第1章 概述
1.1 Multisim簡(jiǎn)介
Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡(jiǎn)稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于初級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力[1]。
工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程[2]。
NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量[3]。
1.2 Multisim發(fā)展
Multisim2001是一個(gè)用于電路設(shè)計(jì)和仿真的EDA工具軟件，由于其強(qiáng)大的功能，形象生動(dòng)的仿真效果，友好的界面，豐富的元件庫(kù)和儀表庫(kù)，在我國(guó)各級(jí)各類學(xué)校得到廣泛的推廣應(yīng)用，尤其是電類專業(yè)可以將其作為電子電路的教學(xué)示教、仿真實(shí)驗(yàn)、電子電路的設(shè)計(jì)等[4]。
Multisim7是2003年推出的新版本。它將以前推出的EWB5.0和Multisim2001版本功能大大提高，比如EWB5.0版本，在做電路仿真實(shí)驗(yàn)調(diào)用虛擬儀器時(shí)，一個(gè)品種每次只能調(diào)用一臺(tái)，這是一個(gè)很大的缺陷。又如Multisim2001版本，它的與實(shí)際元件相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性仿真元件模型只有6種，而Multisim7版本增加到10種；Multisim2001版本的虛擬儀器只有11種，而Multisim7版本增加到17種；特別像示波器這種最常用的電子儀器，Multisim2001版本只能提供雙蹤示波器，而Multisim7版本卻能提供4蹤示波器，這給諸如試做數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn)等需要同時(shí)觀察多路波形提供了極大的方便。又比如Multisim2001版本只能提供“亮”與“滅”兩種狀態(tài)黑白指示燈，而Multisim7版本卻能提供藍(lán)、綠、紅、黃、白5種顏色的指示燈，使用起來更加方便和直觀。總之，Multisim7版本電子仿真軟件是比較先進(jìn)、功能最強(qiáng)大的仿真軟件，是仿真軟件的佼佼者。
Multisim8在保留了EWB以往版本形象直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，大大增強(qiáng)了軟件的仿真測(cè)試和分析功能，同時(shí)還大大擴(kuò)充了元件庫(kù)中仿真元件的數(shù)量，特別是增加了若干個(gè)與實(shí)際元件相對(duì)應(yīng)的建模精確的真實(shí)仿真元件模型，使得仿真設(shè)計(jì)的結(jié)果更精確、更可靠。
Multisim9提供了全面集成化的設(shè)計(jì)環(huán)境，完成從原理圖設(shè)計(jì)輸入、電路仿真分析到電路功能測(cè)試等工作。當(dāng)改變電路連接或改變?cè)䥇?shù)，對(duì)電路進(jìn)行仿真時(shí)，可以清楚地觀察到各種變化對(duì)電路性能的影響[5] 。
Multisim10是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，是能夠替代電子實(shí)驗(yàn)室中的多種傳統(tǒng)儀器的虛擬電子實(shí)驗(yàn)室，具有靈活、成本低、高效率等特點(diǎn)[6]。
2010年1月，NI推出分別針對(duì)動(dòng)手學(xué)習(xí)以及專業(yè)電路設(shè)計(jì)的教育版和專業(yè)版電路仿真軟件Multisim11。這一簡(jiǎn)單易用的Multisim軟件以圖形化的方式消除了傳統(tǒng)電路仿真的復(fù)雜性，幫助教育工作者、學(xué)生和工程師使用先進(jìn)電路分析技術(shù)。
Multisim11教育版專注于教學(xué)，內(nèi)有電路教程和課件。這一系統(tǒng)幫助教育工作者吸引學(xué)生，用互動(dòng)、動(dòng)手操作的方式研究電路行為，深化電路理論。由于Multisim的交互式組件、模擬驅(qū)動(dòng)儀器、實(shí)際的模擬和數(shù)字測(cè)量的整合，使Multisim在學(xué)術(shù)界、專科技術(shù)院校和大學(xué)獲得了廣泛應(yīng)用。Multisim11專業(yè)版幫助工程師優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，減少錯(cuò)誤和原型重復(fù)。Multisim可以與新的NI Ultiboard11軟件結(jié)合，為工程師提供高性價(jià)比、端對(duì)端原型平臺(tái)。Multisim也可以與NI LabVIEW測(cè)量軟件結(jié)合，幫助工程師明確自定義分析，改進(jìn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
第2章 總體設(shè)計(jì)思想
2.1 模擬乘法器MC1496的工作原理
模擬乘法器是對(duì)兩個(gè)模擬信號(hào)（電壓或電流）實(shí)現(xiàn)相乘功能的有源非線性器件，主要功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)信號(hào)的相乘，即輸出信號(hào)與兩輸入信號(hào)相乘積成正比。它有兩個(gè)輸入端口，即X 和Y 輸入端口。
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)的過程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單的多，而且性能優(yōu)越。所以目前在無級(jí)通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多。集成模擬乘法器的常見產(chǎn)品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等[7]。
根據(jù)雙差分對(duì)模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬相乘器MC1496是四象限的乘法器[8]。其內(nèi)部電路如圖2-1所示，其中
、
、
、
、
、
和
等組成多路電流源電路，
、
、
為電流源的基準(zhǔn)電路，、分別供給
、
管恒值電流
，為外接電阻，可用以調(diào)節(jié)
的大小。由、
兩管的發(fā)射極引出接線端2和3，外接電阻
，利用
的負(fù)反饋?zhàn)饔茫詳U(kuò)大輸入電壓
的動(dòng)態(tài)范圍。
為外接負(fù)載電阻。 根據(jù)差分電路的基本工作原理，可以得到
(2-1)
(2-2)
(2-3)
式中
、
、
、
、
、
分別是三極管
、
、
、
、
、
的集電集電流。
為溫度的電壓當(dāng)量，在常溫T=300K時(shí)，
。由圖2-1可知，相乘器的輸出差值電流
(2-4)
將(2-1)、(2-2)、(2-3)代入(2-4)，可得
(2-5)
由于
、
兩管發(fā)射極之間跨接負(fù)反饋電阻
，當(dāng)
遠(yuǎn)大于
、
管的發(fā)射結(jié)電阻時(shí)
(2-6)
將式(2-6)代入(2-5)可得
(2-7)
可見，輸出電流中包含兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積。
MC1496的管腳排列如圖2-2所示，其符號(hào)如圖2-3所示。
圖2-１ MC1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖2-2 MC1496的管腳排列
圖2-3 MC1496符號(hào)
2.2 幅度調(diào)制
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)制與解調(diào)的過程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單得多，而且性能優(yōu)越。目前無線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多[9]。
在幅度調(diào)制過程中，根據(jù)所取出已調(diào)信號(hào)的頻譜分量不同，分為普通調(diào)幅（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）等。它們的主要區(qū)別如表2-1所示。
表2-1 普通調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅的區(qū)別
如果把已調(diào)調(diào)幅波加到負(fù)載電阻R上，則載波和邊頻都將給電阻傳送功率，它們的功率分別表示為：
載波功率：
(2-8)
每個(gè)邊頻功率（上邊頻或下邊頻）：
(2-9)
上、下邊頻總功率：
(2-10)
稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度，一般
。
普通調(diào)幅電路的原理框圖如圖2-4（a）所示，雙邊帶調(diào)幅電路的原理框圖如圖2-4（b）所示
圖2-4（a）普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖
圖2-4（b）雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖
2.3 同步檢波
振幅調(diào)制信號(hào)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(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，所以無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步檢波方法[10]。
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：
圖2-5同步檢波系統(tǒng)框圖
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，由此可得輸出信號(hào)
為
(2-11)
上式中，第一項(xiàng)是所需要的低頻調(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)。
若輸入信號(hào)
為單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)，即
,則乘法器的輸出
為
(2-12)
上式中，第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，第二項(xiàng)為高頻分量，也可以被低通濾波器濾掉。
如果輸入信號(hào)
為有載波振幅調(diào)制信號(hào)，同步信號(hào)為載波信號(hào)
，利用乘法器的相乘原理，同樣也能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。
（2-13）
上式中，第一項(xiàng)為直流分量，第二項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量，后面三項(xiàng)為高頻分量，利用隔直電容及低通濾波器可濾掉直流分量及高頻分量，從而實(shí)現(xiàn)了有載波振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。
2.4 混頻
混頻電路的作用是在本地振蕩電壓
, 
作用下將載頻為
（高頻）的已調(diào)信號(hào)
不失真地變換為載頻為
（中頻）的己調(diào)信號(hào)
，頻率關(guān)系為： 
（2-14）
或 
（2-15）
（2-16） 其中，
為上混頻， 或為下混頻。（調(diào)幅廣播接收機(jī)一般采用下混頻，
）。 由于乘法器可以產(chǎn)生只包含兩個(gè)輸入信號(hào)之和頻及差頻分量的輸出信號(hào)，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2-6所示：
圖2-6 混頻器的原理框圖由圖2-6可知：
若 
（2-17） （2-18） 
（2-19） 當(dāng)乘法器為非理想線性相乘狀態(tài)時(shí)（即
中含有
、分量及其它非線性雜散分量。）
需經(jīng)帶通濾波器以獲得所需混頻信號(hào)。若采用下邊頻，則帶通濾波器的中心頻率為
。 混頻器存在著它特有的（非線性）干擾現(xiàn)象——組合頻率干擾。它是由實(shí)現(xiàn)混頻所用各種器件特性的非線性所引起的。
組合頻率干擾之一是當(dāng)本振信號(hào)
與信號(hào)電壓
作用于混頻器，如果滿足條件：
時(shí)將會(huì)產(chǎn)生哨聲，這種干擾稱為干擾哨聲。
式中：
——中頻頻率
——音頻頻率
、
——任意正整數(shù)
另一種干擾是假如混頻器輸入端作用著一種干擾信號(hào)，它的頻率是
，當(dāng)滿足條件
時(shí)，混頻器對(duì)于擾信號(hào)
將直通，通常稱這種干擾為寄生通道干擾。 2.5 乘積型鑒相
調(diào)相信號(hào)的解調(diào)叫做相位檢波，簡(jiǎn)稱鑒相。它是將調(diào)相信號(hào)的相位
與載波的相位
相減，取出它們的相位差
，從而實(shí)現(xiàn)相位檢波
，即完成相位——電壓的變換作用[11]。
乘積型鑒相器原理圖如圖2-7所示
圖2-7 乘積型鑒相器
輸入調(diào)相信號(hào)
；另一路信號(hào)為
的同頻正交載波
。則鑒相器的輸出為
（2-20）
式中
為乘法器的成績(jī)因子。
該信號(hào)經(jīng)過低通濾波器后濾除高頻信號(hào)，則輸出電壓為
（2-21）
由此可見，乘積型鑒相器具有正弦形鑒相特性。當(dāng)滿足
時(shí)，上式可近似為
（2-22）
由此可見，鑒相器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位偏移成正比，可實(shí)現(xiàn)線性鑒相
2.6 語音信號(hào)調(diào)制解調(diào)
由于電路簡(jiǎn)單，性能好，所以二極管峰值包絡(luò)檢波獲得廣泛應(yīng)用。
由于輸入信號(hào)的
，使二極管工作在近似理想的開關(guān)狀態(tài)。一開始電容
兩端電壓為零，當(dāng)
時(shí)，
導(dǎo)通，對(duì)電容
充電，由于二極管正向?qū)娮?img id="aimg_Z0Uu1" onclick="zoom(this, this.src, 0, 0, 0)" class="zoom" width="23" height="23" src="http://c.51hei.com/a/huq/a/a/1/1.121.jpg" border="0" alt="" />小，(可以很快地被充到接近輸入信號(hào)峰值。電容上電壓建立起來以后，通過信號(hào)源作用于
兩端，形成反向電壓。這時(shí)電容上電壓(即輸出平均電壓)全部反作用于二極管上的效應(yīng)稱為平均電壓負(fù)反饋效應(yīng)。這是二極管峰值檢波的重要特點(diǎn)，至于二極管導(dǎo)通與否，由二極管兩端瞬時(shí)電壓
大小決定，即輸入信號(hào)電壓
與電容兩端電壓
共同決定的，
。若
>0，
導(dǎo)通，向
充電，充電時(shí)間常數(shù)為
；若
，充電停止，這時(shí)
通過負(fù)載
放電，放電時(shí)間為
。因?yàn)?img id="aimg_P9x9O" onclick="zoom(this, this.src, 0, 0, 0)" class="zoom" width="68" height="23" src="http://c.51hei.com/a/huq/a/a/1/1.132.jpg" border="0" alt="" />。則充電速度比放電速度快，即
導(dǎo)通時(shí)，向
充上電荷總是比
截止時(shí)由
放掉的電荷多，說明每放電一次(一周期)，那么電容上就存貯部分電荷，通過若干周期后，
兩端存貯電荷逐漸積累，到某一時(shí)刻后，使充電的電荷等于放電的電荷時(shí)，充放電達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，這使輸出電壓
在平均值
上下按角頻率此作鋸齒的等幅波動(dòng)。
就是檢波器所需輸出的檢波電壓，而
上下鋸齒狀波動(dòng)則是因低通濾波器濾波特性非理想而導(dǎo)致。在其上產(chǎn)生殘余的高頻電壓，輸出平均電壓
重現(xiàn)了輸入已調(diào)波包絡(luò)的形狀，所以稱為包絡(luò)檢波。適當(dāng)選擇
時(shí)間常數(shù)，使
和
條件，可提高輸出音頻分量，抑制高頻分量，即衰弱了殘余的高頻電壓。
2.7 本章小結(jié)
本章介紹了調(diào)幅、同步檢波、混頻、乘積型鑒相、包絡(luò)檢波電路的設(shè)計(jì)思想，為各電路的設(shè)計(jì)打下了充分的理論基礎(chǔ)，對(duì)可能出現(xiàn)的失真情況進(jìn)行了理論上的預(yù)測(cè)，在設(shè)計(jì)中可以防患于未然。
第3章 電路調(diào)試與仿真
3.1 模擬乘法器MC1496的創(chuàng)建
啟動(dòng)multisim11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圍的方框標(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)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電路圖如圖3-1所示。電路模塊如圖3-2所示。
圖3-1 MC1496電路圖
圖3-2 MC1496子電路替代模塊
MC1496可以采用單電源供電，也可以采用雙電源供電。器件的靜態(tài)工作點(diǎn)由外接元件確定。
靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集電極與基極間的電壓應(yīng)大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。根據(jù)MC1496的特性參數(shù)，應(yīng)用時(shí)，靜態(tài)偏置電壓（輸入電壓為0時(shí)）應(yīng)滿足下列關(guān)系。即
（3-2）
一般情況下，晶體管的基極電流很小，三對(duì)差分放大器的基極電流
、
、
和
可以忽略不記，因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源
的值確定。當(dāng)器件為單電源工作時(shí)，引腳14接地，5腳通過一電阻
接正電源（
的典型值為+12V），由于
是
的鏡像電流，所以改變電阻
可以調(diào)節(jié)
的大小，即
（3-3）
當(dāng)器件為雙電源工作時(shí)，引腳14接負(fù)電源
（一般接-8V），5腳通過電阻
接地，因此，改變
也可以調(diào)節(jié)
的大小，即
（3-4）
根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于4mA，一般取
左右。器件的總耗散功率可由下式估算
（3-5）
應(yīng)小于器件的最大允許耗散功率（33mW）。
設(shè)輸入信號(hào)
,
,則MC1496乘法器的輸出
與反饋電阻
及輸入信號(hào)
、
的幅值有關(guān)。
3.1.1 不接負(fù)反饋電阻（腳2和3短接）
當(dāng)
和
皆為小信號(hào)（<26mV）時(shí)，由于三對(duì)差分放大器（
、
、
、
及
、
）均工作在線性放大狀態(tài)，則輸出電壓
可近似表示為
（3-6）
輸出信號(hào)
中只包含兩個(gè)輸入信號(hào)的和頻與差額分量。
當(dāng)
為小信號(hào)，
為大信號(hào)（>100mV）時(shí)，由于雙差分放大器（
、
和
、
）處于開關(guān)工作狀態(tài)，其電流波形將是對(duì)稱的方波，乘法器的輸出電壓
可近似表示為
（n為奇數(shù)）（3-7）
輸出信號(hào)
中。包含
······，
等頻率分量。
3.1.2 接入負(fù)反饋電阻
由于
的接入，擴(kuò)展了
的線性動(dòng)態(tài)范圍，所以器件的工作狀態(tài)主要由
決定，分析表明：
當(dāng)
為小信號(hào)（<26mV）時(shí)，輸出電壓
可表示為
（3-8）
式中：
式（3-8）表明，接入負(fù)反饋電阻
后，
為小信號(hào)時(shí)，MC1496近似為一理想的乘法器，輸出信號(hào)
中只包含兩輸入信號(hào)的和頻與差頻。
當(dāng)
為大信號(hào)（>100mv）時(shí)，輸出電壓
可近似表示為
（3-9）
上式表明，
為大信號(hào)時(shí)，輸出電壓
與輸入信號(hào)
無關(guān)。
3.2 調(diào)幅設(shè)計(jì)
3.2.1 乘法器調(diào)幅AM
啟動(dòng)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(tái)的電路窗口上，搭建調(diào)幅電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存，點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。其multisim電路圖如圖3-3所示。
圖3-3 MC1496普通調(diào)幅電路
觀察示波器，適當(dāng)調(diào)節(jié)
，當(dāng)
為100%時(shí)，使示波器出現(xiàn)AM波。
圖3-4 MC1496普通調(diào)幅波
3.2.2 乘法器調(diào)幅DSB
啟動(dòng)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(tái)的電路窗口上，搭建調(diào)幅電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存，點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-5所示。
圖3-5 MC1496雙邊帶調(diào)幅電路
觀察示波器，適當(dāng)調(diào)節(jié)
，當(dāng)
為50%時(shí)，使示波器出現(xiàn)如圖3-6所示的波形，即產(chǎn)生DSB波。
圖3-6 MC1496雙邊帶調(diào)幅波
3.3 同步檢波設(shè)計(jì)
啟動(dòng)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(tái)的電路窗口上，搭建同步檢波電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存，點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-7所示。
圖3-7 MC1496同步檢波電路圖
圖中
同步信號(hào)，加到相乘器的8、10腳，其值一般比較大，使相乘器工作在雙向開關(guān)狀態(tài)。
為高頻調(diào)幅信號(hào)，即單邊帶或雙邊帶信號(hào)，加到相乘器的1、4腳，其幅度可以很小，即使在幾毫伏以下，也能獲得不失真的解調(diào)。解調(diào)信號(hào)由12腳單端輸出，
為輸出耦合隔直電容，用以耦合低頻、隔除直流。MC1496采用單電源供電，5腳通過
過接到正電源，以便為器件內(nèi)部管子提供合適的靜態(tài)偏置電流。
設(shè)輸入信號(hào)為雙邊帶信號(hào)
（3-10）
同步信號(hào)
與載波信號(hào)同頻同相關(guān)信號(hào)，當(dāng)
大信號(hào)時(shí)用付利葉級(jí)數(shù)展開成
（3-11）
則輸出信號(hào)為
（3-12）
由上式可見，只要用低通濾波器濾除高頻分量，即可獲得低頻信號(hào)輸出。若輸入信號(hào)為單邊帶信號(hào)，同理也獲得低頻信號(hào)輸出。
波形如圖3-8所示。
圖3-8 同步檢波波形圖
3.4 混頻設(shè)計(jì)
啟動(dòng)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(tái)的電路窗口上，搭建混頻電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存，點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-9所示。
用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻，就是在
端和
端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號(hào)，相差一中頻，再經(jīng)過帶通濾波器取出中頻信號(hào)。
；
（3-13）
（3-14）
經(jīng)帶通濾波器后，取差頻
（3-15）
為所需要的中頻頻率。
圖3-9 MC1496混頻電路
圖3-9中，正弦波由10端（X輸入端）注入，高頻信號(hào)源輸出的正弦波由1端（Y輸入端）輸入，混頻后的中頻電壓由6端經(jīng)帶通濾波器輸出，其中
﹑
﹑
﹑
構(gòu)成一選頻濾波回路，調(diào)節(jié)可變電阻
能使1﹑4腳直流電位差為零，可以減小輸出信號(hào)的波形失真，使電路平衡。在2﹑3腳之間加接電阻，可擴(kuò)展輸入信號(hào)
的線性范圍。
輸入正弦波信號(hào)30mV，70MHz，調(diào)幅信號(hào)載波振幅為10V，載波頻率為60 MHz，調(diào)制指數(shù)為0.6，輸出波形雜亂且有毛刺，調(diào)節(jié)
無效。
降低調(diào)幅信號(hào)的載波振幅值，波形漸漸清晰，直至載波振幅為0.5V。出現(xiàn)波形如圖3-10所示。
圖3-10 MC1496混頻波形圖
3.5 乘積型鑒相設(shè)計(jì)
啟動(dòng)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(tái)的電路窗口上，搭建乘積型鑒相電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，本實(shí)驗(yàn)常用元器件庫(kù)有2個(gè)：信號(hào)源庫(kù)、基本元件庫(kù)。鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇雙蹤示波器，用鼠標(biāo)連線將所有器件連接，保存，點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-11所示。
圖3-11 MC1496乘積型鑒相電路圖
若
和
均為小信號(hào)，當(dāng)
、
時(shí)，可得輸出電流為
（3-16）
式中，
，為乘法器的相乘增益因子。通過低通濾波器后，上式中第二項(xiàng)被濾除，于是可得輸出電壓為
（3-17）
鑒相器靈敏度為
（3-18）
若
為小信號(hào)，
為大信號(hào)，當(dāng)
、
時(shí)，可得輸出電流為
（3-19）
通過低通濾波器后，上式中第二項(xiàng)被濾除，于是可得輸出電壓為
（3-20）
鑒相器靈敏度為
（3-21）
若
和
均為大信號(hào)，當(dāng)
，
時(shí)，由式(6―43)可得輸出電流為
（3-22）
在π/2＜Δφ＜3π/2內(nèi)，通過低通濾波器后，可求得輸出電壓為
（3-23）
鑒相器靈敏度為
（3-24）
輸入信號(hào)為1V，500kHz，調(diào)幅信號(hào)為26mV，500kHz，兩信號(hào)相位相差90度。屬于
為小信號(hào)，
為大信號(hào)類型，調(diào)節(jié)
，當(dāng)
為70%時(shí)，乘積型鑒相波形如圖3-12所示。
圖3-12 MC1496乘積型鑒相波形圖
3.6 語音信號(hào)調(diào)制
啟動(dòng)Multisim11程序，Ctrl+N新建電路圖文件，搭建普通調(diào)幅及解調(diào)電路，在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫(kù)圖標(biāo)，打開該元器件庫(kù)。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫(kù)對(duì)話框中選擇所需的元器件，鼠標(biāo)點(diǎn)擊元器件，可選中該元器件。選中元器件，單擊鼠標(biāo)右鍵，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元器件位置，雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對(duì)話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。在界面右側(cè)選擇四蹤示波器，及l(fā)abVIEW虛擬儀器中的麥克風(fēng)。用鼠標(biāo)連線將所有器件連接。其Multisim電路圖如圖3-13所示。
圖3-13語音信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)
雙擊麥克風(fēng)，進(jìn)行錄音，保存，點(diǎn)擊界面上方正中綠色三角按鈕，雙擊示波器可觀察波形。圖3-14為四雙蹤示波器xsc1的輸出波形，A通道為麥克風(fēng)輸入信號(hào)，B通道為調(diào)幅電路，C通道為解調(diào)信號(hào)。
圖3-14 四蹤示波器xsc1的輸出波形
3.7 本章小結(jié)
本章完成了調(diào)幅、同步檢波、混頻、乘積型鑒相、語音信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)、調(diào)相電路的電路設(shè)計(jì)、調(diào)制與仿真。驗(yàn)證了各個(gè)電路的原理，是對(duì)原理的深入剖析與升華。
, 
,則輸出電壓
為
， 
， 
（3-1）
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