峰值檢波器電路的設(shè)計說明

..峰值檢波器電路的設(shè)計第一章緒論檢波器,是檢出波動信號中某種有用信息的裝置。用于識別波、振蕩或信號存在或變化的器件。檢波器通常用來提取所攜帶的信息。檢波器分為包絡(luò)檢波器和同步檢波器。前者的輸出信號與輸入信號包絡(luò)成對應關(guān)系,主要用于標準調(diào)幅信號的解調(diào)。后者實際上是一個模擬相乘器,為了得到解調(diào)作用,需要另外加入一個與輸入信號的載波完全一致的振蕩信號〔相干信號。同步檢波器主要用于單邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)或殘留邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)。從調(diào)幅波中恢復調(diào)制信號的電路,也可稱為幅度解調(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。前者的輸出信號與輸入信號包絡(luò)成對應關(guān)系,主要用于標準調(diào)幅信號的解調(diào)。后者實際上是一個模擬相乘器,為了得到解調(diào)作用,需要另外加入一個與輸入信號的載波完全一致的振蕩信號〔相干信號。同步檢波器主要用于單邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)或殘留邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)。1.1檢波器的構(gòu)成1.2檢波器的作用1.2.1包絡(luò)檢波器電路圖1是典型的包絡(luò)檢波電路。由中頻或高頻放大器來的標準調(diào)幅信號ua<t>加在L1C1回路兩端。經(jīng)檢波后在負載RLC上產(chǎn)生隨ua<t>的包絡(luò)而變化的電壓u<t>,其波形如圖2所示。這種檢波器的輸出u<t>與輸入信號ua<t>的峰值成正比,所以又稱峰值檢波器。1.2.2包絡(luò)檢波器波形包絡(luò)檢波器的工作原理可用圖2的波形來說明。在t1<t<t2時間內(nèi),輸入信號瞬時值ua<t>大于輸出電壓u<t>,二極管導通,電容C通過二極管正向電阻ri充電,u<t>增大;在t2<t<t3時間內(nèi),ua<t>小于u<t>,二極管截止,C通過RL放電,因此u<t>下降；到t3以后,二極管又重新導電,這一過程照此重復不已。只要RLC選擇恰當,就可在負載RLC上得到與輸入信號包絡(luò)成對應關(guān)系的輸出電壓u<t>。如果時間常數(shù)RLC太大,放電速度就會放慢,當輸入信號包絡(luò)下降時,u<t>可能始終大于ua<t>,造成所謂對角切割失真<圖2>。此外,檢波器的輸出通常通過電容、電阻耦合電路加到下一級放大器,如圖1中虛線所示。如果Rg太小,則檢波后的輸出電壓u<t>的底部即被切掉,產(chǎn)生所謂的底部切割失真。1.2.3同步檢波器圖3同步檢波器框圖圖3為同步檢波器的框圖。模擬相乘器的一個輸入為一單頻調(diào)制的單邊帶調(diào)幅信號,即us<t>＝Umcos<ωct＋Ωmt>,其中ωc為載波信號角頻率,Ωm為調(diào)制信號角頻率；另一輸入是本機產(chǎn)生的相干信號,即uc<t>＝Uccosωct,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,一項為高頻項<2ωc+Ωm>,另一項為低頻項<Ωm>。通過低通濾波器后將高頻項濾除,即得到與調(diào)制波成對應關(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雜。1.3檢波器的工作原理第二章系統(tǒng)設(shè)計方案2.1工作原理峰值檢波器工作原理：峰值檢波器,它是一個能記憶信號峰值的電路,其輸出電壓的大小,一直追隨輸入信號的峰值,而且保持在輸入信號的最大峰值。圖4峰值檢波器電路當V1〉V。時：

信號由〔+端加入,OPA的輸出Va為正電壓,二級管D導通,于是輸出電流經(jīng)D對電容C充電一直充至與Vi相等之電壓。

〔當D導電時此電路作用如同—電壓跟隨器當V1〈V。時：

OPA的輸出Va為逆向偏壓,相當于開路,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V。,一直保持在輸入波形Vi的最大峰值。圖5電容C輸入輸出的充放電2.2電路圖第三章元器件介紹3.1電路所需元器件元件名稱元件個數(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10.1uf鉭電容18DIP插座2雙列直插插座兩芯插座1三芯插座1面板1導線、焊錫絲若干3.2LF398采樣／保持器采樣保持電路實質(zhì)上是一種模擬信號存儲器,它在數(shù)字指令控制下,使開關(guān)通斷,對輸入信號瞬時值進行采樣并寄存,通常用兩個運算放大器構(gòu)成高輸入阻抗的采樣/保持電路,如圖6所示：圖6放大器A1是射隨器。它對模擬信號提供了高輸入阻抗,并提供了一個低的輸出阻抗,使存儲電容CH能快速充電和放電,放大器A2在存儲電容和輸出端之間起緩沖作用。開關(guān)K1在指令控制下通斷,對電容CH充電或放電,開關(guān)S1通常使用FET開關(guān)或MOSFET開關(guān),存儲電容CH一般取0.01~0.1μF。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明如下：LF398具有采樣和保持功能,它是一種模擬信號存儲器,在邏輯指令控制下,對輸入的模擬量進行采樣和寄存。圖7是該器件的引腳圖。各引腳端的功能如下：①和④端分別為VCC和VEE電源端。電源電壓范圍為±5V～±15V。②端為失調(diào)調(diào)零端。當輸入Vi=0,且在邏輯輸入為1采樣使,可調(diào)節(jié)②端使Vo=0。③端為模擬量輸入端。⑤端為輸出端。⑥端為接采樣保持電容CH端。⑦端為邏輯基準端〔接地。⑧端為邏輯輸入控制端。該端電平為"1"時采樣,為"0"時保持。圖7LF398內(nèi)部電路原理圖如圖8所示。當8端為"1"時,使LF398內(nèi)部開關(guān)閉合,此時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。圖8LF398圖8LF398電路原理圖當8端為"0"時,LF398內(nèi)部開關(guān)斷開,輸出電壓Vo值為控制端8由"1"跳到"0"時CH上保持的電壓,以實現(xiàn)保持目的。端8的邏輯輸入再次為"1"、再次采樣時,輸出電壓跟隨變化。采用保持器LF398對電壓信號進行采樣/保持。在單片機P2.5口的控制下,高電平,采樣；低電平,保持。輸入的正弦波信號經(jīng)LF398后變?yōu)槌闃有盘?。電路如圖9所示：圖93.2.1LF398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、很快的采樣時間和低的下降速度。器件的動態(tài)性能和保持性能可通過合適的外接保持電容達到最佳。例如選擇1000PF的保持電容,具有6us的采樣時間,可達到12bit的精度。LF398的價格低廉。電源電壓可從±5～±18V任意選擇,其性能幾乎無影響。采樣/保持的邏輯控制可與TTL或CMOS電平接口。它可廣泛地應用于高速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：A.具有12bit吞吐精度；B.采樣時間：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1010Ω；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0.5Ω；e.電源電壓:±5～±18V;f.電源電流：±4.5～±6.5mA。內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明：圖10LF398內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)LF398內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖10,N1是輸入緩沖放大器,N2是高輸入阻抗射極輸出器。邏輯控制采樣/保持開關(guān)：當開關(guān)S接通時,開始采樣,當開關(guān)斷開時,進行保持。3.2.2基本接法與應用下圖是LF398的基本連接圖。失調(diào)電壓的調(diào)整是通過與V＋的分壓并調(diào)整1KΩ電位器實現(xiàn)的。保持電容CH應選用300～1000PF的高性能低漏電云母電容器?？刂七壿嬙诟唠娖綍r為采樣,在低電平時為保持。本設(shè)計采用此種連接方法。電路如圖11所示：圖113.3LM3113.3.1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。BALANCE：平衡。BALANCE/STROBE：平衡/選通。V+：電源正。V-：電源負。3.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一個特殊的面接觸型的半導體硅二極管,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電陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用,故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時,反向電流很小,當反向電壓增高到擊穿電壓時,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小,利于這一特性,穩(wěn)壓管訪問就在電路到起到穩(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性的,當去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復正常,但如果反向電流超過允許范圍,二極管將會發(fā)熱擊穿,所以,與其配合的電阻往往起到限流的作用。3.4.1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體器件。在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很少的數(shù)值,在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。其伏安特性見圖13所示,穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。3.4.2穩(wěn)壓管的應用1.浪涌保護電路<如圖14>：穩(wěn)壓管在準確的電壓下?lián)舸?這就使得它可作為限制或保護之元件來使用,因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到,故對于這種應用特別適宜。圖中的穩(wěn)壓二極管D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩(wěn)壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。圖142、電視機里的過壓保護電路<如圖15>：EC是電視機主供電壓,當EC電壓過高時,D導通,三極管BG導通,其集電極電位將由原來的高電平<5V>變?yōu)榈碗娖?通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態(tài)。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,當線圈在導通狀態(tài)切斷時,由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收,所以當開關(guān)斷開時,開關(guān)的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業(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。圖164、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。這個電路在很多場合下都有應用。圖173.4.3穩(wěn)壓二極管的參數(shù)1.Vz—穩(wěn)定電壓。指穩(wěn)壓管通過額定電流時兩端產(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3.0V,Vzmax則為3.6V。2.Iz—穩(wěn)定電流。指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時,穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓,但穩(wěn)壓效果會變差;高于此值時,只要不超過額定功率損耗,也是允許的,而且穩(wěn)壓性能會好一些,但要多消耗電能。3.Rz—動態(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,一般是工作電流愈大,動態(tài)電阻則愈小。例如,2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時,Rz為18Ω;工作電流為1OmA時,Rz為8Ω;為20mA時,Rz為2Ω;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2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V,Izm為20mA,則該管的Pz為60mWo5.Ctv—電壓溫度系數(shù)。是說明穩(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,IR=O.1uA;在VR=6V時,IR=10uA。峰值檢波器的測試及性能指標4.1峰值測量精度4.1.1測量直流信號分別輸入0.5V、1V、2V、5V的直流電壓,測量輸出電壓,并計算誤差。表1直流信號測量表：輸入信號電壓ui〔V檢測信號峰值u0〔V相對誤差0.50.5011021.9-5%54.7-6%4.1.2測量交流信號分別輸入50KHZ有效值為1V、2V、4V、5V的正弦波,測量輸出電壓,并計算誤差。表2交流信號測量表輸入信號電壓〔V輸入信號峰值〔V檢測信號峰值〔V相對誤差11.441.4-2.8%22.842.7-4.9%45.625.4-3.9%576.8-2.9%表3交直流信號測量表4.1.3測量具有直流分量的交流信號輸入50KHZ、幅度為2V的正弦波,直流分量分別為-1V、0.5V、1V、2V,測量輸出電壓,并計算誤差。輸入信號直流分量〔V輸入信號峰值〔V檢測信號峰值〔V相對誤差-110.9-10%0.52.52.4-4%132.7-10%243.8-5%4.2頻率響應輸入有效值為2V的正弦波,當頻率分別為20HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ、2KHZ、5KHZ、10KHZ、50KHZ、100KHZ時,測量輸出電壓,并畫出頻率響應圖頻率20HZ100HZ200HZ500HZ1KHZ2KHZ5KHZ10KHZ50KHZ100KHZ輸出電壓〔V2.32.22.12.12.02.02.12.12.01.9圖18頻率響應圖第五章系統(tǒng)分析5.1系統(tǒng)的測量范圍頻率測量范圍即有效頻率范圍,是指能保證儀器其他指標正常工作的輸入信號或輸出信號的頻率范圍。常規(guī)的單片機測頻系統(tǒng)頻率測量范圍小于500kHz。5.2系統(tǒng)的測量精度測量都是對"真實"值的大致估計,也就是說測量的數(shù)值總是和"真實"值有一定的誤差,那么這樣一個誤差的大小就是通常所說的測量精度,它反映了測量儀器系統(tǒng)所能真實還原測量信號值的能力。測量誤差的來源是多方面的,對于測量設(shè)備而言,除了ADC本身的各種誤差因素外,前端的信號調(diào)理和整個板卡的布局都會影響到總的測量精度；此外,測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,在評測一個儀器系統(tǒng)的測量精度時,除了ADC的位數(shù),還應該考慮設(shè)備的絕對精度值〔多種誤差因素的綜合值,以及系統(tǒng)工作在真實環(huán)境中遇到的溫度、噪聲及其他外部因素的影響。

5.3誤差來源系統(tǒng)誤差定義：在規(guī)定測量條件下,對同一量進行多次測量時,如果測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,簡稱為系差。如電表零點不準,溫度、濕度、電源電壓變化等引起的誤差、,測量誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差三類。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<1>示波管示波管是示波器的主件,是一個呈喇叭形抽成真空的玻璃泡

有電子槍和二對互相垂直的偏轉(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?！?頻率設(shè)置

①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。

②按設(shè)置按鈕,進入頻率設(shè)置狀態(tài),此時頻率顯示最高位開始閃爍。

③按位選擇按鈕,改變閃爍位到所需步長。

④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,其余類推。⑤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以及一組陽極A所組成。燈絲通過熾熱,使陰極發(fā)熱而發(fā)射電子。由于陽極電位高于陰極,所以電子被陽極加速,當高速電子撞擊在熒光屏的壁上會使熒光物質(zhì)發(fā)光,在屏上就能看到一個亮點．改變陽極電位,可以使不同發(fā)射方向的電子恰好會聚在熒光屏的某一點上,這種調(diào)節(jié)稱為聚焦。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,使熒光屏上的亮點發(fā)生明暗變化,這種調(diào)節(jié)稱為輝度調(diào)節(jié)。兩對偏轉(zhuǎn)板的作用是用來控制亮點在熒光屏上的位置的,Y軸偏轉(zhuǎn)板加上信號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。電壓設(shè)置①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。

②按設(shè)置按鈕,進入電壓設(shè)置狀態(tài),此時電壓顯示最高位開始閃爍。

③按位選擇按鈕,改變閃爍位到所需步長。④按調(diào)節(jié)按鈕,修改電壓。

⑤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0.02V～5.00V,電壓精度優(yōu)于10％。

注意：輸出波形為正弦波時,顯示為有效電壓．修改步長為最前面各步長的0.707倍。此外還要注意的有接入電源前,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)動時切忌用力過猛。

3．為了保護熒光屏不被灼傷,使用時,亮度不能太強,而且也不能讓光點長時間停在熒光屏的一點上。

4．示波器應聚焦良好。5.5系統(tǒng)設(shè)計存在的不足首先,在電路板布局中,有可能存著設(shè)計的不足,它的整體搭接會影響最終的效果；其次,元器件的功能不足,如此次的電容沒有達到理想中的要求；最后,在調(diào)試過程中,同學們對電子儀器的不熟悉,會導致使用不完善。第六章實驗總結(jié)這次的課程設(shè)計題目是《峰值檢波器電路的設(shè)計》,以往我們焊電路板時,電路板上的布線都是現(xiàn)成的,而這次老師發(fā)給我們的板子是萬能板,需要自己布線,開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,便開始焊接了。元器件的測量以及焊接現(xiàn)在對我們來說已經(jīng)不是什么大問題了。待元器件都焊好后,就是布線了。為了省事,剛開始時,我們都是直接用導線將兩端口直接"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"都不由得汗顏了一把,后來找來了別班的一個板子,呃,焊的真好看,又清楚。看完后有些人回去改好,有些不能改的也就這樣了,我看我的板子再對照那個好看的板子,簡直慘不忍睹啊,所以回去重新焊一個去,此時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出〔不能有交叉的線,然后再焊,這樣思路清晰,不容易出錯,雖然花的時間稍微多了點,但質(zhì)量有保障又美觀。電路板焊好之后就要檢查其好壞,再進行修改然后測量相關(guān)數(shù)據(jù)。課程設(shè)計,是以學生自己動手動腦,親手設(shè)計,制作,組裝與調(diào)試為特色的。它培養(yǎng)我們的實踐能力和創(chuàng)新精神。實驗過程中遇到問題,和同學相互討論,明白了團隊合作的重要性。通過這次的課程設(shè)計,我了解到要完成一個課程設(shè)計的過程大致是這樣的：知道它的原理,然后制定設(shè)計方案,繪畫出原理圖。具體的也要了解每個器件,它的作用和原理等。再對電路有了分析的基礎(chǔ)上測量和進行計算。這次我焊的電路板雖然看上去挺好看的,但是線路有點多,焊接技術(shù)也不怎么樣,導致線路不穩(wěn)定,測量的時候誤差比較大。所以,以后在焊板子的時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,不然很難調(diào)試出來,就算出來了結(jié)果也不好。還有一點就是調(diào)試真的是需要耐心,煩躁的時候結(jié)果出不來還會更煩躁,耐心很重要。希望我通過這次的課程設(shè)計能吸取教訓,這樣以后的實驗中才會有更好的結(jié)果。參考文獻高吉祥。電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計。北京：電子工業(yè)出版社,2005方彥軍,孫建。智能儀器技術(shù)及其應用。北京：化學工業(yè)出版社,2004肖曉萍。電子測量技術(shù)。北京：電子工業(yè)出版社,2002盧文科。實用電子測量技術(shù)及其電路精辟。北京：國防工業(yè)出版社,2000李明生,劉偉。電子測量儀器與應用。北京：電子工業(yè)出版社,2000趙茂泰。智能儀器原理及應用。北京：電子工業(yè)出版社,1999萬象。電子測量與儀器。北京：中國勞動出版社,1995陸希明。電子元件測量與儀表。北京：電子工業(yè)出版社,1995管致中等。電子測量儀器實用大全。XX：東南大學出版社,1995古天祥,王厚軍等。電子測量原理。北京：機械工業(yè)出版社,2006基于乘法器的調(diào)幅電路設(shè)計王鳳啟〔XX師范學院物理與電氣工程學院XXXX080408005指導老師李強摘要：系統(tǒng)地提出了用集成模擬乘法器MC1496<雙列直插式>組件實現(xiàn)選定的電路,總體方案設(shè)計由單元電路MC1496實現(xiàn)振幅調(diào)制器和利用包絡(luò)二極管檢波器、低通濾波器實現(xiàn)調(diào)幅信號的解調(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)幅信號解調(diào)出來。從而進行各單元設(shè)計,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、同步檢波等調(diào)制、解調(diào)的過程,均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。模擬乘法器是一個多用途器件,它與放大器相結(jié)合可以完成許多數(shù)學運算,如乘法、除法、乘方、開方等。除此之外模擬乘法器還能用來進行各種頻率變換,如平衡調(diào)制、同步檢波、鑒相等。本設(shè)計實驗制作主要是用MC1496的乘法器工作原理,用來實現(xiàn)全載波調(diào)幅、測量調(diào)幅系數(shù),實現(xiàn)調(diào)幅波形的變換,學會分析實驗現(xiàn)象。掌握這些后對調(diào)幅波信號進行解調(diào),采用設(shè)計的二極管包絡(luò)檢波器、低道濾波器電路來實現(xiàn)。了解二極管包絡(luò)檢波器、濾波器的主要指標,對檢波頻率及波形進行分析。所以目前在無線電通信、廣播電視等方面應用較多。2.乘法器的工作原理1乘法器的工作原理MC1496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)交叉耦合可變互導型,由T1,和T2兩個晶體管組成一對差分放大器,T5是它的恒流源；又由T3和T4兩個晶體管組成第二對差分放大器,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,第一對差分放大器的極性<對ux<t>來說>恰好與第二對差分放大器的輸入信號的極性相反,當uy<t>=O時,i5=i6。即,=一,。根據(jù)分析表明,在"中只存在和的乘積項,而無直通分量。T7、T8、T9等組成具有負反饋電阻的恒流源．R7．R8．R9為負反饋電阻,它們的作用是展寬動態(tài)范圍。引腳②和③外接電阻,對差分放大器T5、T6產(chǎn)生電流負反饋?？烧{(diào)節(jié)乘法器的信號增益,擴展輸入電壓的線性動態(tài)范圍。引卻⑤外接電阻用來調(diào)節(jié)偏置電流和鏡像電流的值。MC1496只適用于頻率較低的場合,它的工作頻率在1MHz以下。2靜態(tài)工作點設(shè)置2．1靜態(tài)偏置電壓設(shè)置根據(jù)MC1496的特性參數(shù)和它的內(nèi)部電路,在應用時,靜態(tài)偏置電壓應滿足下列關(guān)系：2．2靜態(tài)偏置電流的確定靜態(tài)偏置電流主要由恒流源,的值來確定,當器件為單電源供電時,引腳eq\o\ac<○,14>接地,⑤腳通過一個電阻接正電源,由于是的鏡像電流,所以改變電阻可以調(diào)節(jié)的大小,即：當器件雙電源工作時,引腳⑩接負電源,⑤腳通過電阻R接地,因此改變R也可以調(diào)節(jié),0的大小,即根據(jù)MC1496的性能參數(shù),器件的靜態(tài)電流小于4mA,一般取=lmA左右。器件的總耗散功率可得：=2<—>+<—>,應小于器件的最大允許耗散功率<33mW>。3設(shè)計要求<1>掌握MC1496乘法器實現(xiàn)振幅調(diào)制器及包絡(luò)二極管檢波器的設(shè)計組裝與調(diào)試方法。<2>熟悉MC1496集成電路及檢波二極管、低通濾波器的使用。4設(shè)計內(nèi)容<1>利用MC1496集成乘法器實現(xiàn)振幅調(diào)制電路。<2>利用檢波二極管、濾波器實現(xiàn)調(diào)幅信號的解調(diào)。5設(shè)計方案調(diào)制器及解調(diào)器的框圖如圖2所示。它由MCl496集成乘法器芯片、三極管、檢波二極管、濾波器等元器件組成。6單元電路設(shè)計、原理及器件選擇6．1振幅調(diào)制器采用MC1496實現(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)制信號控制周期的變化,由MC1496構(gòu)成調(diào)幅器,它將高頻正弦波信號為載波信號輸人到I,并加在兩組差動放大器、對地的輸入端⑧腳和⑩腳之間；另將低頻正弦波信號作為調(diào)制信號加在差動放大器、輸入端①腳和④腳之間。將這兩種信號輸人后,二者相乘為輸出信號的全載波信號。在②腳和③腳外接=lk電阻,以擴大調(diào)制信號的動態(tài)范圍。已調(diào)信號取自雙差動放大器的兩個集電極<⑥和eq\o\ac<○,12>腳之間>輸出。用來調(diào)節(jié)①腳和④腳之間的平衡,調(diào)節(jié)⑧腳和⑩腳之間的平衡。三極管T提高調(diào)幅器帶負功能力。<1>用直流調(diào)制特性調(diào)節(jié)。<2>實現(xiàn)全載波調(diào)幅,加入<t>=200sint高頻輸入；加入<t>=60sint低頻信號,分別將高頻、低頻信號輸入I和I端。6．2調(diào)幅波信號解調(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,它是調(diào)制的逆過程。振幅解調(diào)框圖如圖6所示。6．3調(diào)試調(diào)試所需儀器有雙蹤示波；高頻信號發(fā)生器；低頻信號發(fā)生器；直流穩(wěn)壓電源與設(shè)計自制實驗模板進行調(diào)試。本次設(shè)計在進行實驗調(diào)試過程中,采用了分級調(diào)