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1、课程设计任务书学生姓名：张媛专业班级：电信0905班指导教师：黄晓放工作单位：信息工程学院题 目：AM调制解调电路的设计仿真与实现初始条件：可选元件：运算放大器，三极管，电阻、电位器、电容、二极管若干，直流电源Vcc=+12V, VE= -12V，或自选元器件。可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，毫伏表等。要求完成的主要任务:（1）设计任务根据要求，完成对AM调制解调电路的设计、装配与调试。（2）设计要求 载波信号：频率，100 HzlKHz；幅度，1V左右；调制信号频率：1K50KHz；幅度，10V以下。 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总 体电路
2、原理图，阐述基本原理。（用Proteus画电路原理图并实现仿真） 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。时间安排：1、2010年1月3日至2010年1月7日，完成仿真设计、制作与调试；撰写课程设计报告。2、2010年1月8日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。参考文献：1）2）3）指导教师签名：年 月 日系主任（或责任教师）签名：年 月 日目录1. Proteus软件简介32. AM调制解调电路基本原理42.1振幅调制电路42.1.1振幅调制2.1.2振幅调制电路的组成模型2.2振幅解调电路3. 各组成部分的工作原理3.1调制电路的工作原理53.2解调电路的工作原理64. Prot
3、eus原理图绘制4. 1准备画图4. 2放置元件及排版4. 3模拟及仿真5 . Proteus电路的仿真6. 仿真结果与分析7. 1计算元件参数7.2电路7.3电路7. 设计过程中发现的问题8. 设计总结9. 心得体会10. 仪器仪表清单11. 参考文献12. 附件：本科生课程设计成绩评定表1Proteus 软件简介Proteus 软件是英国 LABCENTERELECTRONICS 公司出版的 EDA 工具软件。它 不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前 最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真 软件），从原理图布图
4、、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。Proteus 软件具有4大功能模块：智能原理图设计、完善的电路仿真功能、 独特的单片机协同仿真功能、实用的PCB设计平台。由于Proteus软件界面直观、 操作方便、仿真测试和分析功能强大，因此非常适合电子类课程的课堂教学和实 践教学，是一种相当好的电子技术实训工具，同时也是学生和电子设计开发人员 进行电路仿真分析的重要手段。Proteus软件具有其它EDA 工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图（2）PCB 自动或人工布线（3）SPICE 电路仿真革命性的特点（1）互
5、动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM, ROM,键盘，马达，LED，LCD, AD/DA，部 分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于 原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。 配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开 发环境。本次 Proteus 课程设计实现 AM 调制解调电路的原理图绘制以及电路的 仿真。运用由三极管组成的乘法器调制出 AM 信号，再经非线性元件二极管 解调，最后经过运算放大器组成的低通滤波器滤除载波得到音频
6、信号。2AM调制解调电路基本原理2.1振幅调制电路 2.1.1振幅调制AM调制也称普通调幅波，已调波幅度将随调制信号的规律变化而线性变化, 但载波频率不变。设载波是频率为sc的余弦波：uc(t)二Ucmcossct,调制信号为频率为Q的单频余弦信号，即U Q( t)二UQmcosQ t(Qsc), 则普通调幅波信号为：u (t)二(U +kU cos Qt)coss t 二 U (1+McosQ t)coss t(1)AMcmQmccmac式中：Ma = kU /U ,称为调幅系数或调幅度Qm cmAM调制信号波形如图1所示：图1普通调幅波形显然AM波正负半周对称时：MaUcm=UmaxUcm
7、 =UcmUmin 调幅度为：Ma=( UmaxUcm )/Ucm =( UcmUmin )/Ucm Ma = 0时，未调幅状态Ma=1时，满调幅状态(100%)正常Ma值处于01之间Ma1 时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同，会产生失真，称为过调幅现象。所以，普通调幅要求Ma必须不大于1。图2所示为产生失真时的波形。图 2.Ma1 时的过调制波形2.1.2 振幅调制电路的组成模型从调幅波的表达式（1）可知，在数学上调幅电路的组成模型，可以由一个相乘器和一个相加器组成。如图 3 所示：图 3.低电平调幅原理图2.2 振幅解调电路2.2.1 振幅解调振幅解调是振幅调制的逆过程，从频谱的角
8、度看就是将有用信号从高频段搬 到低频段。而要完成频谱搬移（有新频率产生），电路中必须要有非线性器件。 一般情况下，AM波采用包络检波即峰值检波的方式实现解调。包络检波就是从AM中还原出原调制信号的过程。设输入普通调幅信号uAM （七）如（1）式所示，图4中非线性器件工作在开关状 态，则非线性器件输出电流为：io（t）二guAM（t）K1（3ct）二gUcm（1+MacosQ t）cossct1/2+（-1） 2.2.2包络检波原理图图4.包络检波原理图图4中（a）图为包络检波电路的组成模型，（b）图则为包络检波还原信号的波 形变化过程和频谱的变化情况。检波器的质量指标：检波效率（电压传输系数）
9、Kd 检波效率是指检波器的输出电压和输入高频电压振幅之比。 直流传输系数：Kd二Uo/Um 交流传输系数：Kd二UQ/mUc其中，Uo为输出直流电压，Um为输入高频载波幅度：mUc为输出解调信号幅度，UQ为包络幅度。由以上关系可知，检波效率Kd越大越好。 检波器的失真（越小越好）非线性失真系数：=谐波幅度/基波幅度 有二种特殊失真：惰性失真和负峰切割（平底）失真 等效输入电阻（越大越好）Ri =输入高频电压振幅/输入高频电流的基波振幅 高频滤波系数（越大越好）F=输入高频电压振幅/输出高频电压振幅3各组成部分的工作原理3.1 调制电路的工作原理3.1.1 单片集成模拟乘法器模拟乘法器是低电平调
10、幅电路的常用器件, 它不仅可以实现普通调幅, 也 可以实现双边带调幅与单边带调幅。 既可以用单片集成模拟乘法器来组成低电 平调幅电路, 也可以直接采用含有模拟乘法器部分的专用集成调幅电路。模拟乘法器可实现输出电压为两个输入电压的线性积, 典型应用包括：乘、 除、平方、均方、倍频、调幅、检波、混频、 相位检测等。单片集成模拟乘法 器种类较多, 由于内部电路结构不同, 各项参数指标也不同。在选择时应该以下 主要参数：工作频率范围、电源电压、输入电压动态范围、线性度等。本次AM调制实验中选择的是MC1596模拟乘法器，其主要特性参数如下：电源电压：V+ = 12V, V- = -8V；输入电压动态范
11、围：-26mVWUxW26mV, -4VWUyW4V；输出电压动态范围：4V；3dB 带宽：300MHz。MC1596是以双差分电路为基础，在Y输入通道加入了反馈电阻，故Y通道输入 电压动态范围较大，X通道输入电压动态范围很小。通常X通道作为载波或本振 的输入端，而调制信号或已调波信号从Y通道输入。当X通道输入是小信号（小 于26 mV）时，输出信号是X、Y通道输入信号的线性乘积。当X通道输入是频率 为s的单频很大信号时（大于260 mV），根据双差分模拟乘法器原理，输出信号 c应是Y通道输入信号和双向开关函数K （s ）的乘积：两种情况均可实现调幅。2 ct图6是MC1596内部电路图。图5
12、.MC1596内部电路图图6 . MC 1 5 9 6组成的普通调幅电路Y通道两输入端1、4脚之间外接有调零电路，可通过调节50kQ电位器使1 脚电位比4脚高Uy,调制信号u Q(t)与直流电压Uy迭加后输入Y通道。调节电 位器可改变调制指数Ma。输出端6、12脚外应接调谐于载频的带通滤波器。2、 3脚之间外接Y通道负反馈电阻。3.1.3实验调幅电路实验中所用的AM调制电路是由图6和图7电路图组合而成的电路图，如下图 8 所示：图 7.AM 调制电路3.2 包络检波电路3.2.1 二极管包络检波电路AM 波采用的解调电路又称为包络检波电路。包络检波电路通常采用二极管 和 RC 滤波网络组成，如
13、图 9 所示。图 8.二极管检波电路当输入的AM波的幅度足够大时，假设二极管起理想开关的作用，则AM波经 过二极管后AM波的负半周被削去，只剩下幅度按调制信号规律变化的一连串正 半周余弦脉冲，如图10所示。将这一串余弦脉冲经RC滤波网络滤除高频分量后, 就可取出调制信号UQ(t)分量，完成解调过程。如果输入是高频等幅波，则 检波输出就是直流电压，这就可以作为接收信号的场强指示。图9.检波输出波形3.2.2 实验采用的包络检波电路为了使二极管峰值包络检波器能正常工作, 避免失真, 实验过程中将普通 二极管检波电路做了一些改进，因而实验选取的电路如图 10 所示。要求必须根 据输入调幅信号的工作频
14、率与调幅指数以及实际负载 RL, 正确选择二极管和 R1、R2 和 C、Cc 的值。此次实验各元件的参数如下：C=0.01口F,Rl=lkQ,R2=5kQ,Cc=47口F, RL=10kQ图10.改进后的二极管峰值包络检波器3.3 实验总原理图实验总电路图为图7的AM调至电路与图10的改进后的包络检波电路联合起来的电路，如图 11 所示：图 11.实验总原理图4Proteus 原理图绘制4.1 准备画图1. 安装好软件后点击桌面上图标进入软件环境。2. 在看是菜单中找到 Proteus 图标单击，进入 Proteus 操作界面。3. 设置所需原件。单击绘图工具栏中的元件模式按钮，进入元件库，在
15、元件 库中通过搜索栏中分别键入CAP电容，RES电阻，POT-HG滑动变阻器，NPN三极 管，1N914二极管，LT1014A运放等找到对应属性的元件。需在元件库中找出相应阻值，电容，电感的元件。图 Proteus 元件选择框4.2 放置元件及排版1. 通过对象选择器窗口单击选择相应元件，在右侧图形编辑窗口中单击左键 放置元件。元件的移动：用鼠标左键按住元件拖曳。 元件的旋转：选定所需旋转元件，单击绘图工具栏左右旋转按钮完成旋转。 元件的删除：通过鼠标左键选定要删除的元件，点击键盘上的 delete 键即 可完成对应元器件的删除。2. 将鼠标移至元件引脚处待出现红色方框单击鼠标左键将鼠标移至所需连 接的另一元件管脚处待出现红色方框后再次单击鼠标左键完成单根导线的连接。 以此类推，按照实验原理图放置元件并布线。引出节点：在所需引出节点导线处单击鼠标右键，移动鼠标即可在该点设置 节点并引出导线。3. 完成电路布线后，为使电路更加紧凑有逻辑性，各功能区域明显，应对相 应元件或
