《变容二极管》PPT课件.ppt

变容二极管调频器与相位鉴频器实验一、一、实验要解决的要解决的问题1.掌握掌握变容二极管容二极管调频器的器的电路路结构构与与电路工作原理路工作原理2.掌握掌握调频器的器的调制特性及其制特性及其测量方量方法法调频分为:1.直接调频2.间接调频 两大类直接调频利用利用调制信号直接控制直接控制振荡器的振的振荡频率，率，使其按使其按调制信号的制信号的变化化规律律变化，称化，称为直接调频。要控制要控制载波振荡器的振的振荡频率，就要用率，就要用调制信号去控制制信号去控制决定决定载波振荡器振振荡频率的率的元件或元件或电路的参数，从而使路的参数，从而使载波振波振荡器的器的瞬瞬时频率按率按调制信号制信号变化化规律律线性性变化，化，实现直接直接调频。在LC振荡器中，决定振，决定振荡器器频率的主要元率的主要元件是件是LC振振荡器回路的器回路的电感感L和和电容容C。在RC振荡器中，决定振，决定振荡频率的主要元件率的主要元件是是电阻阻R和和电容容C。因此根据因此根据调频的特点，用的特点，用调制信号去控制制信号去控制可控可控电感、感、电容或容或电阻的数阻的数值就能就能实现调频。变容二极管直接调频电路变容二极管是根据是根据PN结的的结电容随反向容随反向电压变化而化而变化的原理而化的原理而设计与工作的。与工作的。在施加反向偏在施加反向偏压时，变容二极管容二极管呈呈现较大的大的结电容。容。这个个结电容的大小能灵敏地随反向偏容的大小能灵敏地随反向偏压变化。化。利用利用变容二极管的容二极管的这一特性，将一特性，将变容二极管接到容二极管接到振振荡器的振器的振荡回路中，作回路中，作为可控电容元件，则回路的回路的电容量会随容量会随调制制电压变化，从而改化，从而改变振振荡频率，达到率，达到调频的目的。的目的。变容二极管容二极管实际上是一个上是一个电压控制的可控制的可变电容元件。当外加反向偏置容元件。当外加反向偏置电压变化化时，变容二极管容二极管PN结的的结电容会随之改容会随之改变，其其变化化规律如律如图所示所示。直接调频的基本原理是用是用调制信号直接控制振制信号直接控制振荡回路的参数，使振回路的参数，使振荡器的器的输出出频率随率随调制信号制信号的的变化化规律呈律呈线性改性改变，以生成，以生成调频信号。信号。若若载波信号是由是由LCLC自激振自激振荡器器产生，生，则振振荡频率主要由振率主要由振荡回路的回路的电感和感和电容元容元件决定。件决定。因而，只要用因而，只要用调制信号去控制振去控制振荡回路的回路的电感和感和电容，就能达到控制振容，就能达到控制振荡频率的率的目的。目的。若在若在LCLC振振荡回路上并回路上并联一个一个变容二极管，如如图所示，并用所示，并用调制信号制信号电压来控制来控制变容二极管的容二极管的电容容值，则振振荡器的器的输出出频率将随率将随调制信号的制信号的变化而改化而改变，从而，从而实现了了直接调频的目的。的目的。BG401为电容三点式振容三点式振荡器，器，产生生10MHz的的载波波信号。信号。变容二极管容二极管D401和C403构成振构成振荡回路回路电容的一部容的一部分，分，直流偏置电压通通过R427、W401、R403和和L401加至加至变容二极管容二极管D401的的负端，端，C402为变容二极管的交流通路，容二极管的交流通路，R402为变容二极管的直流通路，容二极管的直流通路，L401和R403组成隔离支路，防止成隔离支路，防止载波信号通波信号通过电源和低源和低频回路短路。回路短路。低频信号从从输入端入端J401输入，通入，通过变容二极管容二极管D401实现直接直接调频，C401为耦合耦合电容，容，BG402对调制波制波进行放大，通行放大，通过W402控制控制调制制波的幅度，波的幅度，BG403为射射级跟随器，以减小跟随器，以减小负载对调频电路的路的影响。影响。从从输出端出端J402或或TP402输出出10MHz调制波，通制波，通过隔隔离离电容容C413接至接至频率率计；用示波器接在用示波器接在TP402处观测输出波形，目的是减出波形，目的是减小小对输出波形的影响。出波形的影响。电容耦合双调谐回路相位鉴频器 相位相位鉴频器的器的组成方框成方框图如示。如示。图中的中的线性移性移相网相网络就是就是频相相变换网网络，它将，它将输入入调频信信号号u1的瞬的瞬时频率率变化化转换为相位相位变化的信号化的信号u2，然后与原，然后与原输入的入的调频信号一起加到相位信号一起加到相位检波器，波器，检出反映出反映频率率变化的相位化的相位变化，从而化，从而实现了了鉴频的目的。的目的。图中中的耦合回路相位的耦合回路相位鉴频器是常用的一种器是常用的一种鉴频器器。这种种鉴频器的器的相位相位检波器部分波器部分是由两个包是由两个包络检波器波器组成，成，线性移相网络采用耦合回路。采用耦合回路。为了了扩大大线性性鉴频的范的范围，这种相位种相位鉴频器通常器通常都接成平衡和差都接成平衡和差动输出。出。它是由调频调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级信号通过电容Cp耦合到次级线圈的中心抽头上，L1C1为初级调谐回路，L2C2为次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率fc上，二极管D1、D2和电阻R1、R2分别构成两个对称的包络检波器。J403为相位相位鉴频器器调制波的制波的输入端，入端，C414提供合适的容性提供合适的容性负载；BG404和和BG405接成共集接成共集共基共基电路，以提高路，以提高输入阻抗和展入阻抗和展宽频带，R418、R419提供公用偏置提供公用偏置电压，C422用以改善用以改善输出波形。出波形。BG405集集电极极负载以及之后的以及之后的电路在原理分路在原理分析中都已析中都已阐明，明，这里不再重复。里不再重复。1.将切将切换开关开关K401的的1-2接点短接，接点短接，调整整电位器位器W401使使变容二极管容二极管D401的的负极极对地地电压为+2V，并，并观测振振荡器器输出端的振出端的振荡波形与波形与频率。率。2.调整整线圈圈L402的磁芯和可的磁芯和可调电阻阻R404，使，使R407两端两端电压为（用直流（用直流电压表表测量），使振量），使振荡器的器的输出出频率率为10。3.调整整电位器位器W402，使，使输出振出振荡幅度幅度为1.6VP-P。变容二极管静态调制特性的测量输入端入端J401无信号无信号输入入时，改，改变变容二极管容二极管的直流偏置的直流偏置电压，使反偏，使反偏电压Ed在范在范围内内变化，分两种情况化，分两种情况测量量输出出频率，并率，并填入下表。填入下表。相位鉴频器鉴频特性的测试1.相位相位鉴频器的器的调整：整：扫频输出探出探头接接TP403，Y输入用开路探入用开路探头接接TP404，使用内使用内频标观察和察和调整整10MHz鉴频S曲曲线，可，可调器件器件为L406，T401，C426，C428，C429五个元件。五个元件。其主要作用其主要作用为：C428调中心中心10MHz至至X轴线。C426调上下波形上下波形对称。称。C429调中心中心10MHz附近的的附近的的线性。性。2.鉴频特性的测试使使载波波发生器模生器模块输出出载波波频率率10MHz,幅幅度度0.4VP-P，接入，接入输入端入端TP403，用直流，用直流电压表表测量量输出端出端TP405对地地电压（若不（若不为零，可略微零，可略微调T401和和C428，使其，使其为零），零），然后在范然后在范围内，以相距的点内，以相距的点频，测得相得相应的直流的直流输出出电压，并填入下表。，并填入下表。变容二极管动态调制特性的测量在变容二极管调频器的输入端J401接入1K的音频调制信号Vi。将K401 的1-2短接，令Ed=2V，连接J402与J403。用双踪示波器同时观察调制信号与解调信号，改变Vi的幅度，测量输出信号，结果填入下表。