不对称斩波电路设计.docx
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不对称斩波电路设计.docx
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不对称斩波电路设计
课程设计(论文)任务及评语
院(系):
电子与信息工程学院教研室:
电子信息工程
学号
100404038
学生姓名
刘峰
专业班级
电子102
课程设计(论文)题目
不对称斩波调幅电路
课程设计(论文)任务
设计任务:
1.设计不对称斩波调幅电路用EWB仿真,
2.能够观察输入输出波形。
3.并写出其工作原理。
设计参数:
调制信号频率1000HZ,载波频率10000HZ,
输入电压幅度自定。
设计要求:
1.分析设计要求,明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,绘制结构框图。
2.确定合理的总体方案。
对各种方案进行比较,以电路的先进性、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,敲定可行方案。
3.设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
4.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
指导教师评语及成绩
平时成绩(20%):
论文成绩(40%):
答辩成绩(40%):
总成绩:
指导教师签字:
学生签字:
年月日
第1章绪论
不对称斩波调幅电路设计意义
所谓斩波调幅就是将所要传送的信号通过一个受载波频率控制的开关电路,以使它的输出波形被“斩”成周期为
/
的脉冲,因而包含
及各种谐波分量等。
再通过中心频率为
的带通滤波器,取出所需要的调幅波输出,即实现了调幅。
为得到使受调波的幅度随调制信号而变化的电路。
调幅器输出信号幅度与调制信号瞬时值的关系曲线叫做调幅特性。
理想的调幅特性应是直线,否则便会产生失真。
调幅器主要由非线性器件和选择性电路构成。
非线性器件实现频率变换,产生边带和谐波分量;选择性电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分,如高次谐波等。
常用的非线性器件有晶体二极管、场效应晶体管等。
选择性电路大多用谐振回路或带通滤波器。
按照电平的高低,调幅器可分为高电平调幅和低电平调幅。
大功率广播或通信发射机多采用高电平调幅器。
这种调幅器输出功率大,效率高。
载波电话机和各种电子仪器多采用低电平调幅器。
它们对输出功率和效率要求不高,可以选用调幅特性较好的电路。
本文设计要求及参数要求
本次设计的是一个不对称的斩波调幅电路,所谓斩波调幅就是将所要传送的信号通过一个受载波频率控制的开关电路,以使它的输出波形被“斩”成周期为
的脉冲,因而包含
及各种谐波分量等。
再通过中心频率为
的带通滤波器,取出所需要的调幅波输出,即实现了调幅。
设计要求:
1.设计不对称斩波调幅电路用EWB仿真,
2.能够观察输入输出波形。
3.并写出其工作原理。
参数要求:
调制信号频率1000HZ,载波频率10000HZ,
输入电压幅度自定。
设计任务:
1.分析设计要求,明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,绘制结构框图。
2.确定合理的总体方案。
对各种方案进行比较,以电路的先进性、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,敲定可行方案。
3.设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
4.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
总体设计方案
图1.1.总体设计方案框图
所谓斩波调幅就是将所要传送的信号
通过一个手载波频率
控制的开关电路(斩波电路),以使它的输出波形被切割成周期为
/
的脉冲,因而包含
及各种谐波分量;再通过中心频率为
的带通滤波器,取出所需要的调幅波输出
即实现了调幅。
本次课程设计不对称斩波条幅电路由开关电路和带通滤波器组成如下图所示为斩波调幅方框图。
电路中的开关电路可由二级管组成。
桥式电路即可起到开关电路作用。
图1.1斩波调幅器方框图
开关函数
因此,
是一个振幅等于1重复频率为
的矩形波。
斩波后的电压
为
斩波调幅器工作原理:
图1.2斩波调幅原理图
由于
可用如下的傅里叶级数展开为所以
如果,则
中包含
等项。
通过中心频率为
的带通滤波器后,即可取出(
)项,即输出电压
为载波被抑止的双边带(
)输出。
第2章不对称斩波调幅电路各单元电路设计
不对称斩波调幅电路开关电路设计
利用二极管的单向导电性,四个二极管起到开关作用。
图2.1二极管电桥斩波调幅电路
图中
,
。
应取得足够大,以使二极管的通断完全由
控制,即当
时,四个二极管导通,使输出电压
等于零;当
时,四个二极管截止,使
,因此可以实现调幅。
图2.2开关电路图
不对称斩波调幅电路带通滤波器设计
滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
按电路组成分可分为:
LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器。
常用的滤波器有有源和无源两种,无源滤波器即为由无源原件组成如L、R和C组成。
无源滤波器电路的通带放大倍数和其截止频率都随负载而变化,这一点不符合信号处理的要求,因而产生有源滤波电路。
有源滤波器有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。
集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗比较低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
由集成和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外,它还具有一定的增益,且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。
由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点,因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。
有源滤波器的性能更加好.
综合以上分析,本次设计选用有源带通滤波器。
2.3带通滤波器的原理分析
本实验要求设计带通滤波,设计采用有源二阶网络完成。
将一个低通滤波器和一个高通滤波器串联即可得到一个带通滤波器。
如图2.4。
图2.3带通滤波器电路图
二阶有源模拟带通滤波器电路,如图四所示。
图中R1、C2组成低通网络,R3、C1组成高通网络,A、Ra、Rb组成了同相比例放大电路,三者共同组成了具有放大作用的二阶有源模拟带通滤波器,以下均简称为二阶带通滤波器。
与一阶RC滤波电路相比,二阶RC滤波电路对通频带外信号的抑制能力更强,滤波效果更好。
二阶RC电路移相范围为180°,比一阶电路移相范围更大。
二阶RC滤波电路不仅能实现低通和高通滤波特性,还可实现带通滤波特性。
其幅频特性如下所示:
图2.4带通滤波器幅频特性
图中,当ω=
时,电压放大倍数达到最大。
带通滤波器的通频带宽度为
,显然Q值越高,则通频带越窄。
在通频带内滤波器幅度是平坦的,而通带外的各种干扰信号却具有无限抑制能力。
各种带通滤波器总是力求趋近理想矩形特性。
2.4带通滤波器的电路图
图2.5带通滤波器电路图
第3章不对称斩波调幅电路整体设计电路
3.1不对称斩波调幅电路整体电路图
图3.1不对称斩波调幅电路图
图3.1不对称斩波调幅电路图
3.2开关电路输出波形仿真
开关电路输出波形与前面方案分析中的波形基本一致,说明仿真正确。
3.3斩波调幅电路输出波形仿真
整体电路输出波形与前面方案分析中的波形基本一致,略微有些失真,但总体符合方案期望的要求,说明仿真基本正确。
第4章设计总结
本课程的课程设计是设计不对称斩波调幅电路,能观察输入输出波形并且通过EWB软件仿真出输出波形。
拿到这个项目之后,首先查阅了大量资料,了解了带通滤波器的基本模型,及公式算法。
通过这次课程设计,加强了动手、思考和解决问题的能力。
同时也发现了自身的不足,了解到自身的水平十分有限,需要学习的地方还很多,有很多知识需要自己去拓展,同时也需要更多的实践来完善我们对知识的理解。
在整个课程设计过程中,通过实际的操作,调试,对滤波器有了更深入的了解。
在电路图设计的时候本设计采用了先让需要调幅的信号经过一个振幅等于1的开关电路,然后通过一个带通滤波器输出被调幅的信号。
本设计通过仿真经过开关函数的波形与整体输出波形来观察是否符合设计要求,开关函数波形与预计波形相符合,整体输出波形仿真略微失真,但整体基本一致,能够实现预期目的。
参考文献
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[5]沈伟慈《高频电路》西安电子科技大学出版社2000.7
[6]高如云《通信电子线路》西安电子科技大学出版社,2002.4
[7]王兆安《电力电子技术》机械工业出版社,2006.5
[8]阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社,2006.5
附录
器件清单:
序号
名称
型号
数量
1
电阻
100ohm
4
2
电阻
50ohm
1
3
电容
300nf
2
4
示波器
XSC1
1
5
集成运放
OPAMP_3T_VIRTUAL
1
6
电压源1
10V
1
7
电压源2
50V
1
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- 不对称 电路设计