北交大—高频电子线路报告.

1、模拟集成电子线路研学报告目录Part 1:电路仿真11题目一：书本机辅题：510 （ DSB调制）12题目二：书本机辅题：511（ DSB相干解调）13普通AM的调制与解调14普通SSB的调制与解调15发现问题与解决Part 2:D类功放2.1.D类功放的原理22与甲类、乙类、甲乙类功放的区别23d类功放的应用：Part 3:3.1实验感想3.2附录：3.3参考文献:Part 1：电路仿真11题目一：书本机辅题：510关于DSB调制：原理图解：團2 DSE调制器模型1 'H 如 h_rr “«*E0电路图:n；R 蜩的IK埠fiti汕帯说明:（以下仿真，为了说明仿真结果的正确

2、性，部分仿真同时采用了MATLAB函数仿真，一般左图为 MATLAB获得的函数图像，右图为 multisim波形仿真。）1.当 U1 = sin(O.*x)，U2=sin(O.*x)结果分析：当基信号与载波信号均为直流时候，得到的图像为直流。L * + ? *:-TL九3M.OWHfl JLdWM ME 7DlMM节0.0441o-亦bseSfrEcf fHLTrgpH Shtit N fwU>ve* 国国 QQ11 f"am：aTpa&4hr arpaMM afc «v 1si s疋fiE廿nw.2.当 U1 = sin(40.*x)，U2=sin(20.*

3、x)结果分析：当基信号与载波信号频率比较接近时候，得到的图像失真交大。-xsci-结果分析：当载波信号均为直流时候， 得到的图像为直流频率远大于基信号时候，得到的波形较好的实现了载波。题目二：书本机辅题：511关于DSB解调：（相干解调）柑干解调器的数学模型电路图:说明：（以下仿真，为了说明仿真结果的正确性，部分仿真同时采用了MATLAB函数仿真，一般左图为 MATLAB获得的函数图像，右图为multisim波形仿真。）4.当 U1 = sin(O.*x)， U2=sin(O.*x)， U3=sin(O.*x)5.当 U1 = sin(40.*x)，U2=sin(2O.*x)，U3= sin(

4、20.*x)6当 U1 = sin(1000.*x), U2= sin(20000.*x), U3=sin(20000.*x)OsciTlasc o pe-X£CiI a®T2 asT7-T1TimeChanneJ ACharnel B31.736 ins-7.635kV31.736 ms-7.635kV0.000 s0.000 VReverseSave-结果分析：当载波信号与解调信号一致，但是均比较小的时候，存在一定的失真。1.3普通AM的调制与解调图1 AM信号的数学模型AM调制的电路图:仿真结果:AM的波形:S3Osa I loscope-XSClw-fflFTlT2

5、TimeChannel _AChannel_B13.139 ms2.032 V-28,996 V13.139 ms2.032 V-23.996 V0X00 iO.OOOVOhOOOVReverseSaveScale：500 usfD'wScale:1 ¥/D卄Sole：20 V/OvEdge:国匡1 fl®国X pcs,<piv);0T pos.flDiv)： 0Y pos,<piv): 0Level:0Vf VJT1 乳出討 II R/A 1 Af11 n If rur 1r 具严 n n ir tv1 ifExt. triggerTimebaseCh

6、annel A ,Channel BTrigger对比DSB0 sdlloscope-XSCIS3Hl门S3 r2 ©T21-!Time6.407ms6.407ms0.000 5Channel_A779.21SmV 779.218 mV0.000 VChamel_B8,600 V8.6Q0 V0.000 VTimebsseChannel ASafe:300 US/OiYScale：1X pos.ffXv:0¥ pos.(Div):0ReverseSve Ext, HnggerOwnel BTriggefIQ ”砂Edoe：ELJH :1冋¥ pas. (Div):

7、0Levd:0V对比AM与DSB :电路图区别AM有直流部分，而 DSB调制去掉了直流部分。Oscii Idecc pe-XSC2相位对比(AM )Tin®Channsi.AChsnn«l_£19慈吋-13J53V-口 521*WCSGre.353 V12 52LVOCOCdo.ooovC.O33V111*1 口 *T2-T1zkL tncqeir心IE：50Scale： 20 0已如国rv3 -【pee.师J;0VpSiDiys Dy pv； JLevel； qX a IUkJ输疋AHaemalJkuto iWM 结果分析:AM的包络检波:电路图'*“

8、1 r . . . rV9C* 'XSC1结果:OsciHoscope-XSCZ| £33scill©5CQpe-XSC2£3调整Ma对AM的影响:Ma=2，会出现反相位点:TimebaseChannel AChannel BTriggerScale:200 usJivScale:2 V/DivScale:;加 V/OvEdge:X pOE.(piv): 0Y pos.(t>v)! 0Y pos.(Dw)t口Level:ExtMa=1 :图像在往上移动:Ma=0.5 时候:rrrn SBT2rtTimeChannel AChannel B15.935

9、 ms720,194 mV15.935 ms72口 194 mV-9,781 V0.000Eoooov0.000VCharind AReverseExt. triggerTimebaseChannel 0TriggerScale:500 us/DwScale:1 V/DivSc-s e:Edge:Ma=0.3时候。效果比较好:Tinebasekale;(fMSrPV)： 0Channel B1 v/Diyscale; WKpos(ptv)t 0Kpos.(ptv)t 0Add 1 B/A If AA 1 AC 0 It DC 1鱼5W us/DrvChannel AScale：Trigger时

10、已：国匡10m硏Level:I Smale0 rNormalAutD总结:Ma调制指数会对AM的产生影响，代表调制信号被抬高的程度，当调制大于1时候会发生失真，一般工程中上要求 ma<0.3。1.4.普通SSB的调制与解调单边带调制单边带调制（SSB）信号时将双边带信号中断一个边带滤掉二形成的。根据滤除方法的不同，产生 SSB信号的方法有：滤波法和相依法。-仙r<1xD脚s (w)j1:边号边带f下边參s茴 £臥0叫八/'t:边带频辭1/小一氓<&他-八yx-fOc下边带痢谱1<1人、，n叫单边带信号的频常血 Ajsh ()k- a-処0佻(a

11、)4 Hz (©)缺0哄<b)形成SSB信号的滤波特性SSB电路图:1.5发现问题与解决1.5.1放大图:-1 * TZ-TJTfcie. O.CLI 'O.omn aCarwIJ?a.DDDVQ.OCCV0.000 ¥ClwndAOwm* Bliige 雪scdb50 厲,伽Na氐I弓注：5XDT POG-CPM： 0百 POB- (Div)： Brfh"z-dw业扫atanrhl II n If r- 111.5.2分析：当AM的包络解调，参数选择不一致时候，会出现失真。Ma在接近于1的时候：（会出现失真）i ph |*TimeChanrel_A

12、Chanrel_B72.73气 V139.1«nnc-H TSiS39 1 豹 yfteverse1Z1Part 2 : D类功放2.1.D类功放的原理D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个 接通的开关，把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上 晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关，而与信 号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合。在理想情况下，D类功放的效率为100%，B类功放的效率为78.5% ，A类功放的效率才

13、50%或25% （按负载方式 而定）。结构：D类功放基本结构【）类功放mu, WTtTTI第一部分为调制器，最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。把原始音频信 号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端，另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。当正端上的电位高于负端三角波电位时，比较器输出为高电平，反之则 输出低电平。若音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2，则比较器输出的高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为1:1的方波。当有音频信号输入时，正半周期间，比较器输出高电平的时间比低电平长，方波的占空比大于1:1 ;负半周期间，由于还有直流偏置，所以比较器正输入端的电平还是

14、大于零，但音频信号幅度高于 三角波幅度的时间却大为减少，方波占空比小于1 : 1。这样，比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM（ Pulse Width Modulation脉宽调制）或 PDM （ Pulse Duration Modulation脉冲持续时间调制）波形。音频信息被调制到脉冲波形中第二部分就是D类功放，这是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率 PWM信号。能够输出的最大功率有负载、 电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。第三部分需把大功率 PWM波形中的声音信息还原出来。方法很简单，只需要用一 个低

15、通滤波器。但由于此时电流很大，RC结构的低通滤波器电阻会耗能，不能采用，必须使用LC低通滤波器。当占空比大于 1:1的脉冲到来时，C的充电时间大于放电 时间，输出电平上升；窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号 的幅度变化相一致，所以原音频信号被恢复出来笫一部分电略第二熬分电路图11）类功放原理框图2.2与甲类、乙类、甲乙类功放的区别：1.在理想情况下，D类功放的效率为100% , B类功放的效率为78.5% , A类功放的 效率才50%或25% （按负载方式而定）；2. 甲类功放：音质好，失真小，但输出功率和效率低，消耗电量大。乙类功放：效率高，但会产生交越失真。甲乙类功放

16、：既有效解决了乙类功放的交越失真问题，效率又比甲类功放高， 应用极为 广泛。丁类功放：即数字功放，失真小、抗干扰能力强、散热面积小、体积小、重量轻、电 源功耗小、转换效率高、具有甲乙类的音质，但受技术条件、制造成本的限制，目前来说精 品不多。3. 甲类功放：是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功 率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。功放效率为25%50%乙类功放：是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂

17、”轮流放大输出的 一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率较高，缺点是会产生交越失真。功放效率为78.5%甲乙类功放：界于甲类和乙类之间， 推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个 周期而小于一个周期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。23D类功放的应用：1. 放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。具有效率高，体积小的优点。2. D类功放实际上具有开关功能，早期仅用于继电器和电机等执行元件的开关控制电路中。举个例子：（D类功放与FM接收机的整合应用）调频（EM）接收机在高传真音乐和语音广播中已经被

18、采用好多年了，它能提供极佳的音 质、讯号稳定性和抗噪声能力。近来FM接收机已开始出现在更多的行动和个人媒体播放器等市场应用中，为了电池续航力，在后级功率放大器选用上，与D类功放的结合是不可避免的趋势；但其最主要的问题为EMJ_的干扰。坊间对FM的干扰解决方式采用金属材质的外壳屏蔽，以便衰减谐波辐射的干扰能量，进而使得FM接收正常。但当FM接收机与D类功放结合时，此屏蔽方式便不适用，须从 D类 功放的EMI防治着手。图一、Flvl接收机接收讯号图二Class D音频功放干扰诃号图一为一般FM接收机天线端的接收讯号。当D类功放动作时，其辐射出来的谐波讯号如没有效处理，结果将如图二，谐波讯号覆盖原有的FM讯号，使FM收讯品质下降,甚至无法接收。I1 .1