PAM調(diào)制器設(shè)計

1、湖南工程學院課 程 設(shè) 計課程名稱 通信原理 課題名稱 PAM調(diào)制器設(shè)計 專 業(yè) 電子信息 班 級 1202 學 號 21 姓 名 指導(dǎo)教師 熊卓列 2015年 01月 03日湖南工程學院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課程名稱 通信原理 題 目 PAM調(diào)制器設(shè)計 專業(yè)班級 電子信息1201、1202、1203 學生姓名 學號指導(dǎo)老師 熊卓列 審 批 任務(wù)書下達日期 2014年12月 22日設(shè) 計 完成日期 2015年01月03日 設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一、設(shè)計內(nèi)容1、方波電路2、分頻器， 3、積分單穩(wěn) 脈沖放大器3、限幅放大電路， 4、取樣門， 二、總體要求1、 思路清晰，給出整體設(shè)計框圖，畫出整機原

2、理圖；2、給出具體設(shè)計思路，畫出單元電路，并分析電路原理。3、采用System View軟件進行系統(tǒng)仿真并將其結(jié)果打印出圖紙；4、編寫設(shè)計說明書；5、說明書和所有圖紙要求用計算機打?。?6K紙張）。 三、具體電路指標要求1、輸入信號: 1K單頻正弦信號2、輸出信號振幅：高電平時3V，低電平時0.3V3、方波發(fā)生器輸出頻率:16KHZ四、給定條件1、+VCC=12V， VEE=-12V2、主要器件：各類三極管（場效應(yīng)管）、二極管、電阻、電容，觸發(fā)器、與非門。主要設(shè)計條件1、提供通信實驗箱一臺；2、提供直流電源一臺；4、其它相關(guān)儀器若干；3、必要的元器件和導(dǎo)線等；4、計算機。說明書格式1、課程設(shè)計

3、封面；2、任務(wù)書；3、說明書目錄；4、設(shè)計總體思路，基本原理和框圖；5、單元電路設(shè)計；6、系統(tǒng)仿真結(jié)果；7、調(diào)試原理及步驟；8、總結(jié)與體會；9、附錄；10、參考文獻；11、整機原理圖。進度安排十七周星期一上午：下達設(shè)計任務(wù)書，介紹課題內(nèi)容與要求；十七周星期一下午至星期三上午：查找資料，確定總體設(shè)計方案，畫出整機原理圖草圖；十七周星期三下午至星期五：具體電路設(shè)計；十八周星期一上午至星期星期五上午書寫設(shè)計報告打印出圖紙。十八周星期五下午：答辯。 參考文獻1. 樊昌信主編.，通信原理，電子工業(yè)出版社.。 2、閻石主編數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社。第1章 總體設(shè)計思路11.1 PAM的概念11.2

4、總體設(shè)計思路與框圖1第2章 單元電路設(shè)計32.1方波發(fā)生器32.2分頻器32.3積分單穩(wěn)42.4脈沖放大與限幅放大電路52.5取樣門電路6第3章 系統(tǒng)仿真及對比8第4章 總結(jié)與體會124.1總結(jié)與體會12第5章 附錄與參考文獻13第6章 整機原理圖14第1章 總體設(shè)計思路1.1 PAM的概念PAM即脈沖幅度調(diào)制，它是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式，其主要是對于抽樣定理的應(yīng)用。用調(diào)制信號控制脈沖序列的幅度，使脈沖幅度在其平均值上下隨調(diào)制信號的瞬時值變化。因為人發(fā)出的語音信號的頻率是介于300Hz-3.4kHz之間，而根據(jù)奈奎斯特抽樣定理-抽樣頻率應(yīng)大于或是等于信

5、號最高頻率的兩倍，通過計算抽樣頻率可得到6.8KHZ頻率即可滿足要求，這里我們?nèi)?KHZ,這是因為頻率越高抽樣的效果越好失真度越小，還原出來的信號最能符合原語音信號如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則前面所得的取樣信號，實際上就是PAM信號，不過那是一種理想情況。由于理想取樣信號的頻譜占據(jù)了從-到的整個帶寬，不可能產(chǎn)生真正的理想沖激，因此實際上并不可能實現(xiàn)理想取樣；使用非理想取樣，信號也能無失真的恢復(fù)，因此取樣通常使用有限寬度的窄脈沖來實現(xiàn)。因此，PAM調(diào)制對于載波的產(chǎn)生很重要。故這一次的課程設(shè)計我們采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成方波產(chǎn)生電路，產(chǎn)生16KHZ的低頻信號，再用D觸發(fā)器進行二分頻生成8KHz的

6、載波信號，然后再對輸入語音信號進行抽樣便可得到PAM調(diào)制出來的信號。1.2 總體設(shè)計思路與框圖總體設(shè)計思路：這里我們采用五個模塊進行電路的設(shè)計，即方波產(chǎn)生電路，二分頻電路，積分單穩(wěn)態(tài)電路，脈沖放大與限幅放大電路，取樣門電路。 方波產(chǎn)生電路：由于施密特觸發(fā)器產(chǎn)生的方波比較穩(wěn)定，故我們采用施密特觸發(fā)器產(chǎn)生16KHZ的方波信號。 二分頻電路：采用D觸發(fā)器對方波電路進行二分頻，產(chǎn)生8KHZ的方波信號。 積分單穩(wěn)態(tài)電路：對方波的脈寬進行調(diào)整，達到抽樣效果。 脈沖放大與限幅電路：對方波進行幅度上的調(diào)整。 取樣門電路：將脈沖信號與語音信號進行調(diào)制。在用低通濾波器還原出語音信號?？傮w框圖：PAM信號輸出分頻器

7、（二分頻）積分單穩(wěn)(脈寬變換)脈沖放大（脈沖幅度）（脈度）取樣門語音信號Si(t)（0.3KHZ-3.4KHZ）方波發(fā)生器（16KHZ） 圖1.1.1 總體設(shè)計框圖 第2章 單元電路設(shè)計2.1方波發(fā)生器原理圖如圖2.1.1所示。圖2.1.1方波發(fā)生器原理圖把施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)RC積分電路接回到它的輸入端，構(gòu)成方波信號發(fā)生器。信號頻率2.2分頻器由于D觸發(fā)器具有分頻功能并且電路比較簡單，所以這里采用D觸發(fā)器對產(chǎn)生的方波信號進行二分頻，產(chǎn)生8KHZ的脈沖信號。二分頻原理：D觸發(fā)器的特性方程為特征方程 Qn+1=D，由于Q非端接到了D端作分頻器時，來一個時鐘脈沖,D端數(shù)據(jù)就被送到輸出端Q,同

8、時輸出一個反向數(shù)據(jù)到Q非端，下一個時鐘脈沖到,重復(fù)上面過程,但數(shù)據(jù)己被取反，由此每二個時鐘脈,Q端數(shù)被取反一次,得到時鐘的二分頻。原理圖如圖2.1.1所示。圖2.1.1二分頻原理圖圖中CLK接輸入信號，Q接輸出信號。分頻器的輸入輸出波形圖如下： 圖2.2.2 分頻器的輸入輸出波形圖2.3積分單穩(wěn)為了使調(diào)制出來的波形更接近理論水平，我需要將分頻后的8KHz的方波信號進行脈寬調(diào)整，將其脈寬變的更窄達到脈沖的效果。密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向

9、閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓。利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。理圖如圖2.3.1所示。圖2.3.1 積分單穩(wěn)態(tài)電路2.4脈沖放大與限幅放大電路由于對脈沖信號不僅要求其脈寬適合，而且還要求其幅度適合，為此我們可以對其幅度進行放大，由于此電路工作在低頻，三極管也是要求工作在低頻，并且三極管也具有放大作用。所以我們在這里采用的是三極管進行放大限幅。放大限幅原理：當Q61輸入端為高電平1時，Q61管導(dǎo)通，此時Q62管的輸入端

10、則變?yōu)榈碗娖蕉荒軐?dǎo)通，從而經(jīng)R63對+12V分壓后可得輸出電壓為3V4V左右。當Q61輸入端為低電平0時，Q61管截止，此時Q62管的輸入端則變?yōu)楦唠娖蕉軐?dǎo)通，從而經(jīng)+12V的電壓全部通到接地端，于是將得到約-9V的輸出電壓。原理圖如2.4.1所示。圖2.4.1 脈沖放大與限幅電路2.5取樣門電路 取樣門電路其實就是個乘法電路，就是將語音信號與抽樣脈沖進行相乘，得到調(diào)制信號。原理圖如下： 圖2.5.1取樣門電路圖第3章 系統(tǒng)仿真及對比仿真軟件的仿真能夠檢驗所設(shè)計的系統(tǒng)是否能達到預(yù)計的調(diào)制目的。能夠檢驗?zāi)闼O(shè)計的方案的可行性。本次仿真我采用的是systenview仿真軟件。仿真圖如下3.3.

11、1所示。圖3.3.1系統(tǒng)仿真圖我們采用高斯信號作為語音信號。語音信號頻率設(shè)為300HZ-3400HZ,語音信號波形圖如下。產(chǎn)生的方波信號如下，我們采用的是8KHZ的載波。語音信號與載波信號經(jīng)調(diào)制形成的PAM信號如下圖。調(diào)制信號經(jīng)低通濾波器還原的語音信號如下圖。以上是采用載波信號滿足乃奎斯特抽樣定理的8KHz的脈沖信號，經(jīng)過對比調(diào)制后再經(jīng)過解調(diào)未出現(xiàn)波形失真現(xiàn)象。仍然是原語音信號，采用的是高斯噪聲，如下圖所示：產(chǎn)生的方波信號，將其改為2KHz的載波信號，如下圖所示：則經(jīng)過調(diào)制后的語音信號，如下圖所示：而當還原解調(diào)后發(fā)現(xiàn)圖像已經(jīng)完全失真，如下圖所示：從而抽樣定理得到了驗證 第4章 總結(jié)與體會4.1

12、總結(jié)與體會為期兩周的通信原理課程設(shè)計結(jié)束了，回想這兩周以來我的收獲是什么，我覺得在這兩周的時間里，我還是學到了不少東西，我們這兩周做的課設(shè)題目是PAM調(diào)制，就是脈沖幅度調(diào)制，這個課設(shè)主要是驗證抽樣定理。剛開始我覺得無從下手，后來，經(jīng)過熊老師對這個課設(shè)原理的細心講解，終于弄懂了PAM的原理也知道了該怎么做，經(jīng)過熊老師的提示以及我通過對以前數(shù)電的復(fù)習我了解了施密特觸發(fā)器的應(yīng)用，也了解了方波電路的產(chǎn)生原理，以及用D觸發(fā)器進行二分頻。為了將語音信號進行調(diào)制，并且可以盡可能無失真的還原出語音信號。我們需對產(chǎn)生的方波信號進行脈寬和幅度的調(diào)整。使脈沖信號盡可能的滿足抽樣要求從而無失真的還原出語音信號。在此次

13、課設(shè)中我也學會了一個新的仿真軟件systemview。知道怎樣運用它對原理圖進行仿真。在仿真過程中我分別用了滿足抽樣定理的8KHZ對語音信號進行抽樣，還原出的信號基本上沒失真，再用個不滿足抽樣定理的3KHZ抽樣信號對語音信號進行抽樣，還原的信號已完全失真，從而驗證了抽樣定理?？偟恼f來，通過這兩周的課程設(shè)計，我也更加的充實了自己，學到了很多，因為設(shè)計畢竟是理論聯(lián)系實際的過程，在這次課設(shè)中，我深刻的體會到要勤于動腦，勤于查找資料，認認真真的對所接收到的信息進行分析的重要性，所以在以后的學習和工作中，我一定會記住今天我所收獲的。第5章 附錄與參考文獻1、樊昌信主編.通信原理電子工業(yè)出版社。2、閻石主編數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社。3、Systemview仿真指導(dǎo)書4、Proteus軟件仿真設(shè)設(shè)計指導(dǎo)第6章 整機原理圖 電氣信息學院課程設(shè)計評分表項 目評 價優(yōu)良中及格差設(shè)計方案的合理性與創(chuàng)造性(10%)硬件設(shè)計或軟件編程完成情況(10%)硬件測試或軟件調(diào)試結(jié)果*(10