实验二 压控振荡器和放大器测量实验
实验二 信号放大电路实验（测控电路实验指导书）
实验二 信号放大电路实验一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的基本放大电路的功能；2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理 集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等。
理想运算放大器的特性：在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件（如表2-1所示）的运算放大器称为理想运放。
表2-1失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压O U 与输入电压之间满足关系式：)U U (U ud O -+-A = ，而O U 为有限值，因此，0U U ≈--+，即-+≈U U ，称为“虚短”。
（2）由于∞=i r ，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
以上两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
1、基本放大电路： 1）反向比例放大器电路如图2-1所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i 1FO U R R U -=，为了减少输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻F 12R //R R =图2-1 反向比例放大器 图2-2 同相比例放大器 2）同相比例放大器电路如图2-2所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i 1FO )U R R 1(U += ，其中F 12R //R R =。
当∞→1R 时，i O U U =，即得到如图2-3所示的电压跟随器。
3）电压跟随器电路如图2-3所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i O U U =，图中F 1R R =，用以减少漂移和起保护作用。
lc压控振荡器实验报告doc
lc压控振荡器实验报告篇一：实验2 振荡器实验实验二振荡器（A）三点式正弦波振荡器一、实验目的1. 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。
2. 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
3. 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。
二、实验内容1. 熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2. 进行LC振荡器波段工作研究。
3. 研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。
4. 测试LC振荡器的频率稳定度。
三、基本原理图6-1 正弦波振荡器（4.5MHz）【电路连接】将开关S2的1拨上2拨下， S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振荡频率。
振荡频率可调范围为：?3.9799?M??f0??4.7079?M?CCI?25pCCI?5p调节电容CCI，使振荡器的频率约为4.5MHz 。
振荡电路反馈系数: F=C1356??0.12 C20470振荡器输出通过耦合电容C3（10P）加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。
射随器输出信号Q1调谐放大，再经变压器耦合从J1输出。
四、实验步骤根据图6-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。
1. 调整静态工作点，观察振荡情况。
1）将开关S2全拨下，S1全拨下，使振荡电路停振调节上偏置电位器RA1，用数字万用表测量R10两端的静态直流电压UEQ(即测量振荡管的发射极对地电压UEQ)，使其为5.0V(或稍小，以振荡信号不失真为准)，这时表明振荡管的静态工作点电流IEQ=5.0mA（即调节W1使IEQ=ICQ=UEQ／R10=5.0mA ）。
2）将开关S2的1拨上，S1全拨下，构成LC振荡器。
【2019年整理】实验一-压控振荡器VCO的设计-(2)
（四）ADS软件的使用
本节内容是介绍使用ADS软件设计VCO的 方法：包括原理图绘制，电路参数的调 整优化、仿真等。
下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使 用方法。
ADS软件的启动
启动ADS进入如下界面
创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件名称（本 例中为Oscillator）及存储路径
VCO的设计（续）
设计指标：设计一个压控振荡器，振荡 频率在1.8GHz左右。
第一步根据振荡频率确定选用的三极管， 因为是压控振荡器，所以还需要一个变 容二极管；第二步需要用到ADS的直流 仿真；第三步通过S参数仿真确定变容二 极管的VC曲线；第四步用HB模块来进行 谐波仿真，计算相位噪音。
管子的选取
在optim/stat/Yield/DOE类里面选择GOAL，这里需 要两个，还有一个OPTIM。
在Simulation－DC里面选择一个DC。
上面的器件和仿真器都按照下图放好，并连好线。
按NAME钮出现对话框后，可以输入你需要的 名字并在你需要的电路图上面点一下，就会自 动给电路节点定义名字，如下图中的“Vcb”， “Veb”节点。
瞬时波形，按
，并“new”一个新的
“Marker”，在“Vout”的瞬时波形图中，点击一下， 然后移动鼠标，把“marker”移动到需要的地方，就 可以看到该点的具体数值。
结果如下图所示：
按Eqn编辑公式：
这表示要对“Vout”在“Marker”m3，m4之间进行一 个频率变换，这样出来的“Spectrum”就是m3和m4之 间的频谱。
振荡器采用的初始电路
振荡器采用的初始电路如下图所示，图中的三极 管、二极管以及电阻电容等器件在ADS的器件库 中均可以找到。
清华压控振荡器实验报告
电子电路实验模电部分期末考试实验报告压控振荡器（VCO）实验者：2006010989 电64赵敏实验日期：2008年12月31日实验组号：AM63 26组一、实验内容1．设计制作一个压控振荡器（VCO），参考电路如下图。
要求输出锯齿波（v O1）的幅度（峰-峰值）约为10V。
2. 在实验室安装、调试电路，使之正常工作，之后完成下列测试（具体测试项目考核时由教师指定）。
（1）观察压控作用，即改变V I测量相应的输出信号频率f。
（自选3个测量点）以下测量在指定控制电压V I（课内考查时公布）下完成。
（2）测定输出锯齿波扫描（正程）时间。
（3）测定输出锯齿波的频率。
（4）测定输出矩形波的平均脉宽。
（5）测定输出矩形波的上升时间。
（6）测定输出矩形波的脉冲幅度。
（7）改变电路中某个元件参数，使锯齿波峰－峰值为6V，写出该元件名称及改变后的参数值。
（8）V I改成–12V，修改电路，调出输出波形。
二、理论分析与预习计算1. 理论分析整个电路前面是一个积分器，后面是一个滞回比较器。
输入的直流电压V>0 。
当A2的输出电压V O2为负的最大值-U M （运放输出的负极值，大约为-11V ）时，根据A1“虚短”“虚断”，A1反相输入端的电位近似为0，二极管D 导通，电流I=2M DU U R （U D为二极管D 的导通压降）从V O1经电容C 、电阻R 2、二极管D 流到V O2（此时i I =1IV R 也从V I 经C 流到V O1，但i I <<I ，此时i I 可忽略不计），使V O1的电位升高，即积分器对I 积分，对应下图中T 1时间段。
当V O1增大至+U T （±U T 为滞回比较器的阈值电压，可以算得±U T =±34R R U M ），再稍大一点，V O2立刻跳变为正的最大值+U M （运放输出的正极值，大约为11V ）。
于是二极管D 截止，仅有i I =1IV R 也由V I 经C 流到V O1，使V O1降低，即积分器对i I 积分，应下图中T 2时间段。
实验正弦振荡实验
实验二正弦振荡实验（一）三点式LC振荡器及压控振荡器一、实验目的1、掌握三点式LC振荡器的基本原理；2、掌握反馈系数对起振和波形的影响；3、掌握压控振荡器的工作原理；4、掌握三点式LC振荡器和压控振荡器的设计方法。
二、实验内容1、测量振荡器的频率变化范围；2、观察反馈系数对起振和输出波形的影响；3、观察温度变化对振荡器频率稳定度的影响(选做)。
三、实验仪器1、20MHz示波器一台2、数字式万用表一块3、调试工具一套四、实验原理1、三点式LC振荡器三点式LC振荡器的实验原理图如图8－1所示。
图8－1 三点式LC振荡器实验原理图图中，T2为可调电感，Q1组成振荡器，Q2组成隔离器，Q3组成放大器。
C6=100pF，C7=200pF，C8=330pF，C40=1nF。
通过改变K6、K7、K8的拨动方向，可改变振荡器的反馈系数。
设C7、C8、C40的组合电容为C∑，则振荡器的反馈系数F＝C6/ C∑。
反馈电路不仅把输出电压的一部分送回输入端产生振荡，而且把晶体管的输入电阻也反映到LC 回路两端。
F 大，使等效负载电阻减小，放大倍数下降，不易起振。
另外，F 的大小还影响波形的好坏，F 过大会使振荡波形的非线性失真变得严重。
通常F 约在0.01～0.5之间。
同时，为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响，C6和C ∑取值要大。
当振荡频率较高时，有时可不加C6和C ∑，直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容，使电路振荡。
忽略三极管输入输出电容的影响，则三点式LC 振荡器的交流等效电路图如图8－2所示。
C6图8－2 三点式LC 振荡器交流等效电路图图8－2中，C5=33pF ，由于C6和C ∑均比C5大的多，则回路总电容C 0可近似为：450C C C += （8－1）则振荡器的频率f 0可近似为：)(2121452020C C T C T f +==ππ （8－2）调节T2则振荡器的振荡频率变化，当T2变大时，f 0将变小，振荡回路的品质因素变小，振荡输出波形的非线性失真也变大。
测量放大器实验报告
目录摘要 (1)Abstract (2)1. 设计准备 (3)1.1 引言 (3)1.2 Multisim简单介绍 (3)2. 测量放大器原理图设计 (5)2.1 设计任务及要求 (5)2.2 设计原理 (5)2.3 设计方案及实现 (7)2.3.1 方案1及电路图 (7)2.3.2 方案2及电路图 (8)2.3.3 方案3及电路图 (9)2.3.4 方案4及电路图 (9)2.4 比较后选择的方案及合适器件 (13)2.5 部分功能电路 (10)3. 电路的仿真、测量波形及实物图 (13)3.1 电路的仿真 (13)3.2 测量波形 (15)3.2.1输入差模信号 (19)3.2.1输入共模信号 (20)3.3 实物图和调试波形图 (20)3.3.1实物图 (20)3.3.1调试波形图 (21)4. 设计过程的问题和解决办法........................................................................ . (19)4.1 元器件的选择............................................................................................... .194.2 实验发现的问题和解决方法....................................................................... .195. 元器件清单............................................................................................................ .216. 小结........................................................................................................................ .227. 参考文献................................................................................................................ .23摘要测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶，应变电桥.流量计，生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。
通信原理硬件实验报告
通信原理硬件实验报告实验二抑制载波双边带的产生一．实验目的：１．了解抑制载波双边带(SC-DSB)调制器的基本原理。
２．测试SC-DSB 调制器的特性。
二．实验步骤：1．将TIMS 系统中的音频振荡器(Audio Oscillator)、主振荡器(Master Signals)、缓冲放大器(Buffer Amplifiers)和乘法器(Multiplier)按图连接。
2．用频率计来调整音频振荡器，使其输出为1kHz 作为调制信号，并调整缓冲放大器的K1,使其输出到乘法器的电压振幅为1V。
３．调整缓冲放大器的K2，使主振荡器输至乘法器的电压为1V 作为载波信号。
４．测量乘法器的输出电压，并绘制其波形。
见下图：５．调整音频振荡器的输出，重复步骤4。
见下图：6．将电压控制振荡器（VCO）模快和可调低通滤波器（Tuneable LPF）模块按图连接。
8．将可调低通滤波器的频率范围选择范围至“wide”状态，并将频率调整至最大，此时截至频率大约在12kHz 左右。
LPF 截止频率最大的时候输出:(频响)9．将可调低通滤波器的输出端连接至频率计，其读数除360 就为LPF 的3dB 截止频率。
10．降低可调LPF 的截止频率，使SC-DSB 信号刚好完全通过低通滤波器，记录此频率（fh=fc+F）。
11．再降低3dB 截止频率，至刚好只有单一频率的正弦波通过低通滤波器，记录频率（fl=fc-F）只通过单一频率的LPF 输出:12．变化音频振荡器输出为频率为800Hz、500Hz，重复步骤10、11。
OSC=500HZOSC=800HZ 的频响:三、思考题1、如何能使示波器上能清楚地观察到载波信号的变化？答：可以通过观察输出信号的频谱来观察载波的变化，另一方面，调制信号和载波信号的频率要相差大一些，可通过调整音频震荡器来完成。
2．用频率计直接读SC—DSB 信号，将会读出什么值。
答：围绕一个中心频率来回摆动的值。
放大器实验报告
1 实验二晶体管单管放大器一、实验目的1、了解和熟悉掌握晶体管单管放大器2、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
3、掌握放大器电压放大倍数、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
44、、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R R E ，以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号器的输入端加入输入信号u u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与后，在放大器的输出端便可得到一个与u u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号放大了的输出信号u u 0，从而实现了电压放大。
图2－1 1 共射极单管放大器实验电路共射极单管放大器实验电路在左下图所示中在左下图所示中, , , 为函数信号发生器产生的交流信号，为函数信号发生器产生的交流信号，的交流信号经过的交流信号经过5.1K 5.1K 5.1K和和5151的电的电阻分压后，取阻分压后，取515151电阻两端的电压作为放大器的输入信号电阻两端的电压作为放大器的输入信号。
所以5151115100515151101100is s s s u u u u u ===»+ 在图在图22－1电路中，当流过偏置电阻电路中，当流过偏置电阻R R B1和R B2 的电流远大于晶体管的电流远大于晶体管T T T 的基极电流的基极电流的基极电流I I B 时（一般5～1010倍）倍），则它的静态工作点可用下式估算，则它的静态工作点可用下式估算CCB2B1B1BU R R R U +»CEBEB E I R U U I »-»U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E） 电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数beLC V rR R βA // -=输入电阻输入电阻输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // r be输出电阻输出电阻 R O ≈R C放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。
放大器试验方案范文
放大器试验方案范文放大器是一种电子设备，用于通过放大电流或电压来增强信号的强度。
为了验证放大器的功能和性能，需要进行一系列的试验。
下面是一个放大器试验方案，包括实验目的、实验步骤和实验结果的分析。
方案共计1200字以上。
实验目的：1.验证放大器的基本放大功能，即输入信号经过放大器后输出信号的增强效果。
2.根据实验结果评估放大器的增益性能。
3.比较不同放大器类型（如分立元件放大器和集成电路放大器）的性能差异。
实验材料和仪器：1.放大器电路板：包括输入端、输出端、电源接口等。
2.信号发生器：用于产生待放大的信号。
3.示波器：用于观察和测量输入输出信号波形和幅度。
4.电压表和电流表：用于测量放大器电压和电流。
5.多用电表：用于测量放大器的增益。
实验步骤：1.连接电路：根据放大器电路板说明书，正确连接输入端、输出端和电源接口，保证电路的正确工作。
2.设置信号发生器：将信号发生器连接到放大器的输入端口，并设置合适的频率和幅度，以产生待放大的信号。
3.连接示波器：将示波器连接到放大器的输入和输出端口，观察信号的波形和幅度。
4.测量电压和电流：使用电压表和电流表分别测量放大器的输入端电压和输出端电压，以及输入端电流和输出端电流。
5.计算增益：使用多用电表根据测量值计算放大器的增益，即输出信号幅度与输入信号幅度的比值。
6.分析实验结果：比较不同输入信号幅度下的输出信号幅度，评估放大器的增益性能。
实验结果分析：根据实验数据和计算结果，可以得出以下结论：1.随着输入信号的增大，输出信号的幅度也会增大。
这验证了放大器的基本放大功能。
2.通过计算增益，可以判断放大器的增益性能。
增益越大表示放大器性能越好。
3.不同类型的放大器可能有不同的增益性能。
分立元件放大器和集成电路放大器的性能差异需要进一步比较。
4.放大器的电压和电流测量结果可以用于评估电路的功耗和效率。
根据以上实验方案和步骤，可以进行放大器的试验。
通过观察信号波形和幅度、测量电压和电流以及计算增益，可以对放大器的性能进行评估。
压控振荡器实验报告
× ������
������������
������ −������������
二、实验内容
（1）观察压控作用，即改变������������ ，测量相应的输出信号频率 f。 （自选 5 个以上测 量点）
自 03
胡效赫
2010012351
（2）测定输出锯齿波的幅值。 （3）测定输出锯齿波的频率。 （4）测定输出矩形波的脉宽。 （5）测定输出矩形波的上升时间。 （6）测定输出矩形波的下降时间。 （7）测定输出矩形波的脉冲幅度。 （8）改变图 1 电路中某个元件参数，使锯齿波峰－峰值为 6V，写出该元件名称 及改变后的参数值。 修改如下： 由于± ������������ = ± ������������ × ������������ ， 故当������������ 为 43kΩ时， 取������������ 约为 24.3kΩ （如
������
������
精确到 6V 则需要调整������������ 的具体值）
（9）������������ 改成 –12V，修改电路，调出输出波形，测量输出矩形波的频率。 修改如下：将二极管反向
自 03
胡效赫
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（提高内容）改变电路中某元件参数，使 VCO 的输出线性误差减小，写出该元 件名称及参数，自选 5 个以上测量点，记录数据、计算误差，分析实验结果。 对于线性误差，压控振荡器的主要指标是： A． B． 转换关系：f = K������������ (Hz) 线性误差：指电路偏离上述转换关系的相对误差。
自 03
胡效赫
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模拟电路实验考核 压控振荡器 实验报告
一、 实验原理
1、原理图：
压控振荡器(VCO)工作原理
3．15压控振荡器一.实验目的1.了解压控振荡器的组成、工作原理。
2.进一步掌握三角波、方波与压控振荡器之间的关系。
3.掌握压控振荡器的基本参数指标及测试方法。
二.设计原理电压控制振荡器简称为压控振荡器，通常由VCO(V oltage Controlled Oscillator)表示。
是一种将电平变换为相应频率的脉冲变换电路，或者说是输出脉冲频率与输入信号电平成比例的电路。
它被广泛地应用在自动控制，自动测量与检测等技术领域。
压控振荡器的控制电压可以有不同的输入方式。
如用直流电压作为控制电压，电路可制成频率调节十分方便的信号源；用正弦电压作为控制电压，电路就成为调频振荡器；而用锯齿电压作为控制电压，电路将成为扫频振荡器。
压控振荡器由控制部分、方波、三角波发生器组成框图如下：反相器 1反相器 2模拟开关方波、三角波发生器三角波方波3-15-11.方波、三角波发生器我们知道，方波的产生有很多种方法，而用运算放大器的非线性应用电路---电压比较器是一种产生方波的最简单的电路之一。
而三角波可以通过方波信号积分得到。
电路如图C3-15-2设t=0,Uc=0,Uo 1=+Uz,则Uo=-Uc=0,运放A 1的同相端对地电压为：U+’=212211R R R U R R R U o z +++此时，Uo 1通过R 向C 恒流充电，Uc 线性上升，Uo 线性下降，则U+’下降，由于运放反相端接地，因此当U+’下降略小于0时，A 1翻转，Uo1跳变为-Uz 见土，此时Uo 略小于-R 1×U 2/R 2。
在t=t 1时，Uc=-Uo=R 1×U 2/R 2,Uo1=-Uz.运放A 1的同相端对地电压为：212211'R R UoR R R UzR U ++++=+ 此时，电容C 恒流放电，Uc 线性下降，Uo 线性上升,则U+’也上升。
当U+’上升到略大于0时，A 1翻转，Uo 跳变为Uz ，如此周而复始，就可在Uo 端输出幅度为R 1×U 2/R 2的三角波。
测量放大器实验报告
测量放大器实验报告一、系统功能及性能指标500~1A VD = V 10U 0±= f =0~10HZ ΩM R id 2≥id U =V V 5.7~5.7-+时，510>CMR K 500=VD A 时，噪声电压峰峰值< 1V电路类型：测量放大器二、实验目的本实验是学习测量放大器的设计方法和掌握测量放大器的调试方法。
其中，测量放大器称为仪表放大器或数据放大器，是对微信号进行测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱电压信号的放大，要求有较高的输入电阻来减少测量的误差和被测电路的影响。
通过实验，熟悉OP07的参数和应用，掌握电路设计调试的基本流程和方法，通过分析和计算完成实验的内容。
三、实验要求图（1）1、差模电压放大倍数500A=，可手动调节；1~VD2、最大输出电压为±10V，非线性误差< 0.5％；3、在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制5K；>10CMR4、在500=A时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；VD4、通频带0～10Hz；5、直流电压放大器的差模输入电阻≥2MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）。
四、方案论证在测量放大器的设计中，第一级应采用两个集成运放OP07同向并联接入，组成同相的差动放大器，因为这样可以增强共模抑制能力。
其中，要求两个运放的输入阻抗，共模抑制比，开环增益一致，这样才能保证具有差模和共模电阻大，还能保证使两运放的共模增益和失调及漂移产生的误差相互的抵消。
在第二级中，为了阻止共模信号的传递，差分放大电路在同向并联电路之后再接上一个OP07，从而使双端输出变成单端输出。
在输出端接一个电位器，使得电压放大倍数改变，实现放大倍数500A1~=可调，从而完成本实验的要求。
VD六、OP07芯片手册OP07简介：OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
具有低失调、低漂移、低噪声、偏置电流小等优点。
通信电子线路实验手册2012
通信电子线路实验指导书陈红霞马中华编庄觉辉审集美大学信息工程学院2010年9 月目录实验一高频通用电子仪器的使用--------------------------------------------- 1 实验二调谐放大器--------------------------------------------------------- 2 实验三丙类高频功率放大电路---------------------------------------------- 5 实验四 LC电容反馈式三点式震荡器----------------------------------------- 11 实验五石英晶体振荡器---------------------------------------------------- 13 实验六振幅调制器-------------------------------------------------------- 14 实验七调制波信号的解调------------------------------------------------- 18 实验八变容二极管调频振荡器--------------------------------------------- 21 实验九相位鉴频器------------------------------------------------------- 23 实验十集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器---------------------------- 25 实验十一集成电路（锁相环）构成的频率解调器------------------------------- 27 实验十二利用二极管函数电路实现波形转换----------------------------------- 39 附录一 F120型数字合成函数/任意波信号发生器/计数器 ---------------------- 30 附录二 LPS305直流电源供应器操作手册------------------------------------ 32 附录三 Agilent54621A/22A/24A示波器------------------------------------- 34 附录四 BT-3GⅢ型频率特性测试仪 38前言实验是学习电子技术的一个重要环节。
实验09：压控振荡器
实验九：压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator）**一、实验目的：1.了解变容二极管的基本原理与压控振荡器的设计方法。
2.利用实验模组的实际测量使学生了解压控振荡器的特性。
3.学会使用微波软件对压控振荡器进行设计和仿真，并分析结果。
二、预习内容：1．熟悉VCO的原理的理论知识。
2．熟悉VCO的设计的有关的理论知识。
三、实验设备：四．理论分析：变容二极管理论分析：一个射频压控振荡器电路大致上与振荡器相同，唯有谐振电路稍有不同。
设计上是利用变容二极管（Varator）的电特性来完成利用电压控制振荡器输出频率的设计要求。
振荡器的基本理论与设计方法已于实验八陈述，故本实验仅就变容二极管的电特性与振荡器谐振电路的不同之处加以说明。
（一）变容二极管（Varator）的电特性常见的变容二极管可分成三类：线性缓变结（Graded Junction）、突变结（Abrupt Junction）、超突变结（Hyper Abrupt Junction）。
其间的主要差异在于个别的N型（N-type）中杂质（Donor）浓度分布曲线不同而造成其电容指数值（Characteristic Exponent，r）的不同，导致其容值-电压对数曲线图（C-V Curve）的差异。
其中线性缓变结的变容二极管以其电容变率较小而最不常被采用；而突变结具有相当高的Q值，得使VCO具有较低的相位噪声（Phase Noise）特性，且其调整电压（Tuning V oltage）的范围也比较宽，大约在0~60V之间。
至于超突变结以其较线性的电压－电容特性，可以提供比突变结更佳的调整电压线性度，故此类型的变容二极管是宽频段VCO的最佳选择。
一般应用上，可以使VCO的输出频率在变化一倍频的情况下，其调整电压变化范围可以控制在20V以下。
然而，因为此类型变容二极管的Q值较突变结为低，所以使得应用此类型变容二极管设计的VCO的相位噪声特性较突变结的高些。
东南大学_通电实验_实验6正弦波压控振荡器实验
实验二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台实验电路压控振荡器（VCO ）的一般特性如下图 3.1 所示，当不加控制电压时，其输出频率为自 由振荡频率；当控制电压u C 增加时，输出振荡频率升高；当控制电压u C 减小时，输出振荡 频率降低。
Co因此，控制电压与输出频率的关系可表示为(这里认为是线性器件)：式3.1中，ω0为自由振荡频率，K 0为压控灵敏度，V c (t )为控制电压。
压控灵敏度定义为 单位控制电压引起VCO 振荡频率的调控增量，用K o 表示，单位Hz/V 。
通常，采用变容二极管作为 VCO 器件。
变容二极管是利用 PN 结的结电容随反向电压 而变化这一特性而设计制作成的一种压控电抗元件。
变容二极管的符号和结电容变化的曲线 如图 3.2 中所示。
0.15μH100pFC由于变容二极管的结电容较小，通常为几十pF，所以变容管构成的VCO 振荡频率在高频段。
以变容管为VCO 的原理图如图3.3 所示。
将变容二极管接入LC 振荡器的振荡回路中，让变容管的可调电容参与振荡频率，就构成了变容二极管VCO。
图3.3(b)和(a)分别为振荡交流通路和变容二极管电压控制电路。
由图中可知该振荡器为Clapp 振荡器，变容二极管与2.2μH 电感并接以后参与LC 回路，调节振荡频率。
必须注意的是变容二极管必须处于反偏工作状态，因此图中控制电压u C 为正的调变电压加在变容二极管负极，而变容二极管的正极通过2.2μH电感接地，如图3.3(c)所示的变容二极管控制电路。
该VCO的输出频率范围为100MHz~110MHz。
2.2μH20pF u CjCV在本实验中，所采用VCO 电路图如图3.4所示。
实验二 压控振荡器和放大器测量实验
实验二放大器和压控振荡器测量实验1、实验设置的意义宽带放大器是工作频率上限与下限之比甚大于1的放大电路。
习惯上也常把相对频带宽度大于20％～30％的放大器列入此类。
这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。
为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。
可以归入宽带放大器的还有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基带放大器或脉冲放大器（带宽从几赫到几十或几百兆赫），用于测量仪器的直流放大器（带宽从直流到几千赫或更高），以及音响设备中的高保真度音频放大器（带宽从几十赫到几十千赫）等。
用于射频信号放大的宽带放大器（大多属于带通型），如雷达或通信接收机中的中频放大器，其中心频率为几十兆赫或几百兆赫，通带宽度可达中心频率的百分之几十。
微波放大器的种类很多，有行波管放大器、参量放大器、隧道二极管放大器等。
衡量放大器性能的主要参数有增益、噪声、寄生振荡和失真等。
测量这些参数的方法也很多，但是，对于放大器的微小失真和寄生振荡的测量，一般实验技术就很难解决。
由于频谱仪具有高灵敏度，高分辨力、宽动态范围，所以能很好的解决这些参数测量的问题。
压控振荡器(简称VCO)，是输出信号频率随输入控制电压变化的振荡器，也可以看作是一种电压频率变换器。
它可以用作频率扫描信号发生器，FM调制器等，也是锁相技术的重要组成部分。
因此在现代通信、导航、雷达、广播电视、工业控制以及仪表测量等技术领域中有广泛的应用，在航空、航天电子工程设备中的应用更是随处可见，因此对压控振荡器的学习和研究十分重要。
振荡器作为一种电路元件，其输出量是对应于一定频率或频率范围的电压或功率。
利用频谱仪，这些频响数据能在示波管屏幕上准确直观地显示出来。
此外，频谱仪比起示波器来讲对低电平的失真具有更高的灵敏性，可以准确直观地显示谐波失真。
高的灵敏度和宽的动态范围也使频谱仪得以测量低电平调制。
实验二__两级负反馈放大电路
实验二三极管两级负反馈放大电路一、实验目的1、加深理解放大电路中引入负反馈的方法。
2、深入研究负反馈对放大器性能的影响。
3、掌握负反馈放大器性能的测试方法。
二、实验原理两级阻容耦合负反馈放大电路如图2.1。
为了减少电路损耗，第一级的静态工作点应选择的低一些，这样I C1电流的适当减小，就可以减少电路损耗。
第二级的静态工作点选择的高一些，放大电路的的非线性失真将得到改善。
为了改善放大器性能，电路中引入了两级交流电压串联负反馈（R F）。
这样，电路即可以稳定输出电压又可以提高输入电阻。
三、实验内容及步骤1、按图2.1连接电路。
注意接线应尽可能短。
图2.1 两级负反馈放大电路2、接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。
3、测量两级放大器的静态电流测量加反馈后V1、V2静态工作电流I C1、I C2，并将测量结果添入自制的表格中。
4、用数字万用表的交流电压200mv的档，从函数发生器中测量出频率1KHZ、幅值为1mv左右的交流信号，将它作为两级放大器的输入信号V i。
5、测量两级负反馈放大器开环输出电压和放大倍数加入输入信号V i为1KHZ、幅值1mv左右的交流电压，按表2.1要求测量两级负反馈放大器开环输出电压和放大倍数。
6、测量两级负反馈放大器闭环输出电压和放大倍数加入输入信号V i为1KHZ、幅值1mv左右的交流电压，按表2.1要求测量两级负反馈放大器闭环输出电压和放大倍数。
表2.1 动态参数测试表R L（KΩ）V i（mV）V o（mV）Av（Avf）开环∞ 1 1.5 K 1闭环∞ 11.5 K 17、观察两级负反馈放大器开环和闭环，带负载和不带负载时的输出波形⑴用示波器观察负反馈放大器开环情况下，带负载和不带负载时的输出波形，并将输出波形分别画在实验报告中。
⑵用示波器观察负反馈放大器闭环情况下，带负载和不带负载时的输出波形，并将输出波形分别画在实验报告中。
8、观察负反馈对失真的改善作用⑴将图2.1电路开环，逐步加大V i幅度，使输出波形出现非线性失真（注意不要过分失真），在实验报告中画出输出失真波形。
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3
AT6030D 频谱仪，压控振荡器模块，直流电源，1-20V 直流可调电源，衰减器，射频放大 器。 四、实验步骤
放大器
1、先将 AT6030D 频谱仪的输入端和输出端短接，在 AT6030D 频谱仪上显示输入功率与频 率的关系曲线 P1~f。 2、AT6030D 频谱仪工作调在中心频率 fc=1500MHz，SPEN 为 3000MHz，为保证放大器处于 小信号放大，AT6030D 频谱仪输出端加接一个 10dB-20dB 的衰减器，按下图 16 连接，再用电 缆相接放大器输入端，放大器输出端和频谱仪输入端相接。 3、将放大器接入，AT6030D 频谱仪上显示输入功率与频率的关系曲线 P2~f，放大器的增 益 G=P2-P1。
4
3、 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最大 （20V） 观察 AT6030D 频谱仪上所显示频率和功率， ， 并记录。 4、调节 VCO 的调谐电压 Vtune，观察 AT6030D 频谱仪上所显示频谱的变化，并用 MARKER 跟踪，读出不同调谐电压下的频率值和功率值，应满足设计要求 f=1300-2350MHz。 5、 VCO 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至某一值， AT6030D 观测频率并记录， 将 用 再用 AT6030D 观测 VCO 的二次谐波分量记录并比较。 五、实验过程原始记录（数据、图像、计算等） 1、 放大器校准频谱图如下：
1
干扰频率
fN
d (dB) = 10 lg
上的功率增益。抑制比用分贝表示则为
AP ( f 0 ) AP ( f N )
工作稳定性：是指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化时，放大器的主 要性能的稳定程度。不稳定现象表现在增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变 形等。不稳定状态的极端情况是放大器自激振荡，以致使放大器完全不能工作。 引起不稳定的原因，主要是寄生反馈作用。为了消除或减少不稳定现象，必须尽力找出 寄生反馈的途径，力图消除一切可能产生反馈的因素。 噪声系数：噪声系数是用来描述放大器本身产生噪声电平大小的一个参数。放大器本身 产生噪声电平的大小对所传输的信号，特别是对微弱信号的影响是极其不利的。 工作频率范围：指放大器满足各级指标的工作频率范围。放大器实际的工作频率范围可 能会大于定义的工作频率范围。 增益平坦度( ∆G )：指在一定温 度下，在整个工作频率范围内，放大 器增益变化的范围。 增益平坦度由 下式表示。
(1)中心频率
ω0 及频率变化范围，要求频率覆盖范围大
(2)频率稳定度高(短期和长期) 压控振荡器的频率相对稳定度一般低于用同样电路构成的固定频率振荡器。一般 LC 压控
-4 -6 -6 -10
振荡器和负阻压控振荡器稳定度可达 10 -10 /月， 晶体压控振荡器可达 10 -10 /月。 一般希 望 VCO 的频率稳定度在长期和短期范围内比较高。 (3)相位噪声，要求尽可能低，这是 VCO 最重要的质量指标。 (4)压控线性 一般压控振荡器在频率覆盖范围内并不一定能保证很好的压控线性，使用上一般则希望 压控振荡器在一定的频率范围内控制线性度越高越好。 (5)压控增益（或称压控灵敏度） 要求有一定的压控灵敏度 K。K 的大小根据技术指标要求和实际可能性来确定。从同步带 的角度希望 K 越大越好，从边带抑制的角度希望 K 越小越好。因此在满足同步范围的前提下 尽可能选取较小的 K。 (6)其他如压控方便，电路宜于集成化、抗机械振动及抗电磁干扰等。 三、实验仪器
∆G = ±
G max − G min 2 dB
图 16-1 增益平坦度
其中 ∆G ：增益平坦度 Gmax：增益—频率扫频曲线的幅度最大值 Gmin：增益—频率扫频曲线的幅度最小值 上述指标相互之间，既有联系又有矛盾。例如增益和稳定性、通频带和选择性等。需要 根据实际决定主次，进行合理设计与调整。
压控振荡器是振荡频率受控制电压
Vc (t )
控制的振荡器，即是一种频率电压变换器。输
出频率
ω = KVc (t ) , K 是压控振荡器控制灵敏度或者增益系数，单位为（弧度/秒）/伏。
VCO 作为一个振荡器，它的频率由电压来控制。压控振荡器实现压控的方法主要有如下两 种: (1) 直接改变决定振荡频率的振荡回路元件(如 R, L, C)的数值;
射频频带放大器可分为宽带放大器和窄带放大器，其主要的技术指标有：中心频率
f0 ：
中心频率就是放大器的工作频率，一般在几百千赫到几百兆赫。它是放大器的主要指标，是 根据设备的整体指标确定的。 增益：增益是表示放大电路对有用信号的放大能力。通常用在中心频率上电压增益和功 率增益两种方法表 IN
衰减器
放大器 电源
图 16
压控振荡器
1、将压控振荡器模块按下图 1 连接
+12V AT6030D VCO 1-20V
图1 2、 开启 AT6030D 频谱仪电源和 DC 电源， 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最小， 观察 AT6030D 频谱仪上所显示频率和功率杂散，并记录。
2
(2) 控制多谐振荡器中定时元件的充放电电流或电压。 利用上述方法，原则上各种振荡器都可能改造成为一个压控振荡器。VCO 首先是一个振荡 器，只是多了一个控制端，可以用电压去控制振荡器的振荡频率。 压控振荡器主要有如下几种类型: (1) LC 压控振荡器 (2) RC 压控振荡器 (3) 负阻压控振荡器 (4) 晶体压控振荡器 在应用中究竟采用那种形式的压控振荡器，必须视场合和要求而定。如果只是为了简便 和有很宽的调谐范围(即频率覆盖)，而对相位噪声没什么要求，那么可以选用由 RC 振荡器所 构成的 VCO； 如果要求有较宽的调谐范围和较低的相位噪声， 可以选用由 LC 振荡器构成的 VCO; 如果对相位噪声指标要求较高，而调谐范围并不要求那么宽，那么可以选用由晶体振荡器所 构成的 VCO。 压控振荡器的主要技术指标
时对应的频带宽度，称为放大器的通频带。通常以 B 或
2∆f 0.7 表示。
选择性：是指对通频带之外干扰信号的衰减能力，有两种描述方法：一是用矩形系数来
说明临近波道选择性的好坏；二是用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率
f N 信号抑制能力
d=
的大小，其定义为
AP ( f 0 ) AP ( f N ) ，式中 AP ( f 0 ) 是中心频率上的功率增益； AP ( f N ) 是某特定
电压增益
V0 P AP 0 = 0 Vi 功率增益 Pi 式中，V0 、Vi 分别为放大电路中心频率上的输出、
输入电压幅度，
P0 、 Pi 分别为放大电路中心频率上的输出、输入功率。通常增益用分贝表示。
通频带：为保证频带信号无失真地通过放大电路，要求放大器的增益频率响应特性必须 有与信号带宽相适应的平坦宽度。放大电路电压增益频率响应特性中增益由最大值下降 3dB
射频电路与天线实验报告 射频电路与天线实验报告
学院： 物理与信息工程学院 姓 名 朱雅泉 11.09 专业/班级： 通信工程 学 号 110800408 袁家德，吴钟华 开课实验室：物 2-505 实验类型 成绩
实验时间 实验项目名称 一、实验目的
指导教师
压控振荡器和放大器测量实验
（1）掌握射频放大器的基本原理和设计方法 （2）利用实验模块实际测量，了解放大器的特性 （3）学会用频谱仪的测试结果提取放大器的主要参数 （4）掌握压控振荡器的工作原理，了解其性能指标。 （5）学会用频谱仪对压控振荡器的性能指标进行测试。 二、实验原理
2、 接上放大器频谱图如下：
5
3、 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最小时观察的频谱图如下：
4、 调节 VCO 的调谐电压 Vtune 至最大（20V）时的频谱图如下：
6
5、 读取不同电压下的频谱图： 5V:
10V:
7
15V： 15V：
6、 记录 5V 是的二次谐波分量
8
六、实验结果及分析 本次实验第一小步实验测得放大器基本可以放大 0-16dB 左右的放大。第二小步的实验可 以观察到在调谐电压小的时候一次谐波分量的频率也比较小，二次谐波分量的频率是一次谐 波分量的两倍左右。
实验 教师 评语 签名： 年 月 日
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