基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析

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1、基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析基本要求：参考教材射频电路基础139页的差分对放大器调幅的原理，选择元器件、调制信号和载波参数，完成PSpice电路设计、建模和仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。具体任务：1、选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择晶体管、电阻、电容和电感，搭建单端输出的差分对放大器，实现差模输入和恒定电流源下的工作，根据输入电压电流和输出电压波形计算放大器的基本参数，包括电压放大倍数和差模输入电阻。2、用载波作为差模输入电压，调制信号作为电流源控制电压，调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅，观察记录电路参数、调整过程，以及调

2、制信号、载波和已调波的波形和频谱。3、改变载波振幅，分别使差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区，观察记录电路参数、已调波的波形和频谱。一单端输出差分对放大器1.1 单端输出差分放大器电路及参数选择1.2 差模放大倍数与差模输入电阻二 差分对放大器调幅电路2.1 差分对放大器调幅电路的设计理论2.2 单端输出的差分对放大器调幅电路2.3 单端输出的差分对放大器条幅电路在线性区、开关状态和非线性区的仿真2.4 双端端输出的差分对放大器调幅电路2.5 双端端输出的差分对放大器调幅电路仿真第1章 单端输出差分对放大器1.1 单端输出差分放大器电路及参数选择如图，V1为输入电压源，频率设置为1kH

3、z，振幅为10mV，则差模输入电压为10mV；直流电压源分别为8V和-8V；R1，R2均为2k；采用单管电流源,R3=3k，R4=2k，R5=5k。1.2 差模放大倍数与差模输入电阻输入电压波形如下图：输入电流波形如下图：输出电压波形如下图：根据波形图可以计算出单端输出差模放大倍数39.4， 差模输入电阻8.42k。第2章 差分对放大器调幅电路2.1 差分对放大器调幅电路的设计理论如上图所示的单端输出的差分对放大器调幅原理电路中，为差模输入电压，在交流通路中加在晶体管和的基极之间；控制电流源的电流，即晶体管的集电极电流。图5.3.15（b）所示的转移特性给出了和的集电极电流和与和之间的关系。根

4、据差分对放大器的电流方程，有： （2.1.1）其中，为热电压。对电流源进行分析可得到： 代入式（2.1.1），得：其中，转移特性为：以下分三种情况讨论和中的双曲正切函数。（1） 当时，差动放大器工作在线性区，双曲正切函数近似为其自变量：(2)当时，差动放大器工作在开关状态，双曲正切函数的取值为1或-1，即其中，称为双向开关函数，其傅里叶级数展开式为的波形和频谱如下图所示。（3）当的取值介于情况（1）和（2）之间时，差动放大器工作在非线性区，双曲正切函数可以展开成傅里叶级数：情况（1）下，中包含频率为、的载频分量和上下边频分量。情况（2）和（3）下，中包含频率为、（n=1,2,3，） 的载频分量

5、和上下边频分量。无论哪种情况都可以滤波输出普通调幅信号。2.2 单端输出的差分对放大器调幅电路电路图如上图，载波频率4MHz，振幅0.1V；调制信号频率100KHz，直流偏置-3V，振幅2V。L1=1.6uH，C1=1000pF，R1=2k。直流电压为8V和-8V，R2=2k。幅频特性如下图：调制信号波形如下图：调制信号频谱如下图：载波波形如下图：载波频谱如下图：已调波波形如下图：已调波频谱如下图：2.3 单端输出的差分对放大器条幅电路在线性区、开关状态和非线性区的仿真电路图如上图。：（1） 将V2交流电压幅度改为15mV4，此时差动放大器工作在开关状态。已调波波形如下图：Q2集电极电流频谱如

6、下图：Q2集电极电流中包含频率为、（n=1,2,3，） 的载频分量和上下边频分量。时变电流波形：时变电导波形：（3） 将V2交流电压幅度改为70mV，此时差动放大器工作在非线性区。 已调波波形如下图：Q2集电极电流频谱如下图：Q2集电极电流中包含频率为、（n=1,2,3，） 的载频分量和上下边频分量。时变电流波形：时变电导波形：2.4 双端端输出的差分对放大器调幅电路双端输出的差分对放大器调幅电路如上图（a）所示。其中，。根据差分对放大器的电流方程，晶体管V1和V2的集电极电流分别为 其中，晶体管提供电流源电流： 和各个电流成分在电路中的分布如上图（b）所示，输出电流： 将在LC并联谐振回路上

7、产生输出电压，而和各自的在LC回路中流向相反，产生的电压反向抵消，实现平衡对消，在中去除了载频分量。在时，有：其中包括频率为的上、下边频分量，对其滤波输出双边带调幅信号；当条件不满足时，包含的谐波分量，和相乘后频谱分布在附近，如果滤波输出，则将是双边带调幅信号发生线性失真。2.5 双端端输出的差分对放大器调幅电路仿真电路参数如图。输出电压波形为：平衡对消前频谱为：平衡对消之后频谱为：由图分析可知，平衡对消之后，去除了1MHz的载波分量参 考 文 献1 射频电路基础赵建勋 陆曼如 邓军 编著 西安电子科技大学出版社2 电路的计算机辅助分析 MATLAB与PSPICE应用技术 戚新波 刘宏飞 郑先

8、锋 等 编著 电子工业出版社. 3 模拟电子电路及技术基础 孙肖子 主编 西安电子科技大学出版社器件学习二：数字调制与解调的集成1、学习数字调制与解调的基本原理，主要是原理框图和波形。 2、上网查询英文资料，选择一种数字调制或解调的集成芯片，根据芯片资料学习其性能、结构设计、以及相关电路。U2793B 300MHz正交调制器电路U2793B是一个300MHz的正交调制器芯片，具有低的电流消耗，单端形式的RF端口，适用于GSM、PCN、JDC和WLAN所有的数字无线通讯系统。1. U2793B的主要技术性能与特点U2793B的基带输入电压（峰峰值）范围（差分形式）为10001500mV，输入阻抗

9、为30k，输入频率范围为050MHz；LO输入频率范围为30300MHz，输入电平为-15-5dBm；RF输出电平为-3+2dBm，LO抑制为3245dB，电压驻波比为1.42，相位误差小于1，幅度误差小于0.25dB，噪声基底为-137 -143dBm/Hz；基准电压为2.5V，输出阻抗为30。连接Atmel公司的U2795B混频器，可以上变频到2GHz。电源电压为5V，电流消耗为15mA，具有低功耗模式，拥有50的单端LO和RF端口。工作温度范围为-40+85。2. U2793B的引脚功能与内部结构U2793B采用SSO-20的封装形式。其引脚封装形式和内部结构框图分别如图1和图2所示，引

10、脚功能见表1。芯片内部包含有3个放大器、2个混频器、加法器、0/90移相器、占空系数再生器、频率倍加器和控制环路等电路。 图1 U2793B引脚封装形式 图2 U2793B内部结构框图引脚符号功能 1 电源导通控制输入 2,5 交流接地 3 接地 4 RF输出 6,7 电源电压输入 8 电源导通建立时间 9 基带输入A 10 反相基带输入A 11 基带输入B 12 反相基带输入B 13 基准电压（2.5V） 14 LO输入 15 LO反相输入，一般接地 16,17,18 接地 19 低通输出和电源控制 20 低通输出和电源控制 表1 U2793B的引脚功能3. U2793B的应用电路设计U2793B的基带输入可以采用交流耦合或者直流耦合的形式。U2793B的应用电路电原理图和印制板图为别如图3和图4所示，应用电路所用元件的参数如表2所示。 图3 U2793B应用电路的电原理图 图四 U2793B的应用电路PCB元件布局图元件符号 参数C1，C2，C3，C4，C61 nFC7，C8 100pFC5 100 nFC9 110pF 50微带线 表2 U2793B应用电路所用元件的参数30