1、幅与检波电路进行仿真。调制与解调电路是现代通讯设施中重要构成局部。 为了实现信号的无线传输 , 在通讯设施中一定采纳调制与解调电路。调制是把待传输信号置入载波的过程 , 它在发送设施中进行。 调制的方法好多 , 假定用调制信号（ 信息） 控制载波的幅度 , 那么称为调幅。 解调是调制的逆过程 ,即从己调信号中还原出原调制信号 （ 信息）, 对换幅波的解调称为检第 3 页波。本设计是鉴于 MC1496的幅度调制与线性检波电路设计，第一设计调制与检波电路，再经过 Multisim 软件对电路进行仿真剖析。1.3 任务及要求：振幅调制器的开发用模拟乘法器 MC1496设计一振幅调制器，使其能实现信号
2、幅度调制，主要指标：载波频次： 15MHz 正弦波 调制信号： 1KHz 正弦波，输出信号幅度：大于等于 5V峰峰值无明显失真检波器的开发用模拟乘法器 MC1496设计一调幅信号同步检波器，主要指标：输入调幅信号：载波频次 15MHz正弦波，调制信号： 1KHz 正弦波，幅度大于 1V，调制度为 60%。输出信号：无明显失真，幅度大于 5V。1.4 工程环境：本工程是在 Multisim10 软件上模拟乘法器芯片 MC1496的调幅与检波电路设计与实现。NI Multisim 10 用软件的方法虚构电子与电工元器件，虚构电子与电工仪器和仪表， 实现了“软件即元器件 、“软件即仪器 。NI Mu
3、ltisim 10 是一个原理电路设计、电路功能测试的虚构仿真软件。2、有关介绍高频课程设计本是高频电子线路课程的重要构成局部，其目的在于加深理解检波的原理， 进一步对课本知识加以掌握， 根本掌握数字系统设计和调试方法， 增添集成电路应用知识， 培育我们的实质着手第 4 页能力和剖析、解决问题的能力。另一方面也可使我们能够运用自己所学到的知识， 学习设计小型高频电子线路的方法， 并且独立达成由原理图到实物的正确焊接、 调试过程，加强实质着手能力。 提升电路剖析和设计能力，为此后学习和工作打下坚固的根基。经过此次设计， 一方面加深我们对理论知识的认识和掌握， 另一方面也能够加强我们对问题的全面考
4、虑能力， 并且助于我们对理论知识的运用。Multisim 简介Multisim 是加拿大图像交互技术企业Interactive ImageTechnoligics 简称IIT 企业） 推出的以Windows为根基的仿真工具，适用于初级的模拟 / 数字电路板的设计工作。它包括了电路原理图的图形输入、电路硬件描绘语言输入方式，拥有丰富的仿真剖析能力 。工程师们能够使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图， 并对电路行为进行仿真。 Multisim 提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE技术就能够很快地进行捕获、仿真和剖析新的设计，这也使其更合适电子学教育。经过
5、Multisim 和虚构仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者能够达成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完好的综合设计流程 。 NI第 5 页Multisim 软件联合了直观的捕获和功能强盛的仿真， 能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和考证。依靠 NI Multisim ，能够立刻创办具有完好组件库的电路图， 并利用工业标准 SPICE模拟器模拟电路行为。借助专业的高级 SPICE剖析和虚构仪器，能在设计流程中提前对电路设计进 行的 快速 考证，从 而缩短建 模循 环。与 NI LabVIEW和SignalExpress 软件的集成，完美了拥有强盛技术的设计流程，进而能
6、够比较拥有模拟数据的实现建模丈量 。3、工程实行过程 ：3.1 工程原理1、模拟乘法器 MC1496的工作原理：模拟乘法器的管脚图：此中 V1、V2 与 V3、V4 构成双差分放大器，以反极性方式相连结， 而且两组差分对的恒流源 V5 与 V6 又构成一对差分电路， 所以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。第 6 页模拟乘法器的内部构造：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，小于或等于最大同意工作电压。依据 MC1496的特征参数，关
7、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 时应知足以下关系，即8=10, 1=4, 6=1212V6 （ 12）8 （ 10）2V12V8 （ 10）1 （ 412V1 （ 4） 第 7 页（2） 静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源 I0 的值来确立。当器件为单电源工作时，引脚 14 接地，5 脚经过一电阻 VR接正电源+VCC因为 I 0是 I的镜像电流，所以改变 VR能够调理 I0 的大小，即I I0 5VCCR0. 7V500当器件为双电源工作时，引脚 14 接负电源 -Vee，5 脚经过一电阻VR 接地，所以改变 VR能够调理 Iee0 .7V依据 M
8、C1496的性能参数，器件的静态电流应小于 4mA，一般取I0 5 1 。在本实验电路中 VR 用 6.8K 的电阻 RI mA15 取代。3设输入信号 U x U cos t ， U y U ym cos y t ，那么 MC1496乘法xm x器的输出 U0 与反响电阻 Rx1） 不接负反响电阻脚 2 和 3 短接a、U x 和Uy 皆为小信号 26mV 时，因为三对差分放大器 VT1，V T2，VT3，VT4 及 VT5，V T6均工作在线性放大状态，那么输出电压 U0 可近似表示为I RL U U K U UU 00 2x y x2UTy1Kxm 2.5 ym x y x y0U U
9、cos（ w w ）t cos（w w ）t 式中，K 乘法器的乘积系数， 与器件外接元件参数有关， 即K 0 L 2.6 KTU 温度的电压当量，当 T=300K时， mVU T 26q第 8 页湖 南 大 学 工 程训练R 输出负载电阻。L式2.5 说明，输入均为小信号时， MC1496可近似为一理想乘法器。输出信号U 中只包括两个输入信号的和频与差频重量。b、U为小信号， Ux为大信号大于 100mV时，因为双差分放大器 VT1、VT2 和 V T3、VT4处于开关工作状态，其电流波形将是对称的方波，乘法器的输出电压U 可近似表示为U 0 K0UxUK n为奇数 2.7 0U gm A
10、cos（ nw w ）t cos（nw w ）tn x y x y n 1U 中包括w 、x w3 、5 （2n 1）wx wy 等wx w wx wy y频次重量。2） 接入负反响电阻因为R 的接入，扩展了EU 的线性动向范围，所以器件的工作状态主要由U 决定，剖析说明：、当U为小信号 26mV时，输出电压U 可表示为x 0R 1L 2.8 U0 UxUy KEUxmU ymcos（wx wy ）t cos（wx wy ）tR U 2E T式中：K 2.9 E R U式2.9 说明，接入负反响电阻R 后，U为小信号时， MC1496近似为一理想的乘法器，输出信号U 中只包括两个输入信号的和频
11、与差频。、当U为大信号 100mV时，输出电压U 可近似表示为第 9 页2R0 L U （2.10） y0 L U （2.10）上式说明，U 为大信号时，输出电压 U0 与输入信号 Ux 没关。MC1496构成的振幅调制器电路如图 3 所示。此中载波信号经高频耦合电容 C1从 10 脚输入，C3 为高频旁路电容，使 8 脚接地。调制信号经低频耦合电容 C2，从1 脚输入。调幅信号从 12 脚单端输出。R12能够调理 m a 的值，也能够是电路对称，减小载波信号输出。器件采纳双电源供电方式，所以 5 脚的偏置电阻 R5接地。3.2 工程设计内容3.2.1 一般调幅电路设计：用模拟乘法器实现单频调
12、幅一般条幅波的实现框图：依据上边的引脚图，作出以下设计：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 通道负反响电阻 R 8。假定实现一般调幅， 可经过调理第 10 页10k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，调理电位器能够改变 Vy的大小，即改变指数 Ma；假定实现 DSB调制，10k 电位器 RP1 使 1、4 脚之间直流等电位，即 Y通道输入信号仅为沟通调制信号。 为了减小流经电位器的电流， 便于调
13、零正确，可加大两个 750 电阻的阻值，比方各增大 10。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，器件才有优秀的相乘作用，否那么输出电压中会出现较大的非线性偏差。明显，输入线性动向范围的上限值太小，不适应实质需要。 为此， 可在发射极引出端 2 脚和 3 脚之间依据需要接入反响电阻 R8=1k，进而扩大调制信号的输入线性动向范围，该反响电阻同时也影响调制器增益。 增大反响电阻，会使器件增益降落，但能改良调制信号输入的动向范围。MC1496可采纳单电源，也可采纳双电源供电，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
14、决定于温度性能的设计要求。假定要在较大的温度变化范围内获得较好的载波克制成效， R5、R6 一般不超出 5 1；当工作环境温度变化范围较小时，能够使用稍大的电阻。5 脚电阻 R7 决定于偏置电流 I 5 的设计。I 5 的最大额定值为 10mA，往常取 1mA。由图可看出，当取 I 5=1mA，双电源 +12V，-8V供电时， R7 可近似取 6.8k 。输出负载为 R15，亦可用 L2 与 C7构成的并联谐振回路作负载，其谐振第 11 页频次等于载频， 用于克制因为非线性失真所产生的无用频次重量。 VT所构成的射随器用于减少负载变化和丈量带来的影响。 下边是实验电路图：因为实验要求中输出信号
15、为 5V以上，即为大信号，假如用本来的电路会造成波形失真，所以需要设计带通滤波器。带通滤波器band-pass filter 是一个同意特定频段的波经过同时障蔽其余频段的设施。比方 RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。第 12 页3.2.2 检波电路的设计同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。 利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其工作原理以下：在乘法器的一个输入端输入振幅调制信号如克制载波的双边带信号，另一输入端输入同步信号即载波信号，经乘法器相乘，由上式可得输出信号 U0t 为下边是同步检波器的框图：检波的物理过程以下： 在高频信号电压的正半周时， 二极管正导游通并
16、对电容器 C 充电，因为二极管的正导游通电阻很小，所以充电电流iD 很大，使电容器上的电压 c 很快就靠近高频电压的峰值。 充电电流的方向如左图所示。第 13 页理想状况下， 峰值包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完好同样。 但实质上两者之间总会有一些差距， 亦即检波器输波形有某些失 真。本实验能够察看到该检波器的两种特有失真： 即惰性失真和负峰切割失真。惰性失真是因为负载电阻 R与负载电容 C选得不适合， 使放电时间常数 RC过大惹起的。惰性失真又称对切割失真，如左以下列图所示。往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，如右以下列图所示。下边是检波实验
17、图：第 14 页4、结果剖析4.1 调幅电路 ：在实现调幅时载波信号加载在 Q1，Q4 的输入端，即IO8、IO10 管脚。调制信号加载在差动放大器 Q5、Q6 即管脚IO1、IO4。IO2、IO3 管脚外接电阻， 以扩大调制信号动向范围。 已调制信号由双差动放大器的两集电极输出。接于正电源电路的电阻 R6, R4用来分压，以便供给相乘器内部 Q1Q4管的基极偏压；负电源经过 RP，R12，R13 及R9，R10 的分压供给相乘器内部 Q5、Q6 管基极偏压，RP 为载波调零电位器，调理RP 可使电路对称以减小载波信号输出； R8,R14 为输出端的负载电阻，接于 IO2、IO3端电阻R7 用
18、来扩大U 的线性动向范围，同时控制乘法器的增益。载波信号由 XFG1提控 Ct =VcmcosCt 经过电容C1，C2 以及R5 加到相乘器的输入端 IO8，IO10 管脚。调制信号由 XFG2供给 t =Vcost ，经过电容 C4 及第 15 页电阻R12,R9 加到乘法器的输入端 IO1，IO4 管脚。输出信号经过 C3输出。仿真电路测试数据剖析乘法器的直流工作点经过仿真得出乘法器的直流工作点 直流工作点是各个管脚在电路中的工作点并不是管脚号。可得， V3=V2，V1 0=V9，V14= V15，V（11）=V12，且V1 5-V22.6V2V所以MC1496内部的晶体管Q1 处于导通状
19、态，同理可得出 Q2，Q3，Q4 这三个晶体管也处于工作状态； V2-V9，所以晶体管 Q5 导通，同理可得Q6 也处于工作状态； V 1 1-V 126V2V 所以Q7 处于工作状态，同理可得 Q8 也处于工作状态。由总电路可得示波器的通道 A为调制信号；通道 B为已调信号；通道 C为检波出来的信号；通道 D可接载波信号。实验调试到后边出波形后出现了如以下列图同样的失真， 经过老师的指导我加了带通滤波器， 可是仍是失真， 此后老师说因为实验要求里调制信号为大信号，所以带通滤波器中的电容应当依据f1 调LC整，所以减小了电路的失真。第 16 页调整后：载波信号第 17 页调幅信号调幅波形：剖析
20、：本次实验经过用 MC1496对输入的信号相乘， 再经过放大器来对其功率进行放大， 使最后的输出波形幅度抵达了 5V。根本知足了本次实验的要求。第 18 页4.2 检波电路依据公式可知， 要实现同步检波需将与高频载波同频的同步信号与已调信号相乘，实现同步解调。经过低通滤波器滤除 2 1邻近的频率重量后，获得频次为 的低频信号：uo U UC cos cost同步检波亦采纳模拟乘法器 MC1496将同步信号与已调信号相乘，其电路图如图 3.5 所示。v 端输入同步信号或载波信号v ，cv 端输入已调波信号 vs ，输出端接有电阻 R11、C6构成的低通滤波器和 1uF 的隔直电容，所以该电路对有
21、载波调幅信号及克制载波的调幅信号均可实现解调，但要合理的选择低通滤波器的截止频次。第 19 页本次检波实验数据：调制信号频次调制信号幅度第 20 页调制度检波波形：第 21 页5、工程总结：经过进行本次工程训练， 我对一般条幅的有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。并认识到自己并无将书籍上的知识很好的意会并能应用到实质中来。在本次不够工程训练的开始， 并无抓紧时间操作， 对待的态度也不够仔细，在第一次听了导师的解说以后才对本次工程训练有了更仔细的态度和更深的认识。 在实践中最简单忽视的就是根来源理， 在中期检查的时候， 自己的波形并无弄出来， 很大一局部原
22、由是没有弄清楚原理，一味的上网研究电路图，而后希望老师帮助自己调试，自己也没有仔细的该参数调波形。中期检查上老师讲了调幅和检波的原理， 并介绍我们回去看以前学过的课本弄清楚原理。 在几日的学习和调试中终于将调幅与检波的仿真切验达成。此次工程训练很好的锻炼了我的实践能力和知识的运用能力， 熟悉了操作软件和根来源理， 总结了好多学习经验， 也为此后的实验打下了根基。别的，本次工程训练的另一个软件并无在有限时间内掌握， 但是经过其余同学的代码对其有了简单的认识。见附录第 22 页6、参照文件：1 樊昌信, 通讯原理M . 北京: 国防工业第一版社 , 2001 .2 张肃文, 陆兆熊. 高频电子线路 M . 北京: 高等教育第一版社, 1993 .3 于洪珍，通讯电子电路 M . 北京: 电子工业第一版社 ,2002 .4 周锦荣, 林楠. 鉴于Multisim10 的MC1496 调幅电路仿真及剖析 J 龙岩学院学报， 2021，2636.第 23 页7、附录PSPICE发源用于模拟电路仿真的 SPICE
