高频实验指导书上的课程制作题目.docx

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高频实验指导书上的课程制作题目

一、简单类高频电路课外制作

1、调光灯的制作

（1）电路原理

图5.6调光台灯电路图

调光台灯的电路图如图5.6所示，它是一个由可控整流电路和触发电路组成的可控硅调压装置。

图中，二极管VD1～VD4组成桥式整流电路，双基极二极管V构成的张弛振荡器作为晶闸管的同步触发电路。

当台灯合上开关接通市电后，220V交流电（波形如图5.7（a）所示），通过白炽灯经二极管VD1～VD2整流，在晶闸管VT的A、K两端形成一个脉动直流电压（如图5.7（b）所示），该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。

在交流电的正半周时，整流电压通过R4、RP对电容C充电，当充电电压UC达到V管的峰点电压UP时，V管由截止变为导通，于是电容C两端的电压通过V管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲（如图5.7（c）所示），这个尖脉冲作为控制信号送到晶闸管VT的控制极G，使晶闸管导通。

晶闸管导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作，当交流电通过零点时，晶闸管自动关断。

当交流电处于负半周时，电容C又重新充电，如此周而复始，便在白炽灯泡两端电压形成两端电压形成如图5.7（d）所示）的波形。

图5.7波形图

调节电位器RP可以改变电容C的充电速度，即可改变晶闸管导通时间的长短，从而控制了可控整流器的输出电压。

当RP调到阻值较大时，电容C充至UP电压的时间较长，因此晶闸管的导通角θ比较小，可控整流器输出的电压较低，灯泡较暗。

反之，当RP调到阻值较小时，晶闸管的导通角θ比较大，输出电压较高，灯泡就较亮。

正常情况下，调节RP能使灯泡两端的电压在0～200V范围内变化，从而有效地控制了台灯的亮暗。

（2）元件选择

①电位器RW选用阻值为470k的合成碳膜电位器。

②C1，C2可用CJ10－300V以上金属膜纸介电位器。

③R1要选用功率为1W的金属膜电阻，其他电阻可用

W的金属膜电阻。

1VD1～VD4选用反向击穿电压大于300V，额定平均电流大于1A的整流二极管或桥式整流块。

晶闸管选用KP1－J型。

图5.8晶闸管检测

用万用表可对晶闸管的好坏作简易判断。

首先将万用表置于R×1k档，测量其阳极与阴极之间的正反向电阻，正常情况下均应不通，如果测得的电阻很小或短路，说明晶闸管已损坏。

然后将万用表置于R×10档，测量控制极G与阴极之间的正反向电阻，一般都在数十欧到数千欧的范围内，如果发现正反向两个方向都不通，说明晶闸管控制极已损坏了。

晶闸管控制的正、反向特性和控制特性可按图5-2-3所示的方法进行测试。

测试前，要准备一个6.3V的小电珠HL，一个10Ω左右的电阻R和两组6V电池。

当晶闸管阳极接反向电压或接正向电压，其控制极不加电压时（见图5.8（a）所示），小电珠不应发亮，若此时小电珠亮了，说明晶闸管器件已反向击穿或正向击穿了。

当晶闸管阳极和控制极都接正向电压（见图5.8（b）所示），小电珠便发亮，而且在晶闸管导通后，不接控制电压或将控制电压反接（见图5.8（c）所示），小电珠能继续发亮，说明晶闸管是好的，否则说明晶闸管控制极已损坏了。

⑤V管选用BT31、BT32、BT33等型号的双基极二极管。

挑选时，可用万用表测量双基极二极管b1、b2极之间的直流电阻，一般应为3～10k，否则说明管子有问题。

照明灯可选用60W或100W、220V的白炽灯。

可用实验电路板进行制作，按电路图连线，或制作专用的印刷线路板（如图5.9所示）。

图5.9调光台灯印制版

（3）制作

焊接时，电位器RP应在敷有电路的这一面插入实验板，然后用焊锡焊牢。

晶闸管的阳极是一个螺栓，在实验板上钻出适当的孔，装入实验板后要用螺母拧紧，以保证和电路板的相应接点焊接起来，组装好后可放在台灯的底座中。

如果在灯泡的位置上接一只电源插座，就可以制成一个输出功率为100W的晶闸管调压器，可用来作为家用电器和调压装置，比如可用来进行照明灯调光、电风扇调速、电熨斗调温等。

当然调压器要装在绝缘性能良好的机壳里，以防止漏电伤人。

（4）调试

调试时要注意以下几点：

1由于晶闸管调压装置直接与交流电网相连，因此整个调压装置的电路部分都带有较高的电压，调试时必须注意安全，防止触电。

2调压装置是通过灯泡等负载与交流电网构成电路的，所以如果不接负载（如不接灯泡），调压装置就没有工作电压，就无法进行电路的调试工作。

3调压装置接上灯泡以后就能进行调试。

正常情况下，由大到小逐渐调整RP的阻值，灯泡应由暗渐亮。

如果出现调小RP阻值，灯泡反而突然熄灭的反常现象，则说明R4的阻值选得太小了，应适当增大R4的阻值，直到RP调到阻值最小位置而灯泡不发生突然熄灭现象为止。

4调压器输出功率的大小与整流电流及可控硅额定平均电流大小有关，如果将VD1～VD4改成最大整流电流为1A的2CZ220B或2CZ85E硅整流二极管，VT改用额定平均电流3A的KP3整流器件，则调压器的输出功率可增大到300W。

2、LC电容反馈式三点式振荡器

（1）设计要求：

设计一个电容三点式振荡器。

（2）主要技术指标：

振荡频率为20MHz，输出信号幅度≥5V（峰-峰值），可调。

参考电路如下图5.10所示：

3、晶体振荡器的设计

（1）设计要求：

设计一个晶振振荡器。

（2）主要技术指标：

晶振频率为20MHz，输出信号幅度≥5V（峰-峰值），可调。

参考电路如下图5.11所示：

4、振幅调制器的设计（用MC1496集成电路构成的调幅器电路）

（1）设计要求：

用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM和DSB信号调制。

（2）主要指标：

载波频率：

15MHz正弦波， 调制信号：

1KHz正弦波，

  输出信号幅度：

≥5V（峰-峰值）无明显失真。

参考电路如下图5.12所示：

5、调幅波信号的解调设计

二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现，本实验如图5.13所示，主要由二极管D及RC低频滤波器组成，它利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程实现检波。

所以RC时间常数选择很重要，RC时间常数过大，会产生惰性失真；RC时间常数太小，高频分量会滤不干净。

5.13二极管包络检波器

图5.14　MC1496P构成的解调器

6、集成电路（压控振荡器）构成和频率调制器

图5.15为566单片集成VC0的框图及管脚排列

图5.15　幅度鉴频器输入信号电路　566构成的调频器

图5.15中幅度鉴频器，其正向触发电平定义为Usp,反向触发电平定义为USM，当电容C充电使其电压U7（566管脚（7）对地的电压）上升至Usp，此时幅度鉴频器翻转，输出为高电平，从而使内部的控制电压形成电路的输出电压，该电压U0为高平，当电容C放电时，其电压U7下降，降至USM幅度鉴频器再次翻转，输出为低电平从而使U0也变为低电平，用U0的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合与断开。

U0为电平时S1闭和，S2断开，这时I6=I7=0，I0全部给电容C充电，使U7上升，由于I0为恒电源，U7线性斜升，升至USP时U0跳变为高电平，U0高电平时控制S2闭合，S1断开，恒流源I0全部流入A支路，即I6=I0，由于电流转发器的特性，B支路电流I7应等于I6，所以I7=I0，该电流由C放电电流提供，因此U7线性斜降，U7至USM时U0跳变为低电平，如此周而复始循环下去。

566输出的方波及三角波的载波频率（中心频率）可用外加电阻R和外加电容C来确定。

F=2（U8-U5）/（R*C*U8）（HZ）；其中：

R为时基电阻；C为时基电容；U8是566管脚（8）至地的电压；U5是566管脚（5）至地的电压。

7、高频信号放大器设计

（1）设计要求：

设计一高频小信号放大电路，通过设计与调试，理解高频小信号放大器的工作原理、技术指标含义及设计方法。

（2）主要指标：

谐振频率：

6.5MHz， 谐振电压放大倍数：

大于20，通频带宽：

BW＝1MHz

8、高频功率放大器设计

（1）设计要求：

用晶体管3DG12设计一高频功率放大电路，要求三极管工作在丙类状态

（2）主要技术指标：

工作频率：

6.5MHz，输出功率：

≥100Mw，负载50Ω，效率≥80%

9、混频器的设计

 设计要求：

用模拟乘法器MV1496设计一个混频电路，要求输入信号为10MHz正弦波，本振信号为16.465MHz正弦波，输出为465KHz的正弦波，谐振回路选用465KHz的中周。

10、频率合成器设计

  设计要求：

用MC145151和CD4046设计一个频率合成器，输出频率要求为4-10MHZ，频率间隔为5KHz。

11、设计一个无线话筒

（1）设计要求:

采用晶体管或集成电路设计一个无线话筒

（2）主要技术指标：

额定电压3.0V，输出频率90MHz左右（或谐波在90MHz左右）,用FM收音机可以可靠收听,接收距离不得小于3米。

12、射频发射～接收模块

（1）射频发射元件说明

射频发射模块F05AF05BF05C

主要参数：

工作电压：

3~12V发射电流：

2~10mA发射功率：

10mW

发射频率：

315M~433M工作温度：

-40OC~+60OC频率稳定度：

10-5

调制方式：

AM；频差：

±150K传输速度：

＜10kbps

图5.16F05典型应用电路1

图5.17F05典型应用电路2

射频发射模块F05AF05BF05C（声表稳频）

（2）射频发射模块性能说明

F05系列采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性好，免调试，特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。

而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。

F05具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，当发射电压为3V时，发射电流约2mA，发射功率较小，12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约为5~8mA，大于12V直流功耗增大，有效发射功率不再明显提高。

F05系列采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止，发射电流降为零，数据信号与F05之间用电阻连接，而不能用电容耦合，否则F05将不能正常工作。

数据电平应接近F05的实际工作电压以获得较高的调制效果，F05对过宽的调制信号易引起调制效率下降，收发距离变近。

当高电平脉冲宽度在0.08~1mS时发射效果较好，大于1mS后效率开始下降，当低电平区大于10mS，接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰），而引起不解码。

如采用CPU编译码可在数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰，若是通用编解码器，可调整振荡电阻使每组码中间的低电平区小于10mS。

F05输入端平时应处于低电平状态，输入的数据信号应该是正逻辑电平，幅度最高不应超过F05的工作电压；F05天线长度可从0~250mm选用，也可无天线发射，但发射效率下降。

F05C为改进型，体积更小，内含隔离调制电路消除输入信号对射频电路的影响，信号直接耦合，性能更加稳定。

F05应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响而停振。

F05发射距离与调制信号频率幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机灵敏度及收发环境有关。

F05用PT2262编码器加小拉杆天线在开阔区最大发射距离约250米，在障碍区相对要近，由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离，如需更远的可靠距离，可在F05的输出端增加一级射频功率放大器。

（3）射频发射模块应用电路

图5.16、图5.17为F05典型应用电路，编码器采用PT2262，振荡电阻取3.3M效果较好，17脚无信号输出时，F05不工作，发射电流为零；当14脚为低电平时，17脚输出已设定的编码脉冲对F05进行调制发射，通过测试F05工作电流可大致判断F05是否处于正常发射状态，空码加天线时发射电流约6mA左右，调整R2可调整发射电流，R2取值小可提高发射距离，但易引起过调制甚至停振。

（4）射频接收模块说明

射频接收模块J05B（超外差晶体稳频）

主要性能参数：

工作电压：

5V（4.75~5.5）发射电流：

6.2mA接收频率：

315M

接收灵敏度：

-90dB解调滤波器带宽：

5K（最大值）输出数据电平：

0~5V

工作温度：

-40OC~+80OC

（5）射频接收模块性能说明：

J05系列采用超外差、二次变频结构，所有的射频接收、混频、滤波、数据解调、放大整形全部在芯片内完成，功能高度集成化，免去令人头痛的射频频率调试及超再生接收电路的不稳定性，具有体积小、可靠性高、频率稳定。

J05系列芯片接收频率免调试，安装使用极为方便。

J05具有两种工作方式选择，以适合解调不同的数据速率，第3脚悬空（内部已上拉为高电平），射频接收带宽较宽，可适应发射频率精度误差较大的声表面谐振器稳频的发射机和一般的LC发射机。

第3脚接地，射频接收带宽较窄，滤波器带宽较大，但要求配套的发射机必须具有较高的频率精度及稳定度，发射频率必须由晶体或精度较高的声振器稳频。

多次试验结果，发射PT2262振荡电阻用1.2M，第3脚悬空接收效果较好，同时对配套发射频点精度有所提高，降低发射成本，抗干扰性也较好，推荐使用。

若是用于单片机数据传输，1200~2400波特合适，否则J05B无信号输出，接收距离很近。

J05B具有与标准解码器及单片机的+5V逻辑电平接口。

J05B在无信号状态下输出为一片随机噪声，虽然在接收数据信号时噪声被抑制，但在信号较弱（远距）时这种随机噪声极易影响到数据的起止位，导致数据错误而不解码。

解决的办法是连发几次或在起止位前加一些乱码以抑制零电平状态干扰，若是标准编解码器可调整振荡电路。

每组码中间的零电平区干扰最小，同时应兼顾J05B解调滤波器带宽及发射效率，因为太低的调制频率会使发射效率降低而影响收发距离。

J05天线一般取1/4

即可，如在天线端口加谐振回路可抑制射频干扰，提高接收灵敏度。

（6）射频接收模快应用电路

图5.18，5.19为J05B、05C一则典型应用电路，配套发射电路详见F05A、F05B。

解码器振荡电阻取680K，编码器应为3，17脚为解码有效指示端，解码时输出直流高电平，可驱动一支LED发光指示。

8，10~13脚为5路数据输出，与PT对应。

如采用VD5026，VD5027编解码器，振荡电阻应都取200K，同时发射电压应改为6V。

如采用单片机时，应注意地线布局，否则单片机晶体会干扰J05工作使接收到的数据错误。

J05B、J05C对电源纹波及电压范围要求较严，不宜使用开关电源，可采用7805三端稳压器，J05B若有随机噪声输出信号，应首先检查发射电路，如是传输单片机数据则应调整单片机数据速率，若收发距离很近，用示波器观察J05B输出的数据是否被干扰（即零电平干扰点），噪声干扰可以被信号抑制，但不合理的地线及部件引入的干扰很难被抑制，应逐步断开后级电路找到干扰源，发射电路调试详见F05A、F05B。

13、49.67MHz窄带调频发射器的制作

（1）制作内容及要求

用集成电路MC2833制作窄带调频发射器。

主要指标是：

工作频率49.67MHz，最大频偏不小于3kHz，输入音频电压幅度3mV，电源电压5V。

天线有效长度1.5m，发射距离大于20m。

利用Protel设计印刷电路板（PCB）时，PCB上的元件要合理安排，注意地线宽度和高频零点电位点的布局，高频信号的走线尽可能要短一些。

制作调频机电路时，要确定最佳调整工作点。

具体方法是：

将集成电路的端子3上的固定电阻换成电位器。

调节电位器，选择不同的调制工作点，没得输出偏频与调制工作点的关系，做出它们的关系曲线（u－f曲线），从该特性曲线上确定最佳调制工作点。

（2）制作原理

49.67MHz窄带调频发射器是以Motorola公司推出的窄带调频发射集成电路MC2833为核心。

该集成电路具有以下特点：

a.工作电压范围宽为2.8~9.0V；

b.低功耗，当UCC＝4.0V，并且无信号调制时消耗的电流典型值为2.8~9.0mA；

c.外围元件很少；

d.最大具有60MHz的射频输出，典型值49MHz左右。

MC2833的端子和内部功能框图如图5.18所示。

MC2833的内部功能主要包括压控射频振荡器、音频电压放大器和辅助晶体管放大器。

射频振荡器是片内考尔皮兹（Colpitts）电路，在此电路的基础上构成的泛音晶体压控振荡器。

音频电压放大器为高增益运算放大电路，其频率响应约为35kHz。

输入语音信号从端子5输入，经过高增益运算放大电路后，从端子4输出，再输入到端子3，通过可变电抗控制谐振频率的变化，在晶体直接调频的工作方式下，产生±2.5kHz左右的频偏，如果需要提高调制器输出的中心频率和频偏，可以由缓冲级进行二倍频或三倍频，再利用晶体管放大射频功率，当时UCC＝8V时，射频输出功率可达到（＋5~＋10）dB左右。

（3）电路制作说明

49.67MHz窄带调频发射器的典型电路如图5.19所示。

图中电感可用3.3~4.7

H范围，晶体选用16.5667MHz基音晶体，要求误差在±5%左右，去耦电容可在几千皮法范围内选用。

端子9接输出负载回路，49.67MHz窄带调频信号通过拉杆天线辐射。

图5.18Mc2833的端子和内部功能框图

图5.1949.67MHz窄带调频发射电路

15、49.67MHz窄带调频接收器的制作

（1）制作内容及要求

用集成电路MC3363制作窄带调频接收器。

主要指标为：

工作频率49.67MHz，电源电压2~7V，调制好后可接收制作的窄带调频器发出的信号。

利用Protel设计印刷电路板（PCB）时，PCB上的元件要合理安排，注意地线宽度和高频零点电位点的布局，高频信号的走线尽可能要短一些。

（2）制作原理

49.67MHz窄带调频接收器是以Motorola公司推出的窄带调频发射集成电路MC3363为核心。

该集成电路的特点可查阅Motorola公司通信器件手册。

MC3363的端子和内部功能框图如图5.20所示。

的内部功能主要包括第一混频、第二第一本振限幅中放和正交检波等。

图5.20MC3363的端子和内部功能框图

端子说明：

端子1　1stmixerinput混频信号输入端子15muterinput弱音输入

端子2base基极（基带信号输入）端子16recoveredaudio音量调整

端子3　emitter　　　　　　发射极端子17comparatorinput比较输入

端子4　collector　　　　　集电极端子18comparatoroutput比较输出

端子5　2ndLO　emitter　2nd　LO发射极端子19muteroutput弱音输出

端子62ndLObase2nd　LO基带信号输入端子20VEE电源电压

端子72ndmixeroutput混频信号输出端子212ndmixerinput2nd混频信号输入

端子8VCC电源电压端子222ndmixerinput2nd混频信号输入

端子9limiterinput限幅输入端子231stmixeroutput1st混频信号输出

端子10limiterdecoupling限幅减弱端子241stLOoutput1stLO（本振）输出

端子11limiterdecoupling限幅减弱端子251stLOtank1stLO接外部信号

端子12meterdrive米、公尺、表驱动端子261stLOtank1stLO接外部信号

端子13carrierdetect载波检测端子27VaricapcontrolVaricap控制

端子14quadraturecoil积分环端子281stmixerinput混频信号输入

49.67MHz窄带调频接收器的典型电路如图所示。

输入到端子2的窄带调频信号的中心频率为49.67MHz，经放大后从端子1加到第一混频器，而38.97MHz的第一本振信号从内部注入。

若要用外部振荡信号时，需100mV电压从端子25和端子26输入。

第一中频信号为10.7MHz，通过三端陶瓷滤波器从端子21加到第二混频器。

而10.24MHz的第二本振信号由另一块晶体产生。

第二混频器输出455MHz中频信号，也经陶瓷器从端子9加到限幅中放，增益为60dB，带宽较窄，约3.5kHz，正交检波后从端子16输出音频信号，后接一片音频放大器（MC34119D）。

（3）制作电路说明

图中的一些外接元件说明如下，第一本振所用泛音晶体的串联电阻应远小于300

，与晶体并接的300

电阻限制其他的振荡频率出现。

而正交线圈两端并联的68k

电阻用来确定解码器的峰距（线性范围），较小的阻值可降低Q值，以改善频偏线性区大小，但却会影响再现音频信号的电平幅度。

对于集成电路来说，在信噪比失真比（SINAD）为12dB时，具有优于0.3

V的灵敏度。

信噪比失真的意义（简称信噪比）为

SINAD（dB）=

（dB）

式中，S为信号电平，N为噪声电平，D为失真分量电平，通常指解调器输出有用信号的二次谐波电平。

在规定的信噪比下，窄带调频接收机输入所需要的最小信号电平，称为SINAD灵敏度，可用

V或dB表示。

如图所示，LC为455kHz正交谐振回路。

RP为音量控制电位器。

B1为10.245MHz泛音晶体，负载电容32pF。

B2为38.79Hz泛音晶体，串联型晶体振荡器调整线圈为0.68mH。

Z1为455kHz陶瓷滤波器，Rin=Rout=1.5-2.0（k

）。

Z2为10.7MkHz陶瓷滤波器，Rin=Rout=330（k

）；若采用晶体滤波器，可以更好地改善相邻频道干扰，提高接收机的选择性和灵敏度。

R用来调整发光二极管电流ILED≈

，ULED一般为1.7~2.2V。

其它元件参数可按照图中选用，要求误差不大于±5%，去耦电容可在几千皮法范围内选用。

图5.2149.67MHz窄带调频接收电路

16、其他题目

附录：

高频实验课外制作作品展示

1、本振频率合成器

2、FM调制电路

3、无线话筒

4、模拟乘法器

5、并联型晶体振荡器

6、倍频器

7、锁相环

希望各位同学积极配合，用心去完成！

有一句关于实践的谚语是这样说的：

“我听到的会忘掉，我看到的或许能记住，我做过的才真正明白。

今日的你是你过去习惯的结果；

今日的习惯，将是你明日的命运。