 12.03 -1 13.93 -0.5 14.93 3.87 4.24 5.12 6.12 7.41 8. 85.36 147.2 263.9 474.3 868.7 1226 1606 1513 1260 909 当调节W5即改变压控电压，波形频率随电压升高出现峰值。

2.将实验数据处理得VCO控制特性曲线：

可见实验数据处理得到的图像与右图的理想情况仍存在一定差距，可能由于实验器材本身及利用示波器测量时引起误差。

3.根据式2.2，利用特性曲线，求得该压控振荡器的压控灵敏度

k=(13.93-5.12)/(-1+7)=1.46 Hz/V

与利用matlab函数p=polyfit(Uc,f,1)得到斜率p =1.3431结果相近。

4.当选定压控电压为－5V，调节电位器W4改变静态工作点。工作点趋低，反馈减小，振荡趋弱，波形趋好；工作点趋高，反馈加强，振荡趋强，但波形趋差。

①输出频率f-压控电压U曲线如下：

14输出频率f-压控电压U曲线1210B(-2,10.8) 输出频率f/MHZ8A(-7,4.8) 2-9-8-7-6-5压控电压U/V-4-3-2-10

②输出电压幅度A-压控电压U曲线如下：

1800输出电压幅度A-压控电压U曲线160014001200输出电压幅度A/mv10008006004002000-9-8-7-6-5压控电压U/V-4-3-2-101. 利用特性曲线，求出该压控振荡器的压控灵敏度K0

由作出的f-u曲线，可见输出频率与压控电压基本呈线性关系在曲线上取A、B两点，如图：

A(-7V,4.8MHz),B(-2V,10.8MHz) 则

2. 压控电压选为-5V,调节W4，观察P24点信号波形的变化：

将W4沿着一个方向转动时，频率基本不改变，而信号的幅度先变大后变小，因为W4改变的时电路的直流工作点电压，使输出信号完整或失真。

3.6 高频小信号谐振放大器实验

实验目的

1. 通过实验加深理解高频小信号谐振放大器的基本性能特点；

2. 通过实验理解小信号谐振放大器的增益、通频带、选择性等主要性能指标； 3. 掌握双踪示波器、IST-B智能信号测试仪的使用方法和小信号谐振放大器主要性能指标的测试方法。

实验仪器与器材

1. 双踪示波器（大于40MHZ）1台 2. 万用表1只

3. IST－B智能信号测试仪1台

实验电路

实验内容与步骤

1. 将拨动开关JP11置于1~2之间，接通“小信号谐振放大器”的直流电压＋12V； 2. 小信号谐振放大器静态工作点的调整：调节电位器W1，使BG1集电极电流Ic1约为1.5mA左右(通过测量P3点的电压来确定电流IC1)；

3. 从P1端接入6.5MHZ的正弦信号，幅度约为50mV 左右； 4. 用示波器观察比较P2端的波形，应有不失真的放大波形；

5. 选IST－B“频率键控”（18号）功能，并设始频为5.0MHZ，频率间隔为100KHz，按IST-B键盘光标键，随着信号频率的变化，应能观察到P2信号输出波形从小到大，再从大到小的变化。并记录谐振点的频率。 6. 选IST－B“频响测试”（13号）功能，并设置参数：始频为5.5MHZ，频率间隔为100KHZ，N＝20，S＝1ms。P1为输入点，P2为输出点，P2点接示波器探头（X10档），做一次频响测试，并记录测试结果。

7. P2点接示波器探头（X1档）步骤同六再做一次频响测试，并记录测试结果。

8. 将拨动开关JP1置于2、3使谐振回路并接电阻R8重复实验6。比较接与不接R8两种情况下频响曲线有何区别。

实验数据

1. 示波器测得的谐振点频率wc=4.8MHz。 2. 各点频率响应作图如左下图：

3. 利用IST－B测得的频率响应如右下图：

4. 用示波器观察P2信号，发现输出波形从小到大，再从大到小的变化。 将示波器探头X10、X1衰减接入后，得到如下响应：

接入示波器探头衰减后变化的原因主要是示波器探头衰减后，带宽变大，增益变小。

5. 接入电阻R8以后，谐振频率和谐振点电压增益减小。

原因：接入电阻R8后，相当于在输出端并入电阻，谐振频率降低，负载输出减小。

实验结果与数据分析 1．谐振功率放大

输入：Vi:141.4mV,6.5MHz 输出：Vo:52.8mV

输入：Vi:100mVRMV,6.5MHz 输出：Vo:103mV

2．整理实验数据，记录谐振点频率

Vi100mVRMS

f/MHz 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 V/mV 126 130 134 138 140 141 144 146 146 146 145 f/MHz 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 V/mV 142 142 140 140 140 135 130 126 122 121 117 f/MHz 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 V/mV 116 112 109 106 104 102 100 97 95 实验测得频响波形：

分析：从图中我们可以看出：小信号谐振放大器在谐振频率两侧呈现的是衰减的趋势，由于谐振回路中电感品质因数Q有限，因此频响并不关于谐振点呈现重中心对称的结论。利用采样点直接测量输出电压幅度测量频响与利用智能信号测试仪直接测得的频响在图像上有很大的相似，但是存在一定的差压。这是由于高频实验中，布线电容，测量仪器引入误差导致测量结果存在一定差异。此外，还可以得到谐振频率大约是4.3MHz~4.5MHz。

4．比较所描绘的曲线，分析实验结果

比较可知，示波器探头X10衰减后，最大频率值和对应输出电压值都发生了变化。示波器探头X1时，最大频率值为6.1MHz，探头X10以后，最大频响值出现在6.4MHz。这是由于示波器探头衰减后，带宽变大，增益变小。

5.分析接入电阻R8以后对测量结果的影响

接入电阻R8以后，主要发生两方面的变化：谐振频率点的减小和在谐振点电压增益减小。这是由于接入电阻R8，相当于在输出端并入电阻，谐振频率降低，负载输出减小。

1.谐振功率放大

P1端输入6.5MHz的正弦信号，P2端输出。其输入输出波形如下:

可以观察到P2端（CH2）有不失真的放大波形。

1．频率-信号变化数据记录 Vi=50mV（探头*10档） f/MHz 5.0 5.1 5.2 Vpp/mV 93.6 97.6 110 f/MHz 6.0 6.1 6.2 Vpp/mV 224 250 282 图形如下： 3005.3 126 6.3 292 5.4 134 6.4 294 频响测试5.5 146 6.5 286 5.6 152 6.6 279 5.7 174 6.7 256 5.8 186 6.8 246 5.9 212 6.9 224 250200幅度Vpp/mV15010050055.25.45.65.866.2频率/MHz6.46.66.87

3.用IST-B频响测试得到的波形：

4.Vi=50mV(探头*1档) f/MHz Vpp/mV f/MHz Vpp/mV 5.0 85 6.0 220 5.1 90 6.1 245 5.2 100 6.2 240 5.3 113 6.3 220 5.4 125 6.4 210 5.5 138 6.5 202 5.6 145 6.6 190 5.7 1 6.7 183 5.8 180 6.8 169 5.9 205 6.9 147 图形如下：

频响测试250200幅度Vpp/mV15010050055.25.45.65.866.2频率/MHz6.46.66.87

实验分析

1.从图中我们可以看出：小信号谐振放大器在谐振频率两侧呈现的是衰减的趋势，由于谐振回路中电感品质因数Q有限，因此频响并不关于谐振点呈现重中心对称的结论。利用采样点直接测量输出电压幅度测量频响与利用智能信号测试仪直接测得的频响在图像上有很大的相似，但是存在一定的差压。这是由于高频实验中，布线电容，测量仪器引入误差导致测量结果存在一定差异。此外，还可以得到谐振频率大约是6.5MHz。

2.比较图1，图3，可知，示波器探头X10衰减后，最大频率值和对应输出电压值都发生了变化。示波器探头X1时，最大频率值为6.1MHz，探头X10以后，最大频响值出现在6.5MHz。这是由于示波器探头衰减后，带宽变大，增益变小。

3.分析接入电阻R8以后对测量结果的影响

接入电阻R8以后，主要发生两方面的变化：谐振频率点的减小和在谐振点电压增益减小。这是由于接入电阻R8，相当于在输出端并入电阻，谐振频率降低，负载输出减小。