1、實驗課程名稱：高頻電子線路實驗項目名稱模擬乘法器的綜合應用設計實驗實驗成績實驗者駱增淳專業班級電信1506組 別同組者無實驗日期2017年6月18日一. 實驗目的、意義1. 了解模擬乘法器（MC1496）的電路組成結構與工作原理。2. 掌握利用乘法器實現扳幅調制、同步檢波、倍頻與混頻等幾種頻率變換電路的原理及 設計方法。3. 學會綜合地、系統地應用已學到摸、數字電與高頻電子線路技術的知識，掌握對振幅 調制、同步檢波.混頻和倍頻電路的制作與仿真技術，提高獨立設計高頻單元電路和解決問題 的能力。二. 設計任務與要求（1）設計任務：用模擬乘法器實現振幅調制（含AM與DSB）、同步檢波、混頻.倍頻等頻

2、率變換電路的設計. 已知：模擬乘法器為1496,釆用雙電源供電，Vcc二12V Vee二-8V.（2）設計要求： 全載波振墻調制與抑制栽波扳幅調制電路的設計與仿真：基本條件：高頻載波：500KHZ/100mV,調制信號：1KHz/300mVt模擬乘法器釆用LM1496。 并按信號流程記錄冬級信號波形。計算此條件時的AM調制信號的調制度m=?,分析AM與DSB 信號m100%時，過零點的特性。 同步檢波器電路設計與仿真實現對DSB信號的解調?；緱l件：載波信號UX: f=500KHZ /50mV 調制信號Uy: f=2KHz/200mV,并按信號 流程記錄各級信號波形。 混頻器電路設計與仿真實現

3、對信號的混頻?；緱l件：AM信號條件：（載波信號UX:仁565KHZ/50mV ,調制信號Uy:仁2KHz/200mV, M二30%）中頻信號：465KH乙 本地載波：按接收機制式自定。記錄各級信號波形。 倍頻器電路設計與仿真實現對信號的倍頻?；緱l件：Ux=Uy （載波信號UX:仁500KHZ /50mV ,）并記錄各級信號波形。推證輸入、輸出信號的關系。三. 實驗原理與電路設計仿真1、集成模擬乘法器1496的內部結構集成模擬乘法器是完成兩個模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。在高頻電子線路中， 振幅調制.同步檢波、混頻.倍頻、鑒頻、鑒相等調制與解調的過程，均可視為兩個信號相乘 或包含相乘的

4、過程。釆用集成模擬乘法器實現上述功能比釆用分立器件如二極管和三極管要簡 單的多，而且性能優越。所以目前在無線通信、廣播電視等方面應用較多。集成模擬乘法器的 常見產品有 BG314. F1595. F1596. MC1495、MC1496. LM1595. LM1596 等。下面介紹 MC1496 集成模擬乘法器。（1） MC1496的內部結構MC1496是目前常用的平衡調制/解調器。它的典型應用 包括乘、除、平方.開方、倍頻、調制、混頻.檢波、鑒相、 鑒頻、動態增益控制等。MC1496的和內部電路與外部引腳圖 如圖1 (a) (b)所示測 AWUST- 2AtMUST- 3OUTPUT- 61

5、412 -OUTWT1C QIWfR NPUTfl 乂刪 R NPUTMCI俠(b)1496引腳圖(a) 1496內部電路圖1 MC1196的內部電路及引腳圖它內部電路含有8個有源晶體管，引腳8與10接輸入電壓VX、1與4接另一輸入電 壓VY, 6與12接輸出電壓V0。一個理想乘法器的輸出為V0二KVXVY,而實際上輸出存在著冬 種誤差，其輸出的關系為：V0二K (VX +VX0S) (VY+VYOS) +VZ0X。為了得到好的精度，必須消 除VX0S、VY0S與VZ0X三項失調電壓。引腳2與3之間需外接電阻，對差分放大器T5與T6 產生交流負反饋，可調節乘法器的信號增益，擴展輸入電壓的線性動

6、態范圍。各引腳功能如下：1: SIG+信號輸入正端2: GADJ增益調節端3: GADJ增益調節端4： SIG-信號輸入負端5: BIAS僞置端6: 0UT+正電流輸出端7: NC空腳8: CAR+載波信號輸入正端9： NC空腳10: CAR-載波信號輸入負端11: NC空腳12: OUT-負電流輸出端13: NC空腳14： V-負電源(2) Multisim建立MC1496電路模塊MC1496內部結構multisim電路圖和電路模塊如圖2所示。KIK1012(0101063 MCI 496102idilM1051014MC1496電賂撲塊圖2 MC1496的內部電路及電路模塊引腳圖2、AM與

7、DSB電路的設計與仿真調幅就是用低頻調制信號去控制高頻扳蕩(載波)的墻度，使爲頻振蕩的振幅按調制信號 的規律變化。把調制信號和載波同時加到一個非線性元件上(例如晶體二極管或晶體三體管)， 經過非線性變換電路，就可以產生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率 成分就可實現調幅。幅度調制信號按其不同頻譜結構分為普通調幅(AM)信號，抑制載波的雙 邊帶(DSB)信號，抑制載波和一個邊帶的單邊帶(SSB)信號。利用模擬乘法器相乘原理實現調幅是很方便的，工作原理如下：在乘法器的一個輸入端輸 入載波信號叫(f)二爲COS0J ,另一輸入端輸入調制信號Vn(/)=丿cos(2f,則經乘法器相乘

8、，可得輸出抑制載波的雙邊帶調幅信號的表達為: 叫=Kvc(t)vu(t) = KVcny cost?vcosQr=* KJ/丿切 cos血十 Q)r + + K匕/加 cos(. - Q”若要輸出普通調幅信號，只要調節外部電路的平衡電位器，使輸出信號中有載波即可。輸 出信號表達式為：v0(t)=匕力(1 + 加 cos Qf) cos(oct=匕” cos(oct + ； m r.n. cos(d)c + Q)f + g m VaK cos(v6-v8)2V15V (叫一力) 2.7V，15V (v, -v5) 2.7V所以取：R1=R2=1KQ R3=51 Q R4二R5二750Q, R6=

9、R7=1KQ , WR1=1O KQ電阻R4、R5、WRh R6和R7用于將直流負電源電壓分壓后供給MC1496的1、4腳內部的差 分對三極管基極偏置電壓。通過調節RP,可使MC1496的1、4端的直流電位差為零，即UQ輸 入端只有調制信號輸入而沒有直流分量，則調幅電路的輸出為抑制載.波的雙邊帶調幅波；若調 節RP,使MC1496的1、4端的直流電位差不為零，則電路有載波分量輸出，為普通調幅波。 耦合電容與高頻電容的選擇電容C1與C2應選擇得使其電抗在載波頻率上低于5Q.即：1 / 3C1 =1 /3 C2W5 Q所以取 C1=C3=O. luf, C2=C5=4. 7uf,由此得到實際的模擬

10、乘法器1496構成的扳幅調制電路與測量系統電原理圖，如圖5。9R10圖5 1496構成的振幅調制電路電原理圖調R15 (99%),使模擬乘法器腳間電壓為+200mV,即電路不平衡。按設計要求加入信號， 載波信號LX： f=lMHZ /60-100mV 鋼制信號Uy： f=2KHz/15()mV,此時實現AM 制。信 號吋域波形和頻域圖形如圖6所示。此條件時，M=50%M=(A-B)/(A+B)=50%(4)訓R15使AM信號過訓制，即使Ml(X)%o當M100%時，過零點為一條直線。實驗測得信號波形如圖7所示。圖6圖750Xa 50 % KayiA :R12 二二入：:Ikp：.j尺164.7

11、pF引腳1214電壓(V)5.9905.989-0.016-0.0167.9477.9470.6390.639-6.8468AM與DSB電路的仿真1)全載波振幅調制(AM)(1) 按設計電路設置元件參數并用Multisim完成電路連接。(2) 當電路平衡吋，即UQ=0, Uo=0 ,模擬乘法器1496 60靜態特性數據如表1。光話分析(2 XSAIIfA A .(L，nnannjUb7 Hl21)抑制栽波振幅調制(DSB)(1)令CQ=0,使模擬乘法器腳間電壓為OV,即電路平衡。按設計要求加入信號，栽波信號UX: f=500KHZ /50mV洌制信號Uv： f=2KHz/200mV,此9時實現

12、DSB鋼制。信號的時域和頻城波形如圖8所示。實驗測得DSB過零點信號波形如圖9所示。為M曲線。實驗測得DSB過零點信號波形如圖9所 示。為M曲線。同步檢波器電路設計與仿真同步檢波器電路設計振幅調制信號的解調過程稱為檢波。常用方法有包絡檢波和同步檢波兩種。由于普通調幅 波(AM)信號的包絡直接反映了調制信號的變化規律，可以用二極管包絡檢波的方法進行解調。 而雙邊帶或單邊帶振幅調制信號的包絡不能直接反映調制信號的變化規律，所以無法用包絡檢 波進行解調.必須釆用同步檢波方法。MC1496模擬乘法器構成的同步檢波解調器電路原理框圖10所示。其中y端輸入同步載波信號Uc, x端輸入已調波信號Us。解調器

13、輸出信號經低通后輸出解調信號。其1496構 成的同步檢波電路與外接元件參數與AM調制電路無異，僅需接一低通濾波器實際設計電路如圖11所示：圖10同步檢波器電路仿真1、按設計電路設置元件參數并用EWB完成電路連接。2、調RW1使電路平衡時，即Uc=UQ=O, Uo=03、按設計要求加入信號，（載波信號UX:仁1 MHZ /50mV調制信號Uy: f=2KHz/200mV）,a.按已知條件產生DSB信號圖12b.按同步檢波工作原理加入信號，得實驗數據如圖12所示。3）混頻器電路設計與仿真混頻電路的作用是在本地振蕩電壓的作用下，將載頻為fc的離頻已調信號不失真地變換 為載頻為f的中頻已調信號。由于乘

14、法器可以產生只包含兩個輸入信號之和頻及差頻分量的輸出信號，所以用模擬乘法 器和帶通濾波器可以方便地實現混頻功能。其原理框圖如圖13所示：乘法器混頻原理框圖用模擬乘法器實現混頻，就是在/端和端分別加上兩個不同頻率的信號，兩信號 相差一中頻，再經過帶通濾波器取出中頻信號?；祛l器電路設計由1496模擬乘法器構成混頻電路和外接元件參數與AM調制電路無異，僅輸出端需接圖14混頻器電路仿真1、按設計電路設置元件參數并完成電路連接。2、調RW1使電路平衡時，即Uc=UQ=0,Uo=03、按設計要求加入信號，得實驗數據如圖15所示16(4)倍頻器電路設計與仿真倍頻器電路設計由模擬相乘器構成的倍頻器電路原理框圖

15、如圖16所示： 當輸入信號為：WY = Uy =,即模擬相乘器接成如圖16所示，就構戚.了平方運算電路, uo = Ki、= Ku/安口果 ux = “、= Hi = % sin wtto圖15其輸出與輸入的關系是:則有 u()= Kuim sin wt)2 =K%(l+cos2脫)/2因此，只要在圖14的輸出端加一隔直電容，便可實現正弦波的二倍頻。 其輸出電壓即為uo = K(uim s)2 cos 2wt)2依據以上原理，設計出的實際倍頻電路如圖17所示:圖17倍頻器電路仿真1、按設計電路設置元件參數并完成電路連接。2、調RV/1使電路平衡時，即Uc=UO=0,Uo=03、按設計要求加入信號，得實驗數據如圖18所示.圖189四. 體會與建議1、通過此次實驗我加深理解和掌握了普通振幅調制（AM）、抑制載波雙邊帶（DSB）調制、 抑制載波單邊帶（SSB）調制與解調的基本原理及實現方法。熟悉并掌握MCI496模擬乘法器 的基