基于MC1496的幅度調(diào)制與線性檢波電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)成績(jī)考勤成績(jī)實(shí)做成績(jī)報(bào)告成績(jī)總評(píng)成績(jī)指導(dǎo)教師簽名：測(cè)控電路及裝置課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 論文題目: 基于MC1496的幅度調(diào)制與線性檢波電路設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院 班 級(jí)： 110070302 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師： 時(shí)間： 從 2012 年 7 月 2 日 到 2012 年 7 月 13 日1、 摘要 調(diào)制與解調(diào)電路是現(xiàn)代通信設(shè)備中重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無(wú)線傳輸,在通信設(shè)備中必須采用調(diào)制與解調(diào)電路。調(diào)制是把待傳輸信號(hào)置入載波的過(guò)程,它在發(fā)送設(shè)備中進(jìn)行。調(diào)制的方法很多,若用調(diào)布蟾號(hào)(信息)控制載波的幅度,則稱為調(diào)幅。 解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程,即從

2、己調(diào)信號(hào)中還原出原調(diào)制信號(hào)(信息),對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波。本設(shè)計(jì)是基于MC1496的幅度調(diào)制與線性檢波電路設(shè)計(jì)，首先設(shè)計(jì)調(diào)制與檢波電路，再通過(guò)Multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真分析，最后通過(guò)實(shí)際電路調(diào)試得出滿足要求的電路。關(guān)鍵字 ：調(diào)制 解調(diào) 檢波 MC1496 Multisim仿真2、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理1、 乘法器工作原理：由于此課程設(shè)計(jì)要用到模擬乘法器MC1496,而multisim中，又沒(méi)有MC1496，所以要定義一個(gè)模擬乘法器1496。 內(nèi)部電路如下：圖-1 其中Q1、Q2與Q3、Q4組成雙差分放大器，以反極性方式相連接，而且兩組差分對(duì)的恒流源Q5與Q6又組成一對(duì)差分電路，因此恒流源的

3、控制電壓可正可負(fù)，以此實(shí)現(xiàn)了四象限工作。Q7、Q8為差分放大器Q5與Q6的恒流源。進(jìn)行調(diào)幅時(shí)，載波信號(hào)加在Q1和Q4的輸入端，即引腳、之間；調(diào)制信號(hào)加在差動(dòng)式放大器Q5、Q6的輸入端，即引腳、之間；、腳外接1K電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍；已調(diào)制信號(hào)由雙差動(dòng)放大器的兩集電極（即引腳、之間）輸出。圖-2此圖為MC1496引腳圖。在菜單欄PlaceNew subcircut輸入“MC1496”，在彈出的新空白頁(yè)中將MC1496內(nèi)部電路圖即可。1.1靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)定1.1.1、靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集-基極間的電壓應(yīng)大于或等于2V，小于或等于最

4、大允許工作電壓。根據(jù)MC1496的特性參數(shù)，對(duì)于圖10-1所示的內(nèi)部電路，應(yīng)用時(shí)，靜態(tài)偏置電壓（輸入電壓為0時(shí)）應(yīng)滿足下列關(guān)系，即8=10, 1=4, 6=1212V6(12)8(10)>2V12V8(10)1(4)>2.7V12V1(4)5>2.7V1.1.2、靜態(tài)偏置電流主要由恒流源I0的值來(lái)確定。當(dāng)器件為單電源工作時(shí)，引腳14接地，5腳通過(guò)一電阻VR接正電源+VCC由于I0是I5的鏡像電流，所以改變VR可以調(diào)節(jié)I0的大小，即 當(dāng)器件為雙電源工作時(shí)，引腳14接負(fù)電源-Vee，5腳通過(guò)一電阻VR接地，所以改變VR可以調(diào)節(jié)I0的大小，即根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電

5、流應(yīng)小于4mA，一般取。在本實(shí)驗(yàn)電路中VR用6.8K的電阻R15代替。2、MC1496調(diào)幅電路的設(shè)計(jì)及仿真2.1、調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)框圖及原理：圖-3圖三為調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)框圖。振幅調(diào)制，也可簡(jiǎn)稱為調(diào)幅，AM(Amplitude Modulation)，通過(guò)改變輸出信號(hào)的振幅，來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送信息的目的。調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表式 （3-0）設(shè)：調(diào)制信號(hào) (3-1)載波信號(hào) (3-2)其中: 載波電壓振幅， 調(diào)制度載波角頻率， 載波頻率，將（3-1）帶入（3-0）中，化簡(jiǎn)得：其中，為雙邊帶調(diào)制。2.2、電路設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)定：根據(jù)MC1496的內(nèi)部電路，做出如下設(shè)計(jì)：兩輸入端8和10腳直流電位均為6V，可作為載波輸入通道；

6、Y通道兩輸入端1和4腳之間有外接調(diào)零電路；輸出端6和12腳外可接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器；2和3腳之間外接Y通道負(fù)反饋電阻R8。若實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅，可通過(guò)調(diào)節(jié)10k電位器RP1使1腳比4腳高，調(diào)制信號(hào)與直流電壓疊加后輸入Y通道，調(diào)節(jié)電位器可以改變Vy的大小，即改變指數(shù)Ma；若實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制，10k電位器RP1使1、4腳之間直流等電位，即Y通道輸入信號(hào)僅為交流調(diào)制信號(hào)。為了減小流經(jīng)電位器的電流，便于調(diào)零準(zhǔn)確，可加大兩個(gè)750電阻的阻值，比如各增大10。MC1496線性區(qū)好飽和區(qū)的臨界點(diǎn)在15-20mV左右，僅當(dāng)輸入信號(hào)電壓均小于26mV時(shí)，器件才有良好的相乘作用，否則輸出電壓中會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差。

7、顯然，輸入線性動(dòng)態(tài)范圍的上限值太小，不適應(yīng)實(shí)際需要。為此，可在發(fā)射極引出端2腳和3腳之間根據(jù)需要接入反饋電阻R8=1k，從而擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)的輸入線性動(dòng)態(tài)范圍，該反饋電阻同時(shí)也影響調(diào)制器增益。增大反饋電阻，會(huì)使器件增益下降，但能改善調(diào)制信號(hào)輸入的動(dòng)態(tài)范圍。MC1496可采用單電源，也可采用雙電源供電，其直流偏置由外接元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。1腳和4腳所接對(duì)地電阻R5、R6決定于溫度性能的設(shè)計(jì)要求。若要在較大的溫度變化范圍內(nèi)得到較好的載波抑制效果，R5、R6一般不超過(guò)51；當(dāng)工作環(huán)境溫度變化范圍較小時(shí)，可以使用稍大的電阻。5腳電阻R7決定于偏置電流I5的設(shè)計(jì)。I5的最大額定值為10mA，通常取1mA。由圖可看

8、出，當(dāng)取I5=1mA，雙電源（+12V，-8V）供電時(shí)，R7可近似取6.8k。輸出負(fù)載為R15，亦可用L2與C7組成的并聯(lián)諧振回路作負(fù)載，其諧振頻率等于載頻，用于抑制由于非線性失真所產(chǎn)生的無(wú)用頻率分量。VT1所組成的射隨器用于減少負(fù)載變化和測(cè)量帶來(lái)的影響。下面是調(diào)幅實(shí)驗(yàn)電路圖：圖-4加載信號(hào)：載波信號(hào)：f=2MHz，Vp-p=12mv；調(diào)制信號(hào)：f=10KHz，Vp-p=20mv。仿真波形如下圖：圖-5調(diào)幅波形圖，分別為;載波信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、輸出信號(hào)。3、 檢波電路的設(shè)計(jì)及仿真3.1、MC1496檢波電路實(shí)現(xiàn)框圖及原理：這種方法是將外加載波信號(hào)電壓接收信號(hào)在檢波器重相乘，再經(jīng)過(guò)低通濾波器，最后

9、檢出原調(diào)制信號(hào)。圖-6設(shè)輸入普通調(diào)幅信號(hào)uAM(t)= (Ucm+kUm cos t)cosct =Ucm(1+Macost)cosct 乘法器另一輸入同步信號(hào)為: ur(t)=Urmcosct則乘法器輸出為:其中k2是乘法器增益。 可見, 輸出信號(hào)中含有直流, , 2c, 2c±幾個(gè)頻率分量。用低通濾波器取出直流和分量, 再去掉直流分量, 就可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。 如果同步信號(hào)與發(fā)射端載波同頻不同相, 有一相位差, 即ur=Urmcos(ct+),則乘法器輸出中的分量為k2UcmUrmMacoscost。 若是一常數(shù), 即同步信號(hào)與發(fā)射端載波的相位差始終保持恒定, 則解調(diào)出來(lái)的分量仍與

10、原調(diào)制信號(hào)成正比, 只不過(guò)振幅有所減小。當(dāng)然90，否則cos=0, 分量也就為零了。若是隨時(shí)間變化的, 即同步信號(hào)與發(fā)射端載波之間的相位差不穩(wěn)定, 則解調(diào)出來(lái)的分量就不能正確反映調(diào)制信號(hào)了設(shè)載波為uc(t)=Ucmcosct, 單頻調(diào)制信號(hào)為u(t)=Um cost(c), 則雙邊帶調(diào)幅信號(hào)為:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUm Ucmcostcosct =cos (c+)t+cos (c-)t 其中k為比例系數(shù)?？梢婋p邊帶調(diào)幅信號(hào)中僅包含兩個(gè)邊頻, 無(wú)載頻分量, 其頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍。 由于雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)不能反映調(diào)制信號(hào), 所以包絡(luò)檢波法不適用, 而同步檢波是進(jìn)行

11、雙邊帶調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的主要方法。與普通調(diào)幅信號(hào)同步檢波不同之處在于, 乘法器輸出頻率分量有所減少。 設(shè)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)如式(6.2.10)所示, 同步信號(hào)為ur(t)=Urmcosct, 則乘法器輸出為: uo(t)其中k2是乘法器增益。 用低通濾波器取出低頻分量, 即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 將式(6.2.10)所示雙邊帶信號(hào)取平方, 則可以得到頻率為2c的分量, 然后經(jīng)二分頻電路, 就可以得到c分量。 這是從雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中提取同步信號(hào)的一種方法。MC1496構(gòu)成的同步檢波器電路圖MC1496/MC1496B/MC1496Ppdfdatasheet振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)過(guò)程稱為檢波。常用方法有包絡(luò)檢波和同步檢

12、波兩種。由于有載波振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，所以無(wú)法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步檢波方法。同步檢波又分為疊加型同步檢波和乘積型同步檢波。檢波電路設(shè)計(jì)電路圖如下：圖-7其中，BFO加入載波信號(hào)：f=2MHz，Vp-p=12mv的正弦信號(hào)，DSB為調(diào)幅后的信號(hào)。檢波輸出波形圖如下：圖-84、整體電路的仿真調(diào)幅、檢波整體仿真框架圖如下：圖-9調(diào)幅、檢波整體波形圖如下：圖-10三、電路調(diào)試及分析在電路仿真設(shè)計(jì)部分，調(diào)幅電路最開始有明顯的失真情況，包絡(luò)形狀與調(diào)制信號(hào)的

13、變化規(guī)律不相同，即不能反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。經(jīng)過(guò)對(duì)電路的自習(xí)檢查，發(fā)現(xiàn)我們講電路中的電位器調(diào)的很低，照成了調(diào)制度m過(guò)大，從而產(chǎn)生了幅度失真。最終，我們將電位器調(diào)大，解決了此問(wèn)題。在檢波電路的仿真設(shè)計(jì)中，解調(diào)出來(lái)的波形太粗，說(shuō)明仍然有高頻信號(hào)在干擾。我們重新設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器。降低電容容值，是高頻信號(hào)更多的濾除，從而是檢波信號(hào)看起清晰。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，在給定載波信號(hào)和調(diào)幅信號(hào)是，有一點(diǎn)需要注意，即頻率不能超出濾波器的截止頻率，否則無(wú)論怎么弄，檢波出來(lái)的都是一條直線。實(shí)物電路連接好后，進(jìn)行調(diào)試。步驟：首先，檢查電路是否有短路、虛焊等認(rèn)為失誤后將信號(hào)發(fā)生器與示波器相連接，調(diào)節(jié)好輸入的載波信號(hào)、調(diào)制

14、信號(hào)的頻率和幅值。其次，將電路板與信號(hào)發(fā)生器、示波器相連接并講電源和電線接好。最后，觀察示波器顯示的波形是否正確。調(diào)試時(shí)，應(yīng)該分步調(diào)試。先調(diào)試調(diào)幅電路，再將檢波電路接入調(diào)試。調(diào)試調(diào)幅電路是的波形輸出如下：圖-11由圖-11看出，調(diào)幅電路調(diào)試成功，并無(wú)問(wèn)題。接入檢波電路，觀察示波器。發(fā)現(xiàn)調(diào)幅波形正常，但解調(diào)波形很粗，并且呈一條直線，頻率很高。由此，我們首先懷疑MC1496壞了，所以造成解調(diào)輸出頻率與載波頻率幾乎相同。于是我們直接講載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)接入檢波電路的兩個(gè)輸入端，觀察輸出波形是否問(wèn)雙邊帶波形。結(jié)果證明，輸出為雙邊帶波形。即MC1496是完好的。我們認(rèn)為，既然芯片是好的，但是又輸出高頻信號(hào)，那可能是低通濾波器出現(xiàn)了問(wèn)題，之前萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，并無(wú)短路。所以我決定在原來(lái)的基礎(chǔ)上再外加一個(gè)低通濾波器。這次我們觀察到解調(diào)輸出并不是一條直線，是波形正確但很粗的波形。說(shuō)明檢波電路的低通濾波器部分有問(wèn)題。最后我們，測(cè)試計(jì)算外加一個(gè)低通濾波器后，解調(diào)輸出終于終于正確。最終波形如下圖：圖-12我們改變輸入信號(hào)的頻率，輸出波形：圖-13四、結(jié)束語(yǔ)這次設(shè)計(jì)的調(diào)幅與檢波電路中，如果當(dāng)頻率、相位不同步時(shí)，檢出的低頻信號(hào)將產(chǎn)生頻率失真和相位失真。通過(guò)查閱資料我們知道，人在進(jìn)行語(yǔ)言