模拟电子线路课程设计资料

1、目录 一、课程设计目的2 二、课程设计正文2 2.1方案设计2 2.2电路设计3 2.2.1 方案1 3 222方案2 4 2. 3电路原理图 8 2.4运行详细描述（方案2） 13 2.5 _制作调试过程 14 三、课程设计总结或结论 15 15 四、参考文献 一、课程设计目的 调幅，它是指用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。 调幅波的设计：在线性调制系统中，较常用到的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称 为调幅（am。在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。我们可以通过任何一种非线 性器件都可以来产生调幅波。设计一个调幅波电路， 其载波由高频信号发生器

2、或一定电路产生， 作为调幅波的载波，信号发生器产生或一定电路产生的低频信号作为调制信号，载波及调制信 号经乘法器后产生普通调幅波（am。 二、课程设计正文 2.1总体论述 （1）具体设计任务 1，根据实验设计要求：设计调幅波电路。 2，设计该电路的实现方案，设计绘制电路原理图并选择元器件 3，通过web仿真软件进行仿真，记录并完善设计。 （2）输入要求； 载波频率为50kHz，调制信号频率为160Hz （3）输出要求； 输出为普通调幅（AM ）信号 （4）性能指标； 振幅调制的载波采用高频信号频率为50kHz的正弦波，调制信号采用频率为160Hz的 正弦波。 振幅调制器的设计采用乘法器产生普通

3、调幅波。 载波信号一方面可以通过信号发生器产生，另一方面也可以通过克拉泼振荡电路产生 50kHz的正弦波。 同理，低频信号可以利用已有的信号发生器产生，另一方面可以通过文氏振荡电路产 生输出160Hz的正弦波信号，幅值根据实际需要自行确定。 根据要求选定高频三极管，以及各个谐振回路的元件参数。 （5）实际电路所能完成的功能 （6）理论电路所能完成的功能。 产生载波频率为50kHz的调幅信号； 2.2方案选型 22 1方案1 : 先产生载波和调制波，二者经过乘法器后即可产生调幅波，在输出端添加一个相加器, 将双边带调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得到标准调幅波，如下图： 调制信号 普通调幅波

4、的产生原理框图 用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波的振幅按调制信号的规律变化，便可得到调幅 波。连接已调波幅值各点所形成的包络线，反映了调制波的特点。 任意的 AM 已调信号可以表示为S am(t)=c(t)m(t) ，当 m(t)=A 0 +f(t); c(t)=cos( w c t+ 0 0 )，且A0不等于0时，称为常规调幅，其时域表达式为： S am (t)= c(t)m(t)= A 0 +f(t) cos(w c t+ 0 0 ) 其中A0是外加的直流分量，f(t)是调制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号。w c =2 n f c为载波信号的角频率， 0 0为载波信号的起始

5、相位，为简便起见，通常设为0。常 规AM通常可以用上图所示的系统来实现。 222方案2: 2.221 总体方案 总的原理方框图： 在线性调制系列中， 最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅(AM。在 时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波 的振幅按调制信号的规律变化，便可得到调幅波。连接已调波幅值各点所形成的包络线，反映 了调制波的特点。已调波已经不是纯粹的正弦波了，这表明已调波的获得是一个频率变换过程， 只有通过非线性元件才能实现。 工作原理： AM信号的时域表示式为： 调制信号 调幅信号， 必&)= 叫 + 诡纵 Q) 式中，L为外

6、加的直流分量，但可以根据上述公式可以看作是转化为电路的载波增益；m(t) 可以是调制信号。AM信号的典型波形和频谱分别如下图： 可见，AM信号波形的包络与输入基带信号m(t)成正比，故用包络检波的方法很容易恢 复原始调制信号。 2.222部分电路方案： 1 信号产生部分 一载波部分： 通过克拉泼振荡电路可以实现高频载波的50kHz的正弦波信号。由于产生的是频率高的信 号且实验电路的不够完善，因此在实验中就导致输出的波形会产生一定的失真，但总体来说， 电路基本稳定。 正弦波振荡器是一种不需要输入信号控制，自动地将直流能量转换为频率和振 幅特定的正弦交变的电路。它由主网络和反馈网络构成的闭合环路。

7、 起振条件： gm (gm)mi n=C2/C1*goe +(wo3)*(C1*C1)*L/Qo+C1/C2*gie (1 )振幅起振条件： VfVi 或 T( osc)1 (2 )相位起振条件： t( osc) =2nn( n0, 1, 2,) 反馈振荡器，既需要满足起振条件，又要满足平衡条件。 因此有如下起振过程：当电源接通后，环路增益的模值T(c)随振荡电压振幅Vj增 大而下降的特性电接通后，环路增益的相角T( .osc)则必须维持在2nn上。振荡电压有小到 大建立，由于管子的非线性，振荡频率是变化的。当起振时T(osc) .1,而V迅速增长；而后 T ( osc)下降，Vi的增长速度变

8、慢；直到T ( osc) = 1时，Vi停止增长，振荡器则进入平衡状态。 在相应的平衡振幅 ViA上维持等幅振荡。电源刚接通，放大器小信号工作，增益较大，而当Vi增 大到一定数值后，放大器进入大信号工作，由于放大特性非线性，放大器的增益将随Vj增大而 减小，相应地T ( osc)也就随着Vi的增大而下降。因此符合对 T ( osc)的要求。 平衡条件： (1 )振幅平衡条件：环路增益的模T( osc) =1 (2) 相位平衡条件：环路增益的相角：T(osc) =2 nn (n = 0, 1, 2，) 稳定条件： (1 )振幅稳定条件T (0 s c随着Vi的增大而下降 (2 )相位稳定条件(国

9、o sc也就随着w增大而下降 (3) 稳定过程 某种外因使T ( osc)* ViT(osc八，反过来又使Vi下降，又在新的平衡值ViA满足 平衡条件，外因使T的增量与内因使 T的减量相等，重新平衡，T( osc)增大同理。 Vi =ViA，T(.osc1 干扰 ViViA环路特性 T(-osc) T( .osc) 最后在新的平衡值ViA上重新满足平衡条件T (osc)二1 干扰 ：Vi =V iA , T ( osc) =1 Vi : V T ( osc)1 V T ( osc) 2 最后达到新的平衡。 .调制部分： 方案2中16 0 Hz的载波是由函数信号发生器产生的，函数信号发生器图标和

10、面板 有频率(Frequency)、占空比(Duty cycle )、振幅(Amplitude )、直流电平偏置(Ofset)。 分别如图(a)、( b)所示，可产生正弦波、三角波、方波三种电压信号，可调节的参数 函数信号发生器 正端：表示输出信号对 Common端向外输出正向信号。 负端：表示输出信号对 Common端向外输出负向信号。 Common端: Common端提供了输出信号的参考电平，使用中一般应接地。 函数信号发生器的调节 信号选择：提供了正弦波、三角波、方波。 频率：调节范围为(1Hz999MHZ。 占空比：调节范围为(1%99%。 电压幅度：指偏置电压到其峰值电压，调节范围为

11、( 1V 999kV )。 电压偏置：表示在输出的信号上叠加一个直流分量(偏置电压单位与信号电压幅度 单位相同)，调节范围为(-999 kV 999kV )。 则若产生16 0 Hz的正弦载波只需将信号选择选成正弦波，频率为16 0 Hz。 采用信号发生器可直接产生160Hz的低频正弦波调制信号，幅度由实际电路波形决定。 2 .电路调制部分 一相乘器的内部结构 模拟乘法器是完成两个模拟量相成的电子期间。高频电子线路中的振幅调制、同步检波、 混频、倍频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相成或包含相乘的过程。 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器，其中T1、T2与T3、T4组成双差分放大区

12、，集电极 负载电阻Rc1、Rc2。T5、T6组成的单差分放大器用语极力T1T4。T7、T8及其偏置电路构成 恒流源电路。引角 8与10接输入电压vx，引角1与4接另一输入vy，输出电压vo从引角6 与12输出。引角2与3接外接电阻RE，对差分放大器 T5、T6产生电流负反馈，可调节乘法 器的信号增益，扩大输入电压vy的线性动态范围。引角14为负电源端或接地端，引角5外接 电阻RE,用俩调节偏置电流I5及镜像电流10的值。 MC1496的应用：振幅调制、同步检波、鉴频。其中振幅调制是使载波信号的振幅随调制 信号的变化规律而变化的技术。振幅调制信号的解调过程称为检波。鉴频是调频的逆过程。 二. 相

13、加器 若在输出端添加一个相加器，将调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得到标准调幅波， 以便更好的产生调幅波。 三. 增益部分 AM信号波形的包络与输入基带信号m(t)成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调 制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足-,否则将出现过调幅现象 而带来失真，因此在选择增益部分的大小时。必须通过一定的计算和调试确定4 2.3电路原理图 2.3.1 方案一： 2.3.1.1调幅波信号原理图如下图: .5 k Ohm Rp FSJ/22 k Ohm 何占啊 4 3k Qhm 0再 E 亲 k OhlTj 2.3.1.2载波信号的产生： 方案一中50KHZ的载

14、波是由函数信号发生器产生的，函数信号发生器图标和面板分 别如图(a)、( b)所示，可产生正弦波、三角波、方波三种电压信号，可调节的参数有 频率(Frequency)、占空比(Duty cycle )、振幅(Amplitude )、直流电平偏置(Ofset) 频率 电压幅.度 电平僞置 2.3.1.3调制信号的产生: 调制信号采用同相集成运算放大器与串并选频电路组成的振荡器产生，此振荡器又称 为文氏电桥振荡器。 振荡器的起振条件是：当wosc=wo时，RC串并联电路提供零相移，环路满足相位平衡 条件，在这个频率上，振荡器的环路增益为： T (wo) =1/3*(Rt+R1)/R1,即 T (w

15、o) 1,所以选取 Rt 和 R1，使 Rt2 R1，就 可满足振幅起振条件。振荡器的振荡角频率为：wosc=wo=1/R*C。 调制信号产生电路图如下: 1 2 V fl 若产生160Hz的调制正弦波，根据wosc=wo=1/R*C，可选R为4.5kOhm,C近似为0.2uF ,231.4 乘法器的内部结构 模拟乘法器是完成两个模拟量相成的电子期间。高频电子线路中的振幅调制、同步检波、 混频、倍频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相成或包含相乘的过程。 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器，其中 T1、T2与T3、T4组成双差分放大区，集电极 负载电阻Rc1、Rc2。T5、T6组成的

16、单差分放大器用语极力 T1T4。T7、T8及其偏置电路构成 恒流源电路。 2.3.2 方案二： 2.3.2.1调幅波电路总原理图： 12V UF Fj Rj 4 电 & 电 UH 1VMO V0 7 2.322载波部分: F u 由于克拉泼振荡电路是电容三点式振荡器的改进型电路，区别仅在回路中多加一个与相串 接的电容C3。通常C3取值较小，常满足 C3C1, C3C2，因此回路总电容 C主要取决于 C3 。而回路中不稳定电容主要是三极管的极间电容，他们又都直接并接在C1、C2上，不影 响C3的值，结果减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且C3越小，回路标准就越高。 根据 C=C1*C2*C3

17、/ ( C1*C2+C2*C3+C1*C3 )=C3，wO=1/sqr(L*C)，可得如 2.3.2.1 所示的工作 原理图。但是减小C3来提高回路标准是以牺牲环路增益为代价，若取值过小，振荡器就会不 满足振幅起振条件而停振。而且克拉泼振荡电路在偏置电路导通时才可工作，因此在Re上产 生的压降Vbe必须大于0.7V。 2.3.2.3调制部分： O Lrt M SO 11 Tel Com mor* 2.4运行详细描述(方案2) 2.4.1调幅信号 Chann-el A Reduce i Reverse posit bon | Q1P a | oc | All! Brtj Trigger Leve

18、l | 08 X position | UJU rfaA-B Channel B T1 0.0008S T2 陰T1 6.0600f MM -2.8597U MA2 VB2 V&i-VBI Tlmt bafe rnnt jut Y position BD 0| ocf 2 WD 242载波频率为50kHz的调幅信号，此时间隔为 0.02ms/div. 0.6060 T2 360 . 285 ns T2T1 366 . 2875 ns 288.09E2 nU Zfi2 1 .6298 V VW”两 1 . 3417* 臧 -Time base X posit bon OflO nm B/A A/

19、E IE3 Trigger Edge Lavel |ojg jA | B Ext C hannel A |塩 Y position |0JD Channel B 2 V/Db Reduce Reverse 0 DC Q CC Save 接通电源后，开始后的一段时间，克拉泼电路满足起振条件，从无到有开始起振，之后振汤满 足平衡条件；输出等幅持续振荡，进而保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏的稳 定条件，进入保持稳定状态。 2.5制作调试过程 应写明各课程设计小组的制作过程的具体分工，如出现问题应进行故障分析，指出主要问 题所及你们所认为正确的解决办法。 我所做的是方案2的信号发生部分，在

20、此过程中，遇到了一下几个问题啊： 电路的不起振：不满足起振条件， 依照电路的起振条件通过调节起振电路的 调幅信号失真：元件参数设置的不精确和频率的偏高 参数的确定需要较复杂计算， 计算出的理论值失真较大， 不一定符合要求, 但进行一定计算结果范围内的调适，冋时根据失真程度来调节兀件参数，会使失真尽量小 2.6器件清单 名称 型号 数量 电阻 4.5K 2 6.2K 1 4.3K 1 5K 1 4K 1 1.5K 1 1K 1 滑动变阻器 22K 1 电容 0.2uF 2 1uF 2 10uF 2 电感 10uH 1 二极管 1N4001 2 集成运放 741 2 电池 12V 4 相乘器 集成 2 相加器 集成 2 示波器 集成 2 函数信号发生器 集成 2 电压增益模块 集成 2 三、课程设计总结或结论 通过一周的紧张而又忙碌的学习，我能够在同学和老师的帮助下，顺利的完成这项电子线 路的课程设计，我真是倍感欣慰，毕竟是自己努力所获取的。 1，体会及收获： 在这次设计中，我可以说是困难与成功并存，首先我们想了解我们所要做的是分析一个调 幅波电路的设计，知道我们应先了解调幅波的工作原理。其次，我们去大量查找相关的资料， 参照一下别人比较好的设计， 分析他们的解决思路。 然后就根据所积累的材料去作出设计方案， 依照实验要求去计算