调幅和检波电路的设计与仿真分析报告

电子与信息工程学院

电子线路课程设计报告

（ 2010 — 2011 学年 第 二 学期）

班 级：_________电子0901________ 学 号：_____1402090103________ 姓 名：_________________ 指导教师： ______

2011 年 6 月

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课程设计题目 调幅和检波电路的设计与仿真分析 内容和要求： 任务一：普通调幅电路的设计与仿真分析 1. 用模拟乘法器实现单频调幅。 2. 用模拟乘法器实现多频调幅（要求调制信号含有三个频率）。 注：载波、调制信号的幅值及频率自定。 任务二：检波电路的设计与仿真分析 利用任务一实现的单频调幅电路输出作为输入，用模拟乘法器和低通滤波电路实现同步检波。 设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果） 1、模拟乘法器MC1496的工作原理： ① 模拟乘法器的管脚图： 其中V1、V2与V3、V4组成双差分 放大器，以反极性方式相连接，而 且两组差分对的恒流源V5与V6又 组成一对差分电路，因此恒流源的 控制电压可正可负，以此实现了四 象限工作。V7、V8为差分放大器V5 与V6的恒流源。 - 1 -

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模拟乘法器的内部结构： ②静态工作点的设定 (1)静态偏置电压的设置 静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图10-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系，即 ν8=ν10, ν1=ν4, ν6=ν6 8 1 12 12V≥ν12V≥ν12V≥ν(ν(ν12)－ν8 10)－ν1 (ν10)>2V (ν4)>2.7V (ν4)－ν5>2.7V (2)静态偏置电流的确定 静态偏置电流主要由恒流源I0的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻VR接正电源+VCC由于I0是I5的镜像电流，所以改变VR可以调节I0的大小，即 - 2 -

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I0I5VCC0.7VVR500 当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-Vee，5脚通过一电阻VR接地，所以改变VR可以调节I0的大小，即 I0I5Vee0.7VVR500 I51mA根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA，一般取I0实验电路中VR用6.8K的电阻R15代替。 2、普通调幅电路的设计及仿真： ①用模拟乘法器实现单频调幅 普通条幅波的实现框图： 。在本 根据上面的引脚图，作出如下设计：两输入端8和10脚直流电位均为6V，可作为载波输入通道；Y通道两输入端1和4脚之间有外接调零电路；输出端6和12脚外可接调谐于载频的带通滤波器；2和3脚之间外接Y通道负反馈电阻R8。若实现普通调幅，可通过调节10kΩ电位器RP1使1脚比4脚高，调制信号与直流电压叠加后输入Y通道，调节电位器可以改变Vy的大小，即改变指数Ma；若实现DSB调制，10kΩ电位器RP1使1、4脚之间直流等电位，即Y通道输入信号仅为交流调制信号。为了减小流经电位器的电流，便于调零准确，可加大两个750Ω电阻的阻值，比如各增大10Ω。 MC1496线性区好饱和区的临界点在15-20mV左右，仅当输入信号电压均小于26mV时，器件才有良好的相乘作用，否则输出电压中会出现较大的非线性误差。显然，输入线性动态范围的上限值太小，不适应实际需要。为此，可在发射极引出端2脚和3脚之间根据需- 3 -

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要接入反馈电阻R8=1kΩ，从而扩大调制信号的输入线性动态范围，该反馈电阻同时也影响调制器增益。增大反馈电阻，会使器件增益下降，但能改善调制信号输入的动态范围。 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R5、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，R5、R6一般不超过51Ω；当工作环境温度变化范围较小时，可以使用稍大的电阻。 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，R7可近似取6.8kΩ。 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。VT1所组成的射随器用于减少负载变化和测量带来的影响。下面是实验电路图： - 4 -

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观察示波器，适当调节R15，当R15为100%时，可以看到输出波形： 其频谱图为： 改变直流电源的值，观测其对输出调幅波的影响： ①：当直流电源的值变为3V时，可以看到波形有明显失真： - 5 -

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②： 当直流电源的值变为5V时，可以看到波形有轻微失真： - 6 -

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当直流电源的值变为18V时，可以看到如下波形： ②用模拟乘法器实现多频调幅（要求调制信号含有三个频率） 要有三个频率，就只要在原有的调制信号上加上另外两个不痛频率的信号： - 7 -

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下面是波形图： 其频谱图为： - 8 -

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3、检波电路的设计与仿真 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调 方法有二极管包络检波器，同步检波器。 下面是同步检波器的框图： 检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充 电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD很大，使电容器上的电压υc很快 就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如左图所示。 理想情况下，峰值包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完全相同。但实际 上二者之间总会有一些差距，亦即检波器输波形有某些失 真。本实验可以观察到该检波 器的两种特有失真：即惰性失真和负峰切割失真。 惰性失真是由于负载电阻R与负载电容C选得不合适，使放电时间常数RC过大引起 - 9 -

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的。惰性失真又称对切割失真，如左下图所示。通常使检波器音频输出电压的负峰被切割 的失真称为负峰切割失真或底部切割失真，如右下图所示。 下面是检波电路的原理图： - 10 -

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观察输出波形： 改变低通电路的参数，观测其对输出波形的影响： ①：R=5K,C=1.5μ时的波形： - 11 -

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②：R=0.8K,C=0.1μ时的波形： - 12 -

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实验小结 通过进行本次电子线路课程设计，我对普通条幅的相关知识有了更深的理解，同时， 我对检波电路的性能及工作原理也有了更深的掌握。以前看书的时候对模拟乘法器只 有一点的认识，现在我通过上网查资料和阅读相关书籍，巩固了模拟乘法器的相关知识， 又因为是设计型实验，我增强了自己的实际动手能力并且让自己的思维更加活跃，能开阔 思维，也学会了用不同的视角看待问题的方法。 在设计过程中我遇到了很多的问题，比如电路连好之后发现仿真图不出正确的结果， 在这个时候就要慢慢检查电路排查错误，有的时候是电路连错或者器件选择不恰当，这都 要靠自己的细心。实在不懂得时候可以上网查询有关资料或者求助于同学，在做实验过程 中我学会了许多处理问题的方法，以后就不会再犯相同的错误了。 在此次设计中，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，掌握合理选用的原则，我因此获得很大的收益，为以后的实验打下了更坚实的基础。

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