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基于Multisim11的模擬乘法器應用設計與仿真 畢業(yè)設計(論文)下載

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ID:140725 發(fā)表于 2017-3-29 20:09 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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摘 要

Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具,適用于初級的模擬/數字電路板的設計工作,包含電路原理圖圖形及電路硬件描述語言的輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。
模擬乘法器是一種完成兩個模擬信號(電壓或電流)相乘作用的電子器件。它具有兩個輸入端對和一個輸出端對,是三端對有源器件。
主要內容為基于Multisim的模擬乘法器應用設計與仿真。闡述了雙邊帶調幅及普通調幅、同步檢波、混頻、乘積型鑒相電路的原理,并在電路設計與仿真平臺Multisim11仿真環(huán)境中創(chuàng)建集成模擬乘法器MC1496電路模塊,利用模擬乘法器MC1496完成各項電路的設計與仿真,并結合LabVIEW虛擬儀器實現對語音信號的普通調幅及解調。


大學本科生畢業(yè)設計(論文)

目 錄

第1章 概述

1.1 Multisim簡介

1.2 Multisim發(fā)展

第2章 總體設計思想

2.1 模擬乘法器MC1496的工作原理

2.2 幅度調制

2.3 同步檢波

2.4 混頻

2.5 乘積型鑒相

2.6 語音信號調制解調

2.7 本章小結

第3章 電路調試與仿真

3.1 模擬乘法器MC1496的創(chuàng)建

3.2 調幅設計

3.3 同步檢波設計

3.4 混頻設計

3.5 乘積型鑒相設計

3.6 語音信號調制

3.7 本章小結

結 論
參考文獻
致 謝


第1章 概述
1.1 Multisim簡介
Multisim是加拿大圖像交互技術公司(Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎的仿真工具,適用于初級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力[1]。
    工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖,并對電路行為進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容,這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計,這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術,PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程[2]。
NI Multisim軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真,能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。憑借NI Multisim,可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖,并利用工業(yè)標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器,能在設計流程中提早對電路設計進行的迅速驗證,從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成,完善了具有強大技術的設計流程,從而能夠比較具有模擬數據的實現建模測量[3]。
1.2 Multisim發(fā)展
Multisim2001是一個用于電路設計和仿真的EDA工具軟件,由于其強大的功能,形象生動的仿真效果,友好的界面,豐富的元件庫和儀表庫,在我國各級各類學校得到廣泛的推廣應用,尤其是電類專業(yè)可以將其作為電子電路的教學示教、仿真實驗、電子電路的設計等[4]。
Multisim7是2003年推出的新版本。它將以前推出的EWB5.0和Multisim2001版本功能大大提高,比如EWB5.0版本,在做電路仿真實驗調用虛擬儀器時,一個品種每次只能調用一臺,這是一個很大的缺陷。又如Multisim2001版本,它的與實際元件相對應的現實性仿真元件模型只有6種,而Multisim7版本增加到10種;Multisim2001版本的虛擬儀器只有11種,而Multisim7版本增加到17種;特別像示波器這種最常用的電子儀器,Multisim2001版本只能提供雙蹤示波器,而Multisim7版本卻能提供4蹤示波器,這給諸如試做數字電路仿真實驗等需要同時觀察多路波形提供了極大的方便。又比如Multisim2001版本只能提供“亮”與“滅”兩種狀態(tài)黑白指示燈,而Multisim7版本卻能提供藍、綠、紅、黃、白5種顏色的指示燈,使用起來更加方便和直觀?傊,Multisim7版本電子仿真軟件是比較先進、功能最強大的仿真軟件,是仿真軟件的佼佼者。
Multisim8在保留了EWB以往版本形象直觀等諸多優(yōu)點的基礎之上,大大增強了軟件的仿真測試和分析功能,同時還大大擴充了元件庫中仿真元件的數量,特別是增加了若干個與實際元件相對應的建模精確的真實仿真元件模型,使得仿真設計的結果更精確、更可靠。
Multisim9提供了全面集成化的設計環(huán)境,完成從原理圖設計輸入、電路仿真分析到電路功能測試等工作。當改變電路連接或改變元件參數,對電路進行仿真時,可以清楚地觀察到各種變化對電路性能的影響[5] 。
Multisim10是一個優(yōu)秀的電子技術訓練工具,是能夠替代電子實驗室中的多種傳統(tǒng)儀器的虛擬電子實驗室,具有靈活、成本低、高效率等特點[6]。
2010年1月,NI推出分別針對動手學習以及專業(yè)電路設計的教育版和專業(yè)版電路仿真軟件Multisim11。這一簡單易用的Multisim軟件以圖形化的方式消除了傳統(tǒng)電路仿真的復雜性,幫助教育工作者、學生和工程師使用先進電路分析技術。
Multisim11教育版專注于教學,內有電路教程和課件。這一系統(tǒng)幫助教育工作者吸引學生,用互動、動手操作的方式研究電路行為,深化電路理論。由于Multisim的交互式組件、模擬驅動儀器、實際的模擬和數字測量的整合,使Multisim在學術界、?萍夹g院校和大學獲得了廣泛應用。Multisim11專業(yè)版幫助工程師優(yōu)化電路設計,減少錯誤和原型重復。Multisim可以與新的NI Ultiboard11軟件結合,為工程師提供高性價比、端對端原型平臺。Multisim也可以與NI LabVIEW測量軟件結合,幫助工程師明確自定義分析,改進設計驗證。

第2章 總體設計思想
2.1 模擬乘法器MC1496的工作原理
模擬乘法器是對兩個模擬信號(電壓或電流)實現相乘功能的有源非線性器件,主要功能是實現兩個互不相關信號的相乘,即輸出信號與兩輸入信號相乘積成正比。它有兩個輸入端口,即X 和Y 輸入端口。
在高頻電子線路中,振幅調制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調制與解調的過程,均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實現上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡單的多,而且性能優(yōu)越。所以目前在無級通信、廣播電視等方面應用較多。集成模擬乘法器的常見產品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等[7]。
根據雙差分對模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬相乘器MC1496是四象限的乘法器[8]。其內部電路如圖2-1所示,其中、、、等組成多路電流源電路,、為電流源的基準電路,分別供給、管恒值電流,為外接電阻,可用以調節(jié)的大小。由、兩管的發(fā)射極引出接線端2和3,外接電阻,利用的負反饋作用,以擴大輸入電壓的動態(tài)范圍。為外接負載電阻。
根據差分電路的基本工作原理,可以得到
                       (2-1)
                                    (2-2)
                        (2-3)
式中、、、分別是三極管、、、、、的集電集電流。為溫度的電壓當量,在常溫T=300K時,。由圖2-1可知,相乘器的輸出差值電流
      (2-4)
將(2-1)、(2-2)、(2-3)代入(2-4),可得
             (2-5)
由于、兩管發(fā)射極之間跨接負反饋電阻,當遠大于、管的發(fā)射結電阻時
                      (2-6)
將式(2-6)代入(2-5)可得
                          (2-7)
可見,輸出電流中包含兩個輸入信號的乘積。
MC1496的管腳排列如圖2-2所示,其符號如圖2-3所示。

圖2-1 MC1496的內部結構



     

圖2-2 MC1496的管腳排列


圖2-3 MC1496符號

2.2 幅度調制
集成模擬乘法器是完成兩個模擬量(電壓或電流)相乘的電子器件。在高頻電子線路中,振幅調制與解調的過程,均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實現上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡單得多,而且性能優(yōu)越。目前無線通信、廣播電視等方面應用較多[9]。
在幅度調制過程中,根據所取出已調信號的頻譜分量不同,分為普通調幅(AM)、抑制載波的雙邊帶調幅(DSB)等。它們的主要區(qū)別如表2-1所示。

表2-1 普通調幅與雙邊帶調幅的區(qū)別

普通調幅

抑制載波雙邊帶調幅

電壓表達式

波形圖

信號帶寬

如果把已調調幅波加到負載電阻R上,則載波和邊頻都將給電阻傳送功率,它們的功率分別表示為:
載波功率:
                           (2-8)
每個邊頻功率(上邊頻或下邊頻):
               (2-9)
上、下邊頻總功率:
                  (2-10)
稱為調幅指數即調幅度,是調幅波的主要參數之一,它表示載波電壓振幅受調制信號控制后改變的程度,一般。
普通調幅電路的原理框圖如圖2-4(a)所示,雙邊帶調幅電路的原理框圖如圖2-4(b)所示

圖2-4(a)普通調幅波實現框圖



圖2-4(b)雙邊帶調幅波實現框圖


2.3 同步檢波
振幅調制信號的解調過程稱為檢波。常用方法有包絡檢波和同步檢波兩種。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調制信號的包絡不能直接反映調制信號的變化規(guī)律,所以無法用包絡檢波進行解調,必須采用同步檢波方法[10]。
同步檢波又分為疊加型同步檢波和乘積型同步檢波。利用模擬乘法器的相乘原理,實現同步檢波是很方便的,其系統(tǒng)框圖如下:

         

圖2-5同步檢波系統(tǒng)框圖


其工作原理如下:在乘法器的一個輸入端輸入振幅調制信號如抑制波的雙邊帶信號,另一輸入端輸入同步信號(即載波信號),經乘法器相乘,由此可得輸出信號
  (2-11)
上式中,第一項是所需要的低頻調制信號分量,后兩項為高頻分量,可用低通濾波器濾掉,從而實現雙邊帶信號的解調。
若輸入信號為單邊帶振幅調制信號,即,則乘法器的輸出
               (2-12)
上式中,第一項是所需要的低頻調制信號分量,第二項為高頻分量,也可以被低通濾波器濾掉。
如果輸入信號為有載波振幅調制信號,同步信號為載波信號,利用乘法器的相乘原理,同樣也能實現解調。
, ,則輸出電壓
(2-13)
上式中,第一項為直流分量,第二項是所需要的低頻調制信號分量,后面三項為高頻分量,利用隔直電容及低通濾波器可濾掉直流分量及高頻分量,從而實現了有載波振幅調制信號的解調。
2.4 混頻
    混頻電路的作用是在本地振蕩電壓, 作用下將載頻為(高頻)的已調信號不失真地變換為載頻為(中頻)的己調信號,頻率關系為:                                              (2-14)
    或                                        (2-15)
                                              (2-16)
其中,為上混頻,為下混頻。(調幅廣播接收機一般采用下混頻,)。
由于乘法器可以產生只包含兩個輸入信號之和頻及差頻分量的輸出信號,所以用模擬乘法器和帶通濾波器可以方便地實現混頻功能。其原理如圖2-6所示:

圖2-6 混頻器的原理框圖
由圖2-6可知:
若                                            (2-17)
                               (2-18)
    (2-19)
當乘法器為非理想線性相乘狀態(tài)時(即中含有、分量及其它非線性雜散分量。)需經帶通濾波器以獲得所需混頻信號。若采用下邊頻,則帶通濾波器的中心頻率為。
混頻器存在著它特有的(非線性)干擾現象——組合頻率干擾。它是由實現混頻所用各種器件特性的非線性所引起的。
組合頻率干擾之一是當本振信號與信號電壓作用于混頻器,如果滿足條件:時將會產生哨聲,這種干擾稱為干擾哨聲。
式中:——中頻頻率
      ——音頻頻率
      ——任意正整數
    另一種干擾是假如混頻器輸入端作用著一種干擾信號,它的頻率是,當滿足條件時,混頻器對于擾信號將直通,通常稱這種干擾為寄生通道干擾。
2.5 乘積型鑒相
調相信號的解調叫做相位檢波,簡稱鑒相。它是將調相信號的相位與載波的相位相減,取出它們的相位差,從而實現相位檢波
,即完成相位——電壓的變換作用[11]。
乘積型鑒相器原理圖如圖2-7所示

圖2-7 乘積型鑒相器


輸入調相信號;另一路信號為的同頻正交載波。則鑒相器的輸出為
     (2-20)
式中為乘法器的成績因子。
該信號經過低通濾波器后濾除高頻信號,則輸出電壓為
          (2-21)
由此可見,乘積型鑒相器具有正弦形鑒相特性。當滿足時,上式可近似為
       (2-22)
由此可見,鑒相器輸出信號與輸入信號的相位偏移成正比,可實現線性鑒相
2.6 語音信號調制解調
由于電路簡單,性能好,所以二極管峰值包絡檢波獲得廣泛應用。
    由于輸入信號的,使二極管工作在近似理想的開關狀態(tài)。一開始電容兩端電壓為零,當時,導通,對電容充電,由于二極管正向導通電阻小,(可以很快地被充到接近輸入信號峰值。電容上電壓建立起來以后,通過信號源作用于兩端,形成反向電壓。這時電容上電壓(即輸出平均電壓)全部反作用于二極管上的效應稱為平均電壓負反饋效應。這是二極管峰值檢波的重要特點,至于二極管導通與否,由二極管兩端瞬時電壓大小決定,即輸入信號電壓與電容兩端電壓共同決定的,。若>0,導通,向充電,充電時間常數為;若,充電停止,這時通過負載放電,放電時間為。因為。則充電速度比放電速度快,即導通時,向充上電荷總是比截止時由放掉的電荷多,說明每放電一次(一周期),那么電容上就存貯部分電荷,通過若干周期后,兩端存貯電荷逐漸積累,到某一時刻后,使充電的電荷等于放電的電荷時,充放電達到了動態(tài)平衡,這使輸出電壓在平均值上下按角頻率此作鋸齒的等幅波動。就是檢波器所需輸出的檢波電壓,而上下鋸齒狀波動則是因低通濾波器濾波特性非理想而導致。在其上產生殘余的高頻電壓,輸出平均電壓重現了輸入已調波包絡的形狀,所以稱為包絡檢波。適當選擇時間常數,使條件,可提高輸出音頻分量,抑制高頻分量,即衰弱了殘余的高頻電壓。
2.7 本章小結
本章介紹了調幅、同步檢波、混頻、乘積型鑒相、包絡檢波電路的設計思想,為各電路的設計打下了充分的理論基礎,對可能出現的失真情況進行了理論上的預測,在設計中可以防患于未然。

第3章 電路調試與仿真
3.1 模擬乘法器MC1496的創(chuàng)建
啟動multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,按照MC1496內部結構圖,將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上,按住鼠標左鍵拖動,全部選中。被選擇的電路部分由周圍的方框標示,表示完成子電路的選擇。為了能對子電路進行外部連接,需要對子電路添加輸入/輸出。單擊Place / HB/SB  Connecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操作,屏幕上出現輸入/輸出符號,將其與子電路的輸入/輸出信號端進行連接。帶有輸入/輸出符號的子電路才能與外電路連接。單擊Place/Replace by Subcircuit命令,屏幕上出現Subcircuit Name對話框,在對話框中輸入MC1496,單擊OK,完成子電路的創(chuàng)建選擇電路復制到用戶器件庫,同時給出子電路圖標。雙擊子電路模塊,在出現的對話框中單擊Edit Subcircuit 命令,屏幕顯示子電路的電路圖,可直接修改該電路圖。MC1496內部結構multisim電路圖如圖3-1所示。電路模塊如圖3-2所示。

圖3-1  MC1496電路圖

圖3-2  MC1496子電路替代模塊


MC1496可以采用單電源供電,也可以采用雙電源供電。器件的靜態(tài)工作點由外接元件確定。
靜態(tài)偏置電壓的設置應保證各個晶體管工作在放大狀態(tài),即晶體管的集電極與基極間的電壓應大于或等于2V,小于或等于最大允許工作電壓。根據MC1496的特性參數,應用時,靜態(tài)偏置電壓(輸入電壓為0時)應滿足下列關系。即
,   ,                   (3-1)
                 (3-2)
一般情況下,晶體管的基極電流很小,三對差分放大器的基極電流、、可以忽略不記,因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值確定。當器件為單電源工作時,引腳14接地,5腳通過一電阻接正電源(的典型值為+12V),由于的鏡像電流,所以改變電阻可以調節(jié)的大小,即
                           (3-3)
當器件為雙電源工作時,引腳14接負電源(一般接-8V),5腳通過電阻接地,因此,改變也可以調節(jié)的大小,即
                             (3-4)
根據MC1496的性能參數,器件的靜態(tài)電流小于4mA,一般取左右。器件的總耗散功率可由下式估算
                      (3-5)
應小于器件的最大允許耗散功率(33mW)。
設輸入信號, ,則MC1496乘法器的輸出與反饋電阻及輸入信號、的幅值有關。
3.1.1 不接負反饋電阻(腳2和3短接)
皆為小信號(<26mV)時,由于三對差分放大器(、、、)均工作在線性放大狀態(tài),則輸出電壓可近似表示為
       (3-6)
輸出信號中只包含兩個輸入信號的和頻與差額分量。
為小信號,為大信號(>100mV)時,由于雙差分放大器(、、)處于開關工作狀態(tài),其電流波形將是對稱的方波,乘法器的輸出電壓可近似表示為
(n為奇數)(3-7)
輸出信號中。包含······,等頻率分量。
3.1.2 接入負反饋電阻
由于的接入,擴展了的線性動態(tài)范圍,所以器件的工作狀態(tài)主要由決定,分析表明:
為小信號(<26mV)時,輸出電壓可表示為
    (3-8)
式中:                     
式(3-8)表明,接入負反饋電阻后,為小信號時,MC1496近似為一理想的乘法器,輸出信號中只包含兩輸入信號的和頻與差頻。
為大信號(>100mv)時,輸出電壓可近似表示為
                           (3-9)
上式表明,為大信號時,輸出電壓與輸入信號無關。
3.2 調幅設計
3.2.1 乘法器調幅AM
啟動multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,Ctrl+B調用MC1496電路模塊,將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上,搭建調幅電路,在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標,打開該元器件庫。在屏幕出現的元器件庫對話框中選擇所需的元器件,本實驗常用元器件庫有2個:信號源庫、基本元件庫。鼠標點擊元器件,可選中該元器件。單擊鼠標右鍵,可進行旋轉,調整元器件位置,雙擊該元器件,在彈出的元器件特性對話框中,可以設置或編輯元器件的各種特性參數。在界面右側選擇雙蹤示波器,用鼠標連線將所有器件連接,保存,點擊界面上方正中綠色三角按鈕,雙擊示波器可觀察波形。其multisim電路圖如圖3-3所示。

圖3-3  MC1496普通調幅電路

觀察示波器,適當調節(jié),當為100%時,使示波器出現AM波。

圖3-4  MC1496普通調幅波


3.2.2 乘法器調幅DSB
啟動multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,Ctrl+B調用MC1496電路模塊,將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上,搭建調幅電路,在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標,打開該元器件庫。在屏幕出現的元器件庫對話框中選擇所需的元器件,本實驗常用元器件庫有2個:信號源庫、基本元件庫。鼠標點擊元器件,可選中該元器件。單擊鼠標右鍵,可進行旋轉,調整元器件位置,雙擊該元器件,在彈出的元器件特性對話框中,可以設置或編輯元器件的各種特性參數。在界面右側選擇雙蹤示波器,用鼠標連線將所有器件連接,保存,點擊界面上方正中綠色三角按鈕,雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-5所示。

圖3-5  MC1496雙邊帶調幅電路


觀察示波器,適當調節(jié),當為50%時,使示波器出現如圖3-6所示的波形,即產生DSB波。

圖3-6  MC1496雙邊帶調幅波

3.3 同步檢波設計
啟動Multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,Ctrl+B調用MC1496電路模塊,將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上,搭建同步檢波電路,在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標,打開該元器件庫。在屏幕出現的元器件庫對話框中選擇所需的元器件,本實驗常用元器件庫有2個:信號源庫、基本元件庫。鼠標點擊元器件,可選中該元器件。單擊鼠標右鍵,可進行旋轉,調整元器件位置,雙擊該元器件,在彈出的元器件特性對話框中,可以設置或編輯元器件的各種特性參數。在界面右側選擇雙蹤示波器,用鼠標連線將所有器件連接,保存,點擊界面上方正中綠色三角按鈕,雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-7所示。

圖3-7  MC1496同步檢波電路圖

圖中同步信號,加到相乘器的8、10腳,其值一般比較大,使相乘器工作在雙向開關狀態(tài)。為高頻調幅信號,即單邊帶或雙邊帶信號,加到相乘器的1、4腳,其幅度可以很小,即使在幾毫伏以下,也能獲得不失真的解調。解調信號由12腳單端輸出,為輸出耦合隔直電容,用以耦合低頻、隔除直流。MC1496采用單電源供電,5腳通過過接到正電源,以便為器件內部管子提供合適的靜態(tài)偏置電流。
設輸入信號為雙邊帶信號
                 (3-10)
同步信號與載波信號同頻同相關信號,當大信號時用付利葉級數展開成
  (3-11)
則輸出信號為
(3-12)
由上式可見,只要用低通濾波器濾除高頻分量,即可獲得低頻信號輸出。若輸入信號為單邊帶信號,同理也獲得低頻信號輸出。
波形如圖3-8所示。

圖3-8  同步檢波波形圖


3.4 混頻設計
啟動Multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,Ctrl+B調用MC1496電路模塊,將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上,搭建混頻電路,在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標,打開該元器件庫。在屏幕出現的元器件庫對話框中選擇所需的元器件,本實驗常用元器件庫有2個:信號源庫、基本元件庫。鼠標點擊元器件,可選中該元器件。單擊鼠標右鍵,可進行旋轉,調整元器件位置,雙擊該元器件,在彈出的元器件特性對話框中,可以設置或編輯元器件的各種特性參數。在界面右側選擇雙蹤示波器,用鼠標連線將所有器件連接,保存,點擊界面上方正中綠色三角按鈕,雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-9所示。
用模擬乘法器實現混頻,就是在端和端分別加上兩個不同頻率的信號,相差一中頻,再經過帶通濾波器取出中頻信號。
;           (3-13)
      (3-14)
經帶通濾波器后,取差頻
               (3-15)
為所需要的中頻頻率。

圖3-9  MC1496混頻電路


圖3-9中,正弦波由10端(X輸入端)注入,高頻信號源輸出的正弦波由1端(Y輸入端)輸入,混頻后的中頻電壓由6端經帶通濾波器輸出,其中構成一選頻濾波回路,調節(jié)可變電阻能使1﹑4腳直流電位差為零,可以減小輸出信號的波形失真,使電路平衡。在2﹑3腳之間加接電阻,可擴展輸入信號的線性范圍。
輸入正弦波信號30mV,70MHz,調幅信號載波振幅為10V,載波頻率為60 MHz,調制指數為0.6,輸出波形雜亂且有毛刺,調節(jié)無效。
降低調幅信號的載波振幅值,波形漸漸清晰,直至載波振幅為0.5V。出現波形如圖3-10所示。

圖3-10  MC1496混頻波形圖


3.5 乘積型鑒相設計
啟動Multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,Ctrl+B調用MC1496電路模塊,將元器件放到電子工作平臺的電路窗口上,搭建乘積型鑒相電路,在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標,打開該元器件庫。在屏幕出現的元器件庫對話框中選擇所需的元器件,本實驗常用元器件庫有2個:信號源庫、基本元件庫。鼠標點擊元器件,可選中該元器件。單擊鼠標右鍵,可進行旋轉,調整元器件位置,雙擊該元器件,在彈出的元器件特性對話框中,可以設置或編輯元器件的各種特性參數。在界面右側選擇雙蹤示波器,用鼠標連線將所有器件連接,保存,點擊界面上方正中綠色三角按鈕,雙擊示波器可觀察波形。其Multisim電路圖如圖3-11所示。

圖3-11  MC1496乘積型鑒相電路圖


均為小信號,當、時,可得輸出電流為
      (3-16)
式中,,為乘法器的相乘增益因子。通過低通濾波器后,上式中第二項被濾除,于是可得輸出電壓為
               (3-17)
鑒相器靈敏度為
                   (3-18)
為小信號,為大信號,當、時,可得輸出電流為
(3-19)
通過低通濾波器后,上式中第二項被濾除,于是可得輸出電壓為
                 (3-20)
鑒相器靈敏度為
                     (3-21)
均為大信號,當時,由式(6―43)可得輸出電流為
(3-22)
在π/2<Δφ<3π/2內,通過低通濾波器后,可求得輸出電壓為
  (3-23)
鑒相器靈敏度為
                     (3-24)
輸入信號為1V,500kHz,調幅信號為26mV,500kHz,兩信號相位相差90度。屬于為小信號,為大信號類型,調節(jié),當為70%時,乘積型鑒相波形如圖3-12所示。

圖3-12  MC1496乘積型鑒相波形圖

3.6 語音信號調制
啟動Multisim11程序,Ctrl+N新建電路圖文件,搭建普通調幅及解調電路,在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標,打開該元器件庫。在屏幕出現的元器件庫對話框中選擇所需的元器件,鼠標點擊元器件,可選中該元器件。選中元器件,單擊鼠標右鍵,可進行旋轉,調整元器件位置,雙擊該元器件,在彈出的元器件特性對話框中,可以設置或編輯元器件的各種特性參數。在界面右側選擇四蹤示波器,及l(fā)abVIEW虛擬儀器中的麥克風。用鼠標連線將所有器件連接。其Multisim電路圖如圖3-13所示。

圖3-13語音信號的調制與解調

雙擊麥克風,進行錄音,保存,點擊界面上方正中綠色三角按鈕,雙擊示波器可觀察波形。圖3-14為四雙蹤示波器xsc1的輸出波形,A通道為麥克風輸入信號,B通道為調幅電路,C通道為解調信號。

圖3-14  四蹤示波器xsc1的輸出波形

3.7 本章小結
本章完成了調幅、同步檢波、混頻、乘積型鑒相、語音信號的調制與解調、調相電路的電路設計、調制與仿真。驗證了各個電路的原理,是對原理的深入剖析與升華。

結 論
在電路設計與仿真平臺Multisim11仿真環(huán)境中創(chuàng)建集成模擬乘法器MC1496電路模塊,利用模擬乘法器MC1496完成雙邊帶調幅及普通調幅、同步檢波、混頻、乘積型鑒相電路的實現,并結合LabVIEW虛擬儀器實現對語音信號的調制解調電路。闡述了以上個電路的設計思路并進行了仿真,并簡述了原理圖的繪制,元器件的編輯與管理,及Multisim的虛擬儀表的使用。針對實驗中出現的問題做了分析和改正。
Multisim又稱“萬能仿真”,在電路硬件連接前使用Multisim11進行仿真,可以預防電路設計中的錯誤,并模擬預期效果,大大提高了實體連接的成功性。除上述電路外,Multisim11在高頻電子線路中還有極其廣泛的應用,例如:小信號的放大、功率放大器實驗、晶體振蕩器實驗等。此外Multisim11還可用于模擬電路的分析、數字電路的分析等。其強大的仿真功能遠遠超過本文所述,有待進一步研究。

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致 謝
畢業(yè)論文暫告收尾,這也意味著我的大學生活既將結束。回首既往,自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中,能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過,實是榮幸之極。在這四年的時間里,我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外,與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。
老師的諄諄誘導、同學的相互討論及家長的支持鼓勵,是我堅持完成論文的強大動力。在此,我要特別感謝我的導師老師。從論文的選題、文獻的采集、框架的設計、結構的布局到最終的論文定稿,從內容到格式,從標題到標點,他都費盡心血。沒有于波老師的辛勤栽培、孜孜教誨,就沒有我論文的順利完成。
感謝各位同學,與他們的交流使我受益頗多。感謝大家對我的理解、支持、鼓勵和幫助,正是因為有了他們,我所做的一切才更有意義;也正是因為有了他們,我才有了追求進步的勇氣和信心。
時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足,整篇論文肯定存在尚未發(fā)現的缺點和錯誤。懇請閱讀此篇論文的老師、同學,多予指正,不勝感激!




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ID:137803 發(fā)表于 2017-5-15 16:16 | 顯示全部樓層
學習了。。。。。。。。
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ID:864052 發(fā)表于 2021-6-22 13:26 來自手機 | 顯示全部樓層
來自學渣的仰望
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