模拟乘法器应用实验PPT学习教案VIP

1、会计学1模拟乘法器应用实验模拟乘法器应用实验 （3 3）学会综合地、系统地应用已学到模、数电与高频电子线路）学会综合地、系统地应用已学到模、数电与高频电子线路技术的知识，掌握对振幅调制、同步检波、混频和倍频等单元电技术的知识，掌握对振幅调制、同步检波、混频和倍频等单元电路的设计与仿真技能，提高独立解决问题的能力。路的设计与仿真技能，提高独立解决问题的能力。第1页/共15页三、实验任务与要求三、实验任务与要求一、实验任务一、实验任务： 用模拟乘法器实现振幅调制用模拟乘法器实现振幅调制( (含含AMAM与与DSB)DSB)、同步检波、混频、倍频和鉴、同步检波、混频、倍频和鉴频等频率变换电路的设计。

2、频等频率变换电路的设计。 已知：模拟乘法器为已知：模拟乘法器为14961496，采用双电源供电，采用双电源供电，Vcc=12V Vee=-8V.Vcc=12V Vee=-8V.二、实验要求：二、实验要求： 全载波振幅调制与抑制载波振幅调制电路的设计与仿真全载波振幅调制与抑制载波振幅调制电路的设计与仿真： 基本条件：高频载波：基本条件：高频载波：500KHZ/100mV500KHZ/100mV， 调制信号：调制信号：1-3KHz/200mV1-3KHz/200mV， 模拟乘法器采用模拟乘法器采用LM1496LM1496。 并按信号流程记录各级信号波形。计算此条件时的并按信号流程记录各级信号波形。

3、计算此条件时的AMAM调制信号的调制调制信号的调制度度m= ? , m= ? , 分析分析AMAM与与DSBDSB信号信号m m100%100%时，过零点的特性。时，过零点的特性。 同步检波器电路设计与仿真同步检波器电路设计与仿真 实现对实现对DSBDSB信号的解调。信号的解调。 基本条件；载波信号基本条件；载波信号UXUX：f=500KHZ /50-100mV f=500KHZ /50-100mV 调制信号调制信号UyUy：f=2KHz/200mVf=2KHz/200mV，并按信号流程记录各级信号波形。，并按信号流程记录各级信号波形。第2页/共15页三、实验任务与要求三、实验任务与要求二、实

4、验要求：二、实验要求： 混频器电路设计与仿真混频器电路设计与仿真 实现对信号的混频。实现对信号的混频。 基本条件：基本条件：AMAM信号条件：（载波信号信号条件：（载波信号UXUX：f=500KHZ /50mV f=500KHZ /50mV ，调制信号，调制信号UyUy：f=2KHz/200mVf=2KHz/200mV，M=30%M=30%）中频信号：）中频信号：465KHZ465KHZ，本地载波：按接收机制式自定，本地载波：按接收机制式自定。记录各级信号波形。记录各级信号波形。 倍频器电路设计与仿真倍频器电路设计与仿真 实现对信号的倍频。实现对信号的倍频。 基本条件：基本条件：Ux=UyUx

5、=Uy（载波信号（载波信号UXUX：f=500KHZ /50mV f=500KHZ /50mV ）完成电路设计与仿）完成电路设计与仿真，并记录各级信号波形。推证输入、输出信号的关系。真，并记录各级信号波形。推证输入、输出信号的关系。 整理所测数据及波形，认真分析各种频率变换电路工作原理，用坐标纸画出整理所测数据及波形，认真分析各种频率变换电路工作原理，用坐标纸画出所测波形，写出符合规范的综合设计性实验报告，并谈谈自己的体会。所测波形，写出符合规范的综合设计性实验报告，并谈谈自己的体会。 鉴频器电路设计与仿真鉴频器电路设计与仿真（扩展实验）（扩展实验） 实现对调频实现对调频FMFM信号的鉴频。信

6、号的鉴频。 基本条件：载波信号基本条件：载波信号6.5MHZ6.5MHZ；调制信号；调制信号2KHZ2KHZ；频偏；频偏75KHZ。完成电路设计与仿完成电路设计与仿真操作，并记录各级信号波形。真操作，并记录各级信号波形。第3页/共15页四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设计思路提示1 1MC1496MC1496集成模拟相乘器电路组成与集成模拟相乘器电路组成与基本工作原理基本工作原理 根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器。其内部电路如图1所示：其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器V5、V6组成的单差分放大器用以激励V1V4; V7

7、、R1、V8、R2、V9、R3和R5 等组成多路电流源电路;V7、R5、R1为电流源的基准电路;V8、V9分别供给V5、V6管恒值电流Io/2,R5为外接电阻，可用以调节Io的大小;由V5、V6 、两管的发射极引出接线端 2和3，外接电阻RY，利用 RY的负反馈作用，以扩大输入电压u2的动态范围;Rc为外接负载电阻。引脚8与10接输入电压Ux，1与4接另一输入电压Uy. MC1496的管脚排列如图2所示，其符号如图3所示 图2 MC1496引脚排列 图3模拟乘法器电路符号 图1 MC1496内部电路 第4页/共15页2 2电子工作平台电子工作平台 multisim11multisim11模拟乘

8、法器模拟乘法器MC1496MC1496的创建的创建四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设计思路提示 启动启动multisim11multisim11程序，程序，Ctrl+NCtrl+N新建电路图文件，按照新建电路图文件，按照MC1496MC1496内部结构图，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键拖动，全部选中。被选择的电路部分由周围的方框标示，表示完成子电路的选择。为了能对子电路进行外部连接，需要对子电路添加输入内部结构图，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键拖动，全部选中。被选择的电路部分由周围的方框标示，表示完成子电路的选择。为了能对子电路进行外部连

9、接，需要对子电路添加输入/ /输出端口。单击输出端口。单击Place / HB/SB Connecter Place / HB/SB Connecter 命令或使用命令或使用Ctrl+I Ctrl+I 快捷操作，屏幕上出现输入快捷操作，屏幕上出现输入/ /输出符号，将其与子电路的输入输出符号，将其与子电路的输入/ /输出信号端进行连接。带有输入输出信号端进行连接。带有输入/ /输出符号的子电路才能与外电路连接。单击输出符号的子电路才能与外电路连接。单击Place/Replace by SubcircuitPlace/Replace by Subcircuit命令，屏幕上出现命令，屏幕上出现Su

10、bcircuit NameSubcircuit Name对话框，在对话框中输入对话框，在对话框中输入MC1496MC1496，单击，单击OKOK，完成子电路的创建选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标。双击子电路模块，在出现的对话框中单击，完成子电路的创建选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标。双击子电路模块，在出现的对话框中单击Edit Subcircuit Edit Subcircuit 命令，屏幕显示子电路的电路图，可直接修改该电路图。命令，屏幕显示子电路的电路图，可直接修改该电路图。MC1496MC1496内部结构内部结构multisimmultisim电路图如图电路图如图

11、1 1所示。电路模块如图所示。电路模块如图2 2所示。所示。 图1 MC1496内部电路图 图2 MC1496电路模块 第5页/共15页3.3.振幅调制器电路设计振幅调制器电路设计 在振幅调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，可分为普通调幅（在振幅调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，可分为普通调幅（AMAM）、抑制载波的双边带调幅（）、抑制载波的双边带调幅（DSBDSB）和抑制载波的单边带调幅（）和抑制载波的单边带调幅（SSBSSB）。）。 1 1）普通振幅调制电路的原理框图如图）普通振幅调制电路的原理框图如图1 1所示所示 设载波信号的表达式为 tUtUccmccos调制信

12、号的表达式为 cosmUtUt直流电压为uDC则乘法器输出的AM调幅信号的表达式为 tmUtmUtUttmUtUccmccmccmccmcos21cos21coscoscos102 2）抑制载波双边带振幅调制电路的原理框图如图）抑制载波双边带振幅调制电路的原理框图如图2 2所示所示 设载波信号的表达式为 tUtUccmccos调制信号的表达式为 cosmUtUt则乘法器输出的DSB调幅信号的表达式为 ttmUttmUtUccmcccmcoscoscoscos210单边带调幅波的表达式为 tmUtUccmcos210或 tmUtUccmcos210第6页/共15页3.3.振幅调制器电路设计振幅调

13、制器电路设计 启动multisim11程序，Ctrl+N新建电路图文件，Ctrl+B调用MC1496电路模块，将设计好的电路元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建AM/DSB调幅整体电路，并给定输入信号，其multisim电路图如图所示。3.1 3.1 乘法器振幅调制电路设计与制作乘法器振幅调制电路设计与制作四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设计思路提示仿真时，若将R15设为50%，即时电路平衡，可实现DSB调制； 若将R15设为2%或99%时，即电路不平衡，可实现AM调制。HB2LM1496IO1IO2IO3IO4IO5IO6IO8IO10IO12IO14V112 V V28

14、 V C10.1FC21FR41kR5 1kR651R73.9kR83.9kC30.1FR96.8kR10 1.5kR11 1kR12 51R131kR1451R1550kKey=A50%V380mVrms 500kHz 0 V4150mVrms 2kHz 0 C40.1FXSC1ABExt Trig+_+_C51FXSA1TIN第7页/共15页4.4.乘积型同步检波器乘积型同步检波器 振幅调制信号的解调过程称为检波。常用方法有包络检波和同步检波两种。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，所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法。振幅调制信号的解调

15、过程称为检波。常用方法有包络检波和同步检波两种。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，所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法。 同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其系统框图如下：同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其系统框图如下： 在乘法器的一个输入端输入抑制载波双边带信号信号： 另一输入端输入同步信号（即载波信号）tutuccmccos)(, 经乘法器相乘，由此可得输出信号tuuKtuKtuuKtutuKtuccmsmEcs

16、mEcmsmEcsEo)2(41)2cos(21cos21)()()(上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设计思路提示 ttmUttmUtUccmcccmcoscoscoscos210第8页/共15页四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设计思路提示4.4.乘积型同步检波器乘积型同步检波器 HB1LM1496IO1IO2IO3IO4IO5IO6IO8IO10IO12IO14V112 V V28 V C10.1FC21FR4 1kR5 1kR651R73.9kR83.9

17、kC30.1FR96.8kR10 1kR111kR1251R131kR1451R1550kKey=A50%C40.1FR1610kC510000pFC610000pFA11 V/V 0 V YXV3150mVrms 500kHz 0 V4200mVrms 2kHz 0 XSC1ABCDGT14961496同步检波电路同步检波电路 启动multisim11程序，Ctrl+N新建电路图文件，Ctrl+B调用MC1496电路模块，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建设计好的同步检波整体电路，其multisim电路图如图所示。第9页/共15页, 四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设

18、计思路提示5.5.模拟乘法器实现混频模拟乘法器实现混频 由于乘法器可以产生只包含两个输入信号之和频及差频分量的输出信号，所以用模拟乘法器和带通滤波器可以方便地实现混频功能。其原理如图所示：由图可知 ：若经乘法器相乘，由此可得输出信号 混频电路的作用是在本地振荡电压的作用下，将载频为fc的高频已调信号不失真地变换为载频为f的中频已调信号。tUtUssxcos)(tUtUy00cos)()cos()cos(21coscos)(00000ttUKUttUKUtUsssssc经带通滤波器后，取差频tUKUtUss)cos(21)(000is0为所需要的中频频率，可见 xUyU用模拟乘法器实现混频，就是

19、在端和相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号。 端分别加上两个不同频率的信号，两信号第10页/共15页四、实验原理说明及设计思路提示四、实验原理说明及设计思路提示5.5.模拟乘法器实现混频模拟乘法器实现混频 启动multisim11程序，Ctrl+N新建电路图文件，Ctrl+B调用MC1496电路模块，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建所设计好的同步检波电路，其multisim电路图如图所示。HB1LM1496IO1IO2IO3IO4IO5IO6IO8IO10IO12IO14V112 V V28 V C10.1FC21FR4 1kR5 1kR651R73.9kR83.9kC30.1FR96.8kR10 1kR111kR1251R131kR145