峰值檢波器電路的設(shè)計(jì)

1、峰值檢波器電路的設(shè)計(jì)第一章緒論檢波器，是檢出波動(dòng)信號(hào)中某種有用信息的裝置。 用于識(shí)別波、振蕩或信號(hào) 存在或變化的器件。檢波器通常用來(lái)提取所攜帶的信息。 檢波器分為包絡(luò)檢波器 和同步檢波器。前者的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)包絡(luò)成對(duì)應(yīng)關(guān)系， 主要用于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅 信號(hào)的解調(diào)。后者實(shí)際上是一個(gè)模擬相乘器，為了得到解調(diào)作用，需要另外加入 一個(gè)與輸入信號(hào)的載波完全一致的振蕩信號(hào)（相干信號(hào)）。同步檢波器主要用于 單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)或殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。從調(diào)幅波中恢復(fù)調(diào)制信號(hào)的電路，也可稱(chēng)為幅度解調(diào)器。與調(diào)制器一樣，檢 波器必須使用非線性元件，因而通常含有二極管或非線性放大器。檢波器分為包絡(luò)檢波器和同步檢波器。前

2、者的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)包絡(luò)成對(duì) 應(yīng)關(guān)系，主要用于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。 后者實(shí)際上是一個(gè)模擬相乘器，為了得到解調(diào)作用，需要另外加入一個(gè)與輸入信號(hào)的載波完全一致的振蕩信號(hào)（相干信號(hào)）。同步檢波器主要用于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)或殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。應(yīng)輸入一個(gè)與輸入載波 問(wèn)頻冋相的本地參考電（同步電壓斗1.1檢波器的構(gòu)成命話就血濾除無(wú)用的頻率實(shí)M譜搬移分量，取出所需的原調(diào)制信號(hào)的頻率分量乘法器等非線性器件 低a濾波器LPF同步信號(hào)發(fā)生器同步檢波器（包絡(luò)檢波器）1.2檢波器的作用-lUB1.2.1包絡(luò)檢波器電路Wat AEBl也雄檢理電界圖1是典型的包絡(luò)檢波電路。由中頻或高頻放大器來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)ua

3、(t)加在L1C1回路兩端。經(jīng)檢波后在負(fù)載 RLC上產(chǎn)生隨ua(t)的包絡(luò)而變化的電壓山，其波形如圖2所示。這種檢波器的輸出 u(t)與輸入信號(hào)ua(t)的峰值成正 比，所以又稱(chēng)峰值檢波器。122包絡(luò)檢波器波形包絡(luò)檢波器的工作原理可用圖2的波形來(lái)說(shuō)明。在t1vtvt2時(shí)間內(nèi)，輸入信號(hào)瞬時(shí)值ua(t)大于輸出電壓 出(t)，二極管導(dǎo)通，電容C通過(guò)二極管正向電阻ri充 電,ui(t)增大;在t2<t<t3時(shí)間內(nèi),ua(t)小于l(t)，二極管截止，C通過(guò)RL放電， 因此u(t)下降；到t3以后，二極管又重新導(dǎo)電，這一過(guò)程照此重復(fù)不已。只要RLC 選擇恰當(dāng)，就可在負(fù)載RLC上得到與輸入信

4、號(hào)包絡(luò)成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出電壓ul(t)。如果時(shí)間常數(shù)RLC太大，放電速度就會(huì)放慢，當(dāng)輸入信號(hào)包絡(luò)下降時(shí)，前(t)可能始 終大于ua(t)，造成所謂對(duì)角切割失真(圖2)。此外，檢波器的輸出通常通過(guò)電容、 電阻耦合電路加到下一級(jí)放大器， 如圖1中虛線所示。如果Rg太小，則檢波后的 輸出電壓uX(t)的底部即被切掉，產(chǎn)生所謂的底部切割失真。123同步檢波器貲八器匕枷通濾波器圖3同步檢波器框圖圖3為同步檢波器的框圖。模擬相乘器的一個(gè)輸入為一單頻調(diào)制的單邊帶調(diào) 幅信號(hào)，即us(t)= Umcos(3 ct+Q mt)，其中3 c為載波信號(hào)角頻率,Q m為調(diào)制信號(hào)角頻率；另一輸入是本機(jī)產(chǎn)生的相干信號(hào)，即uc

5、(t) = Uccos 3 Ct,則乘法器的輸出電壓u0(t)與uS(t)和uc(t)的乘積成正比，即：u0(t)=Kus(t)*uc(t)，式中K為一比例常數(shù)。u0(t)中包括兩項(xiàng)，一項(xiàng)為高頻項(xiàng)(2 3 c+Q m),另一項(xiàng)為低頻項(xiàng)(Q m)。 通過(guò)低通濾波器后將高頻項(xiàng)濾除，即得到與調(diào)制波成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出。uc(t)通?？捎帽镜卣袷幤骰蜴i相環(huán)產(chǎn)生。同步檢波器的抗干擾性能比包絡(luò)檢波器優(yōu)越, 但是它的電路比較復(fù)雜。乩Z1.3檢波器的工作原理叭=J cos叫珂二 U軸(1 十 ma cos Qf) cos of/廿z二英JJ訛Q +厭I江匚az 00 cciE 2%工=2貫訕十H 2疋QJ旅血1

6、cos 十 j2史JJ諭ma匚5 哄 十1/4忍4«%加 cosC2ay 十 G)£ 十1/ AKJJ-ma cos(2砂一 G囂 需岀電辰 叫=U腫acmd = U場(chǎng)MW電壓傳輸系熱町匚方臥/二；可；匚了3甌石 ui為取邊訓(xùn)制信號(hào)出=口加叱COE Or cos咚£輸出電JE：堀j = 1 /cosCK cosQf = /QffJcosQZ電區(qū)儒輸系數(shù)；Ks =V 2KMg-為單邊調(diào)制信號(hào)旳="2口飭伽20(零+ G#轎出電JK： % =尊AKJJ JJi/n盤(pán)匕雖匸址電壓傳輸蓋敷：笈d = UGm 問(wèn)口血=十第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1工作原理峰值檢波器工

7、作原理：峰值檢波器，它是一個(gè)能記憶信號(hào)峰值的電路， 其輸 出電壓的大小，一直追隨輸入信號(hào)的峰值，而且保持在輸入信號(hào)的最大峰值。ViVc圖4 峰值檢波器電路當(dāng)V1V。時(shí):OPA的輸出Va為正電壓，二級(jí) 管D導(dǎo)通，于是輸信號(hào)由（+）端加入，出電流經(jīng)D對(duì)電容C充電一直充至與Vi相等之電壓。（當(dāng)D導(dǎo)電時(shí)此電路作用如同一電壓跟隨器）當(dāng)V1V。時(shí):OPA的輸出Va為逆向偏壓，相當(dāng)于開(kāi)路，于是電容 C既不充電也不放電, 維持于輸入之最大值電壓圖5為輸出與輸入的充放電情形，其中輸出波形V0, 一直保持在輸入波形2.2電路圖 KI：4KIKrtJICON;45 Vv+ OBitALoEkESPblOiV*OUT

8、PUT27話E，Cl F Olu?COK!-uvV* BALANCE氐OUT OITmJKPrr STROBE口1?KGEOL VtLM3Ii第三章元器件介紹3.1電路所需兀器件元件名稱(chēng)元件個(gè)數(shù)功能LF3981采樣保持芯片LM3111電壓比較器電阻24K1電阻15K1電阻30K1電阻5.1K11K可調(diào)電阻13V穩(wěn)壓二極管1O.luf鉭電容18 DIP插座2雙列直插插座兩芯插座1三芯插座1面板1導(dǎo)線、焊錫絲若干3.2 LF398采樣/保持器采樣保持電路實(shí)質(zhì)上是一種模擬信號(hào)存儲(chǔ)器， 它在數(shù)字指令控制下，使開(kāi)關(guān)通斷，對(duì)輸入信號(hào)瞬時(shí)值進(jìn)行采樣并寄存， 通常用兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成高輸入阻 抗的采樣/保持電

9、路，如圖6所示:放大器A1是射隨器。它對(duì)模擬信號(hào)提供了高輸入阻抗，并提供了一個(gè)低的 輸出阻抗，使存儲(chǔ)電容CH能快速充電和放電，放大器 A2在存儲(chǔ)電容和輸出端之間起緩沖作用。開(kāi)關(guān)K1在指令控制下通斷，對(duì)電容CH充電或放電，開(kāi)關(guān)S1 通常使用FET開(kāi)關(guān)或MOSFET開(kāi)關(guān)，存儲(chǔ)電容 CH 一般取0.01-0.1卩F。采樣/保持電路經(jīng)常使用集成電路LF398,該器件的工作原理和使用方法說(shuō) 明如下:LF398具有采樣和保持功能，它是一種模擬信號(hào)存儲(chǔ)器，在邏輯指令控制下,對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行采樣和寄存。圖7是該器件的引腳圖。各引腳端的功能如下: 和端分別為VCC和VEE電源端。電源電壓范圍為± 5

10、V± 15V。 端為失調(diào)調(diào)零端。當(dāng)輸入 Vi=0，且在邏輯輸入為1采樣使，可調(diào)節(jié)端使 Vo=0。 端為模擬量輸入端。 端為輸出端。 端為接采樣保持電容CH端。 端為邏輯基準(zhǔn)端（接地）。 端為邏輯輸入控制端。該端電平為“1”時(shí)采樣，為“ 0”時(shí)保持。LF398內(nèi)部電路原理圖如圖8所示。當(dāng)8端為“ T時(shí)，使LF398內(nèi)部開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)A1和A2構(gòu)成1:1的電壓跟隨器，所以，Vo = Vi，并使迅速充電到Vi，電壓跟隨器A2輸出的電壓等于CH上的電壓。當(dāng)8端為“0”時(shí)，LF398內(nèi)部開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸出電壓 Vo值為控制端8由“ 1”跳到“0”時(shí)CH上保持的電壓，以實(shí)現(xiàn)保持目的。端 8的邏輯輸入

11、再次為“ 1”、再次采樣時(shí)，輸出電壓跟隨變化。采用保持器LF398對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣/保持。在單片機(jī)P2.5 口的控制下,高電平，采樣；低電平，保持。輸入的正弦波信號(hào)經(jīng)LF398后變?yōu)槌闃有盘?hào)。電路如圖9所示:3.2.1 LF398芯片介紹LF398是一種高性能單片采樣/保持器。它具有很高的直流精度、很快的采樣時(shí)間和低的下降速度。器件的動(dòng)態(tài)性能和保持性能可通過(guò)合適的外接保持電容 達(dá)到最佳。例如選擇1000PF的保持電容，具有6us的采樣時(shí)間，可達(dá)到12bit 的精度。LF398的價(jià)格低廉。電源電壓可從± 5± 18V任意選擇，其性能幾乎無(wú)影響。采樣/保持的邏輯控制可與TTL

12、或CMOS電平接口。它可廣泛地應(yīng)用于高速A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和要求同步采樣的領(lǐng)域。該器件外形采用8腳DIP封裝結(jié)構(gòu)。性能特點(diǎn)：A.具有12bit吞吐精度；B.采樣時(shí)間：小于10us;C寬帶噪聲：小 于20uV;D.可靠的整體結(jié)構(gòu)；E.輸入阻抗：大于1010Q; F.TTL和CMOS邏輯接口。主要參數(shù):輸入偏流：小于50nA;b.增益：1; C.輸入失調(diào)：小于± 7mV;d.輸出阻抗：小于0.5Q; e.電源電壓：± 5± 18V;f.電源電流：± 4.5± 6.5mA。內(nèi)部結(jié)構(gòu)說(shuō)明:LF398內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖10, N1是輸入緩沖放大器

13、，N2是高輸入阻抗射 極輸出器。邏輯控制采樣/保持開(kāi)關(guān)：當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，開(kāi)始采樣，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi) 時(shí)，進(jìn)行保持。3.2.2基本接法與應(yīng)用下圖是LF398的基本連接圖。失調(diào)電壓的調(diào)整是通過(guò)與V +的分壓并調(diào)整1KQ電位器實(shí)現(xiàn)的。保持電容 CH應(yīng)選用3001000PF的高性能低漏電云母電容器?？刂七壿嬙诟唠娖綍r(shí)為采樣，在低電平時(shí)為保持。本設(shè)計(jì)采用此種連接方 法。電路如圖11所示:24kItv+Lr39S圖1163e123CkTJo3.3 LM311331引腳圖圖123.3.2引腳功能GROUND/GND :接地。INPUT + :正向輸入端。INPUT -:反向輸入端。OUTPUT:輸出端。BALAN

14、CE :平衡。BALANCE/STROBE :平衡 /選通。V+ :電源正。V-:電源負(fù)。3.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管，其V-A特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡 -穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于 它在電路中與適當(dāng)電陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用， 故稱(chēng)為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反 向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流很小，當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)， 反 向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但 穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小，利于這一特性，穩(wěn)壓管訪問(wèn)就在電路到起到 穩(wěn)壓的作用了。而且，穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆

15、性的, 去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，但如果反向電流超過(guò)允許范圍，二極管將會(huì)發(fā) 熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。341穩(wěn)壓管的伏安特性圖13穩(wěn)壓二極管（又叫齊納二極管）它的電路符號(hào)是：此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。 在這臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻降低 到一個(gè)很少的數(shù)值，在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定， 穩(wěn)壓二極管是 根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的，因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元 件使用。其伏安特性見(jiàn)圖13所示，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)以便在較高的電壓 上使用，通過(guò)串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。342穩(wěn)壓管的應(yīng)用1浪涌保護(hù)電路（如圖14）

16、:穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸@就使得它可作為 限制或保護(hù)之元件來(lái)使用，因?yàn)楦鞣N電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對(duì)于這種 應(yīng)用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過(guò)壓保護(hù)器件。只要電源電壓VS超 過(guò)二極管的穩(wěn)壓值D就導(dǎo)通，使繼電器J吸合負(fù)載RL就與電源分開(kāi)。2、電視機(jī)里的過(guò)壓保護(hù)電路（如圖15）: EC是電視機(jī)主供電壓，當(dāng)EC電壓過(guò)高時(shí)，D導(dǎo)通，三極管BG導(dǎo)通，其集電極電位將由原來(lái)的高電平（5V）變?yōu)榈?電平，通過(guò)待機(jī)控制線的控制使電視機(jī)進(jìn)入待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。待機(jī)旌制!圖153、電弧抑制電路如圖16所示，電感線圈上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管 （也可接入一只普通二極管原理一樣）的話，當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷

17、時(shí)，由于其電 磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收， 所以當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)的電弧也就 被消除了。這個(gè)應(yīng)用電路在工業(yè)上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電 路就用到它。L4、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（如圖17）:在此電路中，串聯(lián)穩(wěn)壓管 BG的基極被穩(wěn)壓二極管D鉗定在13V，那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應(yīng)用。D（13V）J_=+12V圖173.4.3穩(wěn)壓二極管的參數(shù)1.Vz穩(wěn)定電壓。指穩(wěn)壓管通過(guò)額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值 隨工作電流和溫度的不同而略有改變。 由于制造工藝的差別，同一型號(hào)穩(wěn)壓管的 穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0

18、V, Vzmax則為3.6V。2.Iz穩(wěn)定電流。指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過(guò)該管的電流值。低于此值時(shí)，穩(wěn) 壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會(huì)變差；高于此值時(shí)，只要不超過(guò)額定功率損 耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些，但要多消耗電能。3.Rz動(dòng)態(tài)電阻。指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。 該比值隨工作電流的不同而改變, 般是工作電流愈大，動(dòng)態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA 時(shí)，Rz為18Q ;工作電流為10mA時(shí)，Rz為8Q ;為20mA時(shí)，Rz為2Q ; 20mA則基本維持此數(shù)值。4. Pz額定功耗。由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如

19、2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V, Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo 5.Ctv電壓溫度系數(shù)。是說(shuō)明穩(wěn)定電壓值受溫度影響 的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是+0.07%/° C，即溫度每升高1° C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。 6.IR 反向漏電流。指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生 的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時(shí)，IR=O.1uA;在VR=6V時(shí)，IR=10uA。第四章 峰值檢波器的測(cè)試及性能指標(biāo)4.1峰值測(cè)量精度4.1.1測(cè)量直流信號(hào)分別輸入0.5V、1V、2V、5V的直流電壓，測(cè)量輸出電壓，并計(jì)算誤差。表1直流信號(hào)測(cè)量表:輸入信號(hào)電壓Ui檢測(cè)信

20、號(hào)峰值U0相對(duì)誤差（V）（V）-OOW Ui0.50.5011021.9-5%54.7-6%4.1.2測(cè)量交流信號(hào)分別輸入50KHZ有效值為1V、2V、4V、5V的正弦波，測(cè)量輸出電壓，并計(jì)算誤差。表2交流信號(hào)測(cè)量表輸入信號(hào)電壓Ui（V）輸入信號(hào)峰值Up1（V）檢測(cè)信號(hào)峰值Up2（V）相對(duì)誤差Up2 Up *100%Up111.441.4-2.8%22.842.7-4.9%45.625.4-3.9%576.8-2.9%表3交直流信號(hào)測(cè)量表4.1.3測(cè)量具有直流分量的交流信號(hào)輸入50KHZ、幅度為2V的正弦波，直流分量分別為-1V、0.5V、1V、2V,測(cè)量輸出電壓，并計(jì)算誤差。輸入信號(hào)直流分量

21、（V）輸入信號(hào)峰值Up1（V）檢測(cè)信號(hào)峰值Up2（V）相對(duì)誤差Up2 Up 1*100%Up1-110.9-10%0.52.52.4-4%132.7-10%243.8-5%4.2頻率響應(yīng)輸入有效值為2V的正弦波，當(dāng)頻率分別為20HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ、2KHZ、5KHZ、10KHZ、50KHZ、100KHZ 時(shí)，測(cè)量輸出電壓，并畫(huà)出頻率響應(yīng)圖頻率20HZ100HZ200HZ500HZ1KHZ2KHZ5KHZ10KHZ50KHZ100KHZ輸出電壓（V）2.32.22.12.12.02.02.12.12.01.9迫曲綁沏Lt 2EL0C刃£2皿 k mQ圖1

22、8頻率響應(yīng)圖第五章系統(tǒng)分析5.1系統(tǒng)的測(cè)量范圍500kHz。頻率測(cè)量范圍即有效頻率范圍，是指能保證儀器其他指標(biāo)正常工作的輸入 信號(hào)或輸出信號(hào)的頻率范圍。常規(guī)的單片機(jī)測(cè)頻系統(tǒng)頻率測(cè)量范圍小于5.2系統(tǒng)的測(cè)量精度測(cè)量都是對(duì)“真實(shí)”值的大致估計(jì)，也就是說(shuō)測(cè)量的數(shù)值總是和“真實(shí)”值有一定的誤差，那么這樣一個(gè)誤差的大小就是通常所說(shuō)的測(cè)量精度，它反映了測(cè) 量?jī)x器系統(tǒng)所能真實(shí)還原測(cè)量信號(hào)值的能力。 測(cè)量誤差的來(lái)源是多方面的，對(duì)于 測(cè)量設(shè)備而言，除了 ADC本身的各種誤差因素外，前端的信號(hào)調(diào)理和整個(gè)板卡 的布局都會(huì)影響到總的測(cè)量精度；此外，測(cè)量精度還受到眾多外部因素的影響， 如環(huán)境的噪聲、工作溫度等。因此，在

23、評(píng)測(cè)一個(gè)儀器系統(tǒng)的測(cè)量精度時(shí)，除了ADC的位數(shù)，還應(yīng)該考慮設(shè)備的絕對(duì)精度值（多種誤差因素的綜合值），以及系 統(tǒng)工作在真實(shí)環(huán)境中遇到的溫度、噪聲及其他外部因素的影響。5.3誤差來(lái)源系統(tǒng)誤差定義：在規(guī)定測(cè)量條件下，對(duì)同一量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，如果測(cè)量誤 差能夠保持恒定或按照某種規(guī)律變化，則這種誤差成為系統(tǒng)誤差或確定性誤差， 簡(jiǎn)稱(chēng)為系差。如電表零點(diǎn)不準(zhǔn)，溫度、濕度、電源電壓變化等引起的誤差、 ，測(cè) 量誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三類(lèi)。產(chǎn)生誤差的原因有很多，例如 儀器誤差、使用誤差、人身誤差、環(huán)境誤差、方法誤差等。5.4 系統(tǒng)調(diào)試注意事項(xiàng)（1） 示波管示波管是示波器的主件，是一個(gè)呈喇叭形抽成真空的

24、玻璃泡 有電子槍和二對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板， 喇叭口的球面內(nèi)壁上涂有熒光物質(zhì)， 構(gòu)成熒 光屏。2）頻率設(shè)置 按電壓/頻率/相位切換按鈕切換顯示器為頻率顯示（KHz指示燈亮）。 按設(shè)置按鈕，進(jìn)入頻率設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)頻率顯示最高位開(kāi)始閃爍。 按位選擇按鈕，改變閃爍位到所需步長(zhǎng)。 按調(diào)節(jié)按鈕，改變頻率，如果閃爍在100.000KHZ位，則頻率增加或減少, 其余類(lèi)推。再次按設(shè)置按鈕，退出頻率設(shè)置狀態(tài)。電子槍由燈絲f、陰極k、柵極G以及一組陽(yáng)極A所組成。燈絲通過(guò)熾熱, 使陰極發(fā)熱而發(fā)射電子。 由于陽(yáng)極電位高于陰極， 所以電子被陽(yáng)極加速， 當(dāng)高速 電子撞擊在熒光屏的壁上會(huì)使熒光物質(zhì)發(fā)光， 在屏上就能看到一個(gè)亮點(diǎn)

25、 改變陽(yáng) 極電位，可以使不同發(fā)射方向的電子恰好會(huì)聚在熒光屏的某一點(diǎn)上， 這種調(diào)節(jié)稱(chēng) 為聚焦。柵極的電位較陰極k為低，改變柵極電位的高低，可以控制電子槍發(fā)射 電子數(shù)的多少，使熒光屏上的亮點(diǎn)發(fā)生明暗變化，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為輝度調(diào)節(jié)。兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板的作用是用來(lái)控制亮點(diǎn)在熒光屏上的位置的， Y 軸偏轉(zhuǎn)板加上信 號(hào)電壓可以控制電子束的縱向偏轉(zhuǎn)， X 軸偏轉(zhuǎn)板加上電壓可控制電子束的橫向偏 轉(zhuǎn)。在一定范圍內(nèi)， 光點(diǎn)偏離熒光屏中心的距離與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓的大小成正 比。3）電壓設(shè)置 按電壓 /頻率/相位切換按鈕切換顯示器為電壓顯示（ V 指示燈亮）。 按設(shè)置按鈕，進(jìn)入電壓設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)電壓顯示最高位開(kāi)始閃爍。 按位選擇

26、按鈕，改變閃爍位到所需步長(zhǎng)。 按調(diào)節(jié)按鈕，修改電壓。再次按設(shè)置按鈕，退出電壓設(shè)置狀態(tài)。設(shè)置/顯示的電壓為波形峰值電壓，調(diào)節(jié)范圍為0.02V5.00V，電壓精度優(yōu)于 10。注意：輸出波形為正弦波時(shí)，顯示為有效電壓修改步長(zhǎng)為最前面各步長(zhǎng)的 0. 707倍。此外還要注意的有1接入電源前，要檢查電源電壓和儀器規(guī)定的使用電壓是否相符。2各旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切忌用力過(guò)猛。3為了保護(hù)熒光屏不被灼傷，使用時(shí)，亮度不能太強(qiáng)，而且也不能讓光點(diǎn) 長(zhǎng)時(shí)間停在熒光屏的一點(diǎn)上。4示波器應(yīng)聚焦良好。5.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的不足首先，在電路板布局中， 有可能存著設(shè)計(jì)的不足， 它的整體搭接會(huì)影響最終 的效果；其次，元器件的功能不足， 如

27、此次的電容沒(méi)有達(dá)到理想中的要求； 最后， 在調(diào)試過(guò)程中，同學(xué)們對(duì)電子儀器的不熟悉，會(huì)導(dǎo)致使用不完善。第六章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)題目是峰值檢波器電路的設(shè)計(jì) ，以往我們焊電路板時(shí)， 電路板上的布線都是現(xiàn)成的， 而這次老師發(fā)給我們的板子是萬(wàn)能板， 需要自己布 線，開(kāi)始老師要我們先打好草稿， 之后才能更好的焊接。 我們都只是稍微布置了 一下，便開(kāi)始焊接了。 元器件的測(cè)量以及焊接現(xiàn)在對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是什么大問(wèn) 題了。待元器件都焊好后，就是布線了。為了省事，剛開(kāi)始時(shí)，我們都是直接用導(dǎo) 線將兩端口直接“架橋”似的焊在一起。慢慢的隨著“橋”的增多，眼也開(kāi)始花了，不久老師發(fā)現(xiàn)我們焊的這些“橋”都不由得汗顏了

28、一把，后來(lái)找來(lái)了別班的 一個(gè)板子，呃，焊的真好看，又清楚?？赐旰笥行┤嘶厝ジ暮?，有些不能改的也 就這樣了， 我看我的板子再對(duì)照那個(gè)好看的板子， 簡(jiǎn)直慘不忍睹啊， 所以回去重 新焊一個(gè)去， 此時(shí)才懂得老師要我們好好打草稿的原因， 首先在草稿上將電路圖 畫(huà)出（不能有交叉的線） ，然后再焊，這樣思路清晰，不容易出錯(cuò)，雖然花的時(shí) 間稍微多了點(diǎn)， 但質(zhì)量有保障又美觀。 電路板焊好之后就要檢查其好壞， 再進(jìn)行 修改然后測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)。課程設(shè)計(jì)，是以學(xué)生自己動(dòng)手動(dòng)腦，親手設(shè)計(jì)，制作，組裝與調(diào)試為特色的。它培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題， 和同學(xué)相互討論，明白了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。 通過(guò)這次的

29、課程設(shè)計(jì)， 我了解到要完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程大致是這樣的：知道它的原理，然后制定設(shè)計(jì)方案，繪畫(huà)出原理圖。具體 的也要了解每個(gè)器件， 它的作用和原理等。 再對(duì)電路有了分析的基礎(chǔ)上測(cè)量和進(jìn)行計(jì)算。這次我焊的電路板雖然看上去挺好看的， 但是線路有點(diǎn)多， 焊接技術(shù)也不怎么樣，導(dǎo)致線路不穩(wěn)定，測(cè)量的時(shí)候誤差比較大。所以，以后在焊板子的時(shí)候還是要注意焊接的， 焊接很重要。 焊接的好很快就可以調(diào)試出來(lái)， 不然很難調(diào)試出來(lái)， 就算出來(lái)了結(jié)果也不好。 還有一點(diǎn)就是調(diào)試真的是需要耐心， 煩躁的時(shí)候結(jié)果出不來(lái)還會(huì)更煩躁， 耐心很重要。希望我通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)能吸取教訓(xùn)，這樣以后的實(shí)驗(yàn)中才會(huì)有更好的結(jié)果。參考文獻(xiàn)高吉

30、祥。電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)。北京：電子工業(yè)出版社，2005方彥軍，孫建。智能儀器技術(shù)及其應(yīng)用。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004肖曉萍。電子測(cè)量技術(shù)。北京：電子工業(yè)出版社， 2002盧文科。實(shí)用電子測(cè)量技術(shù)及其電路精辟。北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000李明生，劉偉。電子測(cè)量?jī)x器與應(yīng)用。北京：電子工業(yè)出版社， 2000趙茂泰。智能儀器原理及應(yīng)用。北京：電子工業(yè)出版社， 1999萬(wàn)象。電子測(cè)量與儀器。北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社， 1995陸希明。電子元件測(cè)量與儀表。北京：電子工業(yè)出版社， 1995管致中等。電子測(cè)量?jī)x器實(shí)用大全。南京：東南大學(xué)出版社， 1995古天祥，王厚軍等。電子測(cè)量原理。北京：機(jī)械工業(yè)

31、出版社， 2006基于乘法器的調(diào)幅電路設(shè)計(jì)王鳳啟（安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院安徽 安慶080408005） 指導(dǎo)老師 李強(qiáng)摘要：系統(tǒng)地提出了用集成模擬乘法器MC1496（雙列直插式） 組件實(shí)現(xiàn)選定的電路，總體方案設(shè)計(jì)由單元電路MC149實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制器和利用包絡(luò)二極管檢波器、低通濾波 器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)兩大部分組成。其中第一部分電路完 成不同調(diào)制系數(shù)M值的全載波調(diào)幅；第二部分是把前者輸出 的全載波調(diào)幅信號(hào)解調(diào)出來(lái)。從而進(jìn)行各單元設(shè)計(jì)，總體調(diào) 試。關(guān)鍵詞：集成模擬乘法器；檢波器；濾波器 1 引言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

32、檢波等調(diào)制、 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。模 擬乘法器是一個(gè)多用途器件，它與放大器相結(jié)合可以完成許 多數(shù)學(xué)運(yùn)算，如乘法、除法、乘方、開(kāi)方等。除此之外模擬 乘法器還能用來(lái)進(jìn)行各種頻率變換， 如平衡調(diào)制、 同步檢波、鑒相等。本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制作主要是用MC1496的乘法器工作原 理，用來(lái)實(shí)現(xiàn)全載波調(diào)幅、測(cè)量調(diào)幅系數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅波形的 變換，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。掌握這些后對(duì)調(diào)幅波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，采用設(shè)計(jì)的二極管包絡(luò)檢波器、 低道濾波器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。了解二極管包絡(luò)檢波器、濾波器的主要指標(biāo)，對(duì)檢波頻率及 波形進(jìn)行分析。所以目前在無(wú)線電通信、廣播電視等方面應(yīng) 用較多。2. 乘法器的工作原理 1 乘

33、法器的工作原理MC149是雙平衡四象限的集成模擬乘法器，內(nèi)部電路圖及引腳圖如圖 1所示，由圖 1可知，該乘法器是屬于并聯(lián)交叉 耦合可變互導(dǎo)型，由T1,和T2兩個(gè)晶體管組成一對(duì)差分放大 器,T5是它的恒流源；又由T3和T4兩個(gè)晶體管組成第二對(duì)差 分放大器，T6是它的恒流源。T1和T3集電極連在一起，T2和T4集電極聯(lián)在一起，T2的基極與T3的基極相連，Tl和T4的 基極相連。從這種聯(lián)接方式可以看出，第一對(duì)差分放大器的極性(對(duì)ux (t)來(lái)說(shuō))恰好與第二對(duì)差分放大器的輸入信號(hào)的極性相反，當(dāng) uy(t)=O 時(shí)， i5=i6 。即i1，i2，i3i4 。4rK& TJsMt 1496*R,

34、jiI月""卜°nsoon i FE(b)根據(jù)分析表明，在 積項(xiàng)，而無(wú)直通分量。1MC1496的內(nèi)部電路圖及引腳圖“U0(t)中只存在Ux(t)和Uy(t)的乘T7、T8、T9等組成具有負(fù)反饋電阻的恒流源.R7. R8. R9為負(fù)反饋電阻，它們的作用是展寬動(dòng) 態(tài)范圍。引腳和外接電阻 Rf，對(duì)差分放大器T5、T6產(chǎn) 生電流負(fù)反饋?？烧{(diào)節(jié)乘法器的信號(hào)增益， 擴(kuò)展輸入電壓UIs和的線性動(dòng)態(tài)范圍。引卻外接電阻Rs用來(lái)調(diào)節(jié)偏置電流 鏡像電流Io的值。MC149只適用于頻率較低的場(chǎng)合，它的工 作頻率在1MHz以下。2靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置 2. 1靜態(tài)偏置電壓設(shè)置 根據(jù)MC149啲特

35、性參數(shù)和它的內(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:% =卩10 *人=卩人=V門(mén)*12¥工（叫-人）>2V,12Vm （人-VJ >2.7V,>Z7Vg2. 2靜態(tài)偏置電流的確定靜態(tài)偏置電流主要由恒流源，Io的值來(lái)確定，當(dāng)器件為引腳遜接地，腳通過(guò)一個(gè)電阻源Vcc，由于Io是Is的鏡像電流，所以改變電阻單電源供電時(shí)，Rs接正電Rs可以調(diào)節(jié)Io的大小，即:"需I當(dāng)器件雙電源工作時(shí)，弓I腳接負(fù)電源，腳通過(guò)電阻R接地，因此改變R也可以調(diào)節(jié)，0的大小，即根據(jù)MC149啲性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于 4mA般取IoIs =lmA左右。器件的總耗散功率可得：P

36、d=2Is ( V6Vi4 )+ Is( V5 Vi4 )， Pd應(yīng)小于器件的最大允許耗散功率（33mW）。3設(shè)計(jì)要求 (1)掌握MC149乘法器實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制器及包絡(luò)二極管檢波器的設(shè)計(jì)組裝與調(diào)試方法。 熟悉MC149集成電路及檢波二極管、低通濾波器的 使用。4設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)利用MC149集成乘法器實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制電路。(2)利用檢波二極管、濾波器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。5設(shè)計(jì)方案調(diào)制器及解調(diào)器的框圖如圖 2所示。它由MCI496集成乘法器芯片、三極管、檢波二極管、濾波器等元器件組成。IN,MC1496 'our.N一柬檢3£ .號(hào)»調(diào)掘OUT.6單元電路設(shè)計(jì)、原理及器件選擇

37、6. 1振幅調(diào)制器采用MC149取現(xiàn)振幅調(diào)制，調(diào)制器如圖3所示。幅度調(diào)制就是載波的振幅調(diào)制信號(hào)控制周期的變化，由MC1496勾成調(diào)幅器，它將高頻正弦波信號(hào)為載波信號(hào)輸人到I Ni，并加在兩組差動(dòng)放大器Ti、T4對(duì)地的輸入端腳和腳之間；另將低頻正弦波信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)加在差動(dòng)放大器T5、T6輸入端腳和腳之間。將這兩種信號(hào)輸人后，二者相乘為輸出信調(diào)制信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。已調(diào)信號(hào)取自雙差動(dòng)放大器的兩個(gè)集 電極(和辿腳之間)輸出。Rp2用來(lái)調(diào)節(jié)腳和腳之間的 平衡，Rpi調(diào)節(jié)腳和腳之間的平衡。三極管 T提高調(diào)幅器 帶負(fù)功能力。(1)用直流調(diào)制特性調(diào)節(jié)Rp2。(2)實(shí)現(xiàn)全載波調(diào)幅，加入u s (t)=200si

38、n t高頻輸入；加入U(xiǎn)c (t)=60sin t低頻信號(hào),分別將高頻、低頻信號(hào)輸入 I Ni和I N2端。ikoDFE+ I2VTC3ijr5i5FUso UiC4 mC5 fl IUlCfiHI*Q I OtJT,輸岀信號(hào)鎧山I6. 2調(diào)幅波信號(hào)解調(diào)器調(diào)幅波解調(diào)器，采用非線性元件二極管2AP12及 RC元器件低通濾波器構(gòu)成，實(shí)際的調(diào)幅波解調(diào)器如圖5所示。調(diào)幅波的解調(diào)，就是要求從調(diào)幅波中不失真地還原出調(diào)制信號(hào)，它是調(diào)制的逆過(guò)程。振幅解調(diào)框圖如圖6所示。6. 3調(diào)試g 45v 云v|調(diào)試所需儀器有雙蹤示波；高頻信號(hào)發(fā)生器；低頻信號(hào)發(fā) 生器；直流穩(wěn)壓電源與設(shè)計(jì)自制實(shí)驗(yàn)?zāi)０暹M(jìn)行調(diào)試。本次設(shè)計(jì)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中，采用了分級(jí)調(diào)試方法，對(duì)各部電路遵循調(diào)試部分，安裝焊接部分的原則，取得將圖7全載波輸出信號(hào)加入到圖5解調(diào)電路的輸入端。用示了較好的效果。HIL P4.7tnH2 lOkn圖A調(diào)幅漩