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

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0o

U 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322323

0o R U U R R R R R R +=++求得： 23

o 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：

2R

GI1= ——————= —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 2R

GI2 = —————(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：

R6

Uo(t) = --———Ua(t)

R3+R5