幅度调制电路的设计

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1、东北石油大学课程设计课 程高频电子线路题 目 幅度调制电路的设计院 系电子科学学院专业班级电信10-1班学生姓名学生学号指导教师2014年2月28日东北石油大学课程设计任务书课程高频电子线路题目 幅度调制电路的设计专业 电子信息工程姓名 学号主要内容、基本要求、主要参考资料等1、主要内容本题目为集成模拟乘法器应用设计之一，即设计幅度调制电路。通过本次电路设计，掌 握集成模拟乘法器的基本原理及其所构成的幅度调制电路的设计方法、电路调整及测试技术。 加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。2、基本要求(1) 采用集成模拟乘法器设计幅度调制；(2) 调整平衡调节电路分别实现

2、抑制载波的双边带调幅和有载波的普通调幅；(3) 另外再设计一种利用模拟乘法器实现的其它高频功能电路，并分析工作原理。3、主要参考资料1 阳昌汉.高频电子线路.哈尔滨：高等教育出版社，2006.2 吴运昌.模拟集成电路原理与应用.广州：华南理工大学出版社，2000.3 谢自美.电子线路设计实验测试.武汉：华中科技大学出版社，2000.4 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002.完成期限2月24日-2月28日指导教师专业负责人2014年 2 月21日一、电路基本原理1、基本原理幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由实 验箱的高频信号源

3、产生的10MHz高频信号，利用DDS信号发生器输出1KHz的低频信号为调制 信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。高频电子线路中的 振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调过程，均可视为两个信号相乘 的过程。MC1496是双平衡四象限模拟乘法器，电路如图1所示。引脚与接输入电压Ux,与 接另一输入电压Uy,输出电压Uo从引脚与（12）输出。引脚与外接电阻R8为电流负反 馈电阻，可调节乘法器的信号增益，并扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚（14）为负电源（双 电源供电时）或接地端（单电源供电时）。图1模拟乘法器模拟乘法

4、器是一种完成两路互不相关的模拟信号（连续变化的两个电压或电流）相乘作 用的电子器件。它是利用晶体管特性的非线性巧妙的进行结合实现调幅的电路。使输出中仅 保留晶体管非线性所产生的两路输入信号的乘 这一项，从而获得良好的乘法特性。MC1496内部电路图中，晶体管T1T4组成双平衡差分放大器T5T6组成单差分放大 器，晶体管T7、T8及其偏置电阻作为T5T6的恒流源。它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1-V4组成，以反极 性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的 控制电压可正可负，以此实现了四象限工作进行调幅时，载波信号加在V1-V

5、4的输入端，即 引脚的、之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的、之间，、 脚外接1KQ电位器，以扩大调制信号动态范围，己调制信号取自双差动放大器的两集电极1(即引出脚、(12)之间)输出。为了扩展乘法器的输入线性动态范围，在引脚“2”和“ 3”之间接了一个电阻R7 (1KQ ), 它的作用为晶体管T5、T6形成串联电流负反馈。因此扩大了 Vx的输入线性动态范围，其目 的输入线性化。2、设计框图(1) 对传输信号进行调制的原因根据电磁波理论，天线尺寸大于信号波长的十分之一，信号才能有效发射。如声音信号 的频率范围为 0.1 6 kHz。设 f = 1 kHz，入=C/=3 X

6、108/103=3 X 105 (m)，显然，低频信 号直接发射是不现实的。调制调制(Modulation)一将低频信号装载于高频信号。(3) 调制的方式调幅AM (检波)、调频FM (鉴频)、调相PM (鉴相)(4) 信息传输系统输入信息低频电信号已调信号已调信号低频电信号输出信息输 入 变 换 器图2程序框图发 送设备接收设备输 出 变 换 器二、设计方案1、总体设计电路用低频信号去改变高频信号的幅度，称为调幅。经调幅后的高频信号称调幅信号，把没 有调幅的等幅高频信号称为载波信号，它是运载低频信号的工具。采用模拟乘法器构成的调幅电路如下所示。调幅系数表示载波受低频信号控制的程度， 为了不产

7、生调幅失真，要求RM、。图3电路原理图2、元件参数的确定MC1496可采用单电源，也可采用双电源供电，其直流偏置由外接元器件来实现。1脚和4脚所接对地电阻、R6决定于温度性能的设计要求。若要在较大的温度变化范围 内得到较好的载波抑制效果（如全温度范围-55至+125），、R6一般不超过51。；当工作环 境温度变化范围较小时，可以使用稍大的电阻。5 6R-R及RP为调零电路。在实现双边带调制时，R和R接入，以使载漏减小；在实现普14112通调幅时，将R1及R2短路（关闭开关SS2），以获得足够大的直流补偿电压调节范围，由于 直流补偿电压与调制信号相加后作用到乘法器上，故输出端产生的将是普通调幅波

8、，并且可以利用RP】来调节调制系数的大小。5脚电阻R7决定于偏置电流I5的设计。I5的最大额定值为10mA，通常取1mA。由图可看 出，当取I5=1mA，双电源（ + 12V，-8V）供电时，R5可近似取6.8k。输出负载为R15,亦可用l2与C7组成的并联谐振回路作负载，其谐振频率等于载频，用于 抑制由于非线性失真所产生的无用频率分量。VT】所组成的射随器用于减少负载变化和测量带 来的影响。三、电路调试与仿真分析1、电路调整及测试（1）载波输入端平衡调节在调制信号输入端IN输入调制信号U （t），U （t）为f=1KHz幅度为100mV（V）的2QQP-P正弦信号。将示波器接至OUT处，调节

9、电位器Rp2，使示波器上输出的波形幅度最小。（然后去掉输入信号Uq ）。（2）抑制载波调幅（在载波输入端平衡的状态下进行）输入端IN1输入载波信号Uc（t），Uc（t）为f=465KHz，幅度q（危=30mv的正弦信号，将 示波器接至OUT处。调节Rpi，使输出电压Vo最小。5输入端IN2输入调制信号Uq（t），其频率为1KHz，幅度由零逐渐增大，当Uq（p_p）为几百 毫伏时，将出现如图2所示的抑制载波的调幅信号。由于器件内部参数不可能完制称，致 使输出波形出现漏载信号。可通过调节电位器rp2来改善波形的对称性。aU0(V)U0图4抑制载波调幅波2、实验调试结果（1）输入失调调零将高频输入信

10、号Uc加至高频输入端。其频率为500KHz,幅度为UcW0.1v左右（参考值）。 让低频信号输入端接地，调节电位器Rt1使输出的波形幅度较小且不失真（用示波器观察）， 然后撤除高频信号。将低频信号加入低频信号的输入端，其频率为1KHz，幅度为ucW0.3v左右（参考值）让 高频信号输入端接地，调节电位器Rt2使输出的波形幅度较小且不失真（用示波器观察）。重复上述（1）、（2）调试过程，使输出波形最小，至此即完成集成块输入失调调零。（2）、双边带调幅由于载波本身不包含信息，为了提高设备的功率利用率，可以不传送载波而只传送两个 边带信号，这种调制方式称为抑制载波双边带调幅，简称双边调幅，用DSB表

11、示。调节电位器Rt1，用万用表测试Tp1和Tp2间的电压U12 = 0时，加入高频信号频率 100kHz1240kHz，Vcp p = 50mv （或 40mv）。此时不加低频信号。高频频率、幅度不变。加入低频信号频率为1kHz、Vp p = 200mv。高频信号、低频信号的频率、幅度均不变，调节电位器Rt2当反时针旋转到底、顺时针 旋转到底。（3）、普通调幅（全载波调幅）调节R使U =0.1V（万用表直流电压测得）。输入端IN输入载波信号U（t），为f=465KHz， P1 AB1C幅度UC（PP）=100mV的正弦信号；输入端IN2输入低频调制信号Uq （t），其频率为1KHz，幅度 Uq

12、（PP）由零逐渐增大。示波器接至输出端OUT处，此时可观察到输出信号Uo （t）的幅度发生 变化。当Uq（p-p）增大到一定程度时，将出现如图4所示的普通调幅信号波形。4公式（1）图5普通调幅波3、仿真分析图6仿真图通过仿真图可以看出，在输入载波频率和调制信号频率时，要实现普通调幅波调幅或双 边带调幅波调幅，必须通过调幅电路产生新的频率分量。从本图可以分析出，此电路达到了 调幅的要求。四、总结及体会通过这次课程设计，我明白了一个道理，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。不亲自实践一 下,总觉得自己什么都会了，但是到真要用到的时候，才发现原来一切都是纸上谈兵。通过一周 的高频设计，我发现了很多问题是

13、从课本上学不到的，所以刚开始拿到设计课题是时候有些 不知所措，不知道该干什么，不过经过和同组人的共同探讨和学习，我逐渐把握住了思路，并 开始了设计。通过本课题的设计，增强了我的高频设计能力，巩固所学的理论知识，进一步深入了解 集成模拟乘法器MC1496的工作原理，在一定程度上掌握了调幅器与检波器的设计原理用来实 现抑制载波的双边带调幅和有载波的普通调幅。掌握这些后对调幅波信号进行解调，采用设 计的二极管包络检波器、低道滤波器电路来实现。在此次高频电子线路课程设计中，我综合 运用了所学知识，构成了新的知识框架，提高了对知识的理解与实际运用能力，进一步熟悉 常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的

14、原则，提高了知识运用的综合能力。总的来讲，本次课程设计对于我来说有很大的意义。通过本次课程设计，我有一种温故 知新感觉。不仅对原有知识进行了巩固，还增加了不少新的知识，即使在设计中并没有用到 所有新的知识，但我学会了，就是我的财富，今后我一定会好好加以利用。同时，我在以后 的学习生活当中一定会牢牢记住这次课程设计给我的经验和教训，在学习工作中更加努力和 细心，学有所用才是硬道。唯有加以实践，才能掌握的更加牢固。参考资料1 阳昌汉.高频电子线路.哈尔滨：高等教育出版社，2006.2 吴运昌.模拟集成电路原理与应用.广州：华南理工大学出版社，2000.3 谢自美.电子线路设计实验测试.武汉：华中科

15、技大学出版社，2000.4 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002.2014年3月3日东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称高频电子线路题目名称幅度调制电路的设计学生姓名心口指导教学号师姓名职称序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作 量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率 高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问 题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范， 图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有 一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师: