荡频率也随调制电压的规律变化,此时从J1处输出为调频
ccc0OU0uΩc0Ot(a)fff0OcOtc0(b)ffOu0图13-2 调制信号电压大小与调频波频率关系图解波(FM)。C15为变容二级管的高频通路,L1为音频信号提供低频通路,L1和C23又可阻止高频振荡进入调制信号源。
图13-2示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下,电容和振荡频率的变化示意图。在(a)中,U0是加到二极管的直流电压,当u=U0时,电容值为C0。uΩ是调制电压,当uΩ为正半周时,变容二极管负极电位升高,即反向偏压增大;变容二极管的电容减小;当uΩ为负半周时,变容二极管负极电位降低,即反向偏压减小,变容二极管的电容增大。在图(b)中,对应于静止状态,变容二极管的电容为C0,此时振荡频率为f0。
`f0Ot(c)
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因为
f?12?LC,所以电容小时,振荡频率高,而电容大时,振荡频率低。从图(a)
中可以看到,由于C-u曲线的非线性,虽然调制电压是一个简谐波,但电容随时间的变化
1是非简谐波形,但是由于f?,f和C的关系也是非线性。不难看出,C-u和f-C
2?LC的非线性关系起着抵消作用,即得到f-u的关系趋于线性(见图(c))。
2. 变容二极管调频器获得线性调制的条件
设回路电感为L,回路的电容是变容二极管的电容C(暂时不考虑杂散电容及其它与
1变容二极管相串联或并联电容的影响),则振荡频率为f?。为了获得线性调制,
2?LC频率振荡应该与调制电压成线性关系,用数学表示为f?Au,式中A是一个常数。由以
11上二式可得Au?,将上式两边平方并移项可得C?,这?Bu?22?LC(2?)2LA2u2即是变容二极管调频器获得线性调制的条件。这就是说,当电容C与电压u的平方成反比时,振荡频率就与调制电压成正比。
3. 调频灵敏度
调频灵敏度Sf定义为每单位调制电压所产生的频偏。
设回路电容的C-u曲线可表示为C?Bu,式中B为一管子结构即电路串、并固定
1电容有关的参数。将上式代入振荡频率的表示式f?中,可得
2?LC?nf?u22?LBn
调制灵敏度
S?fnu2 ???u4?LBn?1f当n=2时
Sf?12?LB
设变容二极管在调制电压为零时的直流电压为U0,相应的回路电容量为C0,振荡频率
1为f?,就有
02?LC0?2 f?C0?BU00U02?LB
则有 S?f0
fU0上式表明,在n=2的条件下,调制灵敏度与调制电压无关(这就是线性调制的条件),
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而与中心振荡频率成正比,与变容二极管的直流偏压成反比。后者给我们一个启示,为了提高调制灵敏度,在不影响线性的条件下,直流偏压应该ff尽可能低些,当某一变容二极管能使总电容C-u特性曲线的n=2的直线段愈靠近偏压小的区域时,那么,采用该变容二极管所能得到的调制灵敏度就愈高。当我们采用串和并联固定电容以及控制高频振荡电压等方法来获得C-u特性n=2的线性段时,如果能使该线性段尽可能移向电压低的区域,那么对提高调制灵敏度是有利的。
1由S?可以看出,当回路电容C-u特性曲线的n值(即斜率的绝对值)愈
f2?LB大,调制灵敏度越高。因此,如果对调频器的调制线性没有要求,则不外接串联或并联固定电容,并选用n值大的变容管,就可以获得较高的调制灵敏度。
四、实验步骤
1. 静态调制特性测量
将电路接成压控振荡器(S1的1或2拨上,S2的1拨上2拨下),J2端不接音频信号,将频率计接于J1处,调节电位器W1,记下变容二极管D1、D2两端电压(用万用表在TP3处测量)和对应输出频率,并记于下表中。 VD1(V) F0(MHz) 五、实验报告要求
1. 在坐标纸上画出静态调制特性曲线,并求出其调制灵敏度。说明曲线斜率受哪些因素的影响。
2. 画出实际观察到的FM波形,并说明频偏变化与调制信号振幅的关系。
六、实验仪器
4. 高频实验箱 1台 5. 双踪示波器 1台 6. 万用表 1块
实验八 集成选频放大器
一、实验目的
1. 熟悉集成放大器的内部工作原理 2. 熟悉陶瓷滤波器的选频特性
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3. 掌握自动增益控制电路(AGC)的基本工作原理
二、实验内容
1. 测量集成选频放大器的增益。 2. 测量集成选频放大器的通频带。 3. 测量集成选频放大器的选择性。
三、集成选频放大器基本原理
1. 集成选频放大器的原理图见下图
TH3F14.5MC4104TP1+124321J2+12RA3R62.7K1KR20330IN-V+OUT-GNDR1200TP2C3104R2200C22104TH4J3U2MC1350OUT+GNDAGCIN+TH5R35.1KR1910K567W11KC910421R72.7KS1C7104C81048E122uF/16VR81kR91M-12TP5TP4U1BTL0845763R1010KC17102R113.3KD11N4148R121M+123411U1A21C10471D21N4148+12TL084R1333KD31N41484+12TP7W21KC16103R211.5KC18471R14470K-12 图2-1 集成选频放大器电路原理图
由上图可知,本实验中涉及到的集成选频放大器是带AGC(自动增益控制)功能的选频放大器,放大IC用的是Motorola公司的MC1350。
2. MC1350放大器的工作原理
图2-2为MC1350单片集成放大器的电原理图。这个电路是双端输入、双端输出的全差动式电路,其主要用于中频和视频放大。
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图2-2 MC1350内部电路图
输入级为共射-共基差分对,Q1和Q2组成共射差分对,Q3和Q6组成共基差分对。除了Q3和Q6的射极等效输入阻抗为Q1、Q2的集电极负载外,还有Q4、Q5的射极输入阻抗分别与Q3、Q6的射极输入阻抗并联,起着分流的作用。各个等效微变输入阻抗分别与该器件的偏流成反比。增益控制电压(直流电压)控制Q4、Q5的基极,以改变Q4、Q5分别和Q3、Q6的工作点电流的相对大小,当增益控制电压增大时,Q4、Q5的工作点电流增大,射极等效输入阻抗下降,分流作用增大,放大器的增益减小。
自动增益控制(AGC):
对AGC的要求是在输入端的信号超过某一值后,输出信号几乎不再随输入信号的增大而增大。根据这一要求,可以拟出实现AGC控制的方框图,如图2-3所示。
增益可调放大器选频回路放大比较线性化检波基准电压
图2-3自动增益控制方框图
图中,检波器将选频回路输出的高频信号变换为与高频载波幅度成比例的直流信号,
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