6.集电极调幅实验
高电平调幅
——集电极调幅实验
学号:[1**********]8 姓名:辛义磊 仪器编号:30
一、 实验目的
1、 掌握用晶体三极管进行集电极调幅的原理和方法。 2、 研究已调波与调制信号及载波信号的关系。
3、 掌握调幅系数测量与计算的方法。
二、 实验内容
1、分析测试电路的工作原理及测试电路中各元器件的作用;
2、调试电路的静态工作点,使电路工作在过压状态; 3、测试电路参数变化对调幅度Ma的影响。
(1)保持音频频率F不变,测试Ma随Vm的变化,将结果填入自制的表格内,并作出Ma~Vm曲线。
(2)保持音频电压Vm2.8V不变,测试Ma随音频频率F的变化,将结果填入自制的表格内,并作出Ma~F曲线。
三、 实验仪器
1、音频信号源模块 1块 2、高频振荡器模块(LC振荡器模块) 1 块 3、高电平调制实验板 1块 4、数字频率计 1台 5、数字示波器 1台 6、万用表 1块
四、 实验原理与实验电路
1、 集电极调幅的基本原理
集电极调幅就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压,
以实现调幅。它的基本电路如图1所示。
Vbmcos0
图1 集电极调幅的基本过程
由图可知,低频调制信号Vmcost与直流电源VCC相串联,因此放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和,即
VC()CtVCC(t)VC
C
,它随调制信号波形而变化。因此,集电极Vctm
回路的输出高频电压振幅将随调制信号的波形而变化。得到AM调幅波输出。
图2(a)为Ic1m、ICO随VCC而变化的曲线。由于PDVCCICO,
P0
12
Ic1mRPIc21m,PCPDP0,因而可以从已知的ICO,Ic1m得出PD、Po、2
PC随VCC变化的曲线,如图2(b)所示。由图可以看出,在欠压区,VCC对Ic1m与P0的影响很小。但集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Ic1m与Po才能实现的。因此,在欠压区不能获得有效的调幅作用,必须工作在过压区,才能产生有效的调幅作用。
O
Vcc
O
Vcc
(a)(b)
图9-2 Vcc对工作状态的影响
集电极调幅电路的集电极效率高,晶体管获得充分的应用,这是它的主要优点。其缺点是已调波的边频带功率PSB由调制信号供给,因而需要大功率的调制信号源。
2、 实验电路
实验电路图如图3所示。
图3 集电极调幅电路
BG1和T1、C2组成甲类功放,高频信号从INA输入;BG2、T2、C5组成丙类高频功率放大器,由R6、R7提供基极负偏压, R8~R11为丙类高频功率放大器的负载。
音频信号从INB输入,经集成运放LM386、BG3放大之后通过变压器T3感应到次级,该音频电压(t)与5V的电源电压VCC串联,构成BG2管的等效电源电压VCC(t)=VCC(t),在调制过程中VCC(t)随调制信号(t)的变化而变化。如果要求集电极输出回路产生随调制信号(t)规律变化的调幅电压,则应要求集电极电流的基波分量Ic1m、集电极输出电压c(t)随(t)而变化。由丙类功放的理论可知,应使BG2放大器在VCC(t)的变化范围内工作在过压区,此时输出信号的振幅值就等于电源供电电压VCC(t);如果输出回路调谐在载波角频率c上,则集电极输出信号电压为:
c(t)VCC(t)cosct(VCCVmcost)cosct
VCC(1Macost)cosct
从而实现了高电平调幅。
调幅度 Ma
VmaxVVmaxV
minmin
(单音调制)
判断功放的三种工作状态的方法: 临界状态 VCCVcmVCES 欠压状态 VCCVcmVCES 过压状态 VCCVcmVCES
式中,Vcm为集电极输出电压的幅度,VCES为晶体管的饱和压降。
更直接的方法是用示波器观察射极电压波形形状(即电流iE波形),欠压状态
波形;临界状态波形;过压状态波形。
电路中各个元件的作用是:(请自行分析)
五、 实验步骤
1、从INA处输入频率为fc4MHz(峰—峰值为200mV)的高频信号(在TH3处观察),首先调节轮流W2和T1使TP5处波形输出幅度最大,再调谐T2使谐振回路T2、C5谐振,TP7处波形输出幅度最大。
2、调W2,改变BG1的态工作点,用示波器观测iE波形的变化(观测iE波形即观测E波形,因为iE
E
R6R7
,所以即用示波器观察TP6处波形),观
察静态工作点对电路工作状态的影响,并使电路工作在过压状态。 3、激励电压变化对工作状态的影响;先调节T2将iE波形调到凹顶波形,然 后使输入信号由大到小变化(调W1、改变BG1输入电压的幅度),用示波器观察iE波形的变化,即用示波器观察TP6处波形。并使电路工作在过压状态。
4、从INB处输入频率为F的音频信号(峰—峰值200mV)(在TP11处观察),将开关J5接通,从TP12处观察输出波形。
5、使BG2管分别处于欠压状态(开关J1接通)和过压状态(开关J4接通),在TP9处接示波器,观察调幅波形,并计算调幅度。 6、测试电路参数变化对调幅度Ma的影响。 (1)改变音频信号的频率F,观察调幅波变化。
保持音频电压Vm不变,测试Ma随音频频率F的变化,将结果填入表1内,并作出Ma~F曲线。
表1 Vm?
(2)改变音频信号的输入电压幅度,观察调幅波变化。
保持音频频率F不变,测试Ma随Vm的变化,将结果填入表2内,并作出
Ma~Vm曲线。
表2 F?
六、思考题