模擬乘法器MC1496的模擬調(diào)制、解調(diào)與混頻、倍頻的設(shè)計(jì)與仿真

1、模擬乘法器 MC1496的模擬調(diào)制、解調(diào)與混頻、倍頻的設(shè)計(jì)與仿真學(xué)號(hào)：20090855012姓名：司鵬飛年級(jí)專業(yè)：測控工程指導(dǎo)老師：張寶玲高頻電子線路課程設(shè)計(jì)摘要集成模擬乘法器是繼集成運(yùn)算放大器后最通用的模擬集成電路之一，是一種多用途的線性集成電路。可用作寬帶、抑制載波雙邊平衡調(diào)制器，不需要耦合變壓器或調(diào)諧電路，還可以作為高性能的 SSB 乘法檢波器， AM 調(diào)制 /解調(diào)器、 FM 解調(diào)器、混頻器、倍頻器、鑒相器等，它與放大器相結(jié)合還可以完成許多的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如乘法、除法、乘方、開方等。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用集成模擬乘法器MC1496 實(shí)現(xiàn)以上功能。1高頻電子線路課程設(shè)計(jì)目錄摘要1第一章 模擬乘法器 M

2、C1496/15963第二章，集成模擬乘法器的應(yīng)用52.1 利用乘法器實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制52.2 利用乘法器實(shí)現(xiàn)同步檢波62.3 利用乘法器實(shí)現(xiàn)混頻62.4 利用乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻6第三章 電路仿真與結(jié)果83.1 振幅調(diào)制與解調(diào)電路的仿真83.2 混頻電路的仿真93.3 倍頻器電路的仿真11第四章 仿真電路的參數(shù)和結(jié)果分析12第四章 仿真電路的參數(shù)和結(jié)果分析134.1 振幅的調(diào)制與解調(diào)134.2 混頻電路134.3 倍頻器電路13第五章 心得體會(huì)14第六章 參考文獻(xiàn)152高頻電子線路課程設(shè)計(jì)第一章模擬乘法器MC1496/1596單片集成模擬乘法器MC1496/1596 的內(nèi)部電路如圖 1-1 所示。圖

3、1-1 單片集成模擬相乘器 MC1496/1596 的內(nèi)部電路圖中晶體管 VT 1VT 4 組成雙差分放大器， VT 5、VT 6 組成單差分放大器，用以激勵(lì) VT 1 VT 4；VT 7、 VT 8、VD 及相應(yīng)的電阻等組成多路電流源電路、 VT 7、VT 8 分別給 VT 5、VT 6、提供 I0 /2 的恒流電流； R 為外接電阻，可用以調(diào)節(jié) I0/2 的大小。另外，由 VT 5、VT 6 兩管的發(fā)射級(jí)引出接線端 2 和3，外接電阻 Ry，利用 Ry 的負(fù)反饋?zhàn)饔每梢詳U(kuò)大輸入電壓 u2 的動(dòng)態(tài)范圍。 RC 為外接負(fù)載電阻。MC1496 型模擬乘法器只適用與頻率比較低的場合，一般工作在 1

4、MHZ一下的頻率。雙差分對(duì)模擬乘法器MC1496/1495 的差值輸出電流為：i 2 vy thvxR2VTyMC1496/1596 廣泛用于調(diào)幅及解調(diào)、混頻等電路中，但應(yīng)用時(shí)VT 1、VT 2 、VT 3、VT 4 、VT 5、VT 6 晶體管的基極均需外加偏置電壓（即在8 與10 端、1 與 4 端間加直流電壓），方能正常工作。通常把 8、10 端稱為 X 端 Y 端，輸入?yún)⒖茧妷?v1 ；4、1 端稱為 Y 輸入端，輸入信號(hào)電壓 v2 。3高頻電子線路課程設(shè)計(jì)集成模擬乘法器 MC1496/1596 參數(shù)：4高頻電子線路課程設(shè)計(jì)第二章，集成模擬乘法器的應(yīng)用2.1 利用乘法器實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制有集

5、成模擬乘法器 MC1496/1596 構(gòu)成的振幅調(diào)制電路， 可以實(shí)現(xiàn)普通條幅或抑制載波的雙邊帶條幅，如圖 2-1 所示圖 2-1集成模擬乘法器 MC1496 構(gòu)成的振幅調(diào)制電路X 通道兩輸入端、腳直流電位均為 6V，可作為載波輸入通道， Y 通道兩輸入端、 腳之間有外接調(diào)零電路； 輸出端腳外可接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器 ；、腳之間外接 Y 通道負(fù)反饋電阻 R8。若實(shí)現(xiàn)普通條幅，可通過調(diào)節(jié) 10 電位器 RP1 使腳電位比腳高 V y，調(diào)制信號(hào) v t 與直流電壓 Vy 疊加后輸入 Y 通道，調(diào)節(jié)電位器可改變 V y 大小，即改變調(diào)制指數(shù) Ma；若實(shí)現(xiàn) DSB 調(diào)制，通過調(diào)節(jié) 10K 電位器 RP

6、1 使、腳之間直流電流等電位，即 Y 通道輸入信號(hào)僅為交流調(diào)制信號(hào)。為了減小流經(jīng)電位器的電流，便于調(diào)零準(zhǔn)確，可加大兩個(gè)750電阻阻值，比如各增大10K。MC1496 線性區(qū)和飽和區(qū)的臨界點(diǎn)在1520mV 左右，僅當(dāng)輸入信號(hào)電壓均小于 26mV 時(shí)，器材才有理想的相乘作用， 否則輸出電壓中會(huì)出現(xiàn)較大5高頻電子線路課程設(shè)計(jì)的非 性 差。 然， 入 性 范 的上限 太小，不適 需要。為此，可在 發(fā) 射極引出 端口 腳和 腳之 根據(jù)需要接入反 饋電 阻（R8=1k），從而 整（ 大） 制信號(hào)的 入 性 范 ， 反 阻同 也影響 制器增益。 增大反 阻， 會(huì)使器件增益下降， 但能改善 制信號(hào) 入的 范

7、。MC1496 可以采用 源，也可以采用雙 源供 ，其直流偏置由外接元器件來 。2.2 利用乘法器實(shí)現(xiàn)同步檢波乘 性型同步 波是直接把本地恢復(fù) 波與 幅信號(hào)相乘， 用低通 波器 除無用的高 分量， 提取有用的的低 信號(hào)， 它要求恢復(fù) 波與 射端的 波同 同相，佛 將使恢復(fù)出來的 制信號(hào) 生失真。 然，本 路的 出 流中， 除了解 所需要的低 分量外， 其余所有分量都屬于高 范 ， 很容易 波， 因此不需要 波 零 路， 而且可采用 源供 。本 路可以解 DSB 或 SSB 信號(hào)，亦可解 AM 信號(hào)。MC1496/1596腳 入 波信號(hào)， 可用大信號(hào) 入， 一般 100 500mV；腳 入已 信

8、號(hào)，信號(hào) 平 使放大器保持在 性工作區(qū)內(nèi)，一般在100mV一下。2.3 利用乘法器實(shí)現(xiàn)混頻本 采用 路振幅 制 路是一 的， 中的不同點(diǎn)主要在于 入信號(hào)及 出 網(wǎng) 不同。2.4 利用乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻如果 出信號(hào) 率fc 是 入信號(hào) 率fs 的整數(shù)倍，即fc =n fs（ n=1,2,3）， 種 率 路稱 倍 路。 例如，當(dāng) n=2 ，fc =2 fs ，稱 二倍 路。若 vc tvsm cosct 。 模 乘法器的 出 流 i kvc2 tkvsm2 cos2ct1 kvsm2 1 cos2ct26高頻電子線路課程設(shè)計(jì)式中， k 為乘法器的乘積系數(shù)。從式中可以看出乘法器輸出電流中包含有直流和二倍

9、頻分量，通過隔直流電容濾出直流分量， 便可在負(fù)載上得到二倍頻輸出，其實(shí)現(xiàn)電路可采用調(diào)幅電路，將電路的載波輸入端口與音頻信號(hào)輸入端口并接后，輸入頻率為 fs 的載波信號(hào)電壓即可構(gòu)成二倍頻電路。7高頻電子線路課程設(shè)計(jì)第三章電路仿真與結(jié)果3.1 振幅調(diào)制與解調(diào)電路的仿真振幅調(diào)制與解調(diào)電路的仿真用Systemview 軟件來實(shí)現(xiàn)。仿真電路入如圖 3-1 所示。用了兩個(gè)乘法器，一個(gè)巴特沃斯濾波器和一個(gè)運(yùn)放。仿真結(jié)果分別如圖 3-2 載波信號(hào)波形、圖 3-3 調(diào)制信號(hào)波形、圖 3-4 調(diào)幅信號(hào)波形和圖 3-5 解調(diào)信號(hào)波形。圖 3-1 振幅調(diào)制與解調(diào)電路的仿真電路圖圖 3-2 載波信號(hào)波形圖 3-3 調(diào)制

10、信號(hào)波形8高頻電子線路課程設(shè)計(jì)圖 3-4 調(diào)幅信號(hào)波形圖 3-5 解調(diào)信號(hào)波形3.2 混頻電路的仿真混頻電路的仿真用Multisim10. 軟件來仿真，其仿真電路如圖3-6 所示。圖 3-7 和圖 3-8 分別為分別為電路中的示波器和頻率計(jì)的顯示波形和頻率大小。圖 3-6 混頻電路的仿真電路9高頻電子線路課程設(shè)計(jì)圖 3-7 示波器的波形圖 3-8 頻率計(jì)示數(shù)10高頻電子線路課程設(shè)計(jì)3.3 倍頻器電路的仿真本電路的仿真也是用Multisim10. 軟件來仿真，其仿真電路如圖3-9 所示。圖 3-10 和圖 3-11 分別為分別為電路中的頻率計(jì)和示波器的頻率大小和顯示波形。XSC1Ext Trig

11、+_AB+_+_YXA121XFC11 V/V 0 V123V11 Vrms100kHzR105k00圖 3-9 混頻電路的仿真電路圖 3-8 頻率計(jì)示數(shù)11高頻電子線路課程設(shè)計(jì)圖 3-11 示波器的波形12高頻電子線路課程設(shè)計(jì)第四章仿真電路的參數(shù)和結(jié)果分析4.1 振幅的調(diào)制與解調(diào)調(diào)制信號(hào)頻率： 10 Hz ，振幅：1V，載波信號(hào)頻率： 100 Hz ，振幅：1V 。Ma0.8。解調(diào)出來的波形相對(duì)于原來的波形有滯后。4.2 混頻電路混頻器電路有兩個(gè)乘法器， 第一個(gè)乘法器產(chǎn)生一個(gè)調(diào)幅波， 第二個(gè)乘法器起混頻的作用，把高頻已調(diào)波轉(zhuǎn)成中頻波。第二個(gè)乘法器輸入的頻率為 1.6M Hz ，經(jīng)混頻器后輸出

12、頻率約為 465k Hz 。4.3 倍頻器電路本電路為二倍頻電路，輸入信號(hào)頻率：100k Hz ，經(jīng)過乘法器后頻率約為： 200k Hz 。證明乘法器可以作為倍頻器。13高頻電子線路課程設(shè)計(jì)第五章心得體會(huì)經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)， 我體會(huì)到平時(shí)的理論知識(shí)大概有印象， 但到具體的計(jì)算時(shí)，總發(fā)覺很難， 而且理論知識(shí)學(xué)的也不踏實(shí)， 有的地方分析起來很吃力。以后一定要認(rèn)真的對(duì)待。本次課程設(shè)計(jì)我應(yīng)用了 Systemview和 Multisim10 兩個(gè)軟件來仿真電路，發(fā)現(xiàn)以后要多動(dòng)手， 當(dāng)仿真結(jié)果出現(xiàn)時(shí)， 真的很高興。 我還對(duì)乘法器有了進(jìn)一步的了解。作為一個(gè)電子方面的大學(xué)生， 在今后的工作中難免需要很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)

13、手能力，所以這次課程設(shè)計(jì)實(shí)踐對(duì)我來說是很值得珍惜的好機(jī)會(huì)。 這次課程設(shè)計(jì)，雖然短暫，但卻給了我一次自主設(shè)計(jì)電路的機(jī)會(huì)。在設(shè)計(jì)過程中，以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)， 并且遇到了書本中不曾學(xué)到的情況。通過本次設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。 在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。在設(shè)計(jì)過程中， 我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因， 最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。實(shí)習(xí)過程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過程很可能相當(dāng)煩瑣， 有時(shí)花很長時(shí)間設(shè)計(jì)出來的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免