调幅和检波电路的设计与仿真分析报告.doc

课 程 设 计 报 告电子与信息工程学院电子线路课程设计报告（ 2010 2011 学年 第 二 学期）班 级：_电子0901_学 号：_1402090103_姓 名：_ 指导教师： _2011 年 6 月 课程设计题目 调幅和检波电路的设计与仿真分析内容和要求：任务一：普通调幅电路的设计与仿真分析1. 用模拟乘法器实现单频调幅。2. 用模拟乘法器实现多频调幅（要求调制信号含有三个频率）。 注：载波、调制信号的幅值及频率自定。任务二：检波电路的设计与仿真分析 利用任务一实现的单频调幅电路输出作为输入，用模拟乘法器和低通滤波电路实现同步检波。设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）1、 模拟乘法器MC1496的工作原理： 模拟乘法器的管脚图：其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源V5与V6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V7、V8为差分放大器V5与V6的恒流源。 模拟乘法器的内部结构：静态工作点的设定(1)静态偏置电压的设置 静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图10-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系，即8=10, 1=4, 6=1212V6(12)8(10)2V12V8(10)1(4)2.7V12V1(4)52.7V(2)静态偏置电流的确定 静态偏置电流主要由恒流源I0的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻VR接正电源+VCC由于I0是I5的镜像电流，所以改变VR可以调节I0的大小，即 当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-Vee，5脚通过一电阻VR接地，所以改变VR可以调节I0的大小，即根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA，一般取。在本实验电路中VR用6.8K的电阻R15代替。2、 普通调幅电路的设计及仿真：用模拟乘法器实现单频调幅普通条幅波的实现框图：根据上面的引脚图，作出如下设计：两输入端8和10脚直流电位均为6V，可作为载波输入通道；Y通道两输入端1和4脚之间有外接调零电路；输出端6和12脚外可接调谐于载频的带通滤波器；2和3脚之间外接Y通道负反馈电阻R8。若实现普通调幅，可通过调节10k电位器RP1使1脚比4脚高，调制信号与直流电压叠加后输入Y通道，调节电位器可以改变Vy的大小，即改变指数Ma；若实现DSB调制，10k电位器RP1使1、4脚之间直流等电位，即Y通道输入信号仅为交流调制信号。为了减小流经电位器的电流，便于调零准确，可加大两个750电阻的阻值，比如各增大10。MC1496线性区好饱和区的临界点在15-20mV左右，仅当输入信号电压均小于26mV时，器件才有良好的相乘作用，否则输出电压中会出现较大的非线性误差。显然，输入线性动态范围的上限值太小，不适应实际需要。为此，可在发射极引出端2脚和3脚之间根据需要接入反馈电阻R8=1k，从而扩大调制信号的输入线性动态范围，该反馈电阻同时也影响调制器增益。增大反馈电阻，会使器件增益下降，但能改善调制信号输入的动态范围。MC1496可采用单电源，也可采用双电源供电，其直流偏置由外接元器件来实现。1脚和4脚所接对地电阻R5、R6决定于温度性能的设计要求。若要在较大的温度变化范围内得到较好的载波抑制效果，R5、R6一般不超过51；当工作环境温度变化范围较小时，可以使用稍大的电阻。5脚电阻R7决定于偏置电流I5的设计。I5的最大额定值为10mA，通常取1mA。由图可看出，当取I5=1mA，双电源（+12V，-8V）供电时，R7可近似取6.8k。输出负载为R15，亦可用L2与C7组成的并联谐振回路作负载，其谐振频率等于载频，用于抑制由于非线性失真所产生的无用频率分量。VT1所组成的射随器用于减少负载变化和测量带来的影响。下面是实验电路图：观察示波器，适当调节R15，当R15为100%时，可以看到输出波形：其频谱图为：改变直流电源的值，观测其对输出调幅波的影响：当直流电源的值变为3V时，可以看到波形有明显失真： ： 当直流电源的值变为5V时，可以看到波形有轻微失真：当直流电源的值变为18V时，可以看到如下波形： 用模拟乘法器实现多频调幅（要求调制信号含有三个频率） 要有三个频率，就只要在原有的调制信号上加上另外两个不痛频率的信号： 下面是波形图： 其频谱图为：3、 检波电路的设计与仿真调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器，同步检波器。下面是同步检波器的框图： 检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD很大，使电容器上的电压c很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如左图所示。 理想情况下，峰值包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完全相同。但实际上二者之间总会有一些差距，亦即检波器输波形有某些失 真。本实验可以观察到该检波器的两种特有失真：即惰性失真和负峰切割失真。 惰性失真是由于负载电阻R与负载电容C选得不合适，使放电时间常数RC过大引起的。惰性失真又称对切割失真，如左下图所示。通常使检波器音频输出电压的负峰被切割的失真称为负峰切割失真或底部切割失真，如右下图所示。 下面是检波电路的原理图： 观察输出波形：改变低通电路的参数，观测其对输出波形的影响：R=5K,C=1.5时的波形： ：R=0.8K,C=0.1时的波形：实验小结通过进行本次电子线路课程设计，我对普通条幅的相关知识有了更深的理解，同时，我对检波电路的性能及工作原理也有了更深的掌握。以前看书的时候对模拟乘法器只有一点的认识，现在我通过上网查资料和阅读相关书籍，巩固了模拟乘法器的相关知识，又因为是设计型实验，我增强了自己的实际动手能力并且让自己的思维更加活跃，能开阔思维，也学会了用不同的视角看待问题的方法。 在设计过程中我遇到了很多的问题，比如电路连好之后发现仿真图不出正确的结果，在这个时候就要慢慢检查电路排查错误，有的时候是电路连错或者器件选择不恰当，这都要靠自己的细心。实在不懂得时候可以上网查询有关资料或者求助于同学，在做实