同步檢波器的設(shè)計(jì)

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 1緒論2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2任務(wù)概述2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 2.1設(shè)計(jì)題目2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.2設(shè)計(jì)目的2 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2.3設(shè)計(jì)要求2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Do

2、cument 3MC1496芯片介紹2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 4同步檢波器的仿真設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4.1普通調(diào)幅波解調(diào)器的設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 4.1.1普通調(diào)幅波的產(chǎn)生4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 4.1.2普通調(diào)幅波的解調(diào)4 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 4.2抑制載波的雙邊帶

3、調(diào)幅波解調(diào)器的設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 4.2.1抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的產(chǎn)生4 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 4.2.2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的解調(diào)5 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 5工作原理及仿真波形5 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 5.1基本原理6 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 5.2仿真波形圖及結(jié)果分析6 H

4、YPERLINK l bookmark67 o Current Document 6心得體會(huì)7 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 參考文獻(xiàn)7同步檢波器設(shè)計(jì)1緒論信息傳輸是人類社會(huì)生活的重要內(nèi)容，而信息的傳遞很大程度上離不開調(diào)制和解調(diào)技 術(shù)。振幅調(diào)制和解調(diào)是相對(duì)的過(guò)程，幅度調(diào)制波的解調(diào)稱為檢波，其作用是調(diào)幅波中不失 真的恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。從頻譜上看，就是將已調(diào)波的邊帶信號(hào)不失真的從高頻出搬到零頻 附近。完成調(diào)幅解調(diào)作用的電路稱為檢波電路，可分為包絡(luò)檢波和同步檢波兩種，同步檢 波相比包絡(luò)檢波，其檢波線性好，不存在惰性失真和底部切割失真問(wèn)題，它采用一個(gè)

5、與發(fā) 射端載波同頻同相的同步信號(hào)通過(guò)乘法器和低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)檢波的。本次設(shè)計(jì)通過(guò)用 Multisim12.0中的MC1496構(gòu)建了同步檢波電路，并對(duì)其進(jìn)行仿真測(cè)試分析。2任務(wù)概述2.1設(shè)計(jì)題目同步檢波器的設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)目的培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài) 度和勇于探索的創(chuàng)新精神。鞏固所學(xué)的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析和解決 工程技術(shù)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)初步的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力；通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解并掌握通信系統(tǒng)、通信信號(hào)處理等技術(shù)的一般設(shè)計(jì)方法，訓(xùn) 練并提高學(xué)生在理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范和應(yīng)用 計(jì)

6、算機(jī)等方面的能力，更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)獨(dú)立分析 和解決問(wèn)題的能力。2.3設(shè)計(jì)要求用模擬乘法器MC1496/1596設(shè)計(jì)一個(gè)同步檢波電路，使其能實(shí)現(xiàn)對(duì)AM和DSB的解 調(diào)，參數(shù)自行設(shè)計(jì)。3 MC1496芯片介紹在高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻的調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程均 可視為兩個(gè)信號(hào)相乘的過(guò)程，而模擬乘法器正是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比分立器件要簡(jiǎn)單的多，而且性能優(yōu)越，因此 集成乘法器在無(wú)線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較為廣泛。在目前的乘法器中，單通道器件 （如MOTOROLA的MC1496）無(wú)法實(shí)現(xiàn)多通

7、道的復(fù)雜運(yùn)算；二象限器件（如ADI公司的AD539）又會(huì)使負(fù)信號(hào)的應(yīng)用受到限制。而ADI公司的MC1496則是一款完全四通道四象限電壓輸出模擬乘法器，這種乘法器克服了以上器件的諸多不足之處，適用于電壓控制放 大器、可變?yōu)V波器、多通道功率計(jì)算以及低頻解調(diào)器等電路。非常適合于產(chǎn)生復(fù)雜的要求圖3-1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)高的波形，尤其適用于高精度CRT顯示系統(tǒng)的幾何修正。R1 5030R2 MODM22221721Fig 3-1 MC1496 internal structureMC1496是以雙差分電路為基礎(chǔ)的四象限雙平衡式模擬乘法器，用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬信 號(hào)的相乘功能，是調(diào)幅電路的核心組成。但Mu

8、ltisim元器件中不存在這個(gè)元件，所以我們 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)MC1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，連接上輸入/輸出端符號(hào)后，通過(guò)編輯設(shè)置生成子電路， 以便調(diào)用。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：Q1和Q2組成第一對(duì)差分放大器，Q5是它的恒流 源；Q3和Q4組成第二對(duì)差分放大器，Q6是它的恒流源，和Q5組成單差分放大器用以激 勵(lì)Q1Q4。Q7和Q8組成的具有負(fù)反饋電阻的鏡像恒流源，電阻R1、R2、R3為負(fù)反饋電 阻，用以擴(kuò)展輸入電壓的線性動(dòng)態(tài)范圍。其引腳8和引腳10接輸入電壓，引腳1和引腳4接另一個(gè)輸入電壓，應(yīng)交6和引腳 12輸出電壓，引腳14為負(fù)電源端，引腳2和引腳3接電阻對(duì)差分放大器Q5、Q6產(chǎn)生電 流負(fù)反饋，調(diào)節(jié)

9、乘法器的信號(hào)增益，引腳5外接電阻，用來(lái)偏置電流以及鏡像電流。4同步檢波器的仿真設(shè)計(jì)4.1普通調(diào)幅波解調(diào)器的設(shè)計(jì)4.1.1普通調(diào)幅波的產(chǎn)生普通調(diào)幅波使用Multisim軟件中的安捷倫函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，按下電源開關(guān)按鈕，屏幕 默認(rèn)顯示正弦波頻率，先按下Shift鍵，再按下AM鍵，此時(shí)可以選擇調(diào)幅波的載頻頻率， 只要頻率為處于跳動(dòng)狀態(tài)即可對(duì)它進(jìn)行設(shè)置，此次設(shè)計(jì)將調(diào)幅波的載波頻率設(shè)置為 10KHz。確定好載波頻率后，再按Ample鍵，設(shè)置載波的幅度，載波幅度設(shè)為300.0mVpp。 載波頻率和幅度設(shè)置好后，點(diǎn)擊Freq鍵，界面顯示10.000000KHz。先按Shift鍵，再按Freq 鍵，可以設(shè)置調(diào)制

10、波的頻率，設(shè)置為1KHz。將調(diào)制波的頻率設(shè)置好后點(diǎn)擊Ampl鍵，設(shè)置 調(diào)制波的幅度為400mV。調(diào)幅波的各參數(shù)都設(shè)置好后，點(diǎn)擊Enter鍵，將以上設(shè)置的數(shù)據(jù) 保存。4.1.2普通調(diào)幅波的解調(diào)圖4-1-1 AM的同步解調(diào)原理框圖Fig 4-1-1 AM synchronous demodulation principle block diagram4.2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波解調(diào)器的設(shè)計(jì)4.2.1抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的產(chǎn)生DSB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2-1所示。Fig 4-2-1 The internal structure of DSB4.2.2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的解調(diào)圖4-2-2 DSB波

11、的解調(diào)原理框圖Fig 4-2-2 The DSB wave demodulation principle block diagram5工作原理及仿真波形同步檢波器主要作用與抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波的解調(diào)，也可以用來(lái) 解調(diào)普通調(diào)幅波。乘積型同步檢波器主要是由相乘器和低通濾波器兩部分組成。檢波器的 輸入除了有需要解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)電壓外，還必須外加一個(gè)頻率和相位與輸入信號(hào)載頻完全 同步信號(hào)電壓，此信號(hào)與輸入己調(diào)波相乘產(chǎn)生一個(gè)含有原調(diào)制信號(hào)成分和其他頻率成分的組合信號(hào)，經(jīng)低通濾波器后，檢取出原調(diào)制信號(hào)，其原理框圖如圖5-1所示。調(diào)制信號(hào)低通濾波器解調(diào)輸出圖5-1同步檢波器原理框圖Fig 5-

12、1 Synchronous detector principle block diagram5.1基本原理在模擬乘法器MC1496的一個(gè)輸入端輸入振幅調(diào)制信號(hào)如抑制雙邊帶載波信號(hào)Udsb(t) = Uim cos氣t cos Ot，另一輸入端輸入載波信號(hào)Uc(t) = Um cos W ct， 經(jīng)乘法器相乘，可 得輸出信號(hào)u 0(t)為u 0(t) = AUdsb (t )uc(t) = 2 Aumnum cos Ot + 2 Aumum cos Ot cos 2氣 t(5-1)式(5-1)中，第一項(xiàng)是所需的低頻調(diào)制信號(hào)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(hào)的解調(diào)。如

13、果輸入普通調(diào)幅波的信號(hào)Uam(t) = Usm(1 + macosOt)cos氣t，同步信號(hào)為載波信號(hào)Uc(t) = Ucmcos氣(t)，經(jīng)乘法器相乘，得到輸出信號(hào)U0(t)為u0(t) = AUam(t)Uc(t) = 2AUnUcmcosOt + 2AUnUcmcosOtcos2wt + AUnUcmcos2wt(5-2)經(jīng)低通濾波和隔直電容可濾除掉高頻分量和直流分量，從而實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波的信號(hào)解調(diào)。5.2仿真波形圖及結(jié)果分析圖5-2-1 AM波的同步檢測(cè)波形Fig 5-2-1 AM wave synchronous detection waveform圖5-2-2 DSB同步檢測(cè)的波形F

14、ig 5-2-2 DSB synchronous detection of waveform經(jīng)運(yùn)行后，出現(xiàn)的同步解調(diào)的波形如圖5-2-1和圖5-2-2所示。6心得體會(huì)通過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，我的收獲很大。利用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)電子線路是我們將來(lái)必備 的技能，這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從網(wǎng)上查找資料 對(duì)電路的設(shè)計(jì)、對(duì)電路的仿真再到最后電路的成形，都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)，可以 說(shuō)，本次的課程設(shè)計(jì)有苦也有甜。在此次課程設(shè)計(jì)中遇到很多問(wèn)題，而這些問(wèn)題正是我們今后學(xué)習(xí)工作的重點(diǎn)問(wèn)題或者 說(shuō)是必備的技能。首先我們要有自己的設(shè)計(jì)思路，通過(guò)翻閱書籍、查找資料，建立自己的 思路；其次要求我們有一個(gè)正確的調(diào)試方法，這要求我們靈活處理，在不影響實(shí)驗(yàn)的的前 提下可以加快速度，要熟練的掌握課本上所學(xué)習(xí)的知識(shí)，這樣才能對(duì)實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的問(wèn)題 進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程可 能相當(dāng)?shù)姆爆?，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間