PAM脈沖幅度調(diào)制器電路設(shè)計(jì)

1、1通信系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)課題： PAM 脈沖幅度調(diào)制器電路設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 通信工程 (1)班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 陳 昊 2目錄第 1 章 PAM 原理及方框圖.2第 2 章 PAM 單元模塊設(shè)計(jì).32.1 方波產(chǎn)生電路.32.2 分頻器.52.3 積分單穩(wěn)電路.52.4 限幅放大電路.62.5 取樣門.7第 3 章 電路原理圖 .9第 4 章 系統(tǒng)仿真 .10第 5 章 總結(jié)與體會(huì) .13第 6 章 參考文獻(xiàn) .143摘要利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）Multisim 2001 仿真軟件平臺(tái)對(duì)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的功能部件進(jìn)行仿真分析。以軟件代替硬件，以仿真模擬實(shí)做。

2、使抽象的理論變得直觀形象，大大提高了課堂教學(xué)效果，也彌補(bǔ)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心硬件條件的不足。Multisim 2001 用于通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的仿真，傳統(tǒng)的做法是建立實(shí)際電路或用購(gòu)買的實(shí)驗(yàn)箱，利用各種儀器進(jìn)行測(cè)試、計(jì)算和性能分析。這種方法往往受實(shí)驗(yàn)儀器精度的制約，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，還常由于電路搭接時(shí)的種種問題引起性能改變。Multisim2001 是當(dāng)今全球著名的電路仿真標(biāo)準(zhǔn)工具之一，利用它進(jìn)行通信電子電路的仿真實(shí)驗(yàn)，不僅可以大大擴(kuò)展高頻電路實(shí)驗(yàn)的種類。而且由于它輸入信號(hào)的幅度、頻率和相位都可以控制到精確數(shù)值，實(shí)驗(yàn)效率可以大大提高，用數(shù)字儀器儀表測(cè)量，提高了實(shí)驗(yàn)精確度，同時(shí)具

3、有分析與設(shè)計(jì)電路的強(qiáng)大功能。因此，利用其對(duì)通信電子電路進(jìn)行。關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；Multisim 200l 仿真分析；PAM4第 1 章 PAM 原理及方框圖脈沖振幅調(diào)制（PAM）是脈沖調(diào)制中最常用的一種調(diào)制方式，它是把模擬信號(hào)變?yōu)橐幌盗性跁r(shí)間上離散的窄脈沖，這些窄脈沖的幅度隨模擬信號(hào)瞬時(shí)值的變化而變化，從 PAM 信號(hào)的幅度來看仍然是連續(xù)的，因此，這種信號(hào)仍屬模擬信號(hào)的范疇。PAM 是抽樣定理的一個(gè)運(yùn)用，抽樣定理指出，一個(gè)頻帶受限的信號(hào) m(t)，如果它的最高頻率為 fh，則可以唯一地由頻率等于或大于 2fh 的樣值系列所決定。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

4、且，可以從抽樣信號(hào)中無失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。抽樣定理的原理框圖如下圖 1.1 所示輸入信號(hào)圖 1.1 抽樣定理的原理框圖利用抽樣脈沖把一個(gè)連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間值的過程稱為抽樣，抽樣后的信號(hào)稱為脈沖調(diào)幅（PAM）信號(hào)。PAM 系統(tǒng)的方框圖如圖 1.2 所示低通濾波器抽樣保持低通濾波器抽樣脈沖5 語音信號(hào)圖 1.2 PAM 系統(tǒng)的方框圖16KHZ 的低頻信號(hào)二分頻波形變換脈沖放大取樣門6第 2 章 PAM 單元模塊設(shè)計(jì)2.1 方波產(chǎn)生電路方波產(chǎn)生電路采用 4066BD 芯片和晶振構(gòu)成的晶體諧振電路4066BD 引腳如圖 2.1.1 所示。圖 2.1.1 4066BD 引腳圖4066BD 由一振蕩器

5、和 14 極二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是 RC 或晶振電路。CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在 CP1（和CP0）的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)，在時(shí)鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無限制。72.2 分頻器為了得到 8KHZ 的低頻信號(hào)，我們需要對(duì) 16KHZ 的低頻信號(hào)進(jìn)行二分頻。二分頻電路采用 D 觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)，D 觸發(fā)器連線如圖2.2.1 所示。圖 2.2.1 D 觸發(fā)器構(gòu)成 2 分頻電路每當(dāng)輸入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，Q 就被置為 D 的原有值，同時(shí) Q 值改變（D 也是如此）。而 D 改變時(shí)，脈沖邊沿也就過去了。2.3 積

6、分單穩(wěn)電路單穩(wěn)態(tài)電路只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。在外界觸發(fā)脈沖的作用下，電路從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫態(tài)，在暫態(tài)維持一段時(shí)間之后，又返回穩(wěn)態(tài)，并在輸出端產(chǎn)生一個(gè)矩形脈沖。單穩(wěn)電路采用 555 定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，其單穩(wěn)電路如圖 2.3.1 所示。8VccVccVccRCTw3/20lnRC1 . 1圖 2.3.1 555 單穩(wěn)態(tài)電路其脈沖寬度 2.4 限幅放大電路對(duì)脈沖信號(hào)幅度進(jìn)行放大，這里采用-9 到+5V 放大電路。限幅放大電路簡(jiǎn)單的說就是要對(duì)幅度一定限制在某一范圍的同時(shí)又要對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行放大作用。限幅放大電路如圖 2.4.1 所示。9圖 2.4.1 限幅放大電路限幅放大電路的選取是根據(jù)的取樣門來決定的，由

7、于采樣門這里采用的是場(chǎng)效應(yīng)管，所以其幅度的放大范圍在-9 到+5V。2.5 取樣門場(chǎng)效應(yīng)管和多選一芯片都可以用來做取樣門，在此我們選擇場(chǎng)效應(yīng)管作為取樣門，N 溝道場(chǎng)效應(yīng)管的 G-S 極、D-S 極電壓使兩個(gè) PN 結(jié)反向偏置，當(dāng) PN 結(jié)反向電壓增大時(shí)，由于 P 型硅是到摻雜，故兩邊耗盡區(qū)就向 N 區(qū)中間擴(kuò)展，將 N 區(qū)夾得很窄，像一條“溝” ，溝的材料是 N 型硅，故簡(jiǎn) N 溝。由于耗盡區(qū)不導(dǎo)電，所以導(dǎo)通電流就只能從溝中流過 UGS 越大耗盡區(qū)越向 N 區(qū)擴(kuò)展，導(dǎo)電面積越窄，電阻越大，管子導(dǎo)通電流 ID 越小。反之，導(dǎo)通電流 ID 就越大。這就是改變基極電壓 UGS 可以控制 D 極電流 I

8、D的基本原理。當(dāng) UGS 增大到一特定電壓 Up 時(shí)，兩邊耗盡區(qū)挨攏，10狹窄的溝被“夾斷” ，D-S 極間就失去了導(dǎo)電通道，這時(shí)，D-S 極盡管仍加有電壓，但管子不能導(dǎo)通電流，處于截止?fàn)顟B(tài)。場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理圖如下圖 2，5，1 所 圖 2.5.1 場(chǎng)效應(yīng)管原理圖16K 的低頻信號(hào)經(jīng)過 2 分頻，再經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)去接場(chǎng)效應(yīng)管的控制端，300-3400hz 語音原始信號(hào)，接到場(chǎng)效應(yīng)管的輸入端，如圖 2.5.2 所示。11圖 2.5.2 采樣原理圖第 3 章 電路原理圖圖 3.1 PAM 電路原理圖 圖 3.2 實(shí)物電路圖12第 4 章 系統(tǒng)仿真1. PAM 系統(tǒng)仿真采用 Mul

9、tisim 軟件進(jìn)行仿真。Multisim 軟件介紹：Multisim 2001 是EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）中一個(gè)完整的電路設(shè)計(jì)與仿真分析工具軟件，以Windows 為基礎(chǔ)，是EWB（Electronic Workbench.電子工作平臺(tái)）的升級(jí)版。具有界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等突出特點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。Multisim 用軟件的方法虛擬電子和電工元器件以及電工和電子儀器儀表，利用這些虛擬器件和虛擬儀器，就能實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中才能完成的實(shí)驗(yàn)。其特點(diǎn)是：以軟件代替硬件，以仿真模擬實(shí)做，達(dá)到了與實(shí)裝實(shí)驗(yàn)室同樣的教學(xué)效果，顯著地提高了設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也彌補(bǔ)了學(xué)院通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)

10、實(shí)訓(xùn)室硬件條件的不足，彰顯出仿真軟件的強(qiáng)大生命力。結(jié)合通信系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)需要，根據(jù)課程的主要內(nèi)容，開發(fā)了“并聯(lián)回路諧振特性分析”等十個(gè)實(shí)驗(yàn)。撥動(dòng)鼠標(biāo)，通過一個(gè)個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)，使抽象深?yuàn)W的理論變得直觀形象，使許多復(fù)雜問題變得一目了然。有利于學(xué)生理解概念、領(lǐng)會(huì)知識(shí)、掌握技能，大大降低了學(xué)習(xí)難度，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。極大地提高了課程教學(xué)效果。同時(shí)，學(xué)生利用Multisim 軟件，自己設(shè)計(jì)和分析電路，必將提高學(xué)生的自學(xué)能力和勇于探索的創(chuàng)新精神，有力地促進(jìn)高素質(zhì)技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。13PAM 系統(tǒng)仿真如圖 4.2.1、4.2.2 所示。圖 4.2.1圖 4.2.2 PAM 系統(tǒng)仿真圖14示波器顯示圖如下： 15第 5 章 總結(jié)與體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，我更加深刻的學(xué)習(xí)了模擬調(diào)制系統(tǒng)和抽樣定理等方面的知識(shí)，同時(shí)也熟悉了 MULTISIM 軟件，在設(shè)計(jì)的過程中免不了要查閱各種資料，向老師和同學(xué)請(qǐng)教一些問題，在查閱資料和向老師同學(xué)請(qǐng)教問題的過程中是我受益匪淺，有些問題我覺得很不容易的，但是一問老師或者同學(xué)就一下子明白了，這是我更深刻的明白了什么事情每個(gè)人有不同的思考方法，有時(shí)換個(gè)角度思考問題會(huì)使問題變得很簡(jiǎn)單的。總的來說，這次課程設(shè)計(jì)讓我溫習(xí)了以前的知識(shí)，也學(xué)到了不少新的知識(shí)，在