綜合課程設(shè)計(jì) 調(diào)幅電路測(cè)試與AMDEM2電路 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 調(diào)幅電路測(cè)試與AMDEM2電路設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)目的： 1. 通過(guò)對(duì)THEX-1型綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用，較深入了解通信電路的原理； 2. 掌握通信電路的測(cè)試方法和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法； 3. 學(xué)習(xí)利用EWB仿真設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)的方法； 4. 練習(xí)利用Protel繪制PCB電路的方法； 5. 提高正確地撰寫論文的基本能力。 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 1. 電路測(cè)試：測(cè)試OSC，AM1，AMDEM1，AMDEM2，F(xiàn)UT，CLK實(shí)驗(yàn)電路板。要 求詳細(xì)分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理（說(shuō)明每個(gè)元器件的作用和功能），寫出測(cè)試項(xiàng)目，并對(duì)測(cè)試結(jié)果作出詳細(xì)分析；如果電路板不能測(cè)出所需要的結(jié)果，要分析原因，找出電路板損壞的部位。 2. 用EWB做出AMDEM2的仿真電路，并測(cè)試各點(diǎn)的波形；要求詳細(xì)分析電路原理（說(shuō) 明每個(gè)元器件的作用和功能），對(duì)測(cè)試結(jié)果作出詳細(xì)分析。 3. 用Protel繪制FSK1的PCB電路。 4. 查閱不少于6篇參考文獻(xiàn)。 初始條件： 1. THEX-1型綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書； 2. 示波器，萬(wàn)用表。 3. EWB和Protel軟件。 時(shí)間安排： 第18周，安排設(shè)計(jì)任務(wù)； 第19周，完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試和仿真電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試； 第20周，完成PCB電路繪制；撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 1 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 摘要 二極管峰值包絡(luò)檢波電路主要的形式為二極管串聯(lián)型。串聯(lián)型是指二極管與信號(hào)源、負(fù)載三者串聯(lián)，RLC為檢波負(fù)載，同時(shí)也起低通濾波作用。一般要求輸入信號(hào)的幅度為0.5V以上，所以二極管處于大信號(hào)工作狀態(tài)，故又稱為大信號(hào)檢波器。二極管包絡(luò)檢波還會(huì)出現(xiàn)惰性失真和負(fù)峰切割失真。 FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點(diǎn)是: 實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：二極管包絡(luò)檢波 移頻鍵控 PCB Abstract Diode peak envelope detection circuit of the main form of diode type series. Series type is refers to the diode and signal source and load the three series, RLC for detection, at the same time also on load low-pass filter function. General requirement of the input signal amplitude is 0.5 V above, so the diode is the large signal, so it is also working condition called big signal acquisition. Diode envelope detection still appear inert distortion and negative peak cutting distortion. FSK is the transmission of information use earlier a modulation mode, its main advantage is: to achieve more easily, and suppressing noise attenuation of resistance and good performance. In the low speed of data transmission in a wide range of applications. Keywords: AMDEM2 FSK PCB 目錄 摘要 . 1 2 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 Abstract . 2 1電路測(cè)試 . 5 1.1 模擬乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn) AM . 5 1.1.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 5 1.1.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 5 1.1.3、實(shí)驗(yàn)原理 . 5 1.1.4、實(shí)驗(yàn)步驟 . 8 1.2 模擬乘法器同步檢波實(shí)驗(yàn) AMDEM1. 11 1.2.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 11 1.2.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 11 1.2.3、實(shí)驗(yàn)原理 . 11 1.2.4、實(shí)驗(yàn)步驟 . 12 1.2.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 13 1.3 晶體二極管檢波實(shí)驗(yàn) AMDEM2 . 14 1.3.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 14 1.3.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 14 1.3.3、實(shí)驗(yàn)原理 . 14 1.3.4、實(shí)驗(yàn)步驟 . 17 1.3.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 18 1.4 時(shí)鐘與三級(jí)偽碼發(fā)生實(shí)驗(yàn) CLK . 19 1.4.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 19 1.4.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 19 1.4.3、實(shí)驗(yàn)原理 . 19 1.4.4、實(shí)驗(yàn)步驟 . 21 1.4.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 21 1.5 函數(shù)信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn) FUT . 24 1.5.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 24 1.5.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 24 1.5.3、實(shí)驗(yàn)原理 . 24 1.5.4、實(shí)驗(yàn)步驟 . 26 1.5.4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 27 1.6 LC與晶體振蕩（本振）實(shí)驗(yàn) OSC . 28 1.6.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 28 1.6.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 28 1.6.3、實(shí)驗(yàn)原理 . 28 1.6.4、實(shí)驗(yàn)步驟 . 30 3 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1.6.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 31 2 AMDEM2電路設(shè)計(jì) . 31 2.1電路工作原理 . 31 2.1.1二極管峰值包絡(luò)檢波 . 31 2.1.2大信號(hào)檢波電路的失真 . 33 2.2實(shí)驗(yàn)步驟 . 36 2.2.1解調(diào)有載波調(diào)幅信號(hào) . 36 2.2.2觀察隋性失真波形 . 36 2.2.3觀察負(fù)峰切割失真 . 36 2.3測(cè)試結(jié)果及分析 . 36 3 Protel繪制FSK1的PCB電路 . 40 總結(jié)（心得體會(huì)） . 42 參考文獻(xiàn) . 42 4 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1電路測(cè)試 1.1 模擬乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn) AM 1.1.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)幅度調(diào)制的原理。 2掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成調(diào)幅電路的方法。 3掌握集成模擬乘法器MC1496用于調(diào)幅電路的方法。 1.1.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 1THEX-1型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、模擬乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)（AM） 220MHz雙蹤示波器、萬(wàn)用表 1.1.3、實(shí)驗(yàn)原理 （一）幅度調(diào)制原理 調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使高頻振蕩的振幅呈調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化；而檢波則是從調(diào)幅波中取出低頻信號(hào)。振幅調(diào)制信號(hào)按其不同頻譜的結(jié)構(gòu)分為普通調(diào)幅（AM）信號(hào)，抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號(hào)，抑制載波和一個(gè)邊帶的單邊帶調(diào)制（SSB）信號(hào)。 把調(diào)制信號(hào)和載波同時(shí)加到一個(gè)非線性元件上（例如晶體二極管和晶體三極管），經(jīng)過(guò)非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率成分來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。設(shè)載波信號(hào)為?c(t)?Vcmcos?ct，調(diào)制信號(hào)為?(t)?V?mcos?t，則調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為 ?o(t)?Vcmcos?ct(1?mcos?t) 錯(cuò)誤！未指定書簽。 ?Vcmcos?ct?2mVcmcos(?c?)t?2mVcmcos(?c?)t 式中，m為調(diào)幅系數(shù)，m?V?mVcm；Vcmcos?ct為載波信號(hào)；2mVcmcos(?c?)t為上邊帶信號(hào)；2mVcmcos(?c?)t為下邊帶信號(hào)。它們的波形及頻譜如圖2-1所示。由圖可見，調(diào)幅波中載波分量占有很大比重，因此，信息傳輸效率較低，稱這種調(diào)制為有載波調(diào)制。為提高信息傳輸效率，廣泛采用抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制。雙邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式為 5 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 ?（?2mVcmcos(?c?)t?cos(?c?)t?mVcmcos?ctcos?t Ot） ?2mVcmcos(?c?)t或?（?2mVcmcos(?c?)t 單邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式為?（Ot）Ot） （二）集成模擬乘法器 集成模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。高頻電子線路中的振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過(guò)程。由于采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分立器件要簡(jiǎn)單得多，而且性能優(yōu)越，因而廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信、廣播電視等領(lǐng)域。集成模擬乘法器的常見產(chǎn)品有MC1495/1496、LM1595/1596等。 圖2-1 （a）調(diào)幅波波形 （b）調(diào)幅波頻譜 （三）MC1496應(yīng)用介紹 1內(nèi)部電路介紹 MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器，其內(nèi)部電路如圖2-2所示。其中，T1、T2與T3、T4組成雙差分放大器，集成極負(fù)載電阻是RC1、RC2。T5、T6組成的單差分放大器用 于激勵(lì)T1T4。T7、T8及其偏置電路構(gòu)成恒流源電路。引腳與接輸入電壓?，和接另一輸入電壓?y ，輸出電壓?o 從引腳與12輸出。引腳與外接電阻RE，對(duì)差分 放大器T5、T6產(chǎn)生電流負(fù)反饋，可調(diào)節(jié)乘法器的信號(hào)增益，擴(kuò)展輸入電壓?y 的線性動(dòng)態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電時(shí)），引腳外接電阻R5，用來(lái)調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。 6 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 圖2-2 MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖 2靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置 （1）靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集-基極間 的電壓應(yīng)大于或等于2V,小于或等于最大允許工作電壓。對(duì)于圖2-2所示的內(nèi)部電路，在 應(yīng)用時(shí)，靜態(tài)偏置電壓應(yīng)滿足下列關(guān)系： （2-1） V8?V10,V1?V4,V6?V12 ?15V?(V6?V8)?2V?15V?(V8?V1)?2.7V? ?15V?(V?V)?2.7V?15?(2)靜態(tài)偏置電流的確定 （2-2） 靜態(tài)偏置電流主要由恒流源I0的值來(lái)確定。當(dāng)器件為單電源工作時(shí)，引腳14接地， 腳通過(guò)一電阻R5接正電源+VCC(+VCC的典型值為+12V)，由于I0是I5的鏡像電流，所以改變VCC?0.7VI?I?電阻R5可以調(diào)節(jié)I0的大小，即源工作05R5?500? 時(shí)，引腳14接負(fù)電源-VEE（一般接-8V），腳通過(guò)電阻R5接地，因此，改變R5也可以調(diào)節(jié) I0的大小，即 I0?I5?-VEE?0.7V R5?500? 根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流應(yīng)小于4mA，一般取 I0?I5?1mA左右。 器件的總耗散功率可由下式估算：PD?2I5(V6?V14)?I5(V5?V14) （2-3） PD應(yīng)小于器件的最大允許耗散功率（33mW）。 3實(shí)驗(yàn)電原理圖分析 實(shí)驗(yàn)電路如圖2-3所示。其中，載波信號(hào)?c 經(jīng)高頻耦合電容C2從腳（?端）輸入， C3為高頻旁路電容，使腳交流接地。調(diào)制信號(hào)?經(jīng)低頻耦合電容C1從腳（?y 端）輸 入，C4為低頻旁路電容，使腳交流接地。調(diào)幅信號(hào)?o 從12腳單端輸出。采用雙電源供 電方式，所以腳的偏置電阻接地，可計(jì)算靜態(tài)偏置電流I5或 I0，即 mA。腳與間接入負(fù)反饋電阻R12以擴(kuò)展調(diào)制信號(hào)?的線性動(dòng)態(tài)范圍，R12增大，線性范 圍增大，但乘法器的增益隨之減小。 7 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 圖2-3 模擬乘法器幅度調(diào)制電原理圖 1.1.4、實(shí)驗(yàn)步驟 1靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量 電阻R6、R7、R8及R10、R11提供靜態(tài)偏置電壓，保證乘法器內(nèi)部的各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)，所以阻值的選取應(yīng)滿足(2-1)(2-2)的要求。對(duì)于圖2-3所示電路參數(shù)，靜態(tài)時(shí)（?c?0），測(cè)量器件各引腳的電壓如下： 引腳 12 14 電壓/V 6.0 6.0 0.0 0.0 8.6 8.6 -0.7 -0.7 - 6.8 0 -8.0 R1、R2與電位器RW1組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變RW1的值可以使乘法器實(shí)現(xiàn)抑制載波的振幅調(diào)制或有載波的振幅調(diào)制。 2抑制載波振幅調(diào)制 J2端輸入載波信號(hào)?c (t)，其頻率fc=5MHz，峰-峰值VCP-P=40mV（可以根據(jù)器件性能，增大）。J1端輸入調(diào)制信號(hào)? (t)，其頻率f?1kHz，先使峰-峰值V?P?P?0。調(diào)節(jié)RW1，使輸出?o =0（此時(shí)V4=V1）。當(dāng)逐漸增加V?P?P，則輸出信號(hào)? O(t)的幅度也隨之逐漸增大，當(dāng)V?P?P為幾百毫伏時(shí)，出現(xiàn)如圖2-4（a）所示的抑制載波的調(diào)幅信號(hào)；此時(shí)VOP?P約幾十毫伏。若繼續(xù)增大音頻輸出幅度，則出現(xiàn)過(guò)調(diào)制波形，此時(shí)調(diào)節(jié)RW1仍可得到平衡 8 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 調(diào)幅波（但此時(shí)V4V1）。由于器件內(nèi)部參數(shù)不可能完全對(duì)稱，致使輸出波形出現(xiàn)載波漏信號(hào)。腳和分別接電阻R3和R4，以抑制載波漏信號(hào)和改善溫度性能。如果?o 的波形上、下不對(duì)稱，則可在R3或R4或腳的支路中串入100電位器，調(diào)節(jié)該電位器即可改善 波形對(duì)稱性。 圖2-4 （a）抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波 （b）有載波調(diào)幅波 3有載波振幅調(diào)制 J2端輸入載波信號(hào)?c (t)，fc=5MHz，VCP-P=40mV。V?P?P?0時(shí)，調(diào)節(jié)平衡電位器RW1,使輸出信號(hào)? O(t)中有載波輸出，此時(shí)，VOP?P約十幾毫伏（此時(shí)V4V1）。再?gòu)腏1端輸入調(diào)制信號(hào)?，其中f?1kHz，當(dāng)V?P?P由零逐漸增大時(shí)，則輸出信號(hào)? O(t)的幅度也隨之發(fā)生變化，當(dāng)V?P?P為幾百毫伏時(shí)，出現(xiàn)如圖2-4（b）所示的有載波調(diào)幅信號(hào)的波形，調(diào)幅系數(shù)m為 。 （2-4） Vmmax? Vmminm?Vmmax?Vmmin 式中，Vmmax為調(diào)幅波幅度的最大值；Vmmin為調(diào)幅波幅度的最小值。在做高頻大系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將輸入載波?c (t)改換成頻率fc=10MHz。 1.1.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖1.1 AM高頻載波信號(hào) 9 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 圖1.2 AM輸入高頻信號(hào) 圖1.3 AM波和其解調(diào)波 10 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 圖1.4 AM波 1.2 模擬乘法器同步檢波實(shí)驗(yàn) AMDEM1 1.2.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)同步檢波的工作原理。 2掌握同步檢波的工作方法。 3掌握模擬乘法器MC1496同步檢波的方法。 1.2.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 1THEX-1型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、模擬乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)（AM）、模擬乘法器同步檢波實(shí)驗(yàn)（AMDEM1） 220MHz雙蹤示波器、萬(wàn)用表 1.2.3、實(shí)驗(yàn)原理 振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)過(guò)程稱為檢波。常用的方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。有載波振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，無(wú)法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，所以采用同步檢波方法。當(dāng)然，有載波振幅調(diào)制信號(hào)亦可以用同步檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。 （一）抑制載波的雙邊帶的同步檢波原理 利用模擬乘法器的相乘原理，實(shí)現(xiàn)同步檢波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入抑制載波的雙邊帶信號(hào)?S(t)?Vsmcos?c tcos?t，另一輸入端輸入同步信號(hào)（即載波信號(hào)）?c(t)?Vcmcos?ct,經(jīng)乘法器相乘，可得輸出信號(hào) ?o(t)?KE?s (t)?c (t) =2KEVsmVcmcos?t?4KEVsmVcmcos(2?C?)t?4KEVsmVcmcos(2?C?)t (條件Vx?VC?26mV ,vy?vs為大信號(hào)) 式中，第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量；后兩項(xiàng)為高頻分量，可用濾波器濾掉。從而實(shí)現(xiàn)了雙邊帶信號(hào)的解調(diào)。 （二）單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)的同步檢波原理 ?c?)t,則乘法器的輸出 若輸入信號(hào)為單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)，即?s(t)?2Vsmcos( ?o (t)?2KEVsmVcmcos(?c?)tcos?ct =4KEVsmVcmcos?t?4KEVsmVcmcos(2?c?)t 11 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 式中，第一項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量；第二項(xiàng)為高頻分量，也可以被濾波器濾掉。 （三）有載波振幅調(diào)制信號(hào)的同步檢波原理 如果輸入信號(hào)?s(t)為有載波振幅調(diào)制信號(hào)，同步信號(hào)為載波信號(hào)?c(t)，利用乘法器的相乘原理，同樣也能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。設(shè)?s(t)?Vsm(1?mcos?t)cos?ct,?c(t)?Vcmcos?ct,則輸出電壓 ?o(t)?KE?s(t)?c(t) =2KEVsmVcm?2KEVsmVcmcos?t?2KEVsmVcmcos2?ct +4KEmVsmVcmcos(2?c?)t?4KEmVsmVcmcos(2?c?)t (條件Vx?Vc?26mV,vy?vs為大信號(hào)) 式中，第一項(xiàng)為直流分量；第二項(xiàng)是所需要的低頻調(diào)制信號(hào)分量；后面三項(xiàng)為高頻分量，利用隔直電容及濾波器可濾掉直流分量及高頻分量，從而實(shí)現(xiàn)了有載波振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。 （四）MC1496模擬乘法器同步檢波電路 MC1496模擬乘法器構(gòu)成的同步檢波解調(diào)器電路如圖3-1所示。其中J2端輸入同步信號(hào)或載波信號(hào)?c，J1端輸入已調(diào)波信號(hào)?s，輸出端接有由R12與C10，C11組成的低通濾波器及隔直電容C12，所以該電路對(duì)有載波調(diào)幅信號(hào)及抑制載波的調(diào)幅信號(hào)均可實(shí)現(xiàn)解調(diào)，但要合理選擇濾波器的截止頻率。 （一）靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量：實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)參考前面的“模擬乘法器調(diào)幅電路實(shí)驗(yàn)”。 （二）有載振幅信號(hào)的解調(diào)fc 12 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 在完成“模擬乘法器調(diào)幅電路實(shí)驗(yàn)”基礎(chǔ)上，完成以下步驟： 在J2處輸入載波信號(hào)?c，其中fc=5MHz，VCP-P=100mV。音頻輸入?y=0，調(diào)節(jié)平衡電位器RW1，使輸出?O=0，即為平衡狀態(tài)。調(diào)節(jié)AM模塊輸出為有載波的調(diào)幅波，聯(lián)結(jié)AM模塊的J3和AMDEM1的J1（即輸入調(diào)幅波的?S，這時(shí)乘法器的輸出?o(t)經(jīng)低通濾波器后輸出?' o(t)，經(jīng)隔直電容C12后的輸出為?(t)，調(diào)節(jié)電位器RW1可使輸出波形?o(t)的幅度增大，波形失真減小，其波形如圖3-2（a）所示。 （三）抑制載波振幅信號(hào)的解調(diào) 經(jīng)?s為抑制載波的調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)MC1496同步檢波后的輸出波形?(t)如圖3-2（b）所示。若?的幅度較小，可以增加一級(jí)運(yùn)算放大器電路放大?信號(hào)。 （a）有載波信號(hào)的解調(diào) （b）抑制載波信號(hào)的解調(diào) 圖3-2 解調(diào)器輸出波形 1.2.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖2.1 AM波和其解調(diào)波 13 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1.3 晶體二極管檢波實(shí)驗(yàn) AMDEM2 1.3.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)二極管峰值包絡(luò)檢波電路的性質(zhì)。 2掌握產(chǎn)生惰性失真和負(fù)峰切割失真的原因，并在實(shí)驗(yàn)中觀察這兩種失真。 3掌握避免產(chǎn)生惰性失真和負(fù)峰切割失真的條件。 1.3.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 1THEX-1型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、晶體二極管檢波實(shí)驗(yàn)（AMDEM2）、二次變頻與鑒頻實(shí)驗(yàn)（MIX3） 220MHz雙蹤示波器、有源音源（選用）、有源音箱（選用） 1.3.3、實(shí)驗(yàn)原理 （一）二極管峰值包絡(luò)檢波 從實(shí)驗(yàn)三可知，調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)就是從調(diào)幅信號(hào)中恢復(fù)出低頻信號(hào)的過(guò)程，又稱為檢波，它是調(diào)幅的逆過(guò)程。從頻譜上看，調(diào)幅是利用模擬相乘器或其它非線性器件，將調(diào)制信號(hào)頻譜線性搬移到頻譜附近，并通過(guò)帶通濾波器提取所需要的信號(hào)。檢波作為調(diào)幅的逆過(guò)程，必然是再次利用相乘器或非線性器件，將調(diào)制信號(hào)頻譜從載波頻率附近搬回到原來(lái)位置，并通過(guò)低通濾波器提取所需要的信號(hào)。幅度解調(diào)的原理電路模型可以用圖15-1表示。 圖15-1 幅度解調(diào)的電路模型 圖15-2 幅度解調(diào)中的頻譜搬移 圖15-2所示為頻譜搬移過(guò)程，其中（a）圖為輸入調(diào)幅信號(hào)的頻譜（設(shè)為AM信號(hào)），（b）圖為解調(diào)輸出信號(hào)的頻譜。由圖可見，輸出信號(hào)頻譜相對(duì)輸入信號(hào)頻譜在頻率軸上搬移了一個(gè)載頻頻量（頻譜線性搬移）。另外，應(yīng)注意用于解調(diào)的相干載波信號(hào)必須與所收到的調(diào)幅波載波嚴(yán)格同步，即保持同頻同相，否則會(huì)影響檢波性能。因此這種檢波方式稱為同步檢波（相干解調(diào)）。 雖然圖15-1所示的電路在原理上適用于AM、DSB、SSB信號(hào)的解調(diào)，但對(duì)AM信號(hào)而 言，因?yàn)槠漭d波分量未被抑制，不必另外加相干載波信號(hào)，而可以直接利用非線性器件的 14 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 頻率變換作用解調(diào)（例如二極管檢波），這種解調(diào)稱為包絡(luò)檢波，也可稱為非同步檢波或非相干解調(diào)。對(duì)于DSB、SSB信號(hào)，其波形包絡(luò)不直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，所以不能采用包絡(luò)檢波器解調(diào)，只能采用同步檢波。 二極管峰值包絡(luò)檢波電路主要的形式為二極管串聯(lián)型，如圖15-3所示。串聯(lián)型是指二極管與信號(hào)源、負(fù)載三者串聯(lián)，圖中RLC為檢波負(fù)載，同時(shí)也起低通濾波作用。一般要求輸入信號(hào)的幅度為0.5V以上，所以二極管處于大信號(hào)（開關(guān)）工作狀態(tài)，故又稱為大信號(hào)檢波器。 圖15-3 大信號(hào)檢波電路 當(dāng)檢波器輸入高頻信號(hào)us 時(shí)，載波正半周二極管導(dǎo)通，并對(duì)負(fù)載電容C充電，充電時(shí)間常數(shù)為C?rd(rd為二極管導(dǎo)通內(nèi)阻)，C上電壓即uo 近似按指數(shù)規(guī)律上升。這個(gè)電壓建立后通過(guò)信號(hào)源電路，又反向加到二極管兩端，這時(shí)二極管上的電壓為us ?uo ，當(dāng)us 由最大位下降到uo 時(shí)，二極管截止，電容C將通過(guò)RL放電，由于放電時(shí)間常數(shù)RLC遠(yuǎn)大于高頻電壓的周期，故放電很慢。電容C上電荷尚未放完時(shí)，下一個(gè)正半周的電壓又超過(guò)uo ，使二極管再次導(dǎo)通，C再次被充電。如此反復(fù)，直到在一個(gè)高頻周期內(nèi)電容充電電荷等于 uo 便在平均值Uav上下按載波角頻率?c作鋸齒狀等幅波動(dòng)，放電電荷，即達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)， 只要?c?max，并且電容C放電速度能跟得上包絡(luò)變化速度，那么檢波器輸出電壓就能跟隨調(diào)幅波的包絡(luò)線變化，如圖15-4所示。 圖15-4 調(diào)幅波的檢波波形 （二）大信號(hào)檢波電路的失真 檢波電路除了具有與放大器相同的線性與非線性失真外，還可能存在兩種特有的非線性失真。 1惰性失真（對(duì)角切割失真） 這種失真是由于檢波負(fù)載RLC取值過(guò)大而造成的。通常為了提高檢波效率和濾波效果，希望選取較大的RLC值，但RLC取值過(guò)大時(shí)，二極管截止期間電容C通過(guò)RL 放電速 15 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 度過(guò)慢，當(dāng)它跟不上輸入調(diào)幅波包絡(luò)線下降速度時(shí)，檢波輸出電壓就不能跟隨包絡(luò)線變化，于是產(chǎn)生如圖15-5所示的惰性失真。 圖15-5 惰性失真 由圖可見，在t1t2時(shí)間內(nèi)，因us ?u o ，二極管總是處于截止?fàn)顟B(tài)。為了避免產(chǎn)生這種失真，必須保證在每一個(gè)高頻周期內(nèi)二極管導(dǎo)通一次，也就是使電容C的放電速度大于或等于調(diào)幅波包絡(luò)線的下降速度。 進(jìn)一步分析表明，避免產(chǎn)生惰性失真的條件為 2?maRLC （15-1） ma? 應(yīng)當(dāng)注意的是在多頻調(diào)制的情況下，上式中應(yīng)取調(diào)制信號(hào)的最高頻率分量值max。 2負(fù)峰切割失真 實(shí)際上，檢波電路總要和低頻放大電路相連接。作為檢波電路的負(fù)載，除了電阻RL外，還有下一級(jí)輸入電阻ri2通過(guò)耦合電容Cc與電阻RL并聯(lián)，如圖15-6所示。 當(dāng)檢波器輸入單頻調(diào)制的調(diào)幅波時(shí)，如圖15-7所示， 檢波器輸出的低頻電壓全部加到ri2兩端，而直流電壓 全部加到Cc兩端，其大小近似等于輸入信號(hào)的載波電 壓振幅Ucm。由于Cc容量較大，在音頻的一個(gè)周期內(nèi) 認(rèn)為其兩端的直流電壓Uc近似不變，可看成一直流電 源。在RL上的壓降為 R L 圖15-6 檢波電路與低放連接 URL?UcmRL?ri2 圖15-7 負(fù)峰切割失真 16 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 此電壓對(duì)二極管而言是反偏置，因而在輸入調(diào)幅波正半周的包絡(luò)小于URL的那一段時(shí)間內(nèi)，二極管被截止，使檢波電路輸出電壓不隨包絡(luò)線的規(guī)律而變化，電壓被維持在URL電平上，輸出電壓波形被箝位，這種失真稱為負(fù)峰切割失真，如圖7所示。為避免負(fù)峰切割失真，應(yīng)滿足 RL Ucm （15-2） RL?ri2 即 ri2R ma?L R L ? r i2 R L （15-3） Ucm(1?ma)?上式中RL? RLri2 是檢波器的低頻交流負(fù)載，RL為直流負(fù)載。上式表明，為防止 RL?ri2 產(chǎn)生負(fù)峰切割失真，檢波器的交、直流負(fù)載之比應(yīng)大于調(diào)幅波的調(diào)制指數(shù)ma。當(dāng)?shù)头泡斎胱杩馆^低，對(duì)調(diào)制指數(shù)較大的信號(hào)難以滿足（15-3）時(shí)，解決辦法有兩個(gè)：一是將RL分成RL1和RL2，ri2通過(guò)Cc并接在RL2兩端，如圖15-8所示。 這樣，因RL=RL1+RL2一定，RL1越大，交、直流負(fù)載電阻相差越小，越不容易產(chǎn)生負(fù)峰切割失真，但是音頻輸出電壓也隨RL1增大而減小。通常取RL1/RL2=0.10.2，圖15-8中C2是為進(jìn)一步提高濾波能力而加的，常選C2=C1。 二是在檢波器與低放之間采用直接耦合方式。 圖15-8 檢波器改進(jìn)電路之一 圖15-9 晶體二極管檢波電路電原理圖 1.3.4、實(shí)驗(yàn)步驟 （一）解調(diào)有載波調(diào)幅信號(hào) 圖15-9為本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電原理圖，從J1輸入455KHZ調(diào)幅波（調(diào)制度30%，100mVP-P）短接K11-2調(diào)節(jié)T1104至TP2調(diào)幅波幅度最大。（然后再略為減小一些以防自激） 短接K12-3，K21-2，K32-3，K42-3，在TP3和TP4觀察正常輸出波形與調(diào)制信號(hào)進(jìn)行雙 17 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 蹤比較。 （二）觀察隋性失真波形： 保持以上調(diào)幅波輸入，短接K22-3，檢波直流負(fù)載電阻由3.3K變?yōu)?00K，在TP3和TP4觀察隋性失真波形（必要時(shí)可加大高訊儀輸出），并與調(diào)制信號(hào)進(jìn)行雙蹤比較。 （三）觀察負(fù)峰切割失真： 增大調(diào)幅波調(diào)制度50%左右（采用外調(diào)制），短接K21-2，K41-2，檢波交流負(fù)載電阻由22K變?yōu)?90，在TP3和TP4觀察負(fù)峰切割失真（必要時(shí)可加大高訊儀輸出）并與調(diào)制信號(hào)進(jìn)行雙蹤比較。 1.3.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：由于這部分的實(shí)驗(yàn)?zāi)K上缺少主要芯片，所以無(wú)法測(cè)得結(jié)果。 18 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1.4 時(shí)鐘與三級(jí)偽碼發(fā)生實(shí)驗(yàn) CLK 1.4.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解多種時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生方法。 2掌握用數(shù)字電路產(chǎn)生偽隨機(jī)碼的實(shí)現(xiàn)方法。 3了解PCM編碼中的收、發(fā)幀同步信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程。 1.4.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 1THEX-1型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、時(shí)鐘與三級(jí)偽碼發(fā)生實(shí)驗(yàn)（CLK） 220MHz雙蹤示波器 1.4.3、實(shí)驗(yàn)原理 時(shí)鐘信號(hào)乃是數(shù)字通信各級(jí)電路的重要組成部分，在數(shù)字通信電路中，若沒有時(shí)鐘信號(hào)，則電路基本工作條件將得不到滿足而無(wú)法工作。 （一）電路組成 時(shí)鐘與三級(jí)偽碼發(fā)生實(shí)驗(yàn)是供給PCM、PSK、FSK、VCO等實(shí)驗(yàn)所需時(shí)鐘和基帶信號(hào)，圖21-1是實(shí)驗(yàn)電原理圖，由以下電路組成： 1內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源。 2多級(jí)分頻及脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)收、發(fā)幀同步信號(hào)產(chǎn)生電路。 3三級(jí)偽隨機(jī)序列碼產(chǎn)生電路。 U1A圖21-1 時(shí)鐘與三級(jí)偽碼發(fā)生實(shí)驗(yàn)電原理圖 （二）電路工作原理 19 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源 內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源電路由晶振J1，電阻R1和R2，電容C1，非門U1A，U1B組成，若電路加電后，在U1A的輸出端輸出一個(gè)比較理想的方波信號(hào)，輸出振蕩頻率為4.096MHZ，經(jīng)過(guò)D觸發(fā)器U6B進(jìn)行二分頻，輸出為2.048MHZ方波信號(hào)。 2三級(jí)基準(zhǔn)信號(hào)分頻及PCM編碼調(diào)制收發(fā)幀同步信號(hào)產(chǎn)生電路 該電路的輸入時(shí)鐘信號(hào)為2.048MHZ的方波，由可預(yù)置四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（帶直接清零）組成的三級(jí)分頻電路組成，逐次分頻變成1K方波，U2、U3、U4的第二引腳為各級(jí)時(shí)鐘輸入端，輸入時(shí)鐘分別為2.048MHZ、P128K、8KH，由第一級(jí)分頻電路產(chǎn)生的P128KHZ窄脈沖和由第二級(jí)分頻電路產(chǎn)生的8KH窄脈沖進(jìn)行與非后輸出，即為PCM編譯碼中的收、發(fā)分幀同步信號(hào)P8K。 3偽隨機(jī)碼發(fā)生器電路 偽隨機(jī)序列，也稱作m序列，它的顯著特點(diǎn)是：（a）隨機(jī)特性；（b）預(yù)先可確定性；（c）可重復(fù)實(shí)現(xiàn)。 本電路采用帶有兩個(gè)反饋的三級(jí)反饋移位寄存器，示意圖見圖21-2。若設(shè)初始狀態(tài)為111（Q2Q1Q0=111），則在CP時(shí)鐘作用下移位一次后，由Q1與Q0模二加產(chǎn)生新的輸 +Q1=1+1=0，則新狀態(tài)為Q2Q1Q0=011。當(dāng)移位二次時(shí)為Q2Q1Q0=001；當(dāng)移位三入Q=Q0 次為Q2Q1Q0=100；移位四次后為Q2Q1Q0=010；移位五次后為Q2Q1Q0=101；移位六次后為Q2Q1Q0=110；移位七次后為Q2Q1Q0=111；即又回到初始狀態(tài)Q2Q1Q0=111。該狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況可直觀地用“狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖”表示。見圖21-3。 圖21-1左下圖是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器電原理圖。從圖中可知，這是由三級(jí)D觸發(fā)器和異或門組成的三級(jí)反饋移存器。在測(cè)量點(diǎn)PN處的碼型序列為1110010周期性序列。若初始狀態(tài)為全“零”則狀態(tài)轉(zhuǎn)移后亦為全“零”，需增加U8A三輸入與非門“破全零狀態(tài)”。 圖21-2 具有兩個(gè)反饋抽頭的偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器 圖21-3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 20 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1.4.4、實(shí)驗(yàn)步驟 電路通電后，用20MHz雙蹤示波器觀察以下各點(diǎn)波形。在PN觀察點(diǎn)觀察三級(jí)偽隨機(jī)碼時(shí)，需在CLK-IN接入時(shí)鐘方波。 1.4.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖4.1 方波信號(hào)頻率1.024M 21 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 圖4.2 方波信號(hào)頻率 1K 圖4.3 方波信號(hào)頻率 2.048M 圖4.4 方波信號(hào)頻率2K 22 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 圖4.5 方波信號(hào)頻率 16K 圖4.6 方波信號(hào)頻率512k 23 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1.5 函數(shù)信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn) FUT 1.5.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解單片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器XR-2206P的功能及特點(diǎn)。 2掌握XR-2206P的應(yīng)用方法。 1.5.2、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 1THEX-1型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、函數(shù)信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)（FUT） 220MHz雙蹤示波器 1.5.3、實(shí)驗(yàn)原理 （一）XR-2206P功能介紹 XR-2206P芯片是單片函數(shù)信號(hào)發(fā)生集成電路，能產(chǎn)生高質(zhì)量、高穩(wěn)定度和高精度的正弦波、三角波、方波和鋸齒波以及脈沖信號(hào)。輸出波形的幅度和頻率可受外部電壓的控制。頻率選擇范圍可達(dá)0.01Hz1MHz。該電路很適合在通信、儀器和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等方面的應(yīng)用，尤其是要求產(chǎn)生語(yǔ)音信號(hào)、AM、FM和FSK的場(chǎng)合。它的典型溫度漂移參數(shù)為20ppm/0c，典型的掃頻范圍可達(dá)2000：1，并且保持較低的失真度。 （二）XR-2206P內(nèi)部框圖介紹 XR-2206P內(nèi)部框圖如圖20-1所示。 圖20-1 XR-2206P內(nèi)部框圖 從圖上可知，XR-2206P由VCO、電流開關(guān)和正弦、復(fù)雜波形形成電路三部分組成，VCO和電流開關(guān)接有定時(shí)電容和定時(shí)電阻，可決定函數(shù)信號(hào)輸出頻率，正弦和復(fù)雜波形形成電 24 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 路接有波形調(diào)節(jié)電路，可修正波形。VCO可直流輸出方波，正弦和復(fù)雜波形形成電路可輸出正弦波和三角波。另外XR-2206P還具有的功能是腳可輸入調(diào)波形對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅，腳可輸入FSK信號(hào)進(jìn)行VCO跟蹤。 各引腳的性質(zhì)如圖20-2所示。 圖20-2 XR-2206各引腳的性質(zhì) （三）XR-2206P試驗(yàn)電路介紹 XR-2206P試驗(yàn)電路如圖18-3所示。 圖20-3 XR-2206P試驗(yàn)電