武漢理工大學(xué) 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)

1、專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路測試與MIX1電路設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)目的：1. 通過對(duì)THEX-1型綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用，較深入了解通信電路的原理；2. 掌握通信電路的測試方法和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法；3. 學(xué)習(xí)利用EWB仿真設(shè)計(jì)簡單通信系統(tǒng)的方法；4. 練習(xí)利用Protel繪制PCB電路的方法；5. 提高正確地撰寫論文的基本能力。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1. 電路測試：測試PAM1，PAM2，PAM3，PAM4，PCM，TDM1，TDM2實(shí)驗(yàn)電路板。要求詳細(xì)分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理（說明每個(gè)元器件的作用和功能），寫出測試項(xiàng)目，并對(duì)測試結(jié)果作

2、出詳細(xì)分析；如果電路板不能測出所需要的結(jié)果，要分析原因，找出電路板損壞的部位。2. 用EWB做出MIX1的仿真電路，并測試各點(diǎn)的波形；要求詳細(xì)分析電路原理（說明每個(gè)元器件的作用和功能），對(duì)測試結(jié)果作出詳細(xì)分析。3. 用Protel繪制HDB33的PCB電路。4. 查閱不少于6篇參考文獻(xiàn)。初始條件：1. THEX-1型綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；2. 示波器，萬用表。3. EWB和Protel軟件。時(shí)間安排：第18周，安排設(shè)計(jì)任務(wù)；第19周，完成實(shí)驗(yàn)測試和仿真電路的設(shè)計(jì)與測試；第20周，完成PCB電路繪制；撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄1

3、. 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路測試21.1 PAM雙路抽樣脈沖發(fā)生實(shí)驗(yàn) PAM121.1.1實(shí)驗(yàn)原理21.1.2 實(shí)驗(yàn)測試31.2抽樣定理和脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn) PAM231.2.1 實(shí)驗(yàn)原理31.3 PAM模擬傳輸線實(shí)驗(yàn)PAM3（實(shí)驗(yàn)?zāi)KPAM1PAM3）61.3.1 實(shí)驗(yàn)原理61.3.2 實(shí)驗(yàn)測試71.4 PAM脈沖幅度解調(diào)實(shí)驗(yàn)PAM4（實(shí)驗(yàn)?zāi)KPAM1PAM2PAM4）81.4.1實(shí)驗(yàn)原理81.4.2 實(shí)驗(yàn)測試91.5 PCM脈沖編譯碼實(shí)驗(yàn)PCM111.5.1 實(shí)驗(yàn)原理111.5.2 實(shí)驗(yàn)測試121.6 數(shù)字多路傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) TDM1,TDM2131.6.1實(shí)驗(yàn)原理131.6.2 實(shí)驗(yàn)測試142. 集成乘法器

4、混頻MIX1電路設(shè)計(jì)162.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?62.2實(shí)驗(yàn)原理162.3 實(shí)驗(yàn)步驟192.4 實(shí)驗(yàn)仿真203 PCB制作 HDB3譯碼 HDB33224 總結(jié)235 參考文獻(xiàn)241. 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路測試1.1 PAM雙路抽樣脈沖發(fā)生實(shí)驗(yàn) PAM11.1.1實(shí)驗(yàn)原理 （一）電路組成 PAM雙路抽樣脈沖發(fā)生實(shí)驗(yàn)是供給PAM、PSK等實(shí)驗(yàn)所需時(shí)鐘和基帶信號(hào)，圖1-1是實(shí)驗(yàn)電原理圖，由以下電路組成： 1內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源。 2多級(jí)分頻及PAM雙路抽樣脈沖產(chǎn)生電路。圖1-1 PAM雙路抽樣脈沖發(fā)生實(shí)驗(yàn)電原理圖 （二）電路工作原理 1內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源 內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源電路由晶振J1，電阻R1和R2，電容C1，非門U1A，U1B

5、組成，若電路加電后，在U1A的輸出端輸出一個(gè)比較理想的方波信號(hào)，輸出振蕩頻率為4.096MHZ，經(jīng)過D觸發(fā)器U6B進(jìn)行二分頻，輸出為2.048MHZ方波信號(hào)。 2三級(jí)基準(zhǔn)信號(hào)分頻及PAM雙路抽樣脈沖產(chǎn)生電路該電路的輸入時(shí)鐘信號(hào)為2.048MHZ的方波，由可預(yù)置四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（帶直接清零）組成的三級(jí)分頻電路組成，逐次分頻變成8KHz方波，U2、U3的第二引腳為各級(jí)時(shí)鐘輸入端，輸入時(shí)鐘為2.048MHZ，128KHz，由第二級(jí)分頻電路產(chǎn)生的多級(jí)分頻脈沖輸入3線-8線譯碼器74LS138的地址端和選通端，在譯碼器的輸出端Y1、Y2輸出頻率8KHz、時(shí)延14us的雙路抽樣脈沖。1.1.2 實(shí)驗(yàn)測試?yán)?/p>

6、論兩路脈沖波形：TP12波形、TP22波形如圖1-2； 圖1-2實(shí)際測試圖片：TP12波形、TP22波形如圖1-3； 圖1-31.2抽樣定理和脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn) PAM21.2.1 實(shí)驗(yàn)原理利用抽樣脈沖把一個(gè)連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間樣值的過程稱為“抽樣”，抽樣后的信號(hào)稱為脈沖調(diào)幅（PAM）信號(hào)。在滿足抽樣定理的條件下，抽樣信號(hào)保留了原信號(hào)的全部信息。并且，從抽樣信號(hào)中可以無失真地恢復(fù)出原信號(hào)。圖1-4 抽樣定理和脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn)電原理圖抽樣定理指出，一個(gè)頻帶受限信號(hào)m(t)如果它的最高頻率為fH（即m(t)的頻譜中沒有fH以上的分量），可以唯一地由頻率等于或大于2fH的樣值序列所決定。因此，對(duì)于一個(gè)最高頻率

7、為3400Hz的語音信號(hào)m(t)，可以用頻率大于或等于6800Hz的樣值序列來表示。由頻譜可知，用截止頻率為fH的理想低通濾波器可以無失真地恢復(fù)原始信號(hào)m(t)，這就說明了抽樣定理的正確性。多路脈沖調(diào)幅的實(shí)驗(yàn)框圖如圖1-5所示，BG1和BG2構(gòu)成第一路脈沖調(diào)幅信號(hào)，BG3和BG4構(gòu)成第二路脈沖調(diào)幅信號(hào)。分路抽樣電路的作用是：將在時(shí)間上連續(xù)的語音信號(hào)經(jīng)脈沖抽樣形成時(shí)間上離散的脈沖調(diào)幅信號(hào)。n路抽樣脈沖在時(shí)間上是互不交叉、順序排列的。各路的抽樣信號(hào)在多路匯接的公共負(fù)載上相加便形成合路的脈沖調(diào)幅信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了兩路分路抽樣電路。 圖1-5 多路脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn)框圖1.2.2實(shí)驗(yàn)測試觀測PAM2音訊發(fā)生

8、器部分輸出TP1是正弦波輸出，將其幅度調(diào)至最大不失真調(diào)節(jié)電位器R5和RW1：波形如下圖1-6所示：圖1-6一路音頻TP2輸入1K、2V的音頻信號(hào)，一路抽樣脈沖從TP3輸入TP11觀測TP6脈沖調(diào)幅輸出如下圖1-7所示：TP6圖1-7實(shí)際測試波形：TP1波形如圖1-8： TP6波形如圖1-9： 圖1-8 圖1-91.3 PAM模擬傳輸線實(shí)驗(yàn)PAM3（實(shí)驗(yàn)?zāi)KPAM1PAM3）1.3.1 實(shí)驗(yàn)原理 路際串話是衡量多路系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。路際串話是指在同一時(shí)分多路系統(tǒng)中，某一路或某幾路的通話信號(hào)串?dāng)_到其它話路上去，這樣就產(chǎn)生了同一端機(jī)中的各路通話之間的串話。串話分可懂串話和不可懂串話,前者造成失密或

9、影響正常通話；后者等于噪聲干擾。對(duì)路際串話必須設(shè)法防止。一個(gè)實(shí)用的通話系統(tǒng)必須滿足對(duì)路際串話規(guī)定的指標(biāo)。 在一個(gè)理想的傳輸系統(tǒng)中，各路PAM信號(hào)應(yīng)是嚴(yán)格地限制在本路時(shí)隙中的矩形脈沖。但如果傳輸PAM信號(hào)的通道頻帶是有限的，則PAM信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)“拖尾”的現(xiàn)象，當(dāng)“拖尾”嚴(yán)重，以至侵入鄰路隙時(shí)，就產(chǎn)生了路隙串話。 （一）路隙串話中的高頻串話 在考慮通道頻帶高頻端時(shí)，可將整個(gè)通道簡化為圖1-10所示的低通網(wǎng)絡(luò)，它的上截止頻率為：f1=1/(2R1C1)圖1-10 通道的低通等效網(wǎng)絡(luò)為了分析方便，設(shè)第一路有幅度為V的PAM脈沖，而其它路沒有。當(dāng)矩形脈沖通過圖1-10(a)所示的低通網(wǎng)絡(luò)，輸出波形如圖1

10、-10(b)所示。脈沖終了時(shí)，波形按R1C1時(shí)間常數(shù)指數(shù)下降。這樣，就有了第一路脈沖在第二路時(shí)隙上的殘存電壓串話電壓U，這種由于信道的高頻響應(yīng)不夠引起的路際串話就叫做高頻串話。（二）路隙串話中的低頻串話當(dāng)考慮通道頻帶的低頻端時(shí)，可將通道簡化為圖1-11所示的高通網(wǎng)絡(luò)。它的下截止頻率為： f2=1/(2R2C2) 由于R2C2，所以，當(dāng)脈沖通過圖1-11(a)所示的高通網(wǎng)絡(luò)后，輸出波形如圖1-11(b)所示。長長的“拖尾”影響到相隔很遠(yuǎn)的時(shí)隙。若計(jì)算某一話路上的串話電壓，則需要計(jì)算前n路對(duì)這一路分別產(chǎn)生的串話電壓，積累起來才是總的串話電壓。這種由于信道的低頻響應(yīng)不夠而引起的路際串話就叫做低頻串話

11、。解決低頻串話是一項(xiàng)很困難的工作。 圖1-11 通道的高頻等效網(wǎng)絡(luò)限于實(shí)驗(yàn)條件，本實(shí)驗(yàn)只模擬了高頻串話的信道。（三）模擬的傳輸通道低通等效網(wǎng)絡(luò)圖1-12是模擬的傳輸通道實(shí)驗(yàn)原理圖（低通等效網(wǎng)絡(luò)），R1、R2分別代表了傳輸線路的串聯(lián)等效電阻，C1、C2分別代表了傳輸線路芯線和屏蔽層之間的分布等效電容。圖1-12 模擬傳輸線實(shí)驗(yàn)電原理圖1.3.2 實(shí)驗(yàn)測試J1、J3、J5分別輸入TP11；J2、J4、J6分別為輸出端；其各點(diǎn)波形如圖1-13所示：圖1-13實(shí)際測試波形：J2、J4、J6各點(diǎn)波形如圖1-14所示： 圖1-141.4 PAM脈沖幅度解調(diào)實(shí)驗(yàn)PAM4（實(shí)驗(yàn)?zāi)KPAM1PAM2PAM4）1

12、.4.1實(shí)驗(yàn)原理從抽樣序列的形成可以知道，用一積分電路組成的低通濾波器可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的恢復(fù)。即實(shí)現(xiàn)PAM脈沖幅度解調(diào)。（一）分路選通電路多路脈沖調(diào)幅信號(hào)進(jìn)入接收端后，由分路選通脈沖分離成n路，亦即還原出單路PAM信號(hào)。發(fā)送端分路抽樣與接收端分路選通是一一對(duì)應(yīng)的，這是依靠它們所使用的定時(shí)脈沖的對(duì)應(yīng)關(guān)系決定的。為簡化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)的分路選通脈沖直接利用該路的分路抽樣脈沖經(jīng)適當(dāng)延遲獲得，流程可參閱PAM2實(shí)驗(yàn)中的圖1-5。接收端的選通電路也采用結(jié)型場效應(yīng)晶體管作為開關(guān)元件,但輸出負(fù)載不是電阻而是電容。采用這種類似于平頂抽樣的電路是為了解決PAM解調(diào)信號(hào)的幅度問題。由于時(shí)分多路的需要，分路脈沖的寬度

13、S是很窄的。當(dāng)占空比為S/T的脈沖通過話路低通濾波器后，低通濾波器輸出信號(hào)的幅度很小。這樣大的衰減帶來的后果是嚴(yán)重的。但是，在分路選通后加入保持電容，可使分路后的PAM信號(hào)展寬到100%的占空比，從而解決信號(hào)幅度衰減過大的問題。但我們知道平頂抽樣將引起固有的頻率失真。PAM信號(hào)在時(shí)間上是離散的，但在幅度上卻是連續(xù)的。而在PCM系統(tǒng)里，PAM信號(hào)只有在被量化和編碼后才有傳輸?shù)目赡?。本?shí)驗(yàn)僅提供一個(gè)PAM系統(tǒng)的簡單分路選通電路模式。（二）PAM脈沖幅度解調(diào)電路PAM時(shí)序信號(hào)經(jīng)過分路選通電路選通后，即可進(jìn)入脈沖幅度解調(diào)電路。解調(diào)電路由射隨、低通濾波器和放大器組成低通濾波器的截止頻率為3400Hz。（

14、三）實(shí)驗(yàn)電原理圖分析PAM脈沖幅度解調(diào)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電原理圖如圖1-15所示。圖1-15的左半部分為分路選通電路，J1輸入PAM時(shí)序信號(hào)。BG1為射極跟隨器，J4輸入選通脈沖，通常為調(diào)制端的選通脈沖經(jīng)適當(dāng)延遲得到。BG3為選通脈沖驅(qū)動(dòng)級(jí)。BG2為選通信號(hào)輸出，C3為展寬電容；圖1-15的右半部分為脈沖幅度解調(diào)電路，J5輸入PAM時(shí)序信號(hào)，BG4為射極跟隨器，U1A和U1B組成截止頻率為3400Hz的低通濾波器，BG5為放大電路，J7輸出恢復(fù)后的模擬音頻信號(hào)。圖1-15 PAM脈沖幅度解調(diào)實(shí)驗(yàn)電原理圖1.4.2 實(shí)驗(yàn)測試準(zhǔn)備好PAM1和PAM2，保證PAM2有脈沖調(diào)幅波輸出；TP1（J1）輸入脈沖調(diào)

15、幅PAM2的J6，如圖1-16所示：TP1圖1-16TP4(J4)抽樣脈沖輸入TP11，如圖1-17所示：TP4圖1-17觀測TP3脈沖展寬輸出波形如圖1-18所示： TP3 圖1-18PAM4的脈沖調(diào)幅輸入J5輸入PAM2的脈沖調(diào)幅輸出J6，波形同TP1。觀測TP7解調(diào)輸出波形如圖1-19所示： TP7 圖1-19實(shí)際測試波形：TP1（J1）、TP4(J4)、TP3、TP7各點(diǎn)波形如圖1-20所示： TP1（J1）： TP4(J4)： TP3： TP7： 圖1-201.5 PCM脈沖編譯碼實(shí)驗(yàn)PCM1.5.1 實(shí)驗(yàn)原理（一）PCM基本工作原理PCM基群作為數(shù)字微波通信和光纖通信系統(tǒng)的終端設(shè)備

16、，在目前通信系統(tǒng)中占有很重要地位。脈沖編碼調(diào)制通信就是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)后在信道中進(jìn)行傳輸。而脈沖編碼調(diào)制就是對(duì)模擬信號(hào)先進(jìn)行抽樣后，再對(duì)樣值的幅度進(jìn)行量化、編碼的過程。所謂抽樣，就是利用抽樣脈沖對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，從而把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說能無失真地恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率下限是由抽樣定理確定的。在該實(shí)驗(yàn)中，抽樣速率采用8Kbit/s。模擬信號(hào)抽樣示意圖如圖1-21所示。圖1-21 模擬信號(hào)抽樣示意圖所謂量化，就是把經(jīng)過抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一

17、組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來表示。一個(gè)模擬信號(hào)，經(jīng)過抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，它僅為有限個(gè)數(shù)值。所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制碼來表示每一個(gè)有固定電平的量化值。然而，實(shí)際上量化是在編碼過程中同時(shí)完成的，故編碼過程也稱為模/數(shù)變換，可記作A/D。在幅度與時(shí)間上連續(xù)變化的模擬信號(hào)經(jīng)抽樣后，雖然在時(shí)間軸上變?yōu)殡x散量，但在幅度上每一采樣仍為連續(xù)量，為了使每一采樣用數(shù)字代碼表示，就必須將幅度用有限個(gè)電平來表示，實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程稱作幅度量化。由此可見，脈沖編碼調(diào)制方式就是一種傳遞模擬信號(hào)的數(shù)字通信方式。PCM的原理如圖1-22所示。話音信號(hào)先經(jīng)防混迭低通濾波器，得到限帶信號(hào)（300

18、3400Hz），進(jìn)行脈沖抽樣，變成8KHz重復(fù)頻率的抽樣信號(hào)（即離散的脈沖調(diào)幅PAM信號(hào)），然后將幅度連續(xù)的PAM信號(hào)用“四舍五入” 辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號(hào)，再經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。對(duì)于電話CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每抽樣值編8位碼，即共有28=256個(gè)量化值，因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kb/s。為解決均勻量化時(shí)小信號(hào)量化誤差大、音質(zhì)差的問題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線性量化方法，即量化特性在小信號(hào)時(shí)分層密、量化間隔小，而在大信號(hào)時(shí)分層疏、量化間隔大，如圖1-23所示。圖1-22 PCM的原理框圖圖1-23 A律與u律的壓縮特性1.5.2 實(shí)驗(yàn)測試J1話

19、音輸入1K、2V的音頻信號(hào)；J6時(shí)分脈沖輸入Q8K；J5時(shí)鐘輸入2048K；連接PCM編碼輸出和編碼輸入，觀測編碼輸出TP2如圖1-24所示：圖1-24觀測話音輸出J4為1K的是頻信號(hào)如圖1-25所示： 圖1-25實(shí)際測試波形：TP2、J4各點(diǎn)波形如圖1-26所示： TP2： J4： 圖1-261.6 數(shù)字多路傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) TDM1,TDM21.6.1實(shí)驗(yàn)原理數(shù)字復(fù)接設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-27所示。 圖1-27 數(shù)字復(fù)接調(diào)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)包括數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器兩部分。數(shù)字復(fù)接器是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的支路數(shù)字信號(hào)按時(shí)分復(fù)用方式合并成為單一的合路數(shù)字信號(hào)的設(shè)備；數(shù)字分接器是把一個(gè)合路數(shù)字

20、信號(hào)分解為原來多個(gè)支路信號(hào)的設(shè)備。通?？偸前褦?shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器裝在一起作為一個(gè)設(shè)備，稱為復(fù)接分接器，統(tǒng)稱為數(shù)字復(fù)接設(shè)備。 數(shù)字復(fù)接器是由定時(shí)、調(diào)整和復(fù)接單元所組成；數(shù)字分接器是由同步、定時(shí)、分接和恢復(fù)單元所組成。定時(shí)單元提供統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。分接器的定時(shí)單元由接收的時(shí)鐘來推動(dòng)，借助同步單元的控制，使得分接器的基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)與復(fù)接器的基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)保持正確的相位關(guān)系，即保持同步。調(diào)整單元與恢復(fù)單元是對(duì)應(yīng)的，復(fù)接單元與分接單元是對(duì)應(yīng)的。調(diào)整單元的作用是把各輸入支路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的頻率或相位調(diào)整，形成與本機(jī)定時(shí)信號(hào)完全同步的數(shù)字信號(hào)，然后由復(fù)接單元對(duì)它們實(shí)施時(shí)間復(fù)用形成合路數(shù)字信號(hào)；分接單元的作

21、用是把合路單元數(shù)字信號(hào)實(shí)施時(shí)間分離形成同步支路數(shù)字信號(hào)，然后再通過恢復(fù)單元把它們恢復(fù)稱為原來的支路數(shù)字信號(hào)。如果復(fù)接器輸入支路數(shù)字信號(hào)與本機(jī)定時(shí)信號(hào)是同步的，那么調(diào)整單元只需調(diào)整相位，有時(shí)甚至連相位也不必調(diào)整，這種復(fù)接器稱同步復(fù)接器；如果輸入支路數(shù)字信號(hào)與本機(jī)定時(shí)信號(hào)是異步的，那么調(diào)整單元要對(duì)各個(gè)支路數(shù)字信號(hào)實(shí)施頻率和相位調(diào)整，使之成為同步數(shù)字信號(hào)，這種復(fù)接器稱異步復(fù)接器。本實(shí)驗(yàn)以同步復(fù)接器為例說明數(shù)字復(fù)分接的原理。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由發(fā)送端的復(fù)接器和接收端的分接器兩部分組成，系統(tǒng)模塊圖如圖1-28所示，由于是同步復(fù)接系統(tǒng)，可以略去調(diào)整單元和恢復(fù)單元，增加了復(fù)接器中的支路信號(hào)產(chǎn)生單元和分接器中的支路信

22、號(hào)輸出路序選擇單元。圖1-28 數(shù)字多路傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1.6.2 實(shí)驗(yàn)測試測得回路信號(hào)波形如圖1-29所示：FD1、FD2、FD3、FD4為四路輸入信號(hào)；圖1-29復(fù)接器復(fù)接單元復(fù)接信號(hào)為DOUT是波形如圖1-30所示：圖1-30分接單元信號(hào)波形FD1、FD2、FD3、FD4為四路輸入信號(hào)同圖1-29。實(shí)際測試波形：各點(diǎn)波形如圖1-26所示：FCLR: FCLK: FD1: FD2: FD3: FD4: F1EN: F2EN: DEN: CLKO: DOUT: 圖1-292. 集成乘法器混頻MIX1電路設(shè)計(jì) 2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)混頻電路的概念和原理。2掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成混頻電路的原理。3掌

23、握集成模擬乘法器MC1496用于混頻電路的方法以及對(duì)干涉的測定。2.2實(shí)驗(yàn)原理（一）混頻器電路模型 混頻器的功能是將載波為fs（高頻）的已調(diào)波信號(hào)不失真地變換為另一載頻fI（固定中頻）的已調(diào)波信號(hào)，而保持原調(diào)制規(guī)律不變。例如在調(diào)幅廣播接收機(jī)中，混頻器將中心頻率為5351605KHz的已調(diào)波信號(hào)變換為中心頻率為465KHz的中頻已調(diào)波信號(hào)。此外，混頻器還廣泛用于需要進(jìn)行頻率變換的電子系統(tǒng)及儀器中，如頻率合成器、外差頻率計(jì)等?；祛l器的電路模型如圖2-1所示。 圖2-1 混頻器電路模型混頻器常用的的非線性器件有二極管、三極管、場效應(yīng)管和乘法器。本振用于產(chǎn)生一個(gè)等幅的高頻信號(hào)uL，并與輸入信號(hào)uS經(jīng)混

24、頻器后所產(chǎn)生的差頻信號(hào)經(jīng)帶通濾 I =L-S波器濾出。目前，高質(zhì)量的通信接收機(jī)廣泛采用二極管環(huán) 形混頻器和由雙差分對(duì)管平衡調(diào)制器構(gòu)成的混頻器，而在一般接收機(jī)（例如廣播收音機(jī)）中，為了簡化電路，還是采用簡單的三極管混頻器。本實(shí)驗(yàn)采用集成模擬乘法器作混頻電路實(shí)驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)混頻功能，混頻器件必須工作在非線性狀態(tài)，而作用在混頻器上的除了輸入信號(hào)電壓uS和本振電壓uL外，不可避免地還存在干擾和噪聲。它們之間任意兩者都有可能產(chǎn)生組合頻率，這些組合信號(hào)頻率如果等于或接近中頻，將與輸入信號(hào)一起通過中頻放大器、解調(diào)器，對(duì)輸出級(jí)產(chǎn)生干涉，影響輸入信號(hào)的接收。干擾是由于混頻不滿足線性時(shí)變工作條件而形成的，因此不可避

25、免地會(huì)產(chǎn)生干擾，其中影響最大的是中頻干擾和鏡象干擾。（二）集成模擬乘法器的混頻電路兩信號(hào)相乘可以得到其和，差頻分量，因此兩信號(hào)相乘實(shí)現(xiàn)混頻是最直觀的方法。設(shè)調(diào)制波信號(hào)為，本振信號(hào)為，其乘積為產(chǎn)生的兩個(gè)新變頻信號(hào)、，分別稱為上變頻信號(hào)和下變頻信號(hào)，波形示意圖和頻譜圖如圖2-2所示。圖2-2 混頻器輸入輸出波形和頻譜圖集成模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。高頻電子線路中的振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越。在無線通信、廣播電視等方面有廣泛地應(yīng)用

26、。集成模擬乘法器的常見產(chǎn)品有MC1495/1496、LM1595/1596等。（3） MC1496應(yīng)用介紹1內(nèi)部電路介紹 MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器，其內(nèi)部電路如圖2-3所示。其中，T1、T2與T3、T4組成雙差分放大器，集成極負(fù)載電阻是RC1、RC2。T5、T6組成的單差分放大器用于激勵(lì)T1T4。T7、T8及其偏置電路構(gòu)成恒流源電路。引腳與接輸入電壓，和接另一輸入電壓，輸出電壓從引腳與輸出。引腳與外接電阻RE，對(duì)差分放大器T5、T6產(chǎn)生電流負(fù)反饋，可調(diào)節(jié)乘法器的信號(hào)增益，擴(kuò)展輸入電壓的線性動(dòng)態(tài)范圍。引腳為負(fù)電源端（雙電源供電時(shí)），引腳外接電阻R5，用來調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0

27、的值。 圖2-3 MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖 2靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置（1） 靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集-基極間的電壓應(yīng)大于或等于2V,小于或等于最大允許工作電壓。對(duì)于圖2-3所示的內(nèi)部電路，在應(yīng)用時(shí)，靜態(tài)偏置電壓應(yīng)滿足下列關(guān)系： （2-1） （2-2） (2)靜態(tài)偏置電流的確定靜態(tài)偏置電流主要由恒流源I0的值來確定。當(dāng)器件為單電源工作時(shí)，引腳接地，腳通過一電阻R5接正電源+VCC(+VCC的典型值為+12V)，由于I0是I5的鏡像電流，所以改變電阻R5可以調(diào)節(jié)I0的大小，即 靜態(tài)偏置電流當(dāng)器件為雙電源工作時(shí)，引腳接負(fù)電源-VEE（一般接-8V），腳通過電阻R5

28、接地，因此，改變R5也可以調(diào)節(jié)I0的大小，即 根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流應(yīng)小于4mA，一般取 左右。 器件的總耗散功率可由下式估算： （2-3） PD應(yīng)小于器件的最大允許耗散功率（33mW）。3.實(shí)驗(yàn)電原理圖分析MC1496構(gòu)成的集成乘法器混頻電路如圖2-4所示。其中，本振信號(hào)(16.455MHz)經(jīng)高頻耦合電容C1從腳（TP1端）輸入，C8為高頻旁路電容，使腳交流接地。調(diào)制信號(hào)(10MHz)經(jīng)低頻耦合電容C2從腳（TP2端）輸入，C4為低頻旁路電容，使腳交流接地?；祛l信號(hào)(6.455MHz)從腳單端(TP3)輸出。采用雙電源供電方式，所以腳的偏置電阻接地，可計(jì)算靜態(tài)偏置電流I

29、5或I0，即 mA。腳與間可接入負(fù)反饋電阻以擴(kuò)展調(diào)制信號(hào)的線性動(dòng)態(tài)范圍，反饋電阻增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。實(shí)際電路腳與短接。L803,C4,C5為中頻選頻回路，調(diào)諧在6.455MHz。圖2-4 集成乘法器混頻電原理圖2.3 實(shí)驗(yàn)步驟1中頻LC濾波器的調(diào)整掃頻輸出衰減10db，Y衰減10，調(diào)節(jié)Y增幅至適當(dāng)幅度，掃頻輸出接LC型帶通濾波器的輸入端（TP3），檢波探頭接至輸出端（TP4），調(diào)整電感線圈L803的磁芯，使6.455MHz出現(xiàn)峰值，并記錄之。2中頻頻率的觀測將LC與晶體振蕩器實(shí)驗(yàn)（OSC）振蕩輸出信號(hào)16.455MHz作為本實(shí)驗(yàn)的本振信號(hào)輸入乘法器的一個(gè)輸入端（TP1），乘法器的另一個(gè)輸入端（TP2載波輸入）接高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出（10MHz，0.4VP-P的載波）。在輸出端（TP4）觀測