模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）实验.docx

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1、实验六模拟乘法器调幅（AM、DSB.SSB）实验一、实验目的1 .掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅。抑止载波双边带调幅和单边带调幅的方法。2 .研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。3 .掌握调幅系数的测量与计算方法。4 .通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。5 .了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。二、实验内容1 .调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。2 .实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3 .实现抑止载波的双边带调幅波。4 .实现单边带调幅。三、实验原理幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信

2、号的参数变化而变化。本实验中载波是由晶体振荡产生的465KHZ高频信号，1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。1.集成模拟乘法器的内部结构集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中,振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器常见产品有BG314、器596、MCI495、MCI496、LMI595、LMI596等。（1）MC1496的内部结

3、构在本实验中采用集成模拟乘法器MCI496来完成调幅作用。MCI496是四象限模拟乘法器。其内部电路图和引脚图如图6-1所示。其中VI、V2与V3、V4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源V5与V6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V7、V8为差分放大器V5与V6的恒流源。GainAdjustSignal InputN/CInput Carrierlj31囱司回381Output NC图6TMCI496的内部电路及引脚图(2)静态工作点的设定静态偏置电压的设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集一基极间的电

4、压应大于或等于2V,小于或等于最大允许工作电压。根据MCbl96的特性参数，对于图6-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压(输入电压为O时)应满足下列关系，即女二。，匕=以，取=215Vv6(v12)-v8(vl0)2V15Vv8(v10)-v1(v4)2V15Vv1(v4)-v52V静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源Z0的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻接正电源+VCC由于/是人的镜像电流，所以改变/可以调节/0的大小，即0=05Vzy+500当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-匕”5脚通过一电阻/接地，所以改变力一L-OW可以调节/的大小，即/T=

5、V+500根据MCM96的性能参数，器件的静态电流应小于4mA,一般取/0八=。在本实验电路中匕用6.8K的电阻凡5代替。2.实验电路说明用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如图6-2所示。图中町用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电(+12V,-8V),所以5脚偏置电阻R5接地。电阻舄、R2、R4、R5、&为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在乂一%的输入端，即引脚8、10之间；载波信号VC经高频耦合电容C从10脚输入，G为高频旁路电容，使8脚交流接地。调制信号加在差动放大器匕、匕的输入端，即引脚1、4之间，调制信号/经低频耦合电容片

6、从1脚输入。2、3脚外接IKQ电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。已调制信号取自双差动放大器的两集电极(即引出脚6、12之间)输出。四、实验步骤1.静态工作点调测：使调制信号=0,载波VC=0,调节%使各引脚偏置电压接近下列参考值：管脚1234567891011121314电压(V)0-0.86-0.860-6.68.805.9805.9808.80-7.9小、RI2、RI3、凡4与电位器叱组成平衡调节电路，改变WJ可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制和单边带调幅波。为了使MC1496各管脚的电压接近上表，只需要调节叫使1、4脚的电压

7、差接近OV即可，方法是用万用表表笔分别接1、4脚，使得万用表读数接近于0V。2 .抑止载波振幅调制：Jl端输入载波信号%V）,其频率在=465KHz,峰一峰值Vcp-p=500mVoJ5端输入调制信号（t）,其频率=1Kz,先使峰一峰值匕AP=0,调节吗，使输出=0（此时V1=V4）,再逐渐增加则输出信号。）的幅度逐渐增大，最后出现如图6-3所示的抑止载波的调幅信号。由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚1和4分别接电阻N2和打4,可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。图6-3抑制载波调幅波形V-V3 .全载波振幅调制，=皿皿，端输入载波信号匕）,fc=465KHz,匕i=5

8、00/,调节平衡电位的W,1信号有载波输出（此时Vl与V4不相等）。再从J2端输入调制信号，其=1KHz,当由零逐渐增大时，则输出信号V0（。的幅度发生变化,最后出现如图6-4所示的有载波调幅信号的波形,记下AM波对应max和匕Mmin，并计算调幅度m。图6-4普通调幅波波形4 .观察SSB,步骤同3,从J6处观察输出波形。5 .加大匕?，观察波形变化，比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。五、实验报告要求1.整理实验数据，写出实测MCI496各引脚的实测数据。2 .画出调幅实验中m=30%、m=100%xm100%的调幅波形，分析过调幅的原因。3 .画出当改变町时能得到几种调

9、幅波形，分析其原因。4 .画出全载波调幅波形，抑止载波双边带调幅波形及单边带调幅波形，比较三者区别。六、实验仪器1 .高频实验箱1台2 .双踪示波器1台3 .万用表1只Kl王62A三DswSSB(465KHZ)寸-I调制CAR+=E。一赢RlOWl5K510UlMC1496GADJGADJCAR-OUT+SlG+OUT-SIG-BIASVEED2AMDSB,SSB删R16J6QSSB输出实验七包络检波及同步检波实验一、实验目的1 .进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。2 .掌握二极管峰值包络检波的原理。3 .掌握包络检波器的主要质量指标，检波效率及各种波形失真的现象，分析产生的原因并

10、思考克服的方法。4 .掌握用集成电路实现同步检波的方法。二、实验内容1 .完成普通调幅波的解调。2 .观察抑制载波的双边带调幅波的解调。3 .观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波时的现象。三、实验原理 (OO-2 8。O)o + Q(a)林波前捡被后图7-1检波器检波前后的频谱检波过程是一个解调过程,它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致,故又称为包络检波器。假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特

11、计的探头，就是采用这种检波原理。若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波即属此类。从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图7-1所示(此图为单音频Q调制的情况)。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方

12、法。1 .二极管包络检波的工作原理当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调,称为大信号检波。大信号检波原理电路如图7-2(a)所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流勿很大，使电容器的电压匕.很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图7-2(a)图中所示。(b)图7-2这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。这时二极管导通与否,由电容器C上的电压L和输入信号电压Vi共同决定。当高频信号的瞬时值小于匕.时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电

13、阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图7-2(b)中的t1到t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图7-2(b)中的t2至t3时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻R放电。这样不断地循环反复，就得到图7-2(b)中电压的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数R.C很小(Rd为二极管导通时的内阻)：而放电时间常数足够慢，即放电时间常数RC很大，满足&CvRC,就可使输出电压匕的幅度接近于输入电压匕

14、的幅度，即传输系数接近1。另外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电压周期(放电时%的基本不变)，所以输出电压的起伏是很小的，可看成与高频调幅波包络基本一致。而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同，故输出电压%就是原来的调制信号，达到了解调的目的。本实验电路如图7-3所示，主要由二极管D及RC低通滤波器组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波，所以RC时间常数的选择很重要。RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC常数太小，高频分量会漉不干净。综合考虑要求满足下式：烟皿正值ma其中，m为调幅系数，mx为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载

15、电阻R与交流音频负载电阻Ra不相等，而且调幅度又相当大时会产生负峰切割失真(又称底边切割失真)，为了保证不产生负峰切割失真应满足RaSIe-。R9 K1 IR 5Ju图7-3峰值包络检波(465KHZ)2 .同步检波1)同步检波原理同步检波器用于载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。同步检波器的名称由此而来。外加载波信号电压加入同步检波器可以有两种方式：()图7-4同步检波器方框图种是将它与接收信号在检波器中相乘，经低通滤波器后检出原调制信号，如图7-4(a)所示；另一种是将它与接收信号相加，经包络检波器后取出原调制信号，如图7-4产(b)所示。本实验选用乘积型检波器。设输入的已调波为载波分量被抑止的双边带信号片，即v1=