电子仿真实验报告之晶体管混频

1、 大连理工大学 本科实验报告课程名称： 电子系统仿真实验 学院（系）：信息与通信工程学院专 业： 电子与信息工程 班 级： 学 号： 学生姓名： 2014年 月 日 1、  实验目的和要求 使用电路分析软件，运用所学知识，设计一个晶体管混频器。要求输入频率为10MHz，本振频率为16.485MHz左右，输出频率为6.485MHz。本振电路为LC振荡电路。2、 实验原理和内容 混频电路是一种频率变换电路，是时变参量线性电路的一种典型应用。如一个振幅较大的振荡电压（使器件跨导随此频率的电压作周期变化）与幅度较小的差频或和频，完成变频作用。它是一个线性频率谱搬电路。图2.1是其组

2、成模型框图。 本振电路 输入 输出中频滤波非线性器件中频图2.1 本地振荡器产生稳定的振荡信号（设其频率为）通过晶体管混频电路和输入的高频调幅波信号（设其频率为），由于晶体管的非线性特性，两个信号混合后会产生+、-频率的信号，然后通过中频滤波网络，取出-频率的信号，调节好-的大小使其差为中频频率，即所需要的中频输出信号。图2.2调幅前后的频谱图。图2.2 本次试验本振电路采用LC振荡电路。其等效原理图为西勒振荡电路，如图2.3所示。 图2.3 混频器采用晶体混频电路，其等效电路图如图2.4。 图2.43、 主要仪器设备名称 型号 主要性能参数电子计算机 宏碁V-531,Windows 7 AM

3、D A10-4600M 2.3GHz,2GB内存电路分析软件 Multisim.12 多种电路元件，多种虚拟仪器多种分析方法 表3.1 4、 实验步骤及操作方法1、 设计本振电路。 (1)、本振电路图 图4.1.1 (2)、电路中使用器件：仪器及器件名称组库属性电阻R1BasicRESISTOR20K电阻R2BasicRESISTOR27K电阻R3BasicRESISTOR50电阻R4BasicRESISTOR4.3K电阻R5BasicRESISTOR1K可调电阻R6BasicPOTENTIOMETER0-10K电容C1BasicCAPACIYOR440pF电容C2BasicCAPACIYOR

4、6pF电容C3BasicCAPACIYOR43pF可调电容C4BasicVARIABLE_CAPACITOR0-100pF可调电容C5BasicVARIABLE_CAPACITOR0-10pF电容C6BasicCAPACIYOR1nF电容C7BasicCAPACIYOR10uF可调电容C8BasicVARIABLE_CAPACITOR0-350pF电感1BasicINDUVTOR10uH直流稳压电源VCCSourcesPOWER_SOURCES5V晶体管2N222（1）TransistorsTRANSISTORS_VIRTUAL晶体管2N222（2）TransistorsTRANSISTORS

5、_VIRTUAL表4.1(3)、调整本振电路元器件的值使得AF>1,使之输出频率为16.454MHz的正弦波信号。 i.调整C8为65%，则C8=227.5pF, =0.61 ii.调整电阻R6为48%，则R6=4.8K，得到合适的静态工作点，以及合适的电压增益。 图4.1.2 iii.调整电容C4为51%，则C4=51pF，调整电容C5为37%，则C5=3.7pF,最后得到振荡频率为=16.8MHz 图4.1.3(4)、振荡器最后输出波形 图4.1.42、设计晶体管混频电路。 (1)、混频电路图 图4.2.1(2)、电路中使用器件：仪器及器件名称组库属性可调电阻R8BasicPOTEN

6、TIOMETER0-300K电阻R9BasicRESISTOR20K电阻R10BasicRESISTOR450电阻R11BasicRESISTOR20.0K可调电阻R12BasicPOTENTIOMETER0-100K电阻R13BasicRESISTOR40K可调电容C9BasicVARIABLE_CAPACITOR0-30pF电容C10BasicCAPACIYOR1.5nF电容C11BasicCAPACIYOR910nF电容C12BasicCAPACIYOR1nF电容C13BasicCAPACIYOR10uF电容C14BasicCAPACIYOR56pF电感L2BasicINDUVTOR10

7、0uH稳压电压源VCC1SourcesPOWER_SOURCES12V晶体管2N222(3)TransistorsTRANSISTORS_VIRTUAL表4.2(3)、调整本振电路元器件的值 i.调整电阻R8为70%，则R8=210K，得到合适的静态工作点。 图4.2.2 ii.调整电容C9为0%，则C9=0，谐振频率为=6.45MHz iii.输入信号Us调整为f=10MHz,V=50mV,移向为0.(4) 、中频滤波输出(上波形为中频输出，下波形为V2输入)。 图4.2.3中频输出频率： 图4.2.43、交流分析 图4.3.1 图4.3.24、瞬态分析 图4.4.1 图4.4.25、失真分

8、析 图4.5.1 图4.5.26、噪声分析 图4.6.1 图4.6.25、 实验结果与分析 本次试验，总体上是成功的，达到了所要求输入频率为10MHz，本振频率为16.485MHz左右，输出频率为6.485MHz。 （一）、频率分析 振荡器输入频率为16.484MHz,输入信号频率为10.00MHz,最后中频输出频率为6.484MHz.由于LC振荡器产生频率不够稳定，频率波动在16.484MHz左右，不容易找到晶体管3最合适的非线性区域，最后导致输出频率不稳定，波动在6.484MHz左右。 图5.1.1振荡器频率图5.1.2中频输出频率（2） 波形分析 振荡器波形有些失真（图5.2.1），失真原因可能是因为晶体管的静态工作点没有调整到适合的点，靠手动慢慢调到合适的工作点非常困难。解决方法是设计输出波形更稳定的振荡电路，例如设计石英晶体振荡电路，会有更稳定的频率输出。虽然本振电路输出波形失真，但对最后中频输出没有影响，中频输出波形基本没有失真（图5.2.2）。 图5.2.1 本振