高頻電子線路課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　高頻電子線課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　第1章乘法器常規(guī)調(diào)幅的應(yīng)用意義2</p><p>　　第2章乘法器常規(guī)調(diào)幅電路的設(shè)計(jì)原理3</p>

2、;<p>　　第3章乘法器常規(guī)調(diào)幅電路的參數(shù)計(jì)算6</p><p>　　第4章乘法器常規(guī)調(diào)幅電路的電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　第5章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路仿真9</p><p>　　第6章仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析11</p><p><b>　　第7章總結(jié)12</b></p><p>&

3、lt;b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　真原理電路設(shè)計(jì)實(shí)物電路進(jìn)行測試，并對仿真結(jié)果和實(shí)際電路測試所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。介紹了在Muhisim10仿真平臺中構(gòu)成集成電路模塊的方法，并基于Muhisim10仿真軟件。對模擬乘法器MC1496構(gòu)成的調(diào)幅電路進(jìn)行仿真。</p><

4、;p>　　采用集成模擬相乘器為核心的調(diào)幅電路,只要調(diào)節(jié)電路中其中一個(gè)直流參數(shù),就改變了電路的調(diào)幅系數(shù).電路就能實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波AM到過調(diào)幅波直至雙邊帶調(diào)幅波的連續(xù)過渡,無論調(diào)幅系數(shù)大于1、小于1還是無窮大,通過乘積型同步檢波電路,就可實(shí)現(xiàn)不失真的解調(diào),打破了許多文獻(xiàn)中調(diào)幅系數(shù)不能大于1的界定.同時(shí)利用該直流參數(shù)可以測試該電路中模擬相乘器增益系數(shù)和調(diào)幅系數(shù).</p><p>　　關(guān)鍵詞:乘法器,MULTISI

5、M,調(diào)制</p><p>　　第一章乘法器常規(guī)調(diào)幅的應(yīng)用意義</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，集成模擬乘法器應(yīng)用也越來越廣泛，它不僅應(yīng)用于模擬量的運(yùn)算，還廣泛應(yīng)用于通信、測量儀表、自動(dòng)控制等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。用集成模擬乘法器可以構(gòu)成性能優(yōu)良的調(diào)幅和解調(diào)電路，，其電路元件參數(shù)通常采用器件典型應(yīng)用參數(shù)值。作調(diào)幅時(shí)，高頻信號加到輸入端，低頻信號加到Y(jié)輸入端；作解調(diào)時(shí)，同步信號加到X輸入端，已

6、調(diào)信號加到Y(jié)輸入端。調(diào)試時(shí)，首先檢查器件各管腳直流電位應(yīng)符合要求，其次調(diào)節(jié)調(diào)零電路，使電路達(dá)到平衡。集成模擬乘法器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬信號相乘的器件，它廣泛用于乘法、除法、乘方和開方等模擬運(yùn)算，同時(shí)也廣泛用于信息傳輸系統(tǒng)作為調(diào)幅、解調(diào)、混頻、鑒相和自動(dòng)增益控制電路，是一種通用性很強(qiáng)的非線性電子器件，目前已有多種形式、多品種的單片集成電路，同時(shí)它也是現(xiàn)代一些專用模擬集成系統(tǒng)中的重要單元。</p><p>　　第2章乘法器

7、常規(guī)調(diào)幅電路的設(shè)計(jì)原理</p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　振幅調(diào)制就是用調(diào)制信號去控制高頻振蕩的載波信號幅度。使載波的振幅隨調(diào)指信號的變化規(guī)律而變化的過程。普通條幅波的包絡(luò)是隨調(diào)制信號規(guī)律做線性變化的。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波簡稱調(diào)幅波</p><p>　　集成模擬乘法器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量相乘功能的器件它是另一類使用很廣泛的

8、模擬集成電路，但它屬于非線性模擬集成電路，對于理想乘法器，其輸出電壓與在同一時(shí)刻的兩個(gè)輸入電壓瞬時(shí)值的乘積成正比，而且輸入電壓波形、幅度、極性和頻率可以是任意的。差分放大電路不僅具有放大作用，還具有乘法功能，所以它成為變跨導(dǎo)單片集成模擬乘法器的基本單元電路。</p><p>　　因?yàn)闂l幅波的振幅變化和調(diào)制信號成正比，所以得到已調(diào)幅波振幅Um(t)為Um(t)=Ucm+kaUΩ(t)</p><

9、p>　　=Ucm(1+kaUΩcosΩt／Ucm)</p><p>　　=Ucm(1+MacosΩt)</p><p>　　式中，kf稱為比例系數(shù)，Ma=kfVΩm／Vcm，由圖可求出Ma為</p><p>　　Ma=(Umax-Umin)／2÷(Umax+Umin)／2</p><p>　　=(Umax-Vmmin)／(Um

10、ax+Umin)</p><p>　　式中，Ma稱為調(diào)幅度或稱調(diào)幅系數(shù)，它表示載波振幅受調(diào)制控制的強(qiáng)弱程度。因此可得到普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為</p><p>　　Uam(t)=Um(t)cosWct=Ucm(1+MacosΩt)</p><p>　　Ma越大說明調(diào)制越深，當(dāng)Ma=1時(shí)，達(dá)到100%調(diào)幅。如果Ma＞1，這成為過調(diào)幅，就會(huì)產(chǎn)生了非線性失真波形，可見標(biāo)準(zhǔn)

11、調(diào)幅受包絡(luò)失真的限制，所以應(yīng)滿足Ma≤1，因此普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為</p><p>　　Uam(t)=UcmcosWct+0.5MaUcmcos（Wc+Ω）t</p><p>　　+0.5MaUcmcos（Wc-Ω）t</p><p>　　可見標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波由Wc，Wc+Ω，Wc-Ω三個(gè)不同頻率的高頻振蕩組成，式中第一項(xiàng)稱為載波分量，第二項(xiàng)，第三項(xiàng)分別稱為上邊帶

12、分量和下邊帶分量，可見經(jīng)調(diào)幅以后的調(diào)制信號的頻譜從Ω</p><p>　　處搬移到頻譜兩側(cè)，成為對稱排列的上下邊帶頻譜，它們均與載波頻譜相距Ω，兩者的振幅相等為MaUcm／2，所以調(diào)幅的過程實(shí)際上是反映頻譜搬移的過程。</p><p>　　調(diào)幅波頻譜寬度等于調(diào)制信號頻率F=Ω／2的兩倍即</p><p><b>　　Bwam=2F</b><

13、;/p><p>　　若調(diào)制信號和載波信號（設(shè)兩個(gè)信號的初始相位為0）他們的圖像分別如下</p><p>　　載波信號Uc(t)=VcmCOSWct的仿真圖像，即Uc（t）=0.1COS20000πt的仿真圖像</p><p>　　調(diào)制信號UΩ(t)=VΩmCOSΩt的仿真圖像，即0.5COS3000πt</p><p>　　第3章乘法器常規(guī)調(diào)幅電

14、路的參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算</b></p><p><b>　　設(shè)低頻信號uΩ</b></p><p>　　UΩ=UΩmcosΩt=UΩmcos2πFt</p><p>　　和高頻載波信號分別為</p><p>　　Uc=Ucmcosωct=Ucmco

15、s2πFct</p><p>　　式中，F(xiàn)為輸入信號頻率，F(xiàn)c為載波頻率，設(shè)兩者波形的初相角均為零。將Uc和UΩ分別輸入模擬乘法器的X和Y輸入端，Ua為一固定的直流電壓，要求Ua≥UΩm，一般選取Ua為1V。由此可得輸入端總的輸入電壓為</p><p>　　Uy=Ua+UΩmcosΩt</p><p>　　因此，模擬乘法器的輸出電壓</p><p

16、>　　U。=KUxUy=K(Ua+UΩmcosΩt)Ucmcosωct.。</p><p>　　=KUaUcm[1+(UΩ/Ua)cosΩt]cosωct.</p><p>　　=KUaUcm(1+MacosΩt)cosωct.</p><p>　　其中Ma為調(diào)幅系數(shù)，由設(shè)計(jì)要求已知調(diào)幅系數(shù)為0.5，UΩm=500mv,F=1.5KHz;Ucm=100mv.F

17、c=10KHz.</p><p>　　U。=KUΩUc=K0.5cos2π15000t.0.1cos2π10000t</p><p>　　=0.25(cos3000πt+cos20000πt)</p><p>　　下面對外接電阻進(jìn)行設(shè)計(jì)。選取Vcc=12V，-Vee=-8V</p><p>　　比例電流遠(yuǎn)射極電阻均取500Ω</p>

18、;<p>　　估算R1：選定Ic=1mA,則R1可由下列方程決定</p><p>　　0-（-Vee）=（3Ib+Ib）R1Vbe+(1+b)IbR2</p><p>　　故IB=Vee-Vbe／(3+b)R1+(1+b)R2</p><p>　　或IC=Vee-Vbe／[(1+3／b)+(1+b／b)]</p><p>　　若

19、b≥1時(shí),IC≈Vee-Vbe／R1+R2</p><p>　　代入數(shù)據(jù)的R1=(Vee-Vbe／IC)-R2=6.8KΩ</p><p>　　估算Rc：T1集電極點(diǎn)位約為Vcc-IcRc，基極點(diǎn)位通過外接電阻設(shè)定約為0.5Vcc,為了保證T1，T2和T3，T4處于放大狀態(tài)，</p><p><b>　　則</b></p><

20、;p>　　Vcc-IcRc≥0.5Vcc</p><p><b>　　于是　</b></p><p>　　Rc≤0.5Vcc/Ic</p><p>　　取Rc=3.9KΩ，Rx為增益控制電阻，暫取1KΩ或0.5KΩ。</p><p>　　雙端輸出Vo=(ααRc)V1V2/(RxVt)，則單端輸出時(shí)Vo=(ααRc

21、)V1V2/2(RxVt)</p><p>　　Vb=V1-V4=[51/（Rp+750+51）—51/（Rp2+750+51）]—8V</p><p>　　M=UΩm/|Ub|</p><p>　　第4章乘法器常規(guī)調(diào)幅電路的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　乘法器常規(guī)調(diào)幅電路的設(shè)計(jì)電路</p><p>　　第5章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

22、電路仿真</p><p><b>　　AM波仿真波形</b></p><p><b>　　輸出信號仿真波形：</b></p><p>　?。?）0<Ma<1時(shí)的調(diào)幅波：</p><p>　?。?）Ma>1時(shí)（過調(diào)）的波形：</p><p><b>

23、　?。?）滿調(diào)仿真波形</b></p><p>　　第6章仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</p><p>　　由仿真圖形可以看出仿真圖與理論相差不大，Ma越大說明調(diào)制越深，當(dāng)Ma=1時(shí)，達(dá)到100%調(diào)幅。如果Ma＞１這成為過調(diào)幅，就會(huì)產(chǎn)生了非線性失真波形，可見標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅受，包絡(luò)失真的限制，所以應(yīng)滿足Ma≤1</p><p>　　雙差分模擬乘法器具有極好的載波抑制能力，高

24、的共模抑制比、平衡輸入輸出和增益調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，常用于調(diào)制解調(diào)可控增益放大等電路。由于雙曲正切函數(shù)的傅里葉級數(shù)展開含有載波的基波和奇次諧波分量，所以模擬乘法器的輸出電壓含有調(diào)制頻率與載波頻率的和頻與差頻分量，同時(shí)也會(huì)有奇次諧波與調(diào)制頻率的和頻與差頻，所以輸出端需接帶通濾波器，以濾出這些無用的分量。</p><p><b>　　第7章總結(jié)</b></p><p><

25、;b>　　實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　集成模擬乘法器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量相乘功能的器件它是另一類使用很廣泛的模擬集成電路，但它屬于非線性模擬集成電路，對于理想乘法器，其輸出電壓與在同一時(shí)刻的兩個(gè)輸入電壓瞬時(shí)值的乘積成正比，而且輸入電壓波形、幅度、極性和頻率可以是任意的。差分放大電路不僅具有放大作用，還具有乘法功能，所以它成為變跨導(dǎo)單片集成模擬乘法器的基本單元電路。</p>&

26、lt;p>　　通過本次實(shí)驗(yàn)讓我掌握了高頻電子線的設(shè)計(jì)方法，并將其與仿真聯(lián)系起來，理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)我的設(shè)計(jì)能力。熟悉MULTISIM仿真操作系統(tǒng)，及高頻電子線課程對我將來會(huì)有不少好處，我會(huì)用我最大的努力去學(xué)好這門功課，我也會(huì)珍惜每一次的課設(shè)的機(jī)會(huì)，而且通過本次課程設(shè)計(jì)使我明白了怎樣使用MULTISIM軟件仿真，如何對參數(shù)的計(jì)算及元件的選取，如何對原理框圖的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，但在設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，如參數(shù)計(jì)算存在誤差，仿真中出現(xiàn)波

27、形失真，不過這都是我今后實(shí)踐和學(xué)習(xí)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，以上的不足之處我一定會(huì)克服，爭取在今后的實(shí)踐中不再出現(xiàn)上述的情況。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　侯麗敏著通信電子線：清華大學(xué)出版社</p><p>　　勞五一著電子電路分析，設(shè)計(jì)與仿真：清華大學(xué)出版社</p><p>　　沈琴著非線性電子