五、实验内容与步骤 1、锁定的判断
将函数信号发生器输出的方波信号（幅度为3.5VP-P，频率为锁相环的自振频率）加到载波输入端（J601），用双踪示波器同时观测锁相环14脚和4 脚的波形。若波形稳定则表示锁定。改变函数信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。观察TP602和TP603的波形，并记录。 2、测量同步保持范围（同步带）
令载波输入端的方波输入信号从自由振荡频率开始缓慢下调，直至双踪波形失步抖动（不锁定），测得此时的载波输入信号频率f1。
令载波输入端的方波输入信号从自由振荡频率开始缓慢向上调，直至双踪波形失步抖动（不锁定），测得此时的输入信号频率f2，即可算得同步保持范围（同步带）f2-f1。 3、同步引入范围（捕捉带）
令载波输入端的方波输入信号频率从f1以下缓慢向上调，直至双踪波形同步（锁定），测得此时的载波输入信号频率f3。
令载波输入端的方波输入信号频率从f2以上缓慢向下调，直至双踪波形同步（锁定），测得此时的载波输入信号频率f4，即可算得同步引入范围（捕捉带）f4-f3。 六、实验注意事项
观察双踪波形锁定时，应保持同频同步，允许不同相。 七、预习思考题
同步带与捕捉带哪个宽些？试从基本原理上分析，为什么？ 八、实验报告要求
1、整理所观测到的波形与数据，计算其“带宽”并绘制相应的图形，并给予准确说明。
2、通过实验，对集成数字锁相环的应用有何认识？
3、利用集成数字锁相环电路芯片，试设计该锁相环的VCO输出信号频率是锁相环输入信号频率的4倍的“倍频器”，并绘制出该倍频器的电路框图，给予必要说明。 附：集成锁相环LM4046逻辑图与引出端功能图
.PHI2VDDPHI11614PDI3+PHO12131
.PHO3PHO1R312345678161514131211109VDDZPHI1PHO2R2R1DEMOVCOINVCOOC1C1PDIIPHO2PHO346VCOVCOIPHI2VCOOINHC1 C 7 19R1R21112INH
ú???÷DEMO10C35RsC1VSSVSS815Z
VSSVSS (a)、逻辑图 （b）、引出端功能图
非线性电路实验指导书 - 14 -
实验六 锁相调频与鉴频实验
一、实验目的
1、了解压控振荡器及其构成频率调制的原理。
2、掌握由集成锁相环电路构成频率调制器/解调器的工作原理。 二、实验预习要求
实验前预习相关教材中“反馈控制电路”等有关章节的内容。 三、实验原理
1、集成锁相环调频与鉴频
调频是用反映信息的低频信号（调制信号）去控制高频振荡的输出频率，并使之随调制信号的变化规律而变化。它的逆过程称为频率解调也称为频率检波或鉴频。
本系统实验箱是采用LM4046数字集成锁相环（PLL）来实现频率调制与鉴频解调。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。详细内容可参考有关课程的相关内容。
2、LM4046简介 1）、锁相环调频原理
锁相环调频原理框图如图6-1所示。
J60334U602LM40462149
Vi(t)÷?¨????? ?à ?÷PDI????÷?VCO???·ó?LM318Vs(t)?¨??¨?604605CR? ·¨ ?÷MC1741V (t)
????????J601??????J602图6-1、锁相环调频原理框图
将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率（中心频率）fO
上下随调制信号而变化，即生成了调频波。当高频载波频率与自由振荡频率相近时，压控振荡器的振荡频率与载波频率锁定。图6-1中的低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，它与调制信号经由加法电路，去控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。 2）、锁相环解调原理
锁相环原理（鉴频）的 框图如图6-2所示。
输入调频波经放大后与 压控振荡器的输出经鉴相器
V (t)i3U604410V (t)J605??÷???????÷VCO? ?à ?÷PDI14LM4046ú ??? ?÷2??·??óLM318??¨??¨R614C607获得一个变化的相位误差电
J604÷???¨?? 图6-2、锁相环鉴频原理框图
压，并通过低通滤波器滤去所含有的高频成份，获得一个随调制信号频率而变的解调信号，即实现了鉴频。 3）、锁相环4046逻辑图与引出端功能图示于实际报告后的附录中。 四、实验仪器与设备
TKGD系列高频电子线路综合实验箱；
非线性电路实验指导书 - 15 -
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
寻找本次实验单元并启动相应的电源。 （一）、调频部分的测试
1、锁相环自由振荡频率f0的测量
令锁相调频的高、低频输入端（K601、K602的2-3短接）对地短接，测量TP607（即U602的9脚）直流电压（约为5.3V，近似电源电压的1/2），用示波器观察锁相环的输出J603。记录波形性质、频率和幅度。
TP603锁相环自 由振荡波形
观察相位比较器输出端（U602的2脚）的波形，并记录之。 TP605鉴相器的 输出波形
观察（TP606）鉴相器输出预积分波形，并记录之。 TP606鉴相器输出 预积分波形
观察压控振荡器输入控制端（即加法器输出端TP607）的波形，并记录之。 TP607鉴相器输出 积分波形
2、锁定的判断
将函数信号发生器输出的方波信号（幅度为3.5VP-P，频率为自振荡频率）加到载波输入端（J601），用双踪示波器同时观测锁相环14脚和4 脚的波形。若波形稳定则表示锁定。改变函数信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。观察TP602和TP603的波形，并记录。 TP602 TP603
（二）、解调部分的测试 1、锁相环自由振荡频率的测量
测量TP611（即U604的9脚）直流电压，用示波器观察锁相环的输出（TP609）。并把波形的性质、频率和幅度，填入下表。 TP609锁相环自 由振荡波形
观测相位比较器输出端（U604的2脚）的波形，并记录之。
性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 相 位 性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 相 位 性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 相 位 性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 相 位 性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 锁定时，同时观测TP605和TP603(即锁相环的2脚和4脚)，会发现什么现象？作何解释？
非线性电路实验指导书 - 16 -
TP610鉴相器的 输出波形
性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 观测U604的9脚的波形，并记录之。 TP611鉴相器输出 积分波形
（三）、观察系统的调频情况
短接K601 1-2，在J601或 TP601输入3.5VP-P与锁相环自由振荡频率相同的正弦波（可由实验箱外的合成函数信号发生器提供）。
短接K6021-2，在J602 或TP604输入1VP-P频率1KHz的正弦波（可取自函数信号发生器的实验单元，即连接J701与J602）。用双踪示波器跟踪观察TP604和TP603，就能清晰地观看到调频波的稀密变化。 （四）、观察系统的鉴频情况
在第（三）部分的基础上，联结J603和J604，即将调频波导入解调锁相环。用示波器观察TP604和TP612
（或J605），应能清晰地观察到解调还原的正弦波信号，且与进入J602的低频信号频率相位完全一致。 六、实验注意事项
观察双踪波形锁定时，应保持同频同步，允许不同相。 七、预习思考题
1、锁相环调频时，外加载波信号频率与压控振荡器的中心频率，哪个频率稳定度要求较高？ 2、锁相环调频与锁相环鉴频均有低通滤波器，它们的特性有何不同？ 八、实验报告
1、整理所观测到的波形与数据，并绘制相应的波形图。 2、通过实验，对集成数字锁相环的应用有何认识？ 3、总结实现锁相调频与鉴频的方法。
性质（波形） 频率（KHz） 幅度（Vp-p）
附：集成锁相调频与鉴频实验电路图
41R60156K1641263R60456KU602VCC
14395C6022200PJ603671112AINBINVCININHCACBR1R2LM4046PCPPC1PC21213K602R605100KR61047K263K60178123D60105W15R61122KTP604R603100KVCOUT412375载波输入5
TP601J601TP602TP603TP605TP606TP607U601LM318U603MC1741调频波输出R60256KR61310KR612100KSFZENGND1015R609100KJ602R606100KR62056K音频输入C604015uC60310uR60756KR60643KD603LED锁相调频器 TP6098TP610TP611K600调频波输入14316
TP608J604-12vU604VCCAINBINVCININHCACBR1R2LM4046PCPPC1PC212J60513R614100KL60156uHR61510KR61956K+12V95C6062200P671112解调输出TP612VCOUT4
锁相鉴频器 SFZENGND1015C6090068uC607001uR61610KC505033uR61710KR618100K8D602LED
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实验七 函数信号发生实验
一、实验目的
1、了解单片集成函数信号发生器XR2206的功能及特点。 2、掌握XR2206的应用方法。 二、实验预习要求
参阅相关资料中有关XR2206的内容介绍。 三、实验原理
（一）、XR2206内部框图介绍
XR2206是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图7-1所示。
图7-1 XR2206原理框图
它由电流选择开关、压控振荡器、稳冲放大器、模拟乘法器和正弦波整形器等组成。 1、 XR2206引脚功能图
图7-2 XR2206引脚图
供电电压为单电源或双电源： 单电源10V~30V 双电源±5V~±15V
2、 实验电路原理图如图7-3 所示。
其中改变电容C可改变输出频段，S1为输出信号选择开关，电位器R3为输出频率调节电位器，电位器R1输出幅度调节电位器，电位器RA、RB调节正弦波的非线性失真。
3、实际线路分析
XR2206的实际线路与图7-3实验电路基本相同，只是在输出增加了一块LF353双运放，作为波形放大与阻抗变换。根据所选的电路元器件值，本电路的输出频率范围约为10Hz~20KHz；幅度调节范围：正弦波为0~12V，三角波为0~20V，方波为0~22V。若要得到更高的频率，可适当改变三档电容的值。 四、实验仪器与设备
TKGD系列高频电子线路综合实验箱；
非线性电路实验指导书 - 18 -