可選元件：運算放大器，三極管，電阻、電位器、電容、二極管若干，直流電源Vcc=要求完成的主要任務：(1)設計任務(2)設計要求①載波信號：頻率，100Hz~1KHz;幅度，1V左右；調制信號頻率：1K~50KHz:幅度，②選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。(用Proteus畫電路原理圖并實現仿真)1、2010年1月3日至2010年1月7日，完成仿真設計、制作與調試；撰寫課程設計報2、2010年1月8日提交課程設計報告，進行課程設計驗收和答辯。參考文獻：日 3 4 42.1.1振幅調制2.1.2振幅調制電路的組成模型3.各組成部分的工作原理 5 66.仿真結果與分析7.2電路7.設計過程中發現的問題8.設計總結9.心得體會10.儀器儀表清單11.參考文獻12.附件：本科生課程設計成績評定表它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是Proteus軟件具有4大功能模塊：智能原理圖設計、完善的電路仿真功能、觀、操作方便、仿真測試和分析功能強大，因此非常適合電子類課程的課堂教學和實踐教學，是一種相當好的電子技術實訓工具，同時也是學生和電子設計(1)原理布圖(1)互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用諸如RAM,ROM,鍵盤，馬達，LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件，部分IC器件。(2)仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的本次Proteus課程設計實現AM調制解調電路的原理圖繪制以及電路的仿真。運用由三極管組成的乘法器調制出AM信號，再經非線性元件二極管解調，最后經過運算放大器組成的低通濾波器濾除載波得到音頻信號。2.AM調制解調電路基本原理2.1.1振幅調制AM調制也稱普通調幅波，已調波幅度將隨調制信號的規律變化而線性變化，但載波頻率不變。設載波是頻率為oc的余弦波：uc(1)=Ucmcosoct,調制信號為頻率為Ω的單頻余弦信號，,即UQ(t)=U2mcosQt(Qoc),uAm(t)=(Ucm+kUomcos2t)cos式中：Ma=kUgm/Uem,稱為調幅系數或調幅度AM調制信號波形如圖1所示：圖1.普通調幅波形顯然AM波正負半周對稱時：MaUcm=Umax-UcmMa=0時，未調幅狀態Ma=1時，滿調幅狀態(100%)正常Ma值處于0～1之間Ma>1時，普通調幅波的包絡變化與調制信號不再相同，會產生失真，稱為過調幅現象。所以，普通調幅要求Ma必須不大于1。圖2所示為產生失真時的波從調幅波的表達式(1)可知，在數學上調幅電路的組成模型，可以由一個相乘器和…個相加器組成。如圖3所示：圖3.低電平調幅原理圖2.2振幅解調電路2.2.1振幅解調振幅解調是振幅調制的逆過程，從頻譜的角度看就是將有用信號從高頻段搬到低頻段。而要完成頻譜搬移(有新頻率產生),電路中必須要有非線性器件。一般情況下，AM波采用包絡檢波即峰值檢波的方式實現解調。包絡檢波就是從AM中還原出原調制信號的過程。設輸入普通調幅信號uAM(t)如(1)式所示，圖4中非線性器件工作在開關狀態，則非線性器件輸出電流為：io(t)=guAM(1)·K1(oct)=gUcm(1+MacosQt)cos2.2.2包絡檢波原理圖圖4.包絡檢波原理圖圖4中(a)圖為包絡檢波電路的組成模型，(b)圖則為包絡檢波還原信號的波形變化過程和頻譜的變化情況。檢波器的質量指標：檢波效率(電壓傳輸系數)Kd檢波效率是指檢波器的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。檢波器的失真(越小越好)非線性失真系數：Kr=諧波幅度/基波幅度有二種特殊失真：惰性失真和負峰切割(平底)失真等效輸入電阻(越大越好)Ri=輸入高頻電壓振幅/輸入高頻電流的基波振幅高頻濾波系數(越大越好)F=輸入高頻電壓振幅/輸出高頻電壓振幅3.1調制電路的工作原理3.1.1單片集成模擬乘法器模擬乘法器是低電平調幅電路的常用器件，它不僅可以實現普通調幅，也可以實現雙邊帶調幅與單邊帶調幅。既可以用單片集成模擬乘法器來組成低電平調幅電路，也可以直接采用含有模擬乘法器部分的專用集成調幅電路。模擬乘法器可實現輸出電壓為兩個輸入電壓的線性積，典型應用包括：乘、除、平方、均方、倍頻、調幅、檢波、混頻、相位檢測等。單片集成模擬乘法器種類較多，由于內部電路結構不同，各項參數指標也不同。在選擇時應該以下主要參數：工作頻率范圍、電源電壓、輸入電壓動態范圍、線性度等。本次AM調制實驗中選擇的是MC1596模擬乘法器，其主要特性參數如下：3dB帶寬：300MHz。MC1596是以雙差分電路為基礎，在Y輸入通道加入了反饋電阻，故Y通道輸入電壓動態范圍較大，X通道輸入電壓動態范圍很小。通常X通道作為載波或本振的輸入端，而調制信號或已調波信號從Y通道輸入。當X通道輸入是小信號(小于26mV)時，輸出信號是X、Y通道輸入信號的線性乘積。當X通道輸入是頻率為we的單頻很大信號時(大于260mV),根據雙差分模擬乘法器原理，輸出信號應是Y通道輸入信號和雙向開關函數K?(og)的乘積：兩種情況均可實現調幅。圖6是MC1596內部電路圖。Y通道兩輸入端1、4腳之間外接有調零電路，可通過調節50kΩ電位器使1腳電位比4腳高Uy,調制信號u2(t)與直流電壓Uy迭加后輸入Y通道。調節電位器可改變調制指數Ma。輸出端6、12腳外應接調諧于載頻的帶通濾波器。2、3腳之間外接Y通道負反饋電阻。3.1.3實驗調幅電路實驗中所用的AM調制電路是由圖6和圖7電路圖組合而成的電路圖，如下圖8所示：3.2包絡檢波電路AM波采用的解調電路又稱為包絡檢波電路。包絡檢波電路通常采用二極管和RC濾波網絡組成，如圖9所示。圖8.二極管檢波電路當輸入的AM波的幅度足夠大時，假設二極管起理想開關的作用，則AM波經過二極管后AM波的負半周被削去，只剩下幅度按調制信號規律變化的一連串正半周余弦脈沖，如圖10所示。將這一串余弦脈沖經RC濾波網絡濾除高頻分量后，就可取出調制信號UQ(t)分量，完成解調過程。如果輸入是高頻為了使二極管峰值包絡檢波器能正常工作，避免失真，實驗過程中將普通二極管檢波電路做了一些改進，因而實驗選取的電路如圖10所示。要求必須根據輸入調幅信號的工作頻率與調幅指數以及實際負載RL,正確選擇二極管和3.3實驗總原理圖圖11.實驗總原理圖4.1準備畫圖3.設置所需原件。單擊繪圖工具欄中的元件模式按鈕，進入元件庫，在元關鍵字D)結果(34):庫EE:制造商M)3WATT15R3WATT22RRESISTORSRESISTORSRESISTORSRESISTORSAESISTOR5AESISTORSRESISTORSRESISTOR5AESISTORSRESISTORSRESISTORSAESISTORSAESISTORSRESISTDRSRESISTORSRESISTORSRESISTORSRESISTORSRESISTORSRESISTOR5AESISTORSRESISTORSAESISTORSRESISTORSAESISTORSRESISTORSRESISTORSRESISTOR5AESISTORS0R223WRetistoMapinStockCODE=CR333WReistoMapinStockCODE=W0R33CR683WRetoMapinStockCODE=W0A681883WResistorMaplnS22083WReastoMapinStockC2283wReaitoMaplnStoc2R23wResintoMapinSto3383WResistorMaplinStoc*CODE-3893wReistorMapinS470R3WResstoMapinStoc47R3WRerintaMaplnStockCODE=W47R]4K73WReitorMaoinStockC0DE=w4KT6R23wRemlorMaplnStocxCPCB預覽：PCB預覽：4.2放置元件及排版元件的刪除：通過鼠標左鍵選定要刪除的元件，點擊鍵盤上的delete鍵即的另一元件管腳處待出現紅色方框后再次單擊鼠標左引出節點：在所需引出節點導線處單擊鼠標右鍵，移動鼠標即可在該點設元件位置調整：單擊相應元件按住鼠標左鍵并將元件拖曳至相應位置后放相應導線及元器件將變為選定狀態，將鼠標移至該導線處出現左右(上下)調4.3模擬及仿真由于Proteus具有強大的仿真功能，所以我們優先選用Proteus作為本電路圖的仿真工作。在電路原理圖中，我們已經將各元件安放參數調試完畢。然后用示波器觀察各輸出參考點波形。由圖11可清楚知道uAM(t),由圖(6)可知正弦波輸出端應為電容C5處。單擊開始按鈕，彈出示波器顯示窗格，通過調節R14改變方波產生頻率進而改變三角波正弦波頻率及幅，同樣調節RV1可改變方波產生幅度。調節R17可對三極管Q1、Q2的對稱性進行調整使波形達到最佳狀態。觀察示波器輸出波圖9.仿真實驗原理圖6.仿真結果與分析6.2AM調制信號產生電路準電壓，即U-=0,同向端接輸入電壓Uia,R1稱為平衡電阻。比較器的輸出Uol的高電平等于正電源電壓+VCC,低電平等于負電源電壓-VEE(|+VCC|=|-VEE|),當比較器的U+=U-=0時，比較器翻轉，輸出Uo1從高電平可見積分器的輸入為方波時，輸出是·個上升速度與下降速度相等的三角a點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環電路，則白動產生方波-方波-三角波的頻率f為由式(6.2.8)、式(6.2.9)可以得出以下結論：①電位器RP2在調整方波-三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。6.3包絡檢波電路根據圖6.2.2的組成框圖，三角波-正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩定、輸入阻抗高、抗干擾能力強等優點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達式為Icl=aIc2=aIe2=aIo/(1+Io——差分放大器的恒定電流Ut——溫度的電壓當量，室溫為25℃時，Ut≈26MV。如果Uid為三角波，設表達式為T——溫度的電壓當量，當室溫為25℃時，Ut≈26MV。將式(6.2.12)帶入式(6.2.10)或式(6.2.11)可得Icl(t)={alo/(1+e4Um/T*(t-T/4))aTo/(1+e4Um/T*(t-3T/4))T/2≤t≤T(6.2.13)①②此次通過設計AM調制解調電路并用PROTEUS軟件對其進行仿真，我深通過本次課設對于電路仿真軟件我們有了系統的認識，并且掌握了基本的操作技能，能夠完成原理圖的繪制，PCB的制作及仿真等。最重要的是鍛煉了實際動手操作能力，掌握了新的技能，這大概就是學校安排這個課程設計的原因吧。本次課設更接近與實際的結合，例如有能力和條件的小組學校老師要求在了解原理、設計整個電路、繪制電路再到仿真，我個人感覺仿真部分是最難的，本次軟件使用中，前幾次的仿真都無法完全成功，不是沒有波形就是無法形成所需要的AM調制波形。后來通過多次修改實驗原理圖和實驗元器件相關參數，我們最終成功使示波器上出現了想要的波形。當然對實驗原理的了解和認識也非常重要，只有理解和認識了實驗原理才能完成實驗電路圖的繪制與仿真。經過這次課程設計，我們深刻體會到當出現問題并想方設法去解決問通過這次課程設計，我第一次比較獨立的完成了對一個工具軟件的從學習到使用的整個過程，可以想象在實際電路的設計時會是怎樣的情形。對于PROTEUS這個軟件的強大功能有了深刻的了解。當一次次的繪圖布局與一次次的仿真失敗到最終看到仿真波形的時候，心里感到非常的興奮，雖然幾經周11111111111111l1111111l11111OperationalAmplifier1OperationalAmplifier1【1】顧寶良編著