测控电路课程设计--开关型振幅调制与解调电路的设计与调试
实验三 振幅调制与解调
实验三 振幅调制与解调一、实验目的1. 掌握使用集成模拟乘法器实现全载波振幅和抑制载波双边带调幅得方法和过程 2. 掌握测量调幅系数得方法 3. 掌握调幅波解调得方法4. 了解使用二极管包络检波得主要指标、检波效率、波形失真 5. 掌握用集成电路实现同步检波得方法 二、 实验原理及电路2.1 模拟乘法器1496幅度调制就是载波的的振幅受调制信号的控制而变化,即已调波振幅变化与调制信号振幅成正比。
通常称高频信号为载波信号,低频信号为调制信号,调幅器为产生调幅信号的装置。
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器,图4-1为1496芯片引脚及内部电路图,它是一个四象模拟乘法器的基本电路。
⑧、⑩脚之间输入信号v 1 ,①、④脚之间输入调制信号v 2 ,则⑥、⑿脚之间输出信号正比于两输入信号之乘积。
进行调幅时,载波信号v C 加在引脚⑧、⑩之间;调制信号v Ω 加在引脚①、④之间。
②、③引脚为增益控制端,外接1k Ω电阻,以扩大调制信号动态范围。
已调制信号从双差动放大器的集电极(即引出脚⑥、⑿之间)输出。
2.2 集成模拟乘法器调幅电路图4-1 1496芯片引脚及内部电路图用1496集成电路构成的调幅器电路图如图4-2所示,图中Rp 1用来调节引脚①、④之间的直流平衡,Rp 2用来调节⑧、⑩之间的直流平衡。
上通道IN 1为载波信号u C (t )输入端,下通道IN 2为调制信号u Ω(t )输入端。
⑥脚输出信号后接三极管T 构成的射极跟随器,以提高调幅器的带负载能力,OUT 为已调信号AM 输出端。
2.3 解调电路调幅波的解调即从调幅信号中取出调制信号的过程,常称为检波。
调幅波解调方法有二极管包络检波和同步检波两种。
1)二极管包络检波器二极管包络检波器适合于含有较大载波分量的大信号的检波过程,优点是电路简单。
实验电路如图4-3所示,主要由二极管D 及RC 低通滤波器组成,它利用二极管的单向导电性和检波负载RC 的充放电过程实现检波。
课程设计振幅调制解调器的设计
AM振幅调制解调器的设计与仿真目录1.课程设计的目的 (2)2.课程设计的内容 (2)3.课程设计的原理 (2)4.课程设计的步骤或计算 (4)5.课程设计的结果与结论 (8)6.参考文献 (9)一.课程设计的目的目的:通过课程设计,使学生加强对高频电子技术电路的理解,学会查寻资料﹑方案比较,以及设计计算等环节。
进一步提高分析解决实际问题的能力,创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会,锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领,真正实现由课本知识向实际能力的转化;通过典型电路的设计与制作,加深对基本原理的了解,增强学生的实践能力。
二. 课程设计的内容1、 AM振幅调制解调器的设计(1)AM振幅调制解调器的设计设计要求:用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器,使其能实现AM信号调制主要指标:载波频率: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(2)AM信号同步检波器设计要求:用模拟乘法器MC1496设计一AM信号同步检波器主要指标:输入AM信号:载波频率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。
三. 课程设计原理1. MC1496模拟乘法器MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。
其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。
其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器,VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1~VT4。
VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。
引脚8与10接输入电压UX,1与4接另一输入电压Uy,输出电压U0从引脚6与12输出。
引脚2与3 外接电阻RE,对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈,以扩展输入电压Uy的线性动态范围。
引脚14为负电源端(双电源供电时)或接地端(单电源供电使),引脚5外接电阻R5。
用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。
测控电路课程设计报告--信号采集调理电路的设计
图3-4-2 解调电路设计框图
设计电路如图3-4-2所示。运放U3,二极管D1、D2,电阻R11、R12、R13,R14构成半波检波电路。运放U4,电阻R15、R16、R17,R18构成反相输入加法电路,并与前端的半波检波电路一起构成全波检波电路。
图3-4-2精密全波整流电路原理图
参数确定:取R11=R14=100KΩ,R15=R21=2R16=200KΩ
参数确定:C1=1uF,C2=1nF,C3=1uF,R1=200KΩ,R2=R3=R4=100 KΩ
放大器供电电源为:±15V。
3.2
采用了最简单的同相交流放大电路来实现对采集到的信号进行放大,放大倍数为两倍,起初也试用了差动放大电路和高输入阻抗自举式组合电路,但由于电阻较多,设置不合理,一直调试不出理想的结果,而自举式组合电路也会带来噪声影响波形,所以最后决定采用同相交流放大电路。
接收设计报告,课程设计验收
CAD实验室
7月6日下午
设计验收
接收设计报告,课程设计验收
CAD实验室
第1章
本设计基于信号采集调理电路的设计。采用美国国家仪器NI有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具Multisim进行仿真,其适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。在本次设计中,使用Multisim进行电路设计和仿真,验证电路设计的可靠性,观察电路的运行结果。
测控电路课程设计
测控电路课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握测控电路的基本原理和应用,培养学生对测控电路的兴趣和好奇心,提高学生的实际操作能力和创新能力。
具体分为以下三个方面:1.知识目标:使学生了解测控电路的基本概念、组成原理和功能,理解测控电路在实际工程中的应用,掌握测控电路的基本分析和设计方法。
2.技能目标:培养学生运用测控电路解决实际问题的能力,能独立进行测控电路的安装、调试和维护,具备一定的实验操作技能。
3.情感态度价值观目标:激发学生对测控电路的热爱和兴趣,培养学生勇于探究、创新的精神,使学生认识到测控电路在现代社会中的重要地位和作用。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括测控电路的基本原理、组成要素、功能及其在实际工程中的应用。
具体安排如下:1.教材章节:根据人教版《电子技术》第五章第三节“测控电路”进行教学。
2.教学内容:(1)测控电路的基本概念:介绍测控电路的定义、分类及其在工程中的应用。
(2)测控电路的组成原理:讲解测控电路的组成要素,包括传感器、信号处理电路、执行器等,以及它们之间的关系。
(3)测控电路的功能:介绍测控电路在自动控制、信号处理等方面的功能和作用。
(4)测控电路的分析与设计方法:讲解测控电路的分析与设计方法,包括系统建模、系统分析、控制器设计等。
(5)测控电路的实际应用案例:介绍测控电路在工业生产、科学研究等领域的实际应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用多种教学方法相结合的方式进行教学,具体如下:1.讲授法:教师对测控电路的基本概念、组成原理、功能及应用进行系统的讲解,使学生掌握测控电路的基本知识。
2.案例分析法:通过分析实际应用案例,使学生了解测控电路在工程中的应用和价值。
3.实验法:安排课堂实验,让学生亲自动手进行测控电路的安装、调试和维护,提高学生的实际操作能力。
4.讨论法:学生进行分组讨论,分享学习心得和经验,培养学生团队合作精神和沟通能力。
振幅调制与解调设计报告
振幅调制与解调设计报告⾼频电⼦线路课程设计实验报告《振幅调制与解调电路设计》信息学院 09电⼦B班吴志平 0915212020⼀、设计⽬的:1、通过实验掌握调幅与检波的⼯作原理。
2、掌握⽤集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制波双边带调幅的⽅法和过程,并研究已调波与⼆输⼊信号的关系。
3、进⼀步了解调幅波的原理,掌握调幅波的解调⽅法。
4、掌握⽤集成电路实现同步检波的的⽅法。
5、掌握调幅系数测量与计算的⽅法。
⼆、设计内容:1.调测模拟乘法器MC1496正常⼯作时的静态值。
2.实现全载波调幅,改变调幅度,观察波形变化并计算调幅度。
3.实现抑⽌载波的双边带调幅波。
4.完成普通调幅波的解调5.观察抑制载波的双边带调幅波的解调三、设计原理:幅度调制就是载波的振幅(包络)受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信号的振幅成正⽐。
通常称⾼频信号为载波信号,低频信号为调制信号,调幅器即为产⽣调幅信号的装置。
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和同步检波器,在此,我们主要研究同步检波器。
同步检波器:利⽤⼀个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘,再通过低通滤波器滤除⾼频分量⽽获得调制信号。
本设计采⽤集成模拟器1496来构成调幅器和解调器。
图4-1为1496芯⽚内部电路图,它是⼀个四象限模拟乘法器的基本电路,电路采⽤了两组差动对由V1—V4组成,以反极性⽅式相连接;⽽且两组差分对的恒流源⼜组成⼀对差分电路,即V5与V6,因此恒流源的控制电压可正可负,以此实现了四象限⼯作。
D、V7、V8为差动放⼤器 V5与 V6的恒流源。
进⾏调幅时,载波信号加在 V1—V4的输⼊端,即引脚的⑧、⑩之间;调制信号加在差动放⼤器V5、V6的输⼊端,即引脚的①、④之间,②、③脚外接 1KΩ电位器,以扩⼤调制信号动态范围,⼰调制信号取⾃双差动放⼤器的两集电极(即引出脚(6)、(12)之间)输出。
幅度调制与解调
测控电路课程实验报告一、实验目的1、了解幅度调制解调的原理与方法。
2、掌握用集成模拟乘法器构成调幅的方法。
3、掌握用开关式原理实现相敏检波的方法。
4、了解开关式原理实现相敏检波的主要指标、检波效率及波形失真。
二、实验内容在实验箱上找到本次实验的单元电路,对照“幅度调制与解调实验原理图”,熟悉元件位置和实际电路布局——实验线路上部为乘法器MC1496构成的调幅器,下部为开关式全波想敏检波电路。
接通+12V、-12V电源,以及函数信号发生器单元+12V,-12V电源。
对应发光二极管点亮。
平衡调幅实验(1)当Uc、Ux=0时,测试MC1496各管脚电压,看是否与“附录一”原理部分讲的相符。
(2)产生抑制载波振幅调制在Uc端(TP101处)f0=32KHz的载波(由函数信号发生及波形转换单元提供,参考实验一:函数信号发生及波形转换电路实验),Ucp-p=1.2V;Ux端(TP102处)输入f0=1KHz 信号,使UΩp-p为零,调节可调电阻RP(逆时针调节),使TP103处测试的信号u0=0(此时U4=U1)。
逐渐增大UΩp-p(最大峰值为2V,太大会失真),直至出现抑制载波的调幅信号出现(用示波器在TP103处测试)。
由平衡调幅部分产生的调幅波(Ux=0.3VP-P,Uc=0.8VP-P,Uo=2VP-P)作为实验相敏检波部分的调幅波输入信号。
(3)产生有载波振幅调制信号在步骤(2)的基础上调节RP(顺时针调节),使输出信号中有载波存在,(如波形失真,可适当减小调制信号幅度),则输出有载波的振幅调制信号。
三、涉及实验的相关情况介绍(包括使用软件或实验设备等情况)MC1496幅度调制模块DDS信号发生器两台模拟示波器一台四、实验结果采用频率为32KHz的交流作为载波信号,幅值为2V的交流作为输入信号得如下波形:。
测控电路信号调制解调电路
PART 03
解调基本原理
解调定义及类型
解调定义
解调是从已调信号中恢复出调制 信号的过程。
解调类型
模拟解调和数字解调,根据调制 方式可分为调频解调、调相解调 和调幅解调。
解调过程
频率解调
01
通过改变电路参数,使回授信号的频率与调制信号一致,从而
恢复出调制信号。
相位解调
02
通过比较输入信号与回授信号的相位差,恢复出调制信号的相
多模式多频段支持
随着通信标准和频段的不同,调制解调电路需要支持多种标准和频 段,需要采用更灵活的软件可配置技术。
低功耗设计
在便携式和嵌入式应用中,低功耗设计是调制解调技术的关键挑战之 一,需要采用更有效的电源管理技术和低功耗设计方法。
技术前景展望
01
5G通信技术
随着5G通信技术的推广和应用,调制解调技术将发挥更加重要的作用,
PART 02
调制基本原理
调制定义
调制定义:调制是一种将低频信号(如声音、图像等)加载 到高频载波信号(如无线电波、光波等)上的过程,以便于 传输和接收。
调制定义调制是将低频信号转换为高频载波信号的过程,通 过改变载波信号的某些参数(如振幅、频率或相位),将低 频信号的信息加载到载波信号上,实现信息的传输和接收。
调制类型(如:
通过改变载波信号的振幅来加载 低频信号,接收端通过检测载波 信号的振幅变化来还原低频信号。
FM(调频)
通过改变载波信号的频率来加载低 频信号,接收端通过检测载波信号 的频率变化来还原低频信号。
PM(调相)
通过改变载波信号的相位来加载低 频信号,接收端通过检测载波信号 的相位变化来还原低频信号。
测控电路中的调制技术
振幅调制器与解调器的设计
Ma=30%
调制信号峰峰值为200mv
解调信号峰峰值为73mv 输出信号波形
Ma=100%
调制信号峰峰值为200mv
解调信号峰峰值为66mv 输出信号波形
峰值为564mv 调节RP1,VAB=-0.4V,输出信号波形
峰值为286mv 调节RP1,VAB=-0.2V,输出信号波形
峰值为0mv 调节RP2,VAB=0V,输出信号波形
峰值为266mv 调节RP2,VAB=+0.2V,输出信号波形
峰值为558mv 调节RP2,VAB=+0.4V,输出信号波形
频率为1KHz,峰值为80mv 输出信号波形
频率为1KHz,峰值为100mv 输出信号波形
实验步骤六
将函数波发生器的输出正弦信号加到AM调幅器实验电路板的 调制信号输入IN2端。 示波器的CH1通道接到AM调幅器实验电路板的输出OUT端。 观察输出信号波形,调节RP2电位器使输出信号最小。
输出信号波形
VMIN=19mV
调幅输出信号波形
实验步骤十四
调节RP1改变VAB的值,观察并记录ma =100% 和ma >100% 两种调幅波在零点附近的波形情况。
Ma=100% 调节RP1,ma=100%,调幅输出信号波形
ma>100% 调节RP1, ma>100% ,调幅输出信号波形
三、实现解调全载波信号(AM)
在AM调制器的载波信号输入端IN1加 VC(t)=10Sin2π×105t(mV)信号(已调好),调制信号端 IN2不加信号。
振幅调制与解调设计报告
高频电子线路课程设计实验报告《振幅调制与解调电路设计》信息学院 09电子B班吴志平 0915212020一、设计目的:1、通过实验掌握调幅与检波的工作原理。
2、掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制波双边带调幅的方法和过程,并研究已调波与二输入信号的关系。
3、进一步了解调幅波的原理,掌握调幅波的解调方法。
4、掌握用集成电路实现同步检波的的方法。
5、掌握调幅系数测量与计算的方法。
二、设计内容:1.调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。
2.实现全载波调幅,改变调幅度,观察波形变化并计算调幅度。
3.实现抑止载波的双边带调幅波。
4.完成普通调幅波的解调5.观察抑制载波的双边带调幅波的解调三、设计原理:幅度调制就是载波的振幅(包络)受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信号的振幅成正比。
通常称高频信号为载波信号,低频信号为调制信号,调幅器即为产生调幅信号的装置。
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和同步检波器,在此,我们主要研究同步检波器。
同步检波器:利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘,再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。
本设计采用集成模拟器1496来构成调幅器和解调器。
图4-1为1496芯片内部电路图,它是一个四象限模拟乘法器的基本电路,电路采用了两组差动对由V1—V4组成,以反极性方式相连接;而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路,即V5与V6,因此恒流源的控制电压可正可负,以此实现了四象限工作。
D、V7、V8为差动放大器 V5与 V6的恒流源。
进行调幅时,载波信号加在 V1—V4的输入端,即引脚的⑧、⑩之间;调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端,即引脚的①、④之间,②、③脚外接 1KΩ电位器,以扩大调制信号动态范围,己调制信号取自双差动放大器的两集电极(即引出脚(6)、(12)之间)输出。
振幅调制与解调电路
vO
Vm
t
≥
t t1
t tt1
(a)
(b)
图 4-4-9 惰性失真
(a)不产生惰性失真
(b)产生惰性失真
单音调制时不产生惰性失真的充要条件:
(3) 分析
RLC ≤
1 - Ma2 ΩMa
Ma和 越大,包络的下降速度越快,不产生惰性失真
所要求的 RLC 值必须越小。
多音调制时,作为工程估算, 和 Ma 应取其中的最大 值。一般按 maxRLC ≤ 1.5 计算 。
若
Vrm
V>rmV(m10,VVmrMm0 aco<s
t)cosct
1,合成了不失真的调幅信号,可
通过包络检波器检波。
4.同步检波的关键:产生与载波同频同相的同步信号
① 对双边带,可从已调波信号取出 例:双边带调制信号
vS (t) kav (t)cosct
取平方,vS2 (t ) ka2v2 (t ) cos 2 ct ,取角频率为 2c 的分量
(2)小信号检波 ① 条件:vS 振幅 Vm 足够小(几至十几毫伏),此时,二 极管应设有很小的偏置电流。
五、二极管包络检波电路中的失真
设: vS(t) =Vm0(1+Macos t)cosct,要求:
(1)
Vm0(1 - Ma) ≥ 500 mV
(2)RLC 的低通滤波器带宽应大于 Fmax。
1.惰性失真
RLC C 向 RL的放电速度 C 的泄放电荷量 D 导通时间 锯齿波动 vAV 增大。
为提高检波性能,RLC
取值应足够大。当满足
RL
1
cC
和 RL>> RD 的条件时,可以认为,VAV Vm,即检波电压传
振幅调制电路的设计与制作(DOC)
西南xx大学课程设计报告课程名称:高频电路课程设计设计名称:振幅调制电路的设计与制作姓名:学号:班级:指导教师:起止日期:西南xx大学信息工程学院制课程设计任务书学生班级:学生姓名:学号:设计名称:振幅调制电路的设计与制作起止日期:指导教师:课程设计学生日志振幅调制电路的设计与制作一、设计目的和意义1.加深理解幅度调制与检波的原理。
2.掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。
3.掌握集成模拟乘法器的使用方法。
4.能够根据原理图连接对应的调制信号输出与解调位置的信号输入。
二、设计原理由集成模拟乘法器MC1496构成的振幅调制电路,可以实现普通调幅、抑制载波的双边带调幅以及单边带调幅。
本次实验采用MC1496模拟乘法器是对两个模拟信号(电压或电流)实现相乘功能的有源非线性器件。
主要功能是实现两个互不相关信号相乘.即输出信号与两输入信号相乘输出,总电路图如图1所示。
图1 电路原理图振幅调制是由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制信号的规律变化。
我所做的课题要求是产生DSB波即双边带调幅信号,就是抑制载波的双边带调幅。
抑制载波,保留上、下边带形成的,它可以用载波和调制信号直接相乘得到。
由抑制载波双边带调幅信号的频谱可知,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,即可得到原始的调制信号频谱,从而恢复出原始信号。
载波相位在调制信号的0交点处要突变180°如下图2 DSB 调幅信号所示,在调制信号的负半周,已调波载波与原载波相位相反。
因此严格地说,DSB 信号并非单纯的振幅调制信号,而是既调幅又调相的信号。
调制信号载波信号设载波信号的表达式为:()t U u c cm c ωcos =,调制信号的表达式为t V t u cm Ω=Ωcos )(以上两个信号输入之后则调制信号的表达式为:tt m V u c cm ωcos )cos 1(0Ω+= 公式1=t mV t t mV t Vc cm c cm c cm)cos(21)cos(21cos Ω-+Ω++ωωω图2抑制载波双边带调幅信号MC1496是双平衡四象限模拟乘法器,其内部结构电路如图3所示。
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测控电路课程设计说明书设计题目:开关型振幅调制与解调电路的设计与调试目录一:实验任务、要求及内容 (3)二:实验过程及原理 (3)三:分析误差原因 (11)四:分析电路中产生的故障 (13)五:实验总结 (13)一:实验任务、要求及内容1任务:利用场效应管的开关特性,实现低频信号的幅值调制与解调,以抑制噪声干扰,提高信噪比。
2要求:参考指定的资料,设计出相应的各部分电路,组装与调试该电路,试验其抗干扰性能。
3内容:(1).分析各部分电路工作原理,选择相应的参数。
(2).画出完整的电路图。
(3).分析电路实验中产生的故障。
(4).分析误差原因。
4电路参数:调制信号:正弦波频率<500HZ 幅值<0.1v 。
载波:方波频率:5——10KHZ 幅值:5——7v 占空比:50%。
调制后信号幅值>5v。
5时间安排建议:全部时间一周。
其中:设计1-2天,调试2-3天,总结1天安排1天。
二:实验过程及原理(一)元器件的可靠性检验:1.运放的可靠性检验:先用运放搭成跟随器,输入正弦信号,用示波器检验器是否跟随;之后用运放搭成反向放大器,输入正弦信号看输出幅值与相位;2.稳压管的匹配:将稳压二极管串联电阻构成稳压电路,接入电源,测其性能参数,选择稳压值相近的两个稳压管。
3导线的可靠性检验:把将要用到的导线全部用万用表检测其通断;(二)原理方框图:(三)方波发生电路:原理图如下:方波发生电路中,积分电路的电压电流关系:001u [()]t o c Q i t dt Q C C ==+⎰ 其中0Q 是t=0时电容器已存储的电荷,由ic=-Ii=-ui/R,得到:001()t o i o u u t dt U RC=-+⎰ 常量0oU 根据初始条件确定,即t=0时,o u (0)=0o U =Q0/C.当输入为常量时,输出为:0()i o o u u t t U RC=-+ 可见输入为方波时输出为三角波。
上图为迟滞比较电路,该电路用的是同向迟滞比较电路。
R1=0时,ui 接地,UR 接输入,Uo 接输出,门限电压由3223230o R U U R R R R R R +=++求得: 23o R U U R R =-。
o U 由稳压管确定.由此我们选定电阻R1=10K Ω,R2=10K Ω,R3=30K Ω,R4=2.2K Ω,电容C=0.01μF ,稳压管的稳压值为5V 。
综上所述,该电路前一部分是积分电路,后一部分为滞回比较器。
作用:(a )积分电路:利用RC 回路的充放电来产生三角波。
(b )滞回电路:产生方波,方波的频率为f=R3/4*R1*R2*C 。
计算可以得到:方波的频率f=7500Hz ,方波的占空比为50%。
该电路中调节R1,R2,R3的阻值和C 的容值,可以改变振荡频率;调节R1,R2的阻值可以改变方波的幅值。
知该方波发生电路为调制电路和解调提供开关信号Ua 和Ub ,进而控制三极管的导通和截止,并且Ua 和Ub 是一对相位相反的方波信号,则可知该电路后应该接一个反向器用来产生相位相反的信号Ub 。
方波发生电路的仿真电路如图所示:方波发生电路产生的方波如下图所示:(四)脉冲平衡调制电路:脉冲平衡调制电路如下图所示,它由两个电子开关,一个运算放大器和两个脉冲信号Ua和Ub组成。
电路中电阻均为5.1KΩ,接方波处的电阻为2.2KΩ,放大器处的反馈电阻为10.2KΩ。
根据调制电路的中的香农定理,至少要求载波信号的频率大于10倍的调制信号的频率,解调时才可以较好的将调制信号与载波信号分开,检出调制信号,并且由乃奎斯特采样定理:为了保留一个频率分量的全部信息,一个周期的间隔至少抽样两次,即必须保证Ws>=2*Wm或者Fs>=2*Fm。
该电路中输入的正弦波的频率f=400Hz,此时方波的脉宽为0.125ms时,则有频率f=4000Hz,满足香农定理的要求,可以防止频率混叠的现象。
电路中的电子开关用两个晶体管构成。
两个输入脉冲信号Ua与Ub的幅值和频率相等,相位相反。
Ua,Ub如下图所示:当Ua为高电平时,Q1导通,Q2截止,a点接地,运算放大器则处于同向放大状态。
其闭环增益为:2RGI1= ——————= —1(R+R)当Ub为高电平时,Q2导通,Q1截止,b点接地,运算放大器则处于反向放大状态。
其闭环增益为:R 2RGI2 = —————(1 + ——) = +1(2 R+R)R由此可见,当增益为GI1时,输出信号为–Ui, 而当第二种状态时,输出信号为+Ui 。
这样,由于两个晶体管受到两个相位相反的脉冲控制,使输入信号Ui的极性不断地“变换”,所以在输出端就得到与输入信号相反的脉冲平衡调制波调制电路仿真图如下所示:仿真电路(调制电路)产生的波形如图所示:(五)放大器:由于调制信号的幅值较小不便于后续的测量,要经过放大电路的放大后再送入解调电路。
要求的调制信号的参数:调制信号:正弦波.频率<500HZ ,幅值<0.1v。
可知放大5倍,幅值为0.5V,作为解调电路的输入信号。
(六)脉冲平衡式解调电路:下图为双极性振幅调制电路的电路图,在这里研究该电路的解调。
图为现行较好的脉冲平衡式双开关解调电路,由两个运算放大器和两个电子开关组成。
其中,A2为反向放大器,A1位反向加法器。
晶体管Q1和Q2是两个电子开关,C为交流耦合电容,起隔直流作用。
反向器A2使A点电压与输入信号反相,B点电压与输入信号相同。
由于所有元件全是对称匹配的,所以Ua与Ub也是反相对称的。
Ua与Ub是两个极性相反的脉冲序列,其频率和幅值是相同的。
由这两个脉冲信号交替控制电子开关。
当Ua为正电平,Ub为负电平,即电子开关Q4导通,Q3截止时,O点对地短路,B点电压不能输给A2,P点电压可输给A2,其输出为:R6Uo(t) = --———Ua(t)R3+R5假设ui (t)为正电平,当t从0~t1时,输入信号ui (t)由包线路1决定,即由正的载波决定。
在Q3截止Q4导通的条件下,ui (t)首先被A1反相,即A点电压uA(t)= ui (t),将这个关系带入Uo(t)得到:R6Uo(t)= ————Ui (t)R3+R5可见,输出ui (t)也是正值,与ui (t)同相位。
在A点电压为Ua(t)=-Ui (t),Ub(t)=Ui (t)。
与此同时,控制方波脉冲Ua与Ub也反向,即Ua为负电平Ub为正电平,电子开关Q3导通,Q4截止。
因此P点对地短路,A点电压不能传输给A2,而Q点对地“断路”,B点电压可以传输给A2。
所以A2地输出为:R6Uo(t)= ---------------- Ui (t)(R3+R5)由方程uo(t)显然可以知道,增益仍然为R6/(R3+R5),与线段1的增益相同。
在电路中,如果取值R6=R3+R5,,则输出曲线与输入信号曲线的包络线相同。
而且,由于这是用运算放大器构成的解调电路,所以对小信号也可以得到良好得线性度。
电路中输出所存在的纹波,可以进行适当的滤波。
如果输入信号Ui需要阻抗变换以增加其带负载的能力,可以在A1的前面另外一个缓冲放大器,即为(五)中的放大器。
解调电路的仿真图如下:仿真电路(解调电路)产生的波形如图:(七)低通滤波器:低通滤波器的参数:R1=5.1KΩ,C1=200pF,解调信号中的低频信号可以通过。
滤除解调信号中的的干扰信号,进而更好的还原出来原来的波形。
三:分析误差原因(1)经计算后搭建的电路两路方波幅值相等,相位相反,占空比为50%,与预期效果基本相同,但仍存在一定问题。
1.三角波的顶端有时会有部分失真产生原因:通过匹配R、C使理论输出幅值大于运放的线性放大输出范围,而使输出出现非线性失真,如果门限电压选择较高可能会导致无输出或输出错误;解决办法:选择合适的运放,计算好RC环节,选取合适的电阻与电容,适当减小门限电压。
2.输出方波近似为梯形波产生原因:由于运算放大器在比较输出时会经过一个线性区,由高向低(后有低向高)的过渡而产生;解决办法:通过匹配R2与R3可以减小线性区但不能消除。
(2)在设计时临时把场效应管换成9013三极管,由于场效应管有负夹断电压,而三极管只能在PN结呈正电压时才开启,所以要把原来的原理图进行改变,把用于反向导通的二极管换成限制基极电流的限流电阻。
1.输出的调制后波形出现相邻波峰幅值不等现象产生原因:输入含有直流分量,在经调制后与直流分量符号同向的正弦波形幅值变高,与直流分量符号相反的正弦波形幅值变小。
而且会有输入越小复制相差越大,的现象。
解决办法:匹配电容滤去部分直流分量,小输入可以先做放大处理,滤波后接入调制电路。
(3)1.在方波信号接入该电路时出现带负载能力不足现象解决办法:由UA、UB接跟随器以提高其带负载能力。
2.输出信号有毛刺。
产生原因:因输入脉冲信号不是标准的方波而是近似梯形波,在线性区会由Q3与Q4同时开的时刻,此时输出会有短暂的低电平毛刺现象解决办法:输出信号接入低通滤波器根据输出频率算出匹配电阻与电容即可,有源无源滤波器皆可,现象都很好。
四:分析电路实验中产生的故障1、信号发生器产生的方波信号作为载波信号输入下一级时,发现幅值出现衰减,分析电路原因,是方波信号的带负载能力差,所以在方波信号后面加了一个跟随器,同时,跟随器还有隔离电路的作用。
2、调制后波形有因方波边沿不平滑引起的毛刺现象,最后可以在电路后面加一低通滤波电路可以减小毛刺现象。
3、因输入信号含有直流分量而使调制后波形同一周期的两幅值不等。
五:实验小结:本次课程设计让我学到了很多东西,尤其是电路的设计与调试。
在课程设计过程中遇到了许多课本上不会出现的问题,比如:波形不是很理想,有毛刺,电路的调试中的故障等,经过老师的指点和同学们的细心研究后都被一一克服。
这让我体会到了实践的快乐,这些都是在平时体会不到的。
经过了这次的课程设计,我对所学的知识也有了更深刻的理解,比如测控电路的波形的产生,调制和解调等等。
焊接的过程也很有趣,不仅让我明白实践的重要性,更让我体会到了小小的成就感。
希望我们能在这次实践的鼓舞和带动下更加认真的学习,更加努力地学习课程知识和多多实践。