北交大—高频电子线路报告

1、 模拟集成电子线路研学报告 目录Part 1：电路仿真 1.1.题目一：书本机辅题：510（DSB调制） 1.2.题目二：书本机辅题：511（DSB相干解调） 1.3.普通AM的调制与解调 1.4.普通SSB的调制与解调 1.5.发现问题与解决Part 2：D类功放 2.1.D类功放的原理 2.2.与甲类、乙类、甲乙类功放的区别 2.3.D类功放的应用：Part 3： 3.1.实验感想 3.2.附录： 3.3 参考文献： Part 1：电路仿真1.1题目一：书本机辅题：510 关于DSB调制：原理图解：电路图： 说明： （以下仿真，为了说明仿真结果的正确性，部分仿真同时采用了MATLAB函数仿

2、真，一般左图为MATLAB获得的函数图像，右图为multisim波形仿真。）1. 当U1=sin(0.*x)，U2=sin(0.*x)结果分析：当基信号与载波信号均为直流时候，得到的图像为直流。2. 当U1=sin(40.*x)，U2=sin(20.*x)结果分析：当基信号与载波信号频率比较接近时候，得到的图像失真交大。3. 当U1=sin(1000.*x)，U2=sin(20000.*x)结果分析：当载波信号均为直流时候，得到的图像为直流频率远大于基信号时候，得到的波形较好的实现了载波。题目二： 书本机辅题：511 关于DSB解调：（相干解调）电路图： 说明： （以下仿真，为了说明仿真结果的

3、正确性，部分仿真同时采用了MATLAB函数仿真，一般左图为MATLAB获得的函数图像，右图为multisim波形仿真。）4. 当U1=sin(0.*x)，U2=sin(0.*x)，U3=sin(0.*x)结果分析：当基信号与载波信号均为直流时候，得到的图像为直流，此时没有明显效果。5. 当U1=sin(40.*x)，U2=sin(20.*x)，U3=sin(20.*x)结果分析：当载波信号与解调信号一致，但是均比较小的时候，存在一定的失真。6. 当U1=sin(1000.*x)，U2=sin(20000.*x)，U3=sin(20000.*x)结果分析：当载波信号与解调信号一致，但是均比较小的

4、时候，存在一定的失真。 1.3.普通AM的调制与解调原理：AM调制的电路图： 仿真结果： AM的波形：对比DSB 对比AM与DSB：电路图区别AM有直流部分，而DSB调制去掉了直流部分。相位对比（AM）相位对比（DSB）结果分析：AM的包络检波： 电路图结果：调整Ma对AM的影响：Ma=2，会出现反相位点：Ma=1：图像在往上移动：Ma=0.5时候：Ma=0.3时候。效果比较好： 总结： Ma调制指数会对AM的产生影响，代表调制信号被抬高的程度，当调制大于1时候会发生失真，一般工程中上要求ma0.3。 1.4.普通SSB的调制与解调单边带调制 单边带调制（SSB）信号时将双边带信号中断一个边带

5、滤掉二形成的。根据滤除方法的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相依法。SSB电路图： 1.5.发现问题与解决1.5.1放大图：1.5.2分析：当AM的包络解调，参数选择不一致时候，会出现失真。Ma在接近于1的时候：（会出现失真）Part 2：D类功放2.1.D类功放的原理 D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特

6、别有利于超大功率的场合。在理想情况下，D类功放的效率为100%，B类功放的效率为78.5%，A类功放的效率才50%或25%（按负载方式而定）。 结构：D类功放基本结构第一部分为调制器，最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端，另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。当正端上的电位高于负端三角波电位时，比较器输出为高电平，反之则输出低电平。若音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2，则比较器输出的高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为1：1的方波。当有音频信号输入时，正半周期间，比较器输出高电平的时间比低电平长，方波的占空比

7、大于1：1；负半周期间，由于还有直流偏置，所以比较器正输入端的电平还是大于零，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少，方波占空比小于1：1。这样，比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM（Pulse Width Modulation脉宽调制）或PDM（Pulse Duration Modulation脉冲持续时间调制）波形。音频信息被调制到脉冲波形中。第二部分就是D类功放，这是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。能够输出的最大功率有负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。第三部分需把大功率PWM波

8、形中的声音信息还原出来。方法很简单，只需要用一个低通滤波器。但由于此时电流很大，RC结构的低通滤波器电阻会耗能，不能采用，必须使用LC低通滤波器。当占空比大于1：1的脉冲到来时，C的充电时间大于放电时间，输出电平上升；窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号的幅度变化相一致，所以原音频信号被恢复出来2.2.与甲类、乙类、甲乙类功放的区别： 1.在理想情况下，D类功放的效率为100%，B类功放的效率为78.5%，A类功放的效率才50%或25%（按负载方式而定）；2.甲类功放：音质好，失真小，但输出功率和效率低，消耗电量大。 乙类功放：效率高，但会产生交越失真。 甲乙类功放：既有效

9、解决了乙类功放的交越失真问题，效率又比甲类功放高，应用极为广泛。 丁类功放：即数字功放，失真小、抗干扰能力强、散热面积小、体积小、重量轻、电源功耗小、转换效率高、具有甲乙类的音质，但受技术条件、制造成本的限制，目前来说精品不多。3.甲类功放：是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。功放效率为25%50%乙类功放：是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一

10、类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率较高，缺点是会产生交越失真。功放效率为78.5%甲乙类功放：界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。2.3.D类功放的应用：1.放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。具有效率高，体积小的优点。2.D类功放实际上具有开关功能，早期仅用于继电器和电机等执行元件的开关控制电路中。举个例子：（D类功放与FM接收机的整合应用） 调频(FM)接收机在高传真音乐和语音广播中已经被采用好多年了，它能提供

11、极佳的音质、讯号稳定性和抗噪声能力。近来FM接收机已开始出现在更多的行动和个人媒体播放器等市场应用中，为了电池续航力，在后级功率放大器选用上，与D类功放的结合是不可避免的趋势；但其最主要的问题为EMI的干扰。坊间对FM的干扰解决方式采用金属材质的外壳屏蔽，以便衰减谐波辐射的干扰能量，进而使得FM接收正常。但当FM接收机与D类功放结合时, 此屏蔽方式便不适用，须从D类功放的EMI防治着手。 图一为一般FM接收机天线端的接收讯号。当D类功放动作时，其辐射出来的谐波讯号如没有效处理，结果将如图二，谐波讯号覆盖原有的FM讯号，使FM收讯品质下降，甚至无法接收。 经由电源/地线的传导发射也是另一干扰源，

12、除PCB Layout上的隔离，耦合滤波器是该有的选择Part 3： 3.1、实验总结 通过实验，我对DSB，AM，SSB的原理，调制与解调有了更深入的理解。对于解调方式，包括相干解调和包络检波的检波原理有了更深的了解和认识，加深了印象。通过对包络检波失真的分析，我们明白了如何才能实现不失真，特别是在AM调制中，调制指数ma的影响，通过具体的图像，显得特别明显，印象深刻。3.2：附录： MATLAB程序： 题目一程序： x=linspace(0,0.01,100); y=sin(1000.*x).*sin(20000.*x);plot(x,y); 题目二程序： x=linspace(0,0.0008,100); y=sin(1000.*x).*sin(20000.*x).*sin(20000.*x);