|
在高頻電子線路中的振幅調(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。目前在無(wú)線電通信、廣播電視等方面得到廣泛應(yīng)用。本文利用Multisim10?軟件仿真平臺(tái)，對(duì)MC1496?構(gòu)成的調(diào)幅電路進(jìn)行軟件仿真和實(shí)際電路測(cè)試，并分析比較測(cè)試結(jié)果。利用模擬乘法器芯片MC1496設(shè)計(jì)出調(diào)幅與檢波電路，使用MC1496內(nèi)部晶體管電路，用Multisim軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，并作出硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
振幅調(diào)制器的開(kāi)發(fā)
用模擬乘法器MC1496設(shè)計(jì)一振幅調(diào)制器，使其能實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅度調(diào)制，主要指標(biāo)：載波頻率：2MHz 0.2Vpp 正弦波 調(diào)制信號(hào)：1KHz 1Vpp 正弦波，輸出信號(hào)幅度：大于等于5V（峰峰值）無(wú)明顯失真。 檢波器的開(kāi)發(fā) 用模擬乘法器MC1496設(shè)計(jì)一調(diào)幅信號(hào)同步檢波器，主要指標(biāo)：輸入調(diào)幅信號(hào)：載波頻率：2MHz 0.2Vpp 正弦波 調(diào)制信號(hào)：1KHz 1Vpp 正弦波，輸出信號(hào)：無(wú)明顯失真，幅度大于5V。 3、相關(guān)介紹 調(diào)制與解調(diào)電路是現(xiàn)代通信設(shè)備中重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)線傳輸,在通信設(shè)備中必須采用調(diào)制與解調(diào)電路。調(diào)制是把待傳輸信號(hào)置入載波的過(guò)程,它在發(fā)送設(shè)備中進(jìn)行。調(diào)制的方法很多,若用調(diào)制信號(hào)(信息)控制載波的幅度,則稱為調(diào)幅。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程,即從己調(diào)信號(hào)中還原出原調(diào)制信號(hào)(信息),對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波。本設(shè)計(jì)是基于MC1496的幅度調(diào)制與線性檢波電路設(shè)計(jì)，首先設(shè)計(jì)調(diào)制與檢波電路，再通過(guò)Multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真分析。 高頻設(shè)計(jì)本是高頻電子線路的重要組成部分，其目的在于加深理解檢波的原理，進(jìn)一步對(duì)課本知識(shí)加以掌握，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，增加集成電路應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力和分析、解決問(wèn)題的能力。 另一方面也可使我們可以運(yùn)用自己所學(xué)到的知識(shí)，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)小型高頻電子線路的方法，并且獨(dú)立完成由原理圖到實(shí)物的準(zhǔn)確焊接、調(diào)試過(guò)程，增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力。提高電路分析和設(shè)計(jì)能力，為今后學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，一方面加深我們對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和掌握，另一方面也可以增強(qiáng)我們對(duì)問(wèn)題的全面考慮能力，并且助于我們對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用。 本次實(shí)驗(yàn)采取模擬乘法器MC1496進(jìn)行調(diào)制信號(hào)的調(diào)幅并對(duì)調(diào)幅波進(jìn)行同步檢波。模擬乘法器MC1496可用于輸出電壓是輸入電壓（信號(hào)）和轉(zhuǎn)換電壓（載波）乘積場(chǎng)合。典型應(yīng)用包括抑制載波調(diào)幅，同步檢波，F(xiàn)M檢波，鑒相器。 1、模擬乘法器的管腳圖：
其中V1、V2與V3、V4組成雙差分放大器，以反極性方式相連接，而且兩組差分對(duì)的恒流源V5與V6又組成一對(duì)差分電路，因此恒流源的控制電壓可正可負(fù)，以此實(shí)現(xiàn)了四象限工作。V7、V8為差分放大器V5與V6的恒流源。 模擬乘法器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 
三、基本原理 1、普通調(diào)幅電路設(shè)計(jì) ①用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)單頻調(diào)幅 普通條幅波的實(shí)現(xiàn)框圖： 根據(jù)模擬乘法器MC1496的引腳圖，作出如下設(shè)計(jì)：兩輸入端8和10腳直流電位均為6V，可作為載波輸入通道；Y通道兩輸入端1和4腳之間有外接調(diào)零電路；輸出端6和12腳外可接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器；2和3腳之間外接Y通道負(fù)反饋電阻R8。若實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅，可通過(guò)調(diào)節(jié)10kΩ電位器RP1使1腳比4腳高，調(diào)制信號(hào)與直流電壓疊加后輸入Y通道，調(diào)節(jié)電位器可以改變Vy的大小，即改變指數(shù)Ma； 若實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制，10kΩ電位器RP1使1、4腳之間直流等電位，即Y通道輸入信號(hào)僅為交流調(diào)制信號(hào)。為了減小流經(jīng)電位器的電流，便于調(diào)零準(zhǔn)確，可加大兩個(gè)750Ω電阻的阻值，比如各增大10Ω。
MC1496線性區(qū)好飽和區(qū)的臨界點(diǎn)在15-20mV左右，僅當(dāng)輸入信號(hào)電壓均小于26mV時(shí)，器件才有良好的相乘作用，否則輸出電壓中會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差。顯然，輸入線性動(dòng)態(tài)范圍的上限值太小，不適應(yīng)實(shí)際需要。為此，可在發(fā)射極引出端2腳和3腳之間根據(jù)需要接入反饋電阻R8=1kΩ，從而擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)的輸入線性動(dòng)態(tài)范圍，該反饋電阻同時(shí)也影響調(diào)制器增益。增大反饋電阻，會(huì)使器件增益下降，但能改善調(diào)制信號(hào)輸入的動(dòng)態(tài)范圍。 MC1496可采用單電源，也可采用雙電源供電，其直流偏置由外接元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1腳和4腳所接對(duì)地電阻R5、R6決定于溫度性能的設(shè)計(jì)要求。若要在較大的溫度變化范圍內(nèi)得到較好的載波抑制效果，R5、R6一般不超過(guò)51Ω；當(dāng)工作環(huán)境溫度變化范圍較小時(shí)，可以使用稍大的電阻。 5腳電阻R7決定于偏置電流I5的設(shè)計(jì)。I5的最大額定值為10mA，通常取1mA。 由圖可看出，當(dāng)取I5=1mA，雙電源（+12V，-8V）供電時(shí)，R7可近似取6.8kΩ。
輸出負(fù)載為R15，亦可用L2與C7組成的并聯(lián)諧振回路作負(fù)載，其諧振頻率等于載頻，用于抑制由于非線性失真所產(chǎn)生的無(wú)用頻率分量。VT1所組成的射隨器用于減少負(fù)載變化和測(cè)量帶來(lái)的影響。 由于實(shí)驗(yàn)要求中輸出信號(hào)為5V以上，即為大信號(hào)，如果用原來(lái)的電路會(huì)造成波形失真，所以需要設(shè)計(jì)帶通濾波器。帶通濾波器（band-pass filter）是一個(gè)允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。比如RLC振蕩回路就是一個(gè)模擬帶通濾波器。 
2、檢波電路的設(shè)計(jì) 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，其工作原理如下：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入振幅調(diào)制信號(hào)如抑制載波的雙邊帶信號(hào) ，另一輸入端輸入同步信號(hào)（即載波信號(hào)）， ，經(jīng)乘法器相乘，由上式可得輸出信號(hào)Uo（t）為 下面是同步檢波器的框圖： 
檢波的物理過(guò)程如下：在高頻信號(hào)電壓的正半周時(shí)，二極管正向?qū)ú?duì)電容器C充電，由于二極管的正向?qū)娮韬苄。猿潆婋娏鱥D很大，使電容器上的電壓υc很快就接近高頻電壓的峰值。 理想情況下，峰值包絡(luò)檢波器的輸出波形應(yīng)與調(diào)幅波包絡(luò)線的形狀完全相同。但實(shí)際上二者之間總會(huì)有一些差距，亦即檢波器輸波形有某些失真。本實(shí)驗(yàn)可以觀察到該檢波器的兩種特有失真：即惰性失真和負(fù)峰切割失真。
惰性失真是由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C選得不合適，使放電時(shí)間常數(shù)RC過(guò)大引起的。惰性失真又稱對(duì)切割失真，通常使檢波器音頻輸出電壓的負(fù)峰被切割的失真稱為負(fù)峰切割失真或底部切割失真。
四、電路圖 1、調(diào)制電路圖 
在實(shí)現(xiàn)調(diào)幅時(shí)載波信號(hào)加載在Q1,Q4的輸入端，即IO8、IO10管腳。調(diào)制信號(hào)加載在差動(dòng)放大器Q5、Q6即管腳IO1、IO4。IO2、IO3管腳外接電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。已調(diào)制信號(hào)由雙差動(dòng)放大器的兩集電極輸出。接于正電源電路的電阻R6，R4用來(lái)分壓，以便提供相乘器內(nèi)部Q1~Q4管的基極偏壓；負(fù)電源通過(guò)RP,R12,R13及R9,R10的分壓供給相乘器內(nèi)部Q5、Q6管基極偏壓，RP為載波調(diào)零電位器，調(diào)節(jié)RP可使電路對(duì)稱以減小載波信號(hào)輸出；R8、R14為輸出端的負(fù)載電阻，接于IO2、IO3端電阻R7用來(lái)擴(kuò)大U的線性動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)控制乘法器的增益。 - 載波信號(hào)由XFG1 提控υC（t）=VcmcosωCt 通過(guò)電容C1，C2 以及R5 加到相乘器的輸入端IO8，IO10 管腳。
- 調(diào)制信號(hào)由XFG2 提供υΩ（t）=VΩcosΩt，通過(guò)電容C4 及電阻R12,R9 加到乘法器的輸入端IO1，IO4 管腳。③輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)C3 輸出。
由總電路可得示波器的通道A為調(diào)制信號(hào)；通道B為已調(diào)信號(hào)；通道C為檢波出來(lái)的信號(hào)；通道D可接載波信號(hào)。 2、解調(diào)電路圖 根據(jù)公式可知，要實(shí)現(xiàn)同步檢波需將與高頻載波同頻的同步信號(hào)與已調(diào)信號(hào)相乘，實(shí)現(xiàn)同步解調(diào)。經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除2ω1?附近的頻率分量后，得到頻率為Ω的低頻信號(hào)： 同步檢波亦采用模擬乘法器MC1496將同步信號(hào)與已調(diào)信號(hào)相乘，其電路圖如下圖所示： 五、仿真調(diào)試過(guò)程 在正式焊接前首先利用仿真軟件Multisim進(jìn)行電路仿真，將調(diào)幅電路和同步檢波電路進(jìn)行仿真模擬，觀察對(duì)比調(diào)幅波波形和調(diào)制信號(hào)波形，以及同步檢波波形和調(diào)制信號(hào)波形。 下圖是調(diào)幅仿真電路圖： 下圖是檢波仿真電路圖 ： 下圖是調(diào)幅波波形和原信號(hào)波形的比較： 下圖是檢波波形和調(diào)幅波形的比較： 由于調(diào)制信號(hào)的 較大，此時(shí)檢波波形出現(xiàn)了少許的底部失真，一般將設(shè)置為30%即可消除失真。 六、實(shí)物調(diào)試過(guò)程 將調(diào)幅電路+12V電極，GND極，載波輸入與檢波電路+12V，GND極，載波輸入連接，將調(diào)幅電路的調(diào)幅波輸出極與檢波的輸入相連組成總電路圖 下頁(yè)圖左為調(diào)幅電路，右為檢波電路圖  
下圖為總實(shí)物電路圖 ： 
下圖為檢波波形和調(diào)幅波型的比較：  
下圖為檢波波形和原信號(hào)波形的波形比較：  
由于模擬乘法器MC1496其6腳與12腳均為輸出端，12腳為負(fù)輸出，因此輸出的檢波波形與輸入的調(diào)制信號(hào)存在半個(gè)相位差。 此圖為調(diào)試成功后的總體 連接圖，以及調(diào)制參數(shù)。 此圖為小組共同調(diào)試過(guò)程。 七、心得體會(huì) 通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我對(duì)調(diào)幅和檢波有了更深一層的認(rèn)識(shí)，對(duì)檢波電路的性能和工作原理也有了超越課本的了解，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，這次的設(shè)計(jì)很大程度上幫助我加深了解調(diào)制過(guò)程。 同時(shí)這次的設(shè)計(jì)也鍛煉了我焊接電路的手工能力，對(duì)于電子信息專業(yè)的人來(lái)說(shuō)，手工焊接是一個(gè)非常重要的實(shí)訓(xùn)技能，在這次的設(shè)計(jì)中，焊接電路環(huán)節(jié)很好的鍛煉了我的這項(xiàng)能力。 同時(shí)我也學(xué)會(huì)了使用Multisim這個(gè)仿真軟件，有助于以后在設(shè)計(jì)其他電路，在以后設(shè)計(jì)其他電路之前，可以先在Multisim軟件上進(jìn)行仿真，這樣就知道自己設(shè)計(jì)的電路是否成功，是否滿足自己想要的條件，不僅省時(shí)而且便利，極大地提高了我的工作效率。
以上的Word格式文檔51黑下載地址：
高頻51hei設(shè)計(jì)51hei.docx
(2.45 MB, 下載次數(shù): 38)
2020-12-15 21:40 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
| 
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
