調(diào)幅和檢波電路的設(shè)計(jì)

1、等級(jí):課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱調(diào)幅和檢波電路的設(shè)計(jì)課題名稱 高頻電子線路專 業(yè)電子信息工程班 級(jí)電信1401學(xué) 號(hào)21姓 名曾舉正指導(dǎo)老師周細(xì)鳳2016年6月24日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課程名稱 高頻電子線路 題 目 調(diào)幅和檢波電路的設(shè)計(jì)與仿真分析 學(xué)生姓名 曾舉正 專業(yè)班級(jí) 電信1401 學(xué)號(hào) 21 指導(dǎo)老師 周細(xì)鳳 課題審批 下達(dá)日期 2016年06月07日 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、普通調(diào)幅電路的設(shè)計(jì)與仿真分析2、檢波電路的設(shè)計(jì)與仿真分析二設(shè)計(jì)要求 1、給出用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)單頻調(diào)幅的具體設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)電路。 2、給出用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)多頻調(diào)幅（要求調(diào)制信號(hào)含

2、有三個(gè)頻率）的具體 設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)電路。 3、 利用上一步中實(shí)現(xiàn)的單頻調(diào)幅電路輸出作為輸入，用模擬乘法器和低通濾波電路實(shí)現(xiàn)同步檢波。4、自定義載波、調(diào)制信號(hào)的幅值及頻率。采用EWB或者ORCAD等專業(yè)軟件仿真，能夠觀察輸入輸出波形。5、編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；6、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和所有圖紙要求用計(jì)算機(jī)打印(A4紙)。三、進(jìn)度安排第1天：下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，介紹課題內(nèi)容與要求；第2、3天：查找資料，確定系統(tǒng)組成；第47天：?jiǎn)卧娐贩治?、設(shè)計(jì)、仿真； 第89天：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)； 第10天：整理資料，答辯。（共兩周）四、參考文獻(xiàn)1. 張肅文主編.，高頻電子線路，高等教育出版社.。2. 謝自美主編，電子線路

3、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，華中理工大學(xué)出版社。3. 沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學(xué)出版社。五、說(shuō)明書(shū)基本格式1）課程設(shè)計(jì)封面； 2）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 3）目錄；4）設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)基本原理和框圖； 5）單元電路設(shè)計(jì)分析；6）設(shè)計(jì)總結(jié)； 7）附錄； 8）參考文獻(xiàn)； 9）電路原理圖； 10）評(píng)分表 目錄.1、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求.52、 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)步驟.63、 電路圖的設(shè)計(jì)與繪制.94、 仿真調(diào)試及結(jié)果.145、 總結(jié).176、 評(píng)分表.181、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 1、給出用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)單頻調(diào)幅的具體設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)電路。 2、給出用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)多頻調(diào)幅（要求調(diào)制信號(hào)含有三個(gè)頻率）的具體 設(shè)計(jì)思路

4、和實(shí)現(xiàn)電路。 3、 利用上一步中實(shí)現(xiàn)的單頻調(diào)幅電路輸出作為輸入，用模擬乘法器和低通濾波電路實(shí)現(xiàn)同步檢波。4、自定義載波、調(diào)制信號(hào)的幅值及頻率。采用EWB或者ORCAD等專業(yè)軟件仿真，能夠觀察輸入輸出波形。5、編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；6、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和所有圖紙要求用計(jì)算機(jī)打印(A4紙)。2、 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)步驟1、 調(diào)幅的概念調(diào)幅（AM）：使載波振幅按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)幅。經(jīng)過(guò)調(diào)幅的電波叫調(diào)幅波。它保持著高頻載波的頻率特性，但包絡(luò)線的形狀則和信號(hào)波形相似。調(diào)幅波的振幅大小，由調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度決定。調(diào)幅波用英文字母AM表示。2、 檢波的概念與檢波的分類將音頻信號(hào)或視頻信號(hào)從高頻信號(hào)(無(wú)線電波)

5、中分離出來(lái)叫解調(diào)，也叫檢波。幅度調(diào)制的解調(diào)簡(jiǎn)稱檢波，其作用是從幅度調(diào)制波中不失真的檢出調(diào)制信號(hào)來(lái)。根據(jù)是否需要同步信號(hào)，檢波可分為同步檢波和包絡(luò)檢波。3、集成模擬乘法器1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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、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)上述功能比采用分立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)線通信、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、L

6、M1596等。下面介紹MC1496集成模擬乘法器。（1）MC1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MC1496 是目前常用的平衡調(diào)制/解調(diào)器。它的典型應(yīng)用包括乘、除、平方、開(kāi)方、倍頻、調(diào)制、混頻、檢波、鑒相、鑒頻、動(dòng)態(tài)增益控制等。MC1496 的和內(nèi)部電路與外部引腳圖如圖1(a)(b)所示。 (a) (b) (a)1496內(nèi)部電路 (b)1496引腳圖 圖1 MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖網(wǎng)絡(luò)上能查到兩種它的引腳圖一種是10管腳的，一種是14管腳的，兩者功能沒(méi)有區(qū)別，其中10管腳的相比14管腳的少了7、9、11、13四個(gè)N/C管腳，N/C管腳只是為了方便接插和焊接用的它內(nèi)部電路含有 8 個(gè)有源晶體管，引腳 8 與

7、 10 接輸入電壓 VX、1與 4接另一輸入電壓VY，6 與12 接輸出電壓 VO。一個(gè)理想乘法器的輸出為VO=KVXVY，而實(shí)際上輸出存在著各種誤差，其輸出的關(guān)系為：VO=K（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。為了得到好的精度，必須消除 VXOS、VYOS與 VZOX三項(xiàng)失調(diào)電壓。引腳 2 與 3 之間需外接電阻，對(duì)差分放大器 T5與 T6產(chǎn)生交流負(fù)反饋，可調(diào)節(jié)乘法器的信號(hào)增益，擴(kuò)展輸入電壓的線性動(dòng)態(tài)范圍。各引腳功能如下：1：SIG+ 信號(hào)輸入正端 2: GADJ 增益調(diào)節(jié)端3：GADJ 增益調(diào)節(jié)端 4: SIG- 信號(hào)輸入負(fù)端5：BIAS 偏置端 6: OUT+ 正電流輸出端

8、7: NC 空腳 8: CAR+ 載波信號(hào)正端9: NC 空腳 10: CAR- 載波信號(hào)輸入負(fù)端11: NC 空腳 12: OUT- 負(fù)電流輸出端13: NC 空腳 14: V- 負(fù)電源（2） MC1496電路實(shí)現(xiàn)原理工作原理如下：在乘法器的一個(gè)輸入端輸 入載波信號(hào)另一輸入端輸入調(diào)制信號(hào)，則經(jīng)乘法器相乘，可得輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)為：W W若要輸出普通調(diào)幅信號(hào)，只要調(diào)節(jié)外部電路的平衡電位器，使輸出信號(hào)中有載波即可。輸出信號(hào)表達(dá)式為：普通振幅調(diào)制電路的原理框圖與抑制載波雙邊帶振幅調(diào)制電路的原理框圖如圖2所示 圖2（3）Multisim建立MC1496電路模塊啟動(dòng)multisim14

9、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?chē)姆娇驑?biāo)示，表示完成子電路的選擇。為了能對(duì)子電路進(jìn)行外部連接，需要對(duì)子電路添加輸入/輸出。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。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)

10、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)。雙擊子電路模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框中單擊Edit Subcircuit 命令，屏幕顯示子電路的電路圖，可直接修改該電路圖。MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)multisim電路圖和電路模塊如圖1所示。3、 電路圖的設(shè)計(jì)與繪制1、普通調(diào)幅電路的設(shè)計(jì) 圖3是由MC1496組成的普通調(diào)幅電路。由圖可知，X通道兩輸入端、腳直流電位均為6V，可作為載波輸入通道；Y通道兩輸入端、腳之間外接有調(diào)節(jié)電路，可以通過(guò)調(diào)節(jié)50K電位器使腳電位比腳高Uy，調(diào)制信號(hào)U（t）與直流電壓Uy相加后輸入到Y(jié)通道。調(diào)節(jié)電位器可改變調(diào)制指數(shù)Ma。輸出端、腳外應(yīng)接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器。、之間外接Y通

11、道負(fù)反饋電阻。 圖32、 多頻調(diào)幅電路的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)了單頻調(diào)幅以后，多頻調(diào)幅就能較簡(jiǎn)單的進(jìn)行了。首先使用一個(gè)加法器對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加，然后再用一個(gè)加法器使前一個(gè)以合成的信號(hào)和第三個(gè)信號(hào)相合成，最后將輸出地合成信號(hào)加入到模擬乘法器條幅電路中。 本實(shí)驗(yàn)將要用到加法器。圖4為加法器電路： 圖4實(shí)驗(yàn)電路圖如圖5所示： 圖53檢波電路的設(shè)計(jì)振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)過(guò)程稱為檢波。常用方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。由于普通調(diào)幅波（AM）信號(hào)的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，所以無(wú)法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步

12、檢波方法。MC1496模擬乘法器構(gòu)成的同步檢波解調(diào)器電路原理框圖6所示。 其中y端輸入同步載波信號(hào)UC，x端輸入已調(diào)波信號(hào)US。解調(diào)器輸出信號(hào)經(jīng)低通后輸出解調(diào)信號(hào)。其1496構(gòu)成的同步檢波電路與外接元件參數(shù)與AM調(diào)制電路無(wú)異，僅需接一低通濾波器實(shí)際設(shè)計(jì)電路如圖7所示，圖8為單獨(dú)的檢波電路： 圖6 圖7 圖8輸入任務(wù)一中輸出的調(diào)幅波如圖9所示： 圖9同步信號(hào)設(shè)置為任務(wù)一中的載波如圖10： 圖104、 仿真調(diào)試及結(jié)果1、普通調(diào)幅電路的仿真本次試驗(yàn)采用的載波信號(hào)為y=0.012*sin2*106t，采用的調(diào)制信號(hào)為y=0.005*sin4*104t。波形圖如圖11所示：波形順序從上到下依次為：輸出信

13、號(hào)，載波，調(diào)制信號(hào)： 圖112、 多頻調(diào)幅電路的仿真疊加總波形圖如圖12所示：輸出波形如13圖： 圖133、 檢波電路的仿真分析輸出波形如圖14所示： 圖144、 仿真過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法電路圖檢查好是接對(duì)的，但是示波器中沒(méi)有波形出現(xiàn)如圖15 圖15這是因?yàn)閯倓偨佑|Multisim仿真，不熟悉示波器的運(yùn)用，導(dǎo)致調(diào)不出波形，這種情況是因?yàn)闃?biāo)度和刻度太大，導(dǎo)致波形又小出現(xiàn)的又慢，可以調(diào)小標(biāo)度和刻度來(lái)解決，如圖16 圖16大部分調(diào)制不出波形的不是因?yàn)椴皇煜な静ㄆ鞯倪\(yùn)用就是因?yàn)殡娐穲D沒(méi)接對(duì)，如果發(fā)現(xiàn)第一種方法無(wú)論怎么用都不出波形，就檢查一下電路圖吧，一，看芯片內(nèi)部電路圖是否正確，二，檢查外部電路

14、，如電源的大小，電阻的大小，電路中有沒(méi)有線接錯(cuò)了，該接地的都接了地沒(méi)有等。在畫(huà)圖過(guò)程中我有個(gè)元器件總是不能連接得像參考原理圖一樣，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是因?yàn)橛缅e(cuò)了一個(gè)滑動(dòng)變阻器，我用的只有兩個(gè)管腳，而要用三個(gè)管腳的。最后想說(shuō)的是，不懂的不要覺(jué)得是自己實(shí)力太差，要有積極的態(tài)度，可以去百度，實(shí)在百度不到可以問(wèn)老師，主要還是自己要積極解決問(wèn)題。5、 總結(jié) 通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，我了解并熟悉了用MC1496設(shè)計(jì)調(diào)幅電路，在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中接觸了一些軟件如Orcad,Multisim,了解并掌握了Multisim的一部分功能，熟悉了Multisim中各種示波器的使用，能夠用Multisim進(jìn)行一些常規(guī)電路的仿真分析。在這次實(shí)驗(yàn)中，我利用百度等一些搜索引擎來(lái)搜索一些相關(guān)的設(shè)計(jì)的資料，也正是因?yàn)橛羞@些資料，我的課設(shè)才能得以順利地完成，這使得我又進(jìn)一步熟悉了利用百度等搜索引擎來(lái)查閱資料，突破難關(guān)，得到前面做過(guò)的人的一些經(jīng)驗(yàn)，使自己少走彎路。百度找不到的我與老師交流，向老師提問(wèn)，老師給的建議也給了我很大的幫助。還有，和同學(xué)交流也是比不可少的，這樣不僅能交流做課設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，還能促進(jìn)同學(xué)之間的友誼。最后，還得要自己努力去做，不動(dòng)手，不努