高频变容二级管调频探析.doc

变容二极管调频实验 121180166 赵琛 第  PAGE 10 页 共  NUMPAGES 10 页 实验八 变容二极管调频实验 121180166 赵琛 一 实验目的 进一步学习掌握频率调制相关理论。 掌握用变容二极管调频振荡器实现调频波的电路原理。 理解变容二极管静态调制特性、动态调制特性概念。 根据变容二极管的静态调制特性，测量特性曲线。 二、实验使用仪器 1．变容二极管调频振荡电路实验板 2．100MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 三、实验基本原理与电路 1. 变容二极管调频原理 变容二极管的调频原理可用图8-1说明。变容二极管的电容和电感组成振荡器的谐振电路，其谐振频率近似为 。在变容二极管上加一固定的反向直流偏压和调制电压（图ａ），则变容二极管的结电容将随调制信号的幅度变化而变化 ，通过二极管的变容特性（图ｂ）可以找出结电容随时间的变化曲线（图ｃ）。此电容由两部分组成，一部分是 ，由反向直流偏压决定，为固定值；另一部分是变化的电容，由调制电压的幅度决定，可以表示为，其中为调制信号的频率。是电容变化部分的幅度，则有 ＝十 将代入的公式，化简整理可得 式中 = 是时，由电感L和固定电容所决定的谐振频率，称为中心频率，。是频率的变化部分，而是频率变化部分的幅值，称为频偏。式中的负号表示当回路电容增加时，频率是减小的。我们还可通过图8-1（C）及图（D）（固定，与成反比曲线）找出频率和时间的关系。比较图（a）及图（e），可见频率是随调制电压的幅度变化而变化，从而实现了调频。 从图8-1可以看出，由于和两条曲线并不是成正比的，最后得到的 曲线形状将不与 曲线完全一致，这就意味着存在调制失真，失真的程度不仅与变容二极管的变容特性有关，而且还决定于调制电压的大小和直流反向偏压的大小。 首先，关于直流反向偏压的选择，直流反向偏压如果过小，则变容二极管工作在c-u曲线的上部，此时曲线的斜率较大，即单位调制电压幅度引起的电容变化量较大，振荡回路的频偏也较大，即调频的灵敏度较高。缺点是此时c-u曲线的线性度不好，电容的变化量和调制电压的幅度不成正比，调频信号存在调制失真。直流反向偏压如果过大，则变容二极管工作在c-u曲线的下部，此时曲线的斜率较小，c-u曲线的线性度相对好一些，调频信号的调制失真较小。但缺点是，此时曲线的斜率较小，即单位调制电压幅度引起的电容变化量较小，振荡回路的频偏也较小，即调频的灵敏度较低。为兼顾二者的优缺点，一般取直流反向偏压在c-u曲线的中部。 显然，调制电压幅度愈大，则调频信号的调制失真愈大。为了减小失真，调制电压幅度不宜过大；但也不宜太小，因为调制信号幅度太小则最大频偏太小。为兼顾二者，一般取调制电压比直流反向偏压小一半多，即 。 图8-1 变容二极管调频原理 2. 变容二极管调频实验电路 变容二极管调频实验电路如图8-2。 图8-2 变容二极管调频实验电路 电路原理： 晶体管T1构成了电容三点式振荡电路 ，其中电容C6,C7是正反馈电容，反馈系数等于，晶体管的基极接了一个电容C9到地，因此晶体管构成共基极组态的放大电路。其中电阻RW2，R3，R4是基极的直流偏置电阻，电阻R53决定晶体管的集电极电压，电阻R6决定晶体管的射极静态的直流电流Ie。通常Ie越大，晶体管放大电路的放大倍数也越大，因此振荡幅度相应的增大，起振时间缩短，但同时谐波失真也会相应的增大。Ie过小，放大倍数不够，不满足的起振条件，电路无法起振。Ie过大，放大倍数过大，电路工作在饱和区，也无法正常振荡，因此通常选取Ie在1-4mA之间。 电容满足，可变电容CV1和电感L相并联，改变可变电容CV1,可改变振荡频率。电容C2也是一个小电容，当跳线J1连接上后，变容二极管D（型号为BB910）就接入振荡电路中，滑动变阻器RW1和电阻R1构成分压电路，为变容二极管D提供直流反偏电压，改变滑动变阻器RW1抽头位置可以改变变容二极管D的直流反偏电压。电阻R2是隔离电阻，通常取R2》R1，在实验中可以取300K以上。电容C3是已知电容值的固定电阻，当跳线J2连接上，跳线J1断开时，振荡回路的振荡频率固定，电容C3是为测量变容二极管的结电容提供帮助的。调制信号从IN1输入，电容C1是输入隔直电容。电容C11是一个小电容，对高频振荡信号相当于短路，对低频调制信号相当于开路，从而保证低频调制信号可以加在变容二极管D的两端，而振荡