基于PSpice仿真的振幅調制電路設計與性能分析(大作業(yè))

1、射頻大作業(yè)班 級 ： 021113學 號 ： 02111244姓 名 ： 馬飛 題目一：基于PSpice仿真的振幅調制電路設計與性能分析基本要求：參考教材射頻電路基礎139頁的差分對放大器調幅的原理，選擇元器件、調制信號和載波參數(shù)，完成PSpice電路設計、建模和仿真，實現(xiàn)振幅調制信號的輸出和分析。具體任務：1、選擇合適的調制信號和載波的振幅、頻率，通過理論計算分析，正確選擇晶體管、電阻、電容和電感，搭建單端輸出的差分對放大器，實現(xiàn)差模輸入和恒定電流源下的工作，根據(jù)輸入電壓電流和輸出電壓波形計算放大器的基本參數(shù)，包括電壓放大倍數(shù)和差模輸入電阻。2、用載波作為差模輸入電壓，調制信號作為電流源控制

2、電壓，調整二者振幅，實現(xiàn)基本無失真的線性時變電路調幅，觀察記錄電路參數(shù)、調整過程，以及調制信號、載波和已調波的波形和頻譜。3、改變載波振幅，分別使差動放大器工作在線性區(qū)、開關狀態(tài)和非線性區(qū)，觀察記錄電路參數(shù)、已調波的波形和頻譜。一單端輸出差分對放大器1.1 單端輸出差分放大器電路及參數(shù)選擇1.2 差模放大倍數(shù)與差模輸入電阻二 差分對放大器調幅電路2.1 差分對放大器調幅電路的設計理論2.2 單端輸出的差分對放大器調幅電路2.3 單端輸出的差分對放大器條幅電路在線性區(qū)、開關狀態(tài)和非線性區(qū)的仿真2.4 雙端端輸出的差分對放大器調幅電路2.5 雙端端輸出的差分對放大器調幅電路仿真第1章 單端輸出差分

3、對放大器1.1 單端輸出差分放大器電路及參數(shù)選擇如圖，V1為輸入電壓源，頻率設置為1kHz，振幅為10mV，則差模輸入電壓為10mV；直流電壓源分別為8V和-8V；R1，R2均為2k；采用單管電流源,R3=3k，R4=2k，R5=5k。1.2 差模放大倍數(shù)與差模輸入電阻輸入電壓波形如下圖：輸入電流波形如下圖：輸出電壓波形如下圖：根據(jù)波形圖可以計算出單端輸出差模放大倍數(shù)39.4， 差模輸入電阻8.42k。第2章 差分對放大器調幅電路2.1 差分對放大器調幅電路的設計理論如上圖所示的單端輸出的差分對放大器調幅原理電路中，為差模輸入電壓，在交流通路中加在晶體管和的基極之間；控制電流源的電流，即晶體管

4、的集電極電流。圖5.3.15（b）所示的轉移特性給出了和的集電極電流和與和之間的關系。根據(jù)差分對放大器的電流方程，有： （2.1.1）其中，為熱電壓。對電流源進行分析可得到： 代入式（2.1.1），得：其中，轉移特性為：以下分三種情況討論和中的雙曲正切函數(shù)。（1） 當時，差動放大器工作在線性區(qū)，雙曲正切函數(shù)近似為其自變量：(2)當時，差動放大器工作在開關狀態(tài)，雙曲正切函數(shù)的取值為1或-1，即其中，稱為雙向開關函數(shù)，其傅里葉級數(shù)展開式為的波形和頻譜如下圖所示。（3）當?shù)娜≈到橛谇闆r（1）和（2）之間時，差動放大器工作在非線性區(qū)，雙曲正切函數(shù)可以展開成傅里葉級數(shù)：情況（1）下，中包含頻率為、的載頻

5、分量和上下邊頻分量。情況（2）和（3）下，中包含頻率為、（n=1,2,3，） 的載頻分量和上下邊頻分量。無論哪種情況都可以濾波輸出普通調幅信號。2.2 單端輸出的差分對放大器調幅電路電路圖如上圖，載波頻率4MHz，振幅0.1V；調制信號頻率100KHz，直流偏置-3V，振幅2V。L1=1.6uH，C1=1000pF，R1=2k。直流電壓為8V和-8V，R2=2k。幅頻特性如下圖：調制信號波形如下圖：調制信號頻譜如下圖：載波波形如下圖：載波頻譜如下圖：已調波波形如下圖：已調波頻譜如下圖：2.3 單端輸出的差分對放大器條幅電路在線性區(qū)、開關狀態(tài)和非線性區(qū)的仿真電路圖如上圖。：（1） 將V2交流電壓

6、幅度改為15mV<，此時差動放大器工作在線性區(qū)。已調波波形如下圖：Q2集電極電流頻譜如下圖：如圖，Q2集電極電流包含頻率為、的載頻分量和上下邊頻分量時變電流波形：時變電導波形為：（2） 將V2交流電壓幅度改為0.5V>4，此時差動放大器工作在開關狀態(tài)。已調波波形如下圖：Q2集電極電流頻譜如下圖：Q2集電極電流中包含頻率為、（n=1,2,3，） 的載頻分量和上下邊頻分量。時變電流波形：時變電導波形：（3） 將V2交流電壓幅度改為70mV，此時差動放大器工作在非線性區(qū)。 已調波波形如下圖：Q2集電極電流頻譜如下圖：Q2集電極電流中包含頻率為、（n=1,2,3，） 的載頻分量和上下邊頻分

7、量。時變電流波形：時變電導波形：2.4 雙端端輸出的差分對放大器調幅電路雙端輸出的差分對放大器調幅電路如上圖（a）所示。其中，。根據(jù)差分對放大器的電流方程，晶體管V1和V2的集電極電流分別為 其中，晶體管提供電流源電流： 和各個電流成分在電路中的分布如上圖（b）所示，輸出電流： 將在LC并聯(lián)諧振回路上產生輸出電壓，而和各自的在LC回路中流向相反，產生的電壓反向抵消，實現(xiàn)平衡對消，在中去除了載頻分量。在<時，有：其中包括頻率為±的上、下邊頻分量，對其濾波輸出雙邊帶調幅信號；當<條件不滿足時，包含的諧波分量，和相乘后頻譜分布在±附近，如果濾波輸出，則將是雙邊帶調幅信

8、號發(fā)生線性失真。2.5 雙端端輸出的差分對放大器調幅電路仿真電路參數(shù)如圖。輸出電壓波形為：平衡對消前頻譜為：平衡對消之后頻譜為：由圖分析可知，平衡對消之后，去除了1MHz的載波分量參 考 文 獻1 射頻電路基礎趙建勛 陸曼如 鄧軍 編著 西安電子科技大學出版社2 電路的計算機輔助分析 MATLAB與PSPICE應用技術 戚新波 劉宏飛 鄭先鋒 等 編著 電子工業(yè)出版社. 3 模擬電子電路及技術基礎 孫肖子 主編 西安電子科技大學出版社器件學習二：數(shù)字調制與解調的集成1、學習數(shù)字調制與解調的基本原理，主要是原理框圖和波形。 2、上網(wǎng)查詢英文資料，選擇一種數(shù)字調制或解調的集成芯片，根據(jù)芯片資料學習

9、其性能、結構設計、以及相關電路。U2793B 300MHz正交調制器電路U2793B是一個300MHz的正交調制器芯片，具有低的電流消耗，單端形式的RF端口，適用于GSM、PCN、JDC和WLAN所有的數(shù)字無線通訊系統(tǒng)。1. U2793B的主要技術性能與特點U2793B的基帶輸入電壓（峰峰值）范圍（差分形式）為10001500mV，輸入阻抗為30k，輸入頻率范圍為050MHz；LO輸入頻率范圍為30300MHz，輸入電平為-15-5dBm；RF輸出電平為-3+2dBm，LO抑制為3245dB，電壓駐波比為1.42，相位誤差小于1°，幅度誤差小于±0.25dB，噪聲基底為-1

10、37 -143dBm/Hz；基準電壓為2.5V，輸出阻抗為30。連接Atmel公司的U2795B混頻器，可以上變頻到2GHz。電源電壓為5V，電流消耗為15mA，具有低功耗模式，擁有50的單端LO和RF端口。工作溫度范圍為-40+85。2. U2793B的引腳功能與內部結構U2793B采用SSO-20的封裝形式。其引腳封裝形式和內部結構框圖分別如圖1和圖2所示，引腳功能見表1。芯片內部包含有3個放大器、2個混頻器、加法器、0°/90°移相器、占空系數(shù)再生器、頻率倍加器和控制環(huán)路等電路。 圖1 U2793B引腳封裝形式 圖2 U2793B內部結構框圖引腳符號功能 1 電源導通控制輸入 2,5 交流接地 3 接地 4 RF輸出 6,7 電源電壓輸入 8 電源導通建立時間 9 基帶輸入A 10 反相基帶輸入A 11 基帶輸入B 12 反相基帶輸入B 13 基準電壓（2.5V） 14 LO輸入 15 LO反相輸入，一般接地 16,17,18 接地 19 低通輸出和電源控制 20 低通輸出和電源控制 表1 U2793B的引腳功能3. U2793B的應用電路設計U2793B的基帶輸入可以采用交流耦合或者直流耦合的形式。U27