电子工程学院课程设计_图文

1、 Tianjin University of Technology and Education课程设计二一四年一月目录0.引言11.目的和任务 (12.硬件电路设计 (53.AM调制实际测试 (64.结论与心得体会 (7引言在通信系统中,从消息变换过来的信号是频率很低的电信号,其频谱特点是包括(或不包括直流分量的低通频谱,如电话信号的频率范围在 300到3000Hz,称为基带信号。这种基带信号在很多信道中不能直接传播.为了使基带信号适宜在信道中传输,就需要采用调制解调技术。调制通常可以分为模拟调制和数字调制两种方式。在本系统中,基带信号和载波信号都为连续的正弦波,采用集成模拟乘法器MC1496

2、实现AM模拟调制。本文将通过集成模拟乘法器芯片MC1496的原理、作用和功能出发,阐述整个设计过程。整个课程设计将丰富读者的应用知识。也为MC1496芯片的应用和功能多添一项展示。1 课程设计的目的和任务掌握手工电烙铁的焊接技术,能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的流程。能够自己设计绘制电路原理图并根据原理图以及元器件实物设计并制作小工艺品。熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围,能查阅有关的电子器件图书。能够正确识别和选用常用的电子器件。了解电子产品的焊接、调试方法。根据所学知识设计一个基于MC1496的AM调制器,要求载波在6M-10M之间。要求作

3、品功能表现突出,结构明确。认真调试作品,并记录主要数据和波形,并且仔细撰写课程设计报告。2 硬件电路设计2.1 设计方案设计的调制器,在能在6M-10M的载波信号下调制;能够使调制器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制;2.2 如何实现调制所谓“调制”就是对信号源的信息进行处理,使其变为适合于信道传输的形式的过程。一般来说,信号源的信息(也称为信源含有直流分量和频率较低的频率分量,称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号,因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号,而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度

4、、相位或者频率,使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。2.3 AM调制原理标准振幅调制(Amplitude Modulation,AM是一种相对便宜的,质量不高的调制形式。主要用于声频和视频的商业广播。我们首先讨论单频信号的调制情况。如果设单频调制信号, 载波,那么调幅信号(已调波可表示为: 式中,为已调波的瞬时振幅值(也称为调幅波的包络函数。由于调幅信 号的瞬时振幅与调制信号成线性关系,即有: 式中,为比例常数,一般由调制电路的参数决定;为调制系 数,反映了调幅波振幅的该变量,常用百分数表示。把式(1.2带入(1.1,可得 单频信号调幅波的表达式为: 或 可见,要完成AM调制,其核心部分

5、在于实现调制信号与载波相乘。2.4 MC1496芯片介绍MC1496PG是摩托罗拉(Motorola公司生产的一款单片集成模拟乘法器,该芯片内部非常简单,只集成了8个晶体管。它是一款可应用于抑制载波调幅、普通调幅,同步解调,FM解调,相位解调等应用的模拟乘法器,其性能良好,外围电路简单,十分适合在普通调幅器中选用。引脚图如图2-1 (a所示其主要特性有:极好的载波抑制度 -65dB typ0.5 MHz-50dB typ10 MHz可调节的增益与信号处理 平衡输入输出 -85dB 典型值的高共模抑制比 MC1496为平衡调制器的核心器件,其内部结构原理图如图2-1(b所示。 MC1496中包含

6、了由带双电流源的标准差动放大器驱动的四个高位放大器.输出集电极交叉耦合,故产生了两输入电压的全波平衡调制乘积现象。其中载波输入(Carrier Input输入至4个三极管组成的双差分放大器,信号输入(Signal Input输入至2个三极管组成的单差分放大器用以激励载波。最上的四个三极管构成两对差动放大器;中间两个三极管也构成一对差动放大器,用于激励上述两对差动放大器及相关的偏置电路;下面两个三极管构成恒流源电路。引脚8与1O 接输入电压V 1,引脚1与4接另一输入电压V 2 ;输出电压 V 0从引脚6与12输出。引脚2和3外接电阻Ry 对中间一对差分放大器产生电流负反馈,以扩展输入电压的线性

7、动态范围。采用双电源供电时,引脚14接负电源;若采用单电源供电,脚14接地。2.5 原理图设计用MC1496设计调幅电路时除了遵循上述原则外,还要考虑共模摆幅、互导纳带图2-1 (b 宽、耦合和旁路电容、输出信号、信号端口的稳定性等因素的影响。综合以上各种因素,最终设计出的AM调制器的原理图如图2-2所示:2.6 几个重要参数的计算MC1496可以采用单电源供电,也可以采用双电源供电。器件的静态工作点由外接元件确定。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c-b间电压应大于或等于2V,小于或等于最大允许工作电压。根据上述内部电路图及特性参数,应用时,静态偏置电压(输入为0时应

8、满足下列关系,即, 一般情况下,晶体管的基极电流很小,对于图(,三对差分放大器的基极电流I8,I10,I1,I4可以忽略不记,因此器件的静态偏置电流主要由恒流源I0的值确定。现MC1496PG为双电源工作,其恒流源I0可由下式确定: 根据MC1496PG的特性参数,器件的静态电流小于4mA,一般取左右。图中R11取值为6.8K,经计算。器件的总耗散功率可由下式估算 PD应小于器件的最大允许耗散功率(33mW。2.7 PCB的布线与电路板的制作PCB板讲究布线优美,元件放置紧凑,外观精致美观。因此该门铃的PCB用了圆滑的圆滑曲线布线,没有坚硬的棱角。宽度为0.8mm的宽线绘制,不用担心干扰问题。

9、最终绘制成的PCB版图请参见附录(图1。绘制PCB时,想要作品美观,则需事先买好元器件。然后根据器件的实际规格绘制PCB封装,进而再绘制PCB板,这样才可以将器件放置得整齐紧凑,而不用担心封装问题。3 AM 调制器的实际测试3.1 初步硬件测试接通电源,测量两端电压约为6.8V ,可计算出静态工作电流约为1mA ,静态 工作点设置正常。 调制信号对地短接,载波输入端加入频率6MHz 、幅度50mVpp 的正弦波,输出端 接至示波器,可以看到示波器上显示6MHz正弦波,调节电位器可以改变输出正 弦波幅度,硬件基本正常。3.2 性能测试输入频率6MHz ,幅度40mVpp 正弦信号至载波输入端。输

10、入频率20KHz ,幅度100mVpp正弦信号至调制信号输入端。调节电位器可得到如图3-1所示有载拨振 幅调制波形。调节,可以改变调制系数,使得调制系数在0-1间连续变化。输入频率6MHz ,幅度40mVpp 正弦信号至载波输入端。输入频率20KHz ,先使幅度为0的正弦信号至调制信号输入端。调节电位器,使输出(此时 ,再逐渐增加调制信号幅度,则输出信号幅度的幅度逐渐增大,最后出现如图3-2所示的抑制载波的条幅信号。由于器件内部参数不可能完全对称,致使输出图3-1 有载波调节器幅波 出现漏信号。脚1和4分别接电阻和可以较好地抑制载波漏信号和改善温度性 能。4 结论通过对此作品整个过程的设计、绘

11、制、制作、调试等方面来看。由MC1496模拟乘法器构成的AM调制器具有稳定性好、功率小、制作简单等优点。由于本课程设计主要在于验证,所选用的模拟乘法器为较为廉价的MC1496PG,电路性能基本符合要求。所设计的调幅器实际输出幅度较小,且幅度变化较大,无法直接进行发射。若要进行无线发射,则需要在后级接入AGC(自动增益控制,功率放大等电路。心得体会(王敏在这一周的时间里我在做“AM调幅发射机的设计”。在这一过程中,真切感觉到自己知识能力的匮乏,好多东西都只是知道一些皮毛,真正搞懂会应用的东西很少。或许一个人的进步需要一个缓慢的过程,在过程中需要不断地借鉴,学习,汲取别人的东西。同别人的成果中攫取

12、知识和营养,然后把它变成自己的东西。收获之一是不做系统的东西,许多细小的环节是注意不到的。而这诸多环节往往影响你整个系统的正常运转。这可真应验了那句话“细节决定一切”。通过对此作品的完成以及调试等方面来看,由MC1496模拟乘法器构成的AM调制器具有稳定性好、功率小、制作简单等优点。由于本课程设计主要在于验证,所选用的模拟乘法器为较为廉价的MC1496G,电路性能基本符合要求。所设计的调幅器实际输出幅度较小,且幅度变化较大,无法直接进行发射。若要进行无线发射,则需要在后级接入AGC(自动增益控制,功率放大等电路。在设计的过程中,出现了一下几种问题:首先,连接电路的时候出现了断路、短路等问题,导

13、致了电路的不连通,从而显示不出波形;其次,在连接电路的具体操作过程中没有做好充分的工作来提高电路的抗干扰能力,从而导致信号失真;第三,在硬件检测中,忽略了如示波器检测,信号发生器检测等重要仪器的检测,想当然的以为仪器都是准确的。总之,在这次课程设计的制作的过程中学到了很多东西,能力也有相应的提升。心得体会(陈永志通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专

14、业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。同时,设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计,我掌握了模拟乘法器芯片MC1496的原理、作用和功能。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,但可喜的是最终都得到了解决。此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇丰。心得体会(刘子源查阅了图书馆、书店、和internet网,查阅了大量的调幅发射机机设计的资料,并且整理了它们,经过许多天的实际演练与修改,完成任务。通过这次的课程设计让我了解了我的基础知识一点也不好,就像没学过这些东西,让我无从下手,还是通过同学的细心指点与自己的不懈努力才有所成绩,因此也让我了解到信号的产生、发射过程,了解并运用MC1