爱华网默认分类 2009-07-02 19:28:01 阅读959 评论34 字号：大中小
目 录
第1章 乘法器常规调幅设计方案论证................................. 4
1.1 乘法器常规调幅的应用意义........................................ 4
1.2 乘法器常规调幅设计的要求及技术指标.............................. 4
1.3 设计方案论证.................................................... 5
1.4 总体设计方案框图及分析.......................................... 5
第2章 乘法器常规调幅电路设计....................................... 6
2.1乘法器常规调幅电路设计............................................ 6
2.2乘法器常规调幅电路参数计算........................................ 6
2.3 电路仿真实现..................................................... 7
2.4 电路仿真结果分析................................................. 9
2.5电路性能分析...................................................... 9
第3章 设计总结....................................................... 10
参考文献................................................................ 11
附录：器件清单
第1章 乘法器常规调幅设计方案论证
1.1 乘法器常规调幅的应用意义
随着电子技术的发展，集成模拟乘法器应用也越来越广泛，它不仅应用于模拟量的运算，还广泛应用于通信、测量仪表、自动控制等科学技术领域。用集成模拟乘法器可以构成性能优良的调幅和解调电路，，其电路元件参数通常采用器件典型应用参数值。作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作解调时，同步信号加到X输入端，已调信号加到Y输入端。调试时，首先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。集成模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，它广泛用于乘法、除法、乘方和开方等模拟运算，同时也广泛用于信息传输系统作为调幅、解调、混频、鉴相和自动增益控制电路，是一种通用性很强的非线性电子器件，目前已有多种形式、多品种的单片集成电路，同时它也是现代一些专用模拟集成系统中的重要单元。
1.2 乘法器常规调幅设计的要求及技术指标
设计内容：1、采用乘法器常规调幅，并对已调波进行放大10倍
2、用EWB仿真，能够观察输入输出波形。
设计参数：输入信号频率15000HZ，电压500mV左右，调幅系数为0.5，输入信号，载波频率10000HZ，载波电压为100mV，放大倍数10左右。
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，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。
2 、确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、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。
1.3 设计方案论证
作调幅时，高频信号加到输入端，低频信号加到Y输入端；作解调时，同步信号加到X输入端，已调信号加到Y输入端。调试时，首先检查器件各管脚直流电位应符合要求，其次调节调零电路，使电路达到平衡。还需注意：（1）Y端输入信号幅度不应超过允许的线性范围，其大小与反馈电阻RY有关，否则输出波形会产生严重失真；（2）X端输入信号可采用小信号（小于26mV）或者大信号（大于260mV），采用大信号可获得较大的调幅或解凋信号输出。信息传输系统中，调制是用以实现电信号远距离传输及信道复用的重要手段。由于低频信号不能实现远距离传输，若将它装载在高频信号上，就可以进行远距离传输，当使用不同频率的高频信号，可以避免各种信号之间的干扰，实现多路复用。
1.4 总体设计方案框图及分析
X
Y K
Y
uX
uY
uO
根据乘法运算的代数性质，乘法器有四个工作区域，由它的两个输入电压的极性来确定，并可用X-Y平面中的四个象限表示。能够适应两个输入电压四种极性组合的乘法器称为四象限乘法器；若只对一个输入电压能适应正、负极性，而对另一个输入电压只能适应一种极性，则称为二象限乘法器；若对两个输入电压都只能适应一种极性，则称为单象限乘法器。
第2章乘法器常规调幅电路设计
2.1乘法器常规调幅电路设计
2.2乘法器常规调幅电路参数计算
设低频信号uΩ和高频载波信号分别为
UΩ= UΩmcosΩt =UΩmcos2πFt
Uc=Ucmcosωct=U cmcos2πFct
式中，F为输出信号频率，Fc为载波频率，为简化分析，设两者波形的初相角均为零。将Uc和UΩ分别输入模拟乘法器的X和Y输入端，Uyq为一固定的直流电压，要求Uyq≥UΩm。由此可得输入端总的输入电压为
Uy= Uyq+UΩmcosΩt
因此，模拟乘法器的输出电压
U。=K UxUy=K(Uyq+ UΩmcosΩt) Ucmcosωct.。
= KUyqUcm(1+Ucm. cosΩt/ Uyq) cosωct.
= KUyqUcm(1+Ma cosΩt) cosωct.
式中Ma为调幅系数，已知调幅系数为0。5，UΩm=500Mv ,F=15000Hz, Ucm=100Mv.
Fc=10000Hz.
U。=K UΩUc=K0.05 cos2π15000t cos2π10000t
=0.5K0.05[cos2π(15000+10000)t+cos2π(15000-10000)t]
有因为要求对输出波形放大10倍，所以K我们取10，所以
U。=0.25[cos(50000πt)+ cos(10000πt)]
2.3 电路仿真实现
输入信号仿真波形：
载波信号输入仿真波形：
输出信号仿真波形：
乘法器常规调幅整体仿真电路图：
2.4 电路仿真结果分析
单频信号调幅后的高频已调波，由幅度为Ucm′、角频率为ωc的载频和两个幅度一样、角频率分别为(ωc+ Ω)、(ωc-Ω)的边频所组成，(fc+F) 称上边频、(fc-F)称下边频，它们对称地排列在载频的两侧，相对于载频的位置仅取决于调制信号的频率。显然，载波分量并不包含信息，调制信号的信息只包含在上、下边频分量内，边频的幅度反映了调制信号幅度的大小，边频的频率虽属于高频的范畴，但反映了调制信号频率的高低。由于载波本身并不包含信息，因此为了提高设备的功率利用率，可以不传送载波而只传送两个边带信号，这种调制方式称为抑制载波双边带调幅，简称双边带调幅，
2.5电路性能分析
1. 集成模拟乘法器是实现两个模拟量相乘功能的器件它是另一类使用很广泛的模拟集成电路，但它属于非线性模拟集成电路，对于理想乘法器，其输出电压与在同一时刻的两个输入电压瞬时值的乘积成正比，而且输入电压波形、幅度、极性和频率可以是任意的。差分放大电路不仅具有放大作用，还具有乘法功能，所以它成为变跨导单片集成模拟乘法器的基本单元电路。
2. 利用集成模拟乘法器可以构成乘法、平方、除法、平方根等运算电路，也可构成压控增益、倍频、混频、鉴相等电路。混频电路能获得两个输入信号的和频及差频信号输出，集成模拟乘法器混频电路具有良好的特性而被广泛采用。
3. 调制是实现电信号有效传输的重要手段。用待传输的低频信号去改变高频信号的幅度、频率和相位，分别称为调幅、调频和调相。经过调制后的高频信号称为已调波，而未被调制的高频信号称为载波信号。只取一个边带的调幅称为单边带调幅。调幅波的解调又称幅度检波，它是调幅的反过程，通过解调可获得原调制信号。采用集成模拟乘法器可以构成性能优良的调幅与解调电路。
第3章设计总结
通过本次实验让我掌握了高频电子线路的设计方法，并将其与仿真联系起来，理论与实践相结合，培养我的设计能力。熟悉EWB仿真操作系统，及高频电子线路课程对我将来会有不少好处，我会用我最大的努力去学好这门功课，我也会珍惜每一次的课设的机会，而且通过本次课程设计使我明白了怎样使用EWB软件仿真，如何对参数的计算及元件的选取，如何对原理框图的设计和应用，但在设计中还有很多不足之处，如参数计算存在误差，仿真中出现波形失真，不过这都是我今后实践和学习的宝贵经验，以上的不足之处我一定会克服，争取在今后的实践中不再出现上述的情况。
参考文献
[1] 张肃义.高频电子线路.第二版.北京：高等教育出版社，1988
[2] 李新平.实用电子仿真技术.北京：机械工业出版社，2003
[3] 李东生.信号与电子系统原理及EDA仿真.中国科学技术大学，2000
[4] 张肃文 , 陆兆熊 . 高频电子线路 . 第三版［ M ］ 高等教育出版社， 1992.
[5] 谢自美 . 电子线路设计·实验·测试 . 第二版 ［ M ］ 武汉：华中理工出版社， 2000
附录：器件清单
Rc=1kΩ R1=R2=R3=500Ω R4=R5=1kΩ
Ux=500Mv ,Fx=15000Hz
Uy=100Mv,Fy=10000Hz
Ma=0.5
Vcc=12V
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