振幅调制器的设计MC1496之欧阳术创编

1、欧阳术创编2021.02.02欧阳美创编 2021.02.02通信电子课程设卄实验报告时间：2021.02.02创作：欧阳术课程名称振幅调制器的设廿专业通信工程册级学号姓名指导教师2015年7月12日目录一、顶目糊述11引言31.1顶目简介31.2任务及要求4二、顶目实施过程2.1 MCI496内部结构及原理42.2原理设廿内容62.2.1普通调幅电路设廿6222抑制载波的双遊带调幅7 2.2.3普通调幅与载液被抑制双边带调幅波的区别8欧阳术创编2021.02.02欧阳美创编 2021.02.02欧阳术创编2021.02.02欧阳美创编 2021.02.022.3元件参数设廿-8三、结果分析3

2、.1调幅电路工作11程103.2调幅电路实验结果123.2.1AM普通调幅调制波形输出123.2.2 DSB载波被抑制双血带调幅1形输出133.2.3信号滌的输出130s顶目总结14五、相关介绍15穴、参考文献16七、附录16一、项目槪述11引言振幅调制，是用调制信号去控制载玻的振幅，使其师调制信 号线性变化，而保持敎波的角颐率不变。而在振幅调制中，Q根 据所取出已调制信号的频谱分量不同，分为普通调幅(标准调幅, AM)、抑制载波的双血带调幅(DSB )o他们的主要区别是产生 的方法和额谱结构。而在高额电子线路中的振幅调制，其实就是视为两个信号相乘 或包含相乘的过程。目前在无线电通信、广播电视

3、等方面得到广 泛应用。本文利用MultisimB软件仿真平台，对MCI496构成的 调幅电路进行软件仿真和实际电路測试，并分桥比较測试结果。通过课程设廿，使学生抽强对高颐电子技术电路的理解，学会 查寻资料、方案比较，以及设廿、廿算等坏节。进一步提高分林、 解决实师问题的能力，加造一个动册动手、独立开展电路实验的 机会，锻炼分析、解决髙顺电子电路问题的实师本领，真正实现 由课本知识向实师能力的转化；通过典型电路的设廿与制作，)1D 深对基本原理的了解，増强学生的实践能力。1.2课程设廿要求：1、培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献 资料的自学能力，通过独立思考、深入钻研有关问题，学会

4、自己 分析解决问题的方法。2、通过实际电路方案的分林比较，iSitit算、元件选取、 安装调试等环节，初步拿握简单实用电路的分析方法和J：程设廿 方法。3、掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调 试和整机指标测试方法，提高动手能力。4、了解与课程有关的电子电路以及元器件J：程技术规范， 能按课程设廿任务书的技术要求，编写设廿说明，能正确反映设 廿和实验成果，能正确绘制电路图。5、培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生 产观点，经济观点和全局观点。1.3任务及要求：振幅调制器的设廿(1) 设廿要求：用模拥乘法器芯片如MC1496设廿一振幅调 制器，使其能实现AM和DSB信

5、号调制。(2) 主要指标:载波頻率:15MHz正弦波调制信号:1KHZ正弦波输出信号幅度:>5V ( 值)无明显失真二、顶目实施过程：2.1MC1496内部结构及原理MC1496模拥乘法器的管测图：PIN CONNECTIONSSerial Input | 1Gain Adjust 2Gain Adjust 3Signal Input 4Bias 5Output 叵 wc|TutVEE眺叫N/c其中VI、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 El象眼工作。V7、V8为差分放 大

6、器V5与V6的恒流温。模披乘法器的内部结构:MC1496中包含了由带双电流源的标准差动赦大器岖动的四 个高位放大器，输出集电极交叉耦合，故产生了两输人电压的全 波平衡调制乘枳现象。其中载波输A (Carrier Input)输入至4个三 极管组成的双差分放大器，信号输入(Signal Input)!人至2个三 极管组成的单差分放大器用以激励教波。其中QI、Q2与VQ5、 Q6组成两对差分放大器，Q3、Q7组成的单差分赦大器，用以激 励QI、Q2、Q5、Q6及其偏置电路；Q4、Q8组成差分放大器的 恒流源。引脚8与10接输人电压冋,1与4接另一输人电压冋，输 岀电压囚从引脚6与12输出。引脚2与

7、3外接电阻囤，对差分 放大器Q3、Q7产生电流负反馈，以扩展输人电压的线性动态范 围。采用双电源供电时,引脚14接负电源，正电源由6脚和12脚引集电极电阻接入。引脚5外接电阻因，用来调节偏置电流囚 及镜像电流囚的值。下面是Multisim画岀的MC1496茹片外围电路：2.2原理设计内容2.2.1普通调幅电路设廿：普通调幅波的实现框图:AM调制模型如果敎波信号是单顺正眩波,调制器输岀已调信号的包络与输 入调制信号为线性关系厲称这种调制为常观调幅，或简称调幅 (AM: Amplitude Modulation)o在AM调幅中，输出已调信号的包络 与输入调制信号成正比,其数学表达式为：(b)有载波

8、调幅波式中:叫二主称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数 之意，它表示载波电压振幅 受调制信号控制后的改变程 度，一般0v囤1。 f=UqCos网是简谐调制 信号，教波信号是卩0(0 = UoC°SWo%该模型中的核心器件是模拥乘法器，它实现了对基带信号的调 制，本系统中采用的是MC1496来实现调制器的设廿。222抑制载波的双边带调幅：从普通调幅波的关系知道，由干2/3的敎波I力率不含信息，实际 上这部分功率白白浪费了。为了克服这个缺点，提高设备的功率 科用率，可以不发送教波，而只发送血带信号，迪就是抑制教波 的双边带调幅波（DSBAM）,其数学表迭式为=mV0costcoswQ

9、t由该公式可以知道，双血带调幅信号的振iiO调制信号拜 变化，但已不是在囤值基础上变化，而是在零值上下变化。在调 制信号室現0的瞬间，高颐载波的相位出现180。的突变，呈现 M型。与普通调幅波相比,双边带调幅的頫谱图中抑制掉了载波2.2.3普通调幅与颈披被抑制双边带调幅股的区别ma表明敎波振幅受调制控制的程度，一般要求0<ma<l,以 便调幅波的包络能正确地表现出调制信号的变化。ma>l的情况 称为过调制，下图所示为不同ma时的已调波波形。2.3元件参数设廿MCI 496线性区好饱和区的临界点在1520mV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，否则輸

10、 出电压中会出现较大的非线性误差。显然，输人线性动态范围的 上限值太小，不适应实际需要。为此，可在匹和函的发射极引 岀端之间根据需要接人反馈电阻R19=lkQ,从而扩大堀制信号 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。在驱动淵1脚和4脚所接对地电0HR13、R15决定干温度性 能和抑制源Q调谐振葫的设廿要求。若要在较大的温度变化范围 内得到较好的载波抑制效果，R13、R15 -般不超1151Q;当工 作环境温度变化范围较小时,可以使用梢大的电阻，例如采用 61Q,从而提高信号输入的稳定性。MC1496可采用单电源，

11、也可采用双电源供电，其直流偏置 由外接元器件来实现。本实验采用双电源供电。而5脚电阻R14 决定于偏置电流15的设廿。15的最大额定值为10mA, 1常取 ImAo而MCI496采用双电源(+12V, -8V )供电时，R14可近 做取6.8kQo输岀端6和12脚外可接调谐干载颐的带通滤波器或者直接连 接示波器检測输出波形；2和3脚之间外接负反馈电阻R8=lkQ, 本实验已把该电阻内嵌在茜片MCI 496内部。若实现普通调幅，可通过调节R12的lkG电位器使1脚比4 脚阻值低，调制信号输人1输人端脚，调节电位器可以使VI增 大，即改变指数调幅度nrn。若实现抑制载波的双边带调i, lkQ电位器

12、使I、4脚之间直 流等电位，即输入信号仅为交流调制信号，即是使&lo为了 减小流经电位器的电流，便于调零准确，可以直接调节滑动变阻 器到最右端。以下是MC1496数据手册的官方元件数值经典连线图：下面是Multisim实验电路图：R5 1kQV1 250mVpk 1MHz 0° ；C2l00nFR71kQOH 251k0°Wv一IOS .XO1GZO1 IC11： 104 :wi IOSX014LR14 >6.8kOI三、結果分析3.1调幅电路工作在实现调幅时载波信号加教在Q9, Q11的输人端，即108、 IO10管测。调制信号加载在差动放大器Q14、Q13

13、即管脚IO1、 IO4o 102、103管脚外接电阻，以扩大调制信号动态范围,林 片已经内接该电阻。已调制信号由双差动放大器的两集电极输出 （Q9和Q1O,Q11和Q12 ）o接于正电源电路的电iR7,R6, R5用来 分压，以便提供相乘器内部Q9Q12管的基极偏压；负电源通过R12, R18, R16及R17的分压供给相乘器内部Q15、Q16管基极 偏压，R12为载波调零电位器，调节R12可使电路对称以减小裁 波信号输出；R&R9为输出端的负敎电阻，接于102、103端电® R19用来扩大U的线性动态范围，同时控制乘法器的增益。 裁波信号由XFG1提控uC ( t ) =V

14、cmcoscoCt通过电容C2 以及R6JJU到相乘器的输人端108, 1010管脚。 调制信号由XFG2提供uQ( t )=VQcosQt, 1过电容C4 g 电fflR10,R13加到乘法器的输人端IO1, 104管脚。 输出信号经111012,106 9输出。仿真电路測试数据分析乘法器的直流工作点通过仿真得出 乘法器的直流工作点(直流工作点是各个管脚在电路中的工作点 并非管脚号)。可得，V ( 3 ) =V ( 2 ), V ( 10 ) =V ( 9 ), V ( 14) =V( 15 ), V(11)=V( 12 ), fiV( 15 )-V( 2 )=2.6V>2V所以MC1

15、496 内部的晶体管Q1处于导通状态，同理可得出Q2, Q3, Q4这三 个晶体管也处于工作状态；V ( 2 ) -V ( 9 ) u6V>2.7V,所以晶体 管Q5导通，同理可得Q6也处于工作状态；V ( 11 )V ( 12) 6V>2V所以Q7处于工作状态，同理可得Q8也处于工作状态。由总电路可得示波器的通道A为调制信号；通道B为已调 信号；通道C为检波出来的信号；通道D可接教波信号。3.2调幅电路实验结果3.2.1AM普通调幅调制波形输出仿真分桥：由干调幅度囤<1,敎波频率较高，所以波形密 集。输出信号幅度叫二此5.463论5V （峰峰值），波形无明显失 真，符合题目

16、标准。3.2.2 DSB载波被抑制双血蒂调幅波形输出仿真分桥：由干调幅度S1,敎波頻率被抑制，所以波形 的相位出现180。的突变，呈现M型。波形无明显失真，符合题目 标准。323信号溫的输出电路参数:VCC为+ 12V, VEE为8V,调零滑变为正中间50%。 输人调制信号V3为250mv Vp-p,lKHz的正眩信号；教波信号 VI为250mv Vp-p,lMHz的正孩信号。四、项目总结:通过进行本次工程训练，我对普通调iAM的相关知识有了 更深的理解,同时，找对调幅电路的性能及工作原理也有了更深 的掌握。并认识到自己并没有将书本上的知识很好的领悟并能应 用到实际中来。在本次课设实验的一开始

17、，并没有抓紧时间操作，一直调不 岀正确的波形，在重新看通信电子线路后的相关知识才对本 次工程训练有了更汰真的态度和更深的认识。在实践中最容易忽 略的就是基本原理，对MCI 496并没有充分的了解，对外围的电 路只嘔照葫芦画瓢，没有对每一个参数的设廿以及原理深人理 解。很大一部分原因是一味的上网研究电路图，然后希塁运气调 岀正确的波形，自己也没有汰真的改参数调波形。到后来中期时间，我为了更好了解整个实验的框架和实现的原 理，我回去看曾经学过的课本弄清楚原理，并且使用上了 datasheet的经典接线图而不是一味参考网上的现成电路图。在几 天的学习和调试中终干将调幅的仿真实验完成。这次工程训练很好

18、的锻炼了找的实裁能力和知识的运用能 力，裁悉了操作软件和基本原理，总结了很多学习经验，也为以 后的实验打下了基础。五、软件介鉛:本顶目是在MultisimB软件上模拥乘法器茹片MCI496的调 幅与检波电路设廿与实现。NI Multisim 13用软件的方法虚拥电子与电工元器件，虛KI 电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。 NI Multisim 13是一个原理电路设廿、电路功能測试的虚 软件。Multisim是美国国家仪器(NI )有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于檢级的模拥/数字电路檢的设廿工作。 它包含了电路原理图的图形输人、电路硬件描述培言输入方式， 具有丰富的仿真分林能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对 电路进行仿真。Multisim提炼了 SPICE仿真的复杂内容,这样工 程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和 分桥新的设It, K也使其更适合电子学教育。通过Multisim fD虛 拥仪器技术，PCB设廿工程师和电子学教育工作者可以完成从理 论到原理图捕获与仿真再到原型设廿和測试这样一个完整的综 合设