《通信系统基础实验》课程设计性实验报告-PAM脉冲幅度调制器电路设计.doc

1 通信系统基础实验 课程 设计性实验报告 设计课题 PAM 脉冲幅度调制器电路设计 专业班级 通信工程 1 班 学生姓名 学 号 指导教师 陈 昊 2 目录 第 1 章 PAM 原理及方框图 2 第 2 章 PAM 单元模块设计 3 2 1 方波产生电路 3 2 2 分频器 5 2 3 积分单稳电路 5 2 4 限幅放大电路 6 2 5 取样门 7 第 3 章 电路原理图 9 第 4 章 系统仿真 10 第 5 章 总结与体会 13 第 6 章 参考文献 14 3 摘要 利用电子设计自动化 EDA Multisim 2001 仿真软件平台对 通信系统实验课程的功能部件进行仿真分析 以软件代替硬件 以仿真模拟实做 使抽象的理论变得直观形象 大大提高了课堂 教学效果 也弥补学院实验实训中心硬件条件的不足 Multisim 2001 用于通信系统实验课程的实验教学对通信系 统实验的仿真 传统的做法是建立实际电路或用购买的实验箱 利用各种仪器进行测试 计算和性能分析 这种方法往往受实验 仪器精度的制约 影响实验的准确性 还常由于电路搭接时的种 种问题引起性能改变 Multisim2001 是当今全球著名的电路仿 真标准工具之一 利用它进行通信电子电路的仿真实验 不仅可 以大大扩展高频电路实验的种类 而且由于它输入信号的幅度 频率和相位都可以控制到精确数值 实验效率可以大大提高 用 数字仪器仪表测量 提高了实验精确度 同时具有分析与设计电 路的强大功能 因此 利用其对通信电子电路进行 关键词 通信系统基础实验 Multisim 200l 仿真分析 PAM 4 第 1 章 PAM 原理及方框图 脉冲振幅调制 PAM 是脉冲调制中最常用的一种调制方式 它是把模拟信号变为一系列在时间上离散的窄脉冲 这些窄脉冲 的幅度随模拟信号瞬时值的变化而变化 从 PAM 信号的幅度来 看仍然是连续的 因此 这种信号仍属模拟信号的范畴 PAM 是抽样定理的一个运用 抽样定理指出 一个频带受限 的信号 m t 如果它的最高频率为 fh 则可以唯一地由频率等于 或大于 2fh 的样值系列所决定 在满足抽样定理的条件下 抽样 信号保留了原信号的全部信息 并且 可以从抽样信号中无失真 地恢复出原始信号 抽样定理的原理框图如下图 1 1 所示 输入信号 图 1 1 抽样定理的原理框图 利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间值的过程称为抽 样 抽样后的信号称为脉冲调幅 PAM 信号 PAM 系统的方 框图如图 1 2 所示 低通滤波器抽样保持低通滤波器 抽样脉冲 5 语音信号 图 1 2 PAM 系统的方框图 16KHZ 的 低频信号 二分 频 波形 变换 脉冲 放大 取样 门 6 第 2 章 PAM 单元模块设计 2 1 方波产生电路 方波产生电路采用 4066BD 芯片和晶振构成的晶体谐振电路 4066BD 引脚如图 2 1 1 所示 图 2 1 1 4066BD 引脚图 4066BD 由一振荡器和 14 极二进制串行计数器位组成 振荡 器的结构可以是 RC 或晶振电路 CR 为高电平时 计数器清零且 振荡器使用无效 所有的计数器位均为主从触发器 在 CP1 和 CP0 的下降沿计数器以二进制进行计数 在时钟脉冲线上使用 施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制 7 2 2 分频器 为了得到 8KHZ 的低频信号 我们需要对 16KHZ 的低频信号进 行二分频 二分频电路采用 D 触发器来实现 D 触发器连线如图 2 2 1 所示 图 2 2 1 D 触发器构成 2 分频电路 每当输入一个时钟信号 Q 就被置为 D 的原有值 同时 Q 值 改变 D 也是如此 而 D 改变时 脉冲边沿也就过去了 2 3 积分单稳电路 单稳态电路只有一个稳定状态 在外界触发脉冲的作用下 电路从稳态翻转到暂态 在暂态维持一段时间之后 又返回稳态 并在输出端产生一个矩形脉冲 单稳电路采用 555 定时器构成的 单稳态电路 其单稳电路如图 2 3 1 所示 8 VccVcc Vcc RCTw 3 2 0 ln RC1 1 图 2 3 1 555 单稳态电路 其脉冲宽度 2 4 限幅放大电路 对脉冲信号幅度进行放大 这里采用 9 到 5V 放大电路 限 幅放大电路简单的说就是要对幅度一定限制在某一范围的同时又 要对脉冲信号进行放大作用 限幅放大电路如图 2 4 1 所示 9 图 2 4 1 限幅放大电路 限幅放大电路的选取是根据的取样门来决定的 由于采样门 这里采用的是场效应管 所以其幅度的放大范围在 9 到 5V 2 5 取样门 场效应管和多选一芯片都可以用来做取样门 在此我们选择 场效应管作为取样门 N 沟道场效应管的 G S 极 D S 极电压使 两个 PN 结反向偏置 当 PN 结反向电压增大时 由于 P 型硅是 到掺杂 故两边耗尽区就向 N 区中间扩展 将 N 区夹得很窄 像 一条 沟 沟的材料是 N 型硅 故简 N 沟 由于耗尽区不导电 所以导通电流就只能从沟中流过 UGS 越大耗尽区越向 N 区扩展 导电面积越窄 电阻越大 管子导通电流 ID 越小 反之 导通 电流 ID 就越大 这就是改变基极电压 UGS 可以控制 D 极电流 ID 的基本原理 当 UGS 增大到一特定电压 Up 时 两边耗尽区挨拢 10 狭窄的 沟被 夹断 D S 极间就失去了导电通道 这时 D S 极尽管仍 加有电压 但管子不能导通电流 处于截止状态 场效应管的工 作原理图如下图 2 5 1 所 图 2 5 1 场效应管原理图 16K 的低频信号经过 2 分频 再经过单稳态电路 产生的脉 冲信号去接场效应管的控制端 300 3400hz 语音原始信号 接到 场效应管的输入端 如图 2 5 2 所示 11 图 2 5 2 采样原理图 第 3 章 电路原理图 图 3 1 PAM 电路原理图 图 3 2 实物电路图 12 第 4 章 系统仿真 1 PAM 系统仿真采用 Multisim 软件进行仿真 Multisim 软件介绍 Multisim 2001 是EDA 电子设计自动化 中一个完整的 电路设计与仿真分析工具软件 以Windows 为基础 是 EWB Electronic Workbench 电子工作平台 的升级版 具有界 面形象直观 操作方便 分析功能强大 易学易用等突出特点 得到广泛的应用 Multisim 用软件的方法虚拟电子和电工元器件以及电工 和电子仪器仪表 利用这些虚拟器件和虚拟仪器 就能实现在传 统实验室中才能完成的实验 其特点是 以软件代替硬件 以仿 真模拟实做 达到了与实装实验室同样的教学效果 显著地提高 了设计与学习效率 同时也弥补了学院通信技术实验实训室硬件 条件的不足 彰显出仿真软件的强大生命力 结合通信系统基础 实验课程的教学需要 根据课程的主要内容 开发了 并联回路 谐振特性分析 等十个实验 拨动鼠标 通过一个个仿真实验 使抽象深奥的理论变得直观形象 使许多复杂问题变得一目了然 有利于学生理解概念 领会知识 掌握技能 大大降低了学习难 度 调动了学生学习的积极性 极大地提高了课程教学效果 同 时 学生利用Multisim 软件 自己设计和分析电路 必将提高 学生的自学能力和勇于探索的创新精神 有力地促进高素质技能 型创新人才的培养 13 PAM 系统仿真如图 4 2 1 4 2 2 所示 图 4 2 1 图 4 2 2 PAM 系统仿真图 14 示波器显示图如下 15 第 5 章 总结与体会 通过这次课程设计 我更加深刻的学习了模拟调制系统和抽 样定理等方面的知识 同时也熟悉了 MULTISIM 软件 在设计的 过程中免不了要查阅各种资料 向老师和同学请教一些问题 在 查阅资料和向老师同学请教问题的过程中是我受益匪浅 有些问 题我觉得很不容易的 但是一问老师或者同学就一下子明白了 这是我更深刻的明白了什么事情每个人有不同的思考方法 有时 换个角度思考问题会使问题变得很简单的 总的来说 这次课程设计让我温习了以前的知识 也学到了 不少新的知识 在设计的过