实验二 幅度调制与解调电路实验
一、实验目的
1）加深理解幅度调制与检波的原理。
2）掌握用集成模拟乘法器构成调幅电路的方法。
3）了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。 二、实验预习要求
实验前，预习相关教材的“幅度调制、解调与混频——频谱线性搬移电路”等有关章节内容。 三、实验原理
1、调幅与检波原理简述：
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化；而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带调制（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带调制信号。
把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如晶体二极管和晶体三极管)，经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。
2、集成四象限模拟乘法器MC1496简介：
本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端VX、VY和一个输出端VO。一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。为了得到好的精度，必须消除VXOS、VYOS与VZOX三项失调电压。集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器，内部电路含有8 个有源晶体管。本实验箱在幅度调制，同步检波，混频电路三个基本实验项目中均采用MC1496。 MC1496的内部原理图和管脚功能如图5-1所示：
MC1496各引脚功能如下：
1）SIG+ 信号输入正端 2）GADJ 增益调节端 3）GADJ 增益调节端 4）SIG- 信号输入负端 5）BIAS 偏置端 6）OUT+ 正电流输出端 7）NC 空脚 8）CAR+ 载波信号输入正端 9）NC 空脚 10）CAR- 载波信号输入负端 11）NC 空脚 12）OUT- 负电流输出端 13）NC 空脚 14）V- 负电源
SIG+GADJGADJSIG-BIASOUT+NC1234567141312111098126V-NCOUT-NCCAR-NCCAR+5108412314 图5-1、集成电路MC1496电路原理理图
非线性电路实验指导书 - 4 -
3、实际线路分析
U501是幅度调制乘法器，音频信号和载波分别从J501和J502输入到乘法器的两个输入端， W501可控制调幅波的调制度，K502断开时，可观察平衡调幅波，W502为增益调节电阻，R509和R504分别为乘法器的负载电阻，C509对输出负端进行交流旁路。C504为调幅波输出耦合电容，BG501接成低阻抗输出的射级跟随器。 U502是幅度解调乘法器，调幅波和载波分别从J504和J505输入，K504和K505可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。R511、R517、R513和C512作用与上图相同。
D503是检波二极管，R522和C521、C522滤去残余的高频分量，R523和R524是可调检波直流负载，C523、R525、R526是可调检波交流负载，改变R524和R526可试验负载对检波效率和波形的影响。U503对输入的调幅波进行幅度放大。
四、实验仪器与设备
TKGD系列高频电子线路综合实验箱； 高频信号发生器； 双踪数字示波器； 数字万用表。 五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，对照实验原理图熟悉元器件的位置和实际电路的布局，然后按下＋12V，－12V总电源开关K1，K3，函数信号发生实验单元电源开关K700，本实验单元电源开关K500，与此相对应的发光二极管点亮。 准备工作：
幅度调制实验需要加音频信号VL和高频信号VH。调节函数信号发生器的输出为0.2VP－P、1.0~1.6KHz的正弦波信号（实验箱内）；调节高频信号发生器的输出为0.4VP－P、100KHz 的正弦波信号（实验箱外）。 （一）观测调幅波
1、首先将K501的1-2、K503的1-2、K502的1-2短接，熟悉构成的调幅实验电路。
2、在乘法器的两个信号输入端，分别输入高、低频信号（即将高频信号接入载波输入口J502或TP502，音频信号接入调制器的音频输入口J501）。
3、用双踪示波器同时监视TP501和TP503的波形。在输出端观测调频波VO，并记录VO的幅度和调制度。 4、此外，若将K502的2-3短接时，可观测平衡调幅波VO，记录VO的幅度。 （二）观测解调输出
1、在保持调幅波输出的基础上，将调幅波和高频载波输入解调乘法器U502，即分别连接J503和J504，J502和J505，用双踪示波器分别监视音频输入和解调器的输出。
2、在乘法器的两个输入端分别输入调幅波和载波。用示波器观测解调器的输出，记录其频率和幅度。若用平衡调幅波输入（K5022-3短接），再观察解调器的输出并记录之。 （三）观测二极管解调输出
1、短接K506的2-3，熟悉构成的二极管包络检波解调实验电路。
2、将调幅波的输出（可选用函数信号发生器提供的调幅波AM信号：100KHz/400mVp-p）接至二极管检波电路的输入端。
3、用示波器在TP509处观察放大后的调幅波，在二极管检波后观察此处信号波形，在TP510处观察解调输出信号VO。各处波形图、记录自拟。 六、实验注意事项
1、为了得到准确的结果，必须要认真、仔细地完成每一实验步骤。 2、其它同前。 七、思考与实验报告要求
‘
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1、简单描述该实验用的幅度调制与解调电路的组成、主要器件的作用和电路工作原理；
2、绘制出该“幅度调制”电路中输入的载波、低频调制两信号与输出的调幅波 AM相关联的波形图； 3、绘制出“二极管检波”解调电路中输入的AM信号与经二极管检波前后信号、电路输出信号相关联的波形图 ；
4、解调后仅存低频信号，载频被如何消除呢？
附：幅度调制与解调实验电路原理图
R502560C5060.33uR50751KK503TP502R5014.3KR5092KJ502R5042K123载波输入W5032.2KC5090.33uR505820KL50256uH2TP501C5080.33uJ501C5050.33uU501MC14968101GADJCAR+CAR-SIG+SIG-VEEGADJC5040.33uOUT+OUT-BIAS6125BG5012SC9453TP503音频输入C50110uJ503K502W5022.2K4调幅波输出R50851KC5020.01u123W5012.2KC5031uR5101KR503C5076.8k0.33uR50610KR511560C5140.33uR51551KL50156uHK505TP505R5172KJ50514K501123R5132K123载波输入W5052.2KTP506TP507L50456uH2TP504C5160.33uJ504C5050.33uU502MC149681014GADJCAR+CAR-SIG+SIG-VEEGADJC5120.33uOUT+OUT-BIAS612J5065R5141KR5275.6K调幅波输入C5100.33u3解调输出D501LEDR5285.6KW5042.2KK504R51651KC5110.33u123R5181K14R512C5186.8k0.33uD502LEDK506TP508L50356uHR52151KTP309TP510TP511-12VK500J507调幅波输入C5190.15uU50341R5195.1kMC174125C5200.33uD5032AP96R522510R5231.8K123C52310u+12VR5255603R52410KC5210.01uC5220.047u7R526100KR5205.1k
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实验三 非线性波形变换实验
一、实验目的
1、了解二极管限幅器的组成与工作原理。
2、掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法。 3、熟悉将三角波变换成正弦波的方法。 二、实验预习要求
实验前，预习相关教材的“频率变换电路分析基础”等有关章节内容。 三、实验原理说明 1、二极管函数电路
一个理想的二极管与一个线性电阻串联组合后的伏安特性可视为一条折线，如图3-1-1所示。若再与一个电源串联，组成为二极管限幅器，它生成另一条新的折线，如图3-1-2所示。同理，用具有不同电导的二极管支路分别与不同的电源相串联，可生成各种不同的折线，如图3-1-3所示。如将多条这种电路并联组合一起，则可生成一条由多个折点组成的具有特定函数功能的电路，并可以以此来逼近某一特定的曲线，此即为二极管函数电路，如图3-1-4所示。
IIIg2E30E4Ug40Ug30E2U 图3-1-1、二极管与电阻串联 图3-1-2、二极管限幅器
IIg1g10+-U0+E1+E1-U图3-1-3、不同偏置电压下的二极管限幅器
+U-ID2g2+D1g1+D3g3D4g4E4E30E1E2U
图3-1-4、二极管函数电路实例及其伏安特性
++ 2、实际线路分析
图3-2所示的电路,是一个由多个限幅器接在运放反馈支路中所构成的二极管函数电路。设置二极管D1~D3和D4~D6的偏置电路参数，使分压电阻的阻值对应相等。在选定适当的阻值后，当输入一个三角波信号时，两组二极管将分别在正负半周的不同电压下导通，则在电路的输出端，可得到一个逼近于正弦波的折线组合。
图3-3是图3-2所示电路的输出折线与输入三角波1/4周期的对应关系图，为使输出折线逼近于正弦
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波，在输入三角波的1/4周期中，选定：
t1?5T5T7TT* ， t2?* ，t3?*，t4?18494944Rb1当Vim为三角波的峰值时，t1~t4对应的输入电
压值分别为：
D1Ra1Rb2+VR|Vi1|?0.28Vim ， |Vo1|?0.28Vim|Vi2|?0.56Vim ， |Vo2|?0.5Vim|Vi3|?0.78Vim ， |Vo3|?0.61VimD2Ra2Rb3D3Ra3Rb4D4Ra4Rb5-VR|Vi4|?Vim ， |Vo4|?0.65Vim折线各段对应的斜率即传输系数的绝对值
与电路参数的关系是：
D5Ra5Rb6Vo1Rf2|Af1|??1?Vi1Rf1|Af2|?|Af3|?|Af4|?Vo2?Vo1Rf2//Ra1?0.79?Vi2?Vi2Rf1Vo3?Vo2Rf2//Ra1//Ra2?0.5?Vi3?Vi2Rf1Vo4?Vo3Rf2//Ra1//Ra2//Ra3?0.18?Vi4?Vi3Rf1Ra1Ra1?Rb1VR?VD1)Rb1Rb1ViRf1WD6Ra6Rf2_Vo+而折线转折点电压与电路参数的关系是： 图3-2、二极管正弦函数变换电路
VO1??(VO2VO3VI__Vim1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1RR?Rb2??(a2VR?a2VD2)Rb2Rb2RR?Rb3??(a3VR?a3VD3)Rb3Rb3VI__Vim式中VD1、VD2和VD3表示三条支 路的二极管在不同的工作电路情况下，
导通电压所出现的明显差异。 四、实验仪器设备
TKGD系列高频电子线路综合实验箱； 函数信号发生器； 双踪数字示波器。 数字万用表。
Vo__Vim5T5T7TT______________t = *t = t = *t = *,39,41184,29444t 五、实验内容与步骤 图3-3、正弦波折线与三角波间的对应关系
在实验箱上找到“非线性波形变换”实验单元后，接通实验箱电源，然后依次按下+12V总电源开关K1，-12V总电源开关K3，函数信号发生单元电源开关K700及本实验单元电源开关K300，指示电源的三个红色发光二极管和三个绿色发光二极管点亮。 1、准备工作：
1）短接K301、K302、K303、K304、K305、K306的1-2接点，即断开电路中的六个2AP9二极管。
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