AM_DSB 調(diào)幅波調(diào)制 課程設(shè)計(jì)

1、仿真技術(shù)綜合設(shè)計(jì)AM和DSB振幅調(diào)制班 級(jí)： 通信13-3班 姓 名： 王亞飛 學(xué) 號(hào)： 1306030318 指導(dǎo)教師： 楊春玲 成 績(jī)： 電子與信息工程學(xué)院 信息與通信工程系 目錄1題目要求及設(shè)計(jì)分析31.1題目要求31.2軟件介紹31.3具體設(shè)計(jì)分析32調(diào)制原理以及相關(guān)知識(shí)介紹42.1 MC1496 的簡(jiǎn)介52.2 MC1496 的工作原理63模擬乘法器MC1496 的工程設(shè)計(jì)83.1 MC1496性能參數(shù)的設(shè)置及計(jì)算83.1.1影響乘法器輸出的的參量83.1.2不接負(fù)反饋電阻93.1.3接入負(fù)反饋電阻93.2 MC1496的元件的設(shè)計(jì)與制作104 AM和DSB調(diào)幅波仿真模型設(shè)計(jì)114.

2、1 AM調(diào)幅114.2 DSB調(diào)幅135心得體會(huì)161題目要求及設(shè)計(jì)分析1.1題目要求用模擬乘法器MC1496設(shè)計(jì)一個(gè)振幅調(diào)制器，使其實(shí)現(xiàn)AM和DSB信號(hào)的調(diào)制，參數(shù)自行設(shè)置.1.2軟件介紹Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡(jiǎn)稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于初級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，工程師們可以使用Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。通過(guò)Multisim 和虛擬儀器技術(shù)，PCB 設(shè)計(jì)工

3、程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程，軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。1.3具體設(shè)計(jì)分析最常用的模擬調(diào)制方法是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。本次實(shí)現(xiàn)的是AM和DSB信號(hào)的調(diào)制。幅度調(diào)制是由調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號(hào)作線性變化的過(guò)程。幅度已調(diào)信號(hào)一般可表示為，調(diào)制時(shí)需要調(diào)制信號(hào)與載波相乘，形成調(diào)幅信號(hào)。我們使用的仿真軟件Multisim中沒(méi)有模擬乘法器MC1496，所以首先我們要?jiǎng)?chuàng)建MC1496模型，封裝成器件加入到器件庫(kù)中，方便使用。然后設(shè)計(jì)調(diào)幅的電路圖，根

4、據(jù)調(diào)幅的電路圖進(jìn)行仿真的設(shè)計(jì)。查看結(jié)果時(shí)，加入示波器，進(jìn)行仿真圖形的觀察。再依據(jù)圖形與理論的結(jié)果的差別，研究問(wèn)題，調(diào)節(jié)器件的屬性，完善電路圖，最終完成設(shè)計(jì)的正確的波形圖。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。在高頻電子線路中，振幅調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過(guò)程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單得多，而且性能優(yōu)越。目前無(wú)線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多在幅度調(diào)制過(guò)程中，根據(jù)所取出已調(diào)信號(hào)的頻譜分量不同，分為普通調(diào)幅（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）等。2調(diào)制原理以及相關(guān)知識(shí)介紹集成模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量（電壓

5、或電流）相乘的電子器件。在高頻電子線路中，振幅調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過(guò)程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單得多，而且性能優(yōu)越。目前無(wú)線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多。在幅度調(diào)制過(guò)程中，根據(jù)所取出已調(diào)信號(hào)的頻譜分量不同，分為普通調(diào)幅（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）等。它們的主要區(qū)別如表3-1 所示。表 3-1 普通調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅的區(qū)別如果把已調(diào)調(diào)幅波加到負(fù)載電阻R上，則載波和邊頻都將給電阻傳送功率，它們的功率分別表示為：載波功率：每個(gè)邊頻功率（上邊頻或下邊頻）：上、下邊頻總功率：m 稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一

6、，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度，一般0<m a<1。普通調(diào)幅電路的原理框圖如圖2-0（a）所示，雙邊帶調(diào)幅電路的原理框圖如圖2-0（b）.圖2-0（a）普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖圖2-0（b）雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖2.1 MC1496 的簡(jiǎn)介模擬乘法器是對(duì)兩個(gè)模擬信號(hào)（電壓或電流）實(shí)現(xiàn)相乘功能的有源非線性器件，主要功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)信號(hào)的相乘，即輸出信號(hào)與兩輸入信號(hào)相乘積成正比。它有兩個(gè)輸入端口，即X 和Y 輸入端口。在高頻電子線路中，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(guò)程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過(guò)程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分

7、離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單的多，而且性能優(yōu)越。所以目前在無(wú)級(jí)通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多。集成模擬乘法器的常見(jiàn)產(chǎn)品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596 等。2.2 MC1496 的工作原理根據(jù)雙差分對(duì)模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬相乘器MC1496是四象限的乘法器。其內(nèi)部電路如圖2-1所示，其中 V7 、R1 、V 8、R 2、V 9、R 3 和R5等組成多路電流源電路， V 7 、R 5 、R 1為電流源的基準(zhǔn)電路，V8、V 9 分別供給V 5 、V 6管恒值電流/ 2,R5 為外接電阻，可用以調(diào)節(jié) / 2的大小。由V 5 、V

8、 6兩管的發(fā)射極引出接線端2和3，外接電阻，利用 的負(fù)反饋?zhàn)饔茫詳U(kuò)大輸入電壓的動(dòng)態(tài)范圍.為外接負(fù)載電阻。根據(jù)差分電路的基本工作原理，可以得到 （2-1） (2-2） (2-3）式中i c1、i c2 、i c3 、i c4 、i c5 、i c6 分別是三極管V 1 、V 2 、V3 、V 4 、V 5 、V 6 的集電集電流。T E 為溫度的電壓當(dāng)量，在常溫T=300K時(shí)，U T=26m V .由圖2-1可知，相乘器的輸出差值電流 (2-4)將(2-1)、(2-2)、(2-3)代入(2-4)，可得 (2-5）由于V 5 、V 6 兩管發(fā)射極之間跨接負(fù)反饋電阻，當(dāng)遠(yuǎn)大于V 5 、V 6管的發(fā)

9、射結(jié)電阻時(shí) (2-6）將式(2-6)代入(2-5)可得 (2-7）可見(jiàn)，輸出電流中包含兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積。 圖2-1 MC1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖2-2 MC1496的管腳排列3模擬乘法器MC1496 的工程設(shè)計(jì)3.1 MC1496性能參數(shù)的設(shè)置及計(jì)算3.1.1影響乘法器輸出的的參量MC1496可以采用單電源供電，也可以采用雙電源供電。器件的靜態(tài)工作點(diǎn)由外接元件確定。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)，即晶體管的集電極與基極間的電壓應(yīng)大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。根據(jù)MC1496的特性參數(shù)，應(yīng)用時(shí)，靜態(tài)偏置電壓（輸入電壓為0 時(shí)）應(yīng)滿足下列關(guān)系。即 (3-1) (3-

10、2)一般情況下，晶體管的基極電流很小，三對(duì)差分放大器的基極電流、 、可以忽略不記，因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值確定。當(dāng)器件為單電源工作時(shí)，引腳14 接地，5 腳通過(guò)一電阻接正電源（的典型值為+12V），由于 是的鏡像電流，所以改變電阻可以調(diào)節(jié)的大小，即 (3-3)當(dāng)器件為雙電源工作時(shí)，引腳14 接負(fù)電源UEE（一般接-8V），5 腳通過(guò)電阻接地，因此，改變也可以調(diào)節(jié)的大小，即 (3-4)根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于4mA，一般取= 1mA 左右。器件的總耗散功率可由下式估算 (3-5) 應(yīng)小于器件的最大允許耗散功率（33mW）。3.1.2不接負(fù)反饋電阻（腳2 和3

11、短接）當(dāng)和皆為小信號(hào)（<26mV）時(shí)，由于三對(duì)差分放大器（、 、）均工作在線性放大狀態(tài)，則輸出電壓 可近似表示為輸出信號(hào)中只包含兩個(gè)輸入信號(hào)的和頻與差額分量。當(dāng) 為小信號(hào)，為大信號(hào)（>100mV）時(shí)，由于雙差分放大器（、 、）處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，其電流波形將是對(duì)稱的方波，乘法器的輸出電壓U0可近似表示為輸出信號(hào)中。包含，(2n-1) 等頻率分量。3.1.3接入負(fù)反饋電阻由于的接入，擴(kuò)展了的線性動(dòng)態(tài)范圍，所以器件的工作狀態(tài)主要由決定，分析表明：當(dāng)為小信號(hào)（<26mV）時(shí)，輸出電壓可表示為式中：接入負(fù)反饋電阻后，為小信號(hào)時(shí)，MC1496近似為一理想的乘法器，輸出信號(hào) 中只包含兩輸入

12、信號(hào)的和頻與差頻。當(dāng)為大信號(hào)（>100mv）時(shí)，輸出電壓可近似表示為上式表明，為大信號(hào)時(shí)，輸出電壓與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)3.2 MC1496的元件的設(shè)計(jì)與制作（1）啟動(dòng)multisim11 程序，Ctrl+N 新建電路圖文件，按照MC1496 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，將元器件放到電子工作平臺(tái)的電路窗口上，按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，全部選中。被選擇的電路部分由周圍的方框標(biāo)示，表示完成子電路的選擇。（2）單擊Place / HB/SB Connecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操作，屏幕上出現(xiàn)輸入/輸出符號(hào)，將其與子電路的輸入/輸出信號(hào)端進(jìn)行連接。帶有輸入/輸出符號(hào)的子電路才能與外電路連接。圖2-3 MC1496

13、內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖單擊Place/Replace by Subcircuit 命令，屏幕上出現(xiàn)Subcircuit Name對(duì)話框，在對(duì)話框中輸入MC1496，單擊OK，完成子電路的創(chuàng)建選擇電路復(fù)制到用戶器件庫(kù)，同時(shí)給出子電路圖標(biāo)。圖2-6 MC1496子電路替代模塊4 AM和DSB調(diào)幅波仿真模型設(shè)計(jì)4.1 AM調(diào)幅（1）啟動(dòng)multisim11 程序，Ctrl+N 新建電路圖文件，Ctrl+B 調(diào)用MC1496 電路模塊，將元器件放到電子工作平臺(tái)的電路窗口上，搭建調(diào)幅電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開(kāi)該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2

14、個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存.其multisim 電路圖如圖4-1所示。圖4-1 MC1496 普通調(diào)幅AM電路（2）點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。適當(dāng)調(diào)節(jié)R 12 ，當(dāng)R 12 為100%時(shí)，使示波器出現(xiàn)AM波。如圖4-2。圖 4-2 MC1496 普通AM調(diào)幅波（3）AM過(guò)調(diào)制仿真波形觀察，如圖4-3.圖4-3 AM過(guò)調(diào)制仿真波形4.2 DSB調(diào)幅（1）啟動(dòng)mult

15、isim11 程序，Ctrl+N 新建電路圖文件，Ctrl+B 調(diào)用MC1496 電路模塊，將元器件放到電子工作平臺(tái)的電路窗口上，搭建調(diào)幅電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開(kāi)該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2 個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存。其Multisim 電路圖如圖4-4所示。圖4-4MC1496 普通調(diào)幅DSB電路（2）從示波器中看到的波形圖，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成完善的調(diào)幅波，如圖4-5。 圖 4-5 MC1496 普通DSB調(diào)幅波（3）從示波器中看到的波形圖，并進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，形成完善的調(diào)幅波，觀看DSB反向點(diǎn)如圖4-6。圖 4-6 MC1496 普通DSB調(diào)制（4）調(diào)整電位器，可觀察DSB過(guò)調(diào)的失真波形如圖4-7.圖 4-7 DSB過(guò)調(diào)制仿真波形5心得體會(huì)在電腦上裝好仿真軟件以后，就開(kāi)始查找資料進(jìn)行仿真軟件的使用的了解和學(xué)習(xí)，在圖書館就找到了一本MC1496仿真軟件的實(shí)例參考教程，通過(guò)這本教材，我迅速的對(duì)MC1496的使用有了認(rèn)識(shí)和了解。于是在Multisim軟件上進(jìn)行電路圖的創(chuàng)建，在繪制電路圖時(shí)要注意兩點(diǎn)，一是