模擬乘法器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)完整

1、（3 3）學(xué)會綜合地、系統(tǒng)地應(yīng)用已學(xué)到模、數(shù)電與高頻電子線）學(xué)會綜合地、系統(tǒng)地應(yīng)用已學(xué)到模、數(shù)電與高頻電子線路技術(shù)的知識，掌握對振幅調(diào)制、同步檢波、混頻和倍頻等路技術(shù)的知識，掌握對振幅調(diào)制、同步檢波、混頻和倍頻等單元電路的設(shè)計(jì)與仿真技能，提高獨(dú)立解決問題的能力。單元電路的設(shè)計(jì)與仿真技能，提高獨(dú)立解決問題的能力。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)：一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)： 用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制( (含含AMAM與與DSB)DSB)、同步檢波、混頻、倍頻等頻、同步檢波、混頻、倍頻等頻率變換電路的設(shè)計(jì)。率變換電路的設(shè)計(jì)。 已知：模擬乘法器為已知：模擬乘法器為14961

2、496，采用雙電源供電，采用雙電源供電，Vcc=12VVcc=12V，Vee=-8V.Vee=-8V.二、實(shí)驗(yàn)要求：二、實(shí)驗(yàn)要求： 全載波振幅調(diào)制與抑制載波振幅調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真：全載波振幅調(diào)制與抑制載波振幅調(diào)制電路的設(shè)計(jì)與仿真： 基本條件：高頻載波：基本條件：高頻載波：1MHz/100mV1MHz/100mV， 調(diào)制信號：調(diào)制信號：1-3KHz/200mV1-3KHz/200mV， 模擬模擬乘法器采用乘法器采用LM1496LM1496。 并按信號流程記錄各級信號波形。計(jì)算此條件時(shí)的并按信號流程記錄各級信號波形。計(jì)算此條件時(shí)的AMAM調(diào)制信號的調(diào)制度調(diào)制信號的調(diào)制度m= ? , m= ? ,

3、 分析分析AMAM與與DSBDSB信號信號m m100%100%時(shí)，過零點(diǎn)的特性。時(shí)，過零點(diǎn)的特性。 同步檢波器電路設(shè)計(jì)與仿真同步檢波器電路設(shè)計(jì)與仿真 實(shí)現(xiàn)對實(shí)現(xiàn)對DSBDSB信號的解調(diào)。信號的解調(diào)。 基本條件；載波信號基本條件；載波信號U UX X：f=1MHZ /50-100mV,f=1MHZ /50-100mV,調(diào)制信號調(diào)制信號UyUy：f=2KHz/200mVf=2KHz/200mV，并按信號流程記錄各級信號波形。，并按信號流程記錄各級信號波形。三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求二、實(shí)驗(yàn)要求：二、實(shí)驗(yàn)要求： 混頻器電路設(shè)計(jì)與仿真混頻器電路設(shè)計(jì)與仿真 實(shí)現(xiàn)對信號的混頻。實(shí)現(xiàn)對信號的混頻

4、。 基本條件：基本條件：AMAM信號條件：（載波信號信號條件：（載波信號U UX X：f=1MHz /50mV f=1MHz /50mV ，調(diào)制信號，調(diào)制信號UyUy：f=2KHz/200mVf=2KHz/200mV，M=30%M=30%）中頻信號：）中頻信號：465KHz465KHz，本地載波：按接收機(jī)，本地載波：按接收機(jī)制式自定。記錄各級信號波形。制式自定。記錄各級信號波形。 倍頻器電路設(shè)計(jì)與仿真倍頻器電路設(shè)計(jì)與仿真 實(shí)現(xiàn)對信號的倍頻。實(shí)現(xiàn)對信號的倍頻。 基本條件：基本條件：Ux=UyUx=Uy（載波信號（載波信號UXUX：f=1MHz /50mV f=1MHz /50mV ）完成電路設(shè)計(jì)

5、與）完成電路設(shè)計(jì)與仿真，并記錄各級信號波形。推證輸入、輸出信號的關(guān)系。仿真，并記錄各級信號波形。推證輸入、輸出信號的關(guān)系。 整理所測數(shù)據(jù)及波形，認(rèn)真分析各種頻率變換電路工作整理所測數(shù)據(jù)及波形，認(rèn)真分析各種頻率變換電路工作原理，畫出所測波形，寫出符合規(guī)范的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告，原理，畫出所測波形，寫出符合規(guī)范的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并談?wù)勛约旱捏w會。并談?wù)勛约旱捏w會。以上四項(xiàng)電路設(shè)計(jì)任務(wù)，如時(shí)間緊，必須任選兩項(xiàng)完成，最以上四項(xiàng)電路設(shè)計(jì)任務(wù)，如時(shí)間緊，必須任選兩項(xiàng)完成，最好全部都做。好全部都做。四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示1 1MC1496MC1496集成模擬相乘器電路

6、組成集成模擬相乘器電路組成與基本工作原理與基本工作原理 根據(jù)雙差分對模擬相乘器基本原理制成的單片根據(jù)雙差分對模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬相乘器集成模擬相乘器MC1496MC1496是四象限的乘法器。其內(nèi)部電是四象限的乘法器。其內(nèi)部電路如圖路如圖1 1所示：其中所示：其中V1V1、V2V2與與V3V3、V4V4組成雙差分放大組成雙差分放大器，器，V5V5、V6V6組成的單差分放大器用以激勵組成的單差分放大器用以激勵V1V1V4V4； V7V7、R1R1、V8V8、R2R2、V9V9、R3R3和和R5 R5 等組成多路電流源電等組成多路電流源電路；路；V7V7、R5R5、R1R1為電流源的

7、基準(zhǔn)電路；為電流源的基準(zhǔn)電路；V8V8、V9V9分別供分別供給給V5V5、V6V6管恒值電流管恒值電流Io,R5Io,R5為外接電阻，可用以調(diào)節(jié)為外接電阻，可用以調(diào)節(jié)IoIo的大??；由的大小；由V5V5、V6 V6 兩管的發(fā)射極引出接線端兩管的發(fā)射極引出接線端 2 2和和3 3，外接電阻外接電阻R4R4，利用，利用 R4R4的負(fù)反饋?zhàn)饔?，以擴(kuò)大輸入電的負(fù)反饋?zhàn)饔?，以擴(kuò)大輸入電壓壓V VS S的動態(tài)范圍；的動態(tài)范圍；RcRc為外接負(fù)載電阻為外接負(fù)載電阻。引腳引腳8 8與與1010接輸接輸入電壓入電壓V VC C，1 1與與4 4接另一輸入電壓接另一輸入電壓V VS S。MC1496引腳排列 模擬

8、乘法器電路符號 MC1496內(nèi)部電路 2 2電子工作平臺電子工作平臺 multisimmultisim模擬乘法器模擬乘法器MC1496MC1496的創(chuàng)建的創(chuàng)建四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示 啟動啟動multisimmultisim程序，程序，Ctrl+NCtrl+N新建電路圖文件，新建電路圖文件，按照按照MC1496MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，將元器件放到電子內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上，按住鼠標(biāo)左鍵拖動，工作平臺的電路窗口上，按住鼠標(biāo)左鍵拖動，全部選中。被選擇的電路部分由周圍的方框全部選中。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。

9、為了能對子標(biāo)示，表示完成子電路的選擇。為了能對子電路進(jìn)行外部連接，需要對子電路添加輸入電路進(jìn)行外部連接，需要對子電路添加輸入/ /輸出端口。單擊輸出端口。單擊Place / HB/SB Connecter Place / HB/SB Connecter 命令或使用命令或使用Ctrl+I Ctrl+I 快捷操作，屏幕上出現(xiàn)輸快捷操作，屏幕上出現(xiàn)輸入入/ /輸出符號，將其與子電路的輸入輸出符號，將其與子電路的輸入/ /輸出信輸出信號端進(jìn)行連接。帶有輸入號端進(jìn)行連接。帶有輸入/ /輸出符號的子電路輸出符號的子電路才能與外電路連接。單擊才能與外電路連接。單擊Place/Replace by Place

10、/Replace by SubcircuitSubcircuit命令，屏幕上出現(xiàn)命令，屏幕上出現(xiàn)Subcircuit Subcircuit NameName對話框，在對話框中輸入對話框，在對話框中輸入MC1496MC1496，單擊，單擊OKOK，完成子電路的創(chuàng)建選擇電路復(fù)制到用戶，完成子電路的創(chuàng)建選擇電路復(fù)制到用戶器件庫，同時(shí)給出子電路圖標(biāo)。雙擊子電路器件庫，同時(shí)給出子電路圖標(biāo)。雙擊子電路模塊，在出現(xiàn)的對話框中單擊模塊，在出現(xiàn)的對話框中單擊Edit Edit Subcircuit Subcircuit 命令，屏幕顯示子電路的電路圖，命令，屏幕顯示子電路的電路圖，可直接修改該電路圖?？芍苯有薷脑?/p>

11、電路圖。MC1496MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)multisimmultisim電路圖如圖電路圖如圖1 1所示。電路模塊如圖所示。電路模塊如圖2 2所示。所示。 圖1 MC1496內(nèi)部電路圖 圖2 MC1496電路模塊 3.3.振幅調(diào)制器電路設(shè)計(jì)振幅調(diào)制器電路設(shè)計(jì) 在振幅調(diào)制過程中，根據(jù)所取出已調(diào)信號的頻譜分量不同，可分為普通調(diào)幅在振幅調(diào)制過程中，根據(jù)所取出已調(diào)信號的頻譜分量不同，可分為普通調(diào)幅（AMAM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSBDSB）和抑制載波的單邊帶調(diào)幅（）和抑制載波的單邊帶調(diào)幅（SSBSSB）。）。 1 1）普通振幅調(diào)制電路的原理框圖如圖）普通振幅調(diào)制電

12、路的原理框圖如圖1 1所示所示 設(shè)載波信號的表達(dá)式為 tUtUccmccos調(diào)制信號的表達(dá)式為 cosmUtUt直流電壓為uDC則乘法器輸出的AM調(diào)幅信號的表達(dá)式為 tmUtmUtUttmUtUccmccmccmccmcos21cos21coscoscos102 2）抑制載波雙邊帶振幅調(diào)制電路的原理框圖如圖）抑制載波雙邊帶振幅調(diào)制電路的原理框圖如圖2 2所示所示 設(shè)載波信號的表達(dá)式為 tUtUccmccos調(diào)制信號的表達(dá)式為 cosmUtUt則乘法器輸出的DSB調(diào)幅信號的表達(dá)式為 ttmUttmUtUccmcccmcoscoscoscos210單邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式為 tmUtUccmcos21

13、0或 tmUtUccmcos2103.3.振幅調(diào)制器電路設(shè)計(jì)振幅調(diào)制器電路設(shè)計(jì) 啟動multisim11程序，Ctrl+N新建電路圖文件，Ctrl+B調(diào)用MC1496電路模塊，將設(shè)計(jì)好的電路元器件放到電子工作平臺的電路窗口上，搭建AM/DSB調(diào)幅整體電路，并給定輸入信號，其multisim電路圖如圖所示。四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示仿真時(shí)，若將R15設(shè)為50%，此時(shí)電路平衡，可實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制； 若將R15設(shè)為2%或99%時(shí)，即電路不平衡，可實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制。4.4.乘積型同步檢波器乘積型同步檢波器 振幅調(diào)制信號的解調(diào)過程稱為檢波。常用方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。而

14、振幅調(diào)制信號的解調(diào)過程稱為檢波。常用方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，所以無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步檢波方法。所以無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步檢波方法。 同步檢波又分為疊加型同步檢波和乘積型同步檢波。利用模擬乘法器的相乘原理，同步檢波又分為疊加型同步檢波和乘積型同步檢波。利用模擬乘法器的相乘原理，實(shí)現(xiàn)同步檢波是很方便的，其系統(tǒng)框圖如下：實(shí)現(xiàn)同步檢波是很方便的，其系統(tǒng)框圖如下： 在乘法器的一個(gè)輸入端輸入抑制載波雙邊帶信號信號： 另一輸

15、入端輸入同步信號（即載波信號）tutuccmccos)(, 經(jīng)乘法器相乘，由此可得輸出信號tuuKtuKtuuKtutuKtuccmsmEcsmEcmsmEcsEo)2(41)2cos(21cos21)()()(上式中，第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號分量，后兩項(xiàng)為高頻分量，可用低通濾波器濾掉，從而實(shí)現(xiàn)雙邊帶信號的解調(diào)。四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示 ttmUttmUtUccmcccmcoscoscoscos210四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示4.4.乘積型同步檢波器乘積型同步檢波器 14961496同步檢波電路同步檢波電路 啟動mult

16、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的電路窗口上，搭建設(shè)計(jì)好的同步檢波整體電路，其multisim電路圖如圖所示。, 四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示5.5.模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻 由于乘法器可以產(chǎn)生只包含兩個(gè)輸入信號之和頻及差頻分量的輸出信號，所以用模擬乘法器和帶通濾波器可以方便地實(shí)現(xiàn)混頻功能。其原理如圖所示：由圖可知 ：若經(jīng)乘法器相乘，由此可得輸出信號 混頻電路的作用是在本地振蕩電壓的作用下，將載頻為fc的高頻已調(diào)信號不失真地變換為載頻為f的中頻已調(diào)信號。tUtUssxcos)

17、(tUtUy00cos)()cos()cos(21coscos)(00000ttUKUttUKUtUsssssc經(jīng)帶通濾波器后，取差頻tUKUtUss)cos(21)(000is0為所需要的中頻頻率xUyU用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻，就是在端和相差一中頻，再經(jīng)過帶通濾波器取出中頻信號。 端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號，兩信號四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示5.5.模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻 啟動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的電路窗口上，搭建所設(shè)計(jì)好的同步檢波電路，其multisim電路圖如圖所示。14961496混頻電路混頻電路、。四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示6.6.模擬乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻模擬乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻 由模擬相乘器構(gòu)成的倍頻器電路原理框圖如圖所示：當(dāng)輸入信號： 其輸出與輸入的關(guān)系是：則有：因此，只要在圖4的輸出端加一隔直電容，便可實(shí)現(xiàn)正弦波的二倍頻。其輸出電壓即為:四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示四、實(shí)驗(yàn)原理說明及設(shè)計(jì)思路提示6.6.模擬乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻模擬乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻 啟動multisim11程序，Ctrl+N新建