基于multisim10的mc1496调幅电路仿真分析

基于multisim10的mc1496调幅电路仿真分析内容摘要：

由图 26 可知： 若 tVv ssms cos （ 217） tVv LLmL cos （ 218） tVKV tVKVtVtKVVKVv sLLmsm sLLmsmLLmssmLso )( )( osc os    （ 219） 当乘法器为非理想线性相乘状态时（即 ov 中含有 sf 、 f 分量及其它非线性杂散分量。 ） ov 需经带通滤波器以获得所需混频信号。 若采用下 边 频，则带通滤波器的中心频 率为 SL ff 。 混频器存在着它特有的（非线性）干扰现象 —— 组合频率干扰。 它是由实现混频所用各种器件特性的非线性所引起的。 组合频率干扰之一是当本振信号 v 与信号电压 sv 作用于混频器，如果满足条件： Ffqfpf ISL  时将会产生哨声，这种干扰称为干扰哨声。 式中： If —— 中频频率 F —— 音频频率 p 、 q —— 任意正整数 另一种干扰是假如混频器输入端作用着一种干扰信号，它的频率是 Mf ，当满足条件 IML fqfpf  时，混频器对于扰信号 Mf 将直通，通常称这种干扰为寄生通道干扰。 乘积型鉴相 调相信号的解调叫做相位检波，简称鉴相。 它是将调相信号的相位)]([ tfmt pc  与载波的相位 tc 相减，取出它们的相位差 )(tfmp ，从而实现相位检波 ， 即完成相位 —— 电压的变换作用 [11]。 乘积型鉴相器原理图如图 27 所示 大学本科生毕业设计（论文） 10 低 通 滤 波 器0uiuiu 图 27 乘积型鉴相器 输入调相信号 )c o s (  uktUu pcimi  ；另一路信号为 iu 的同频正交载波tUu cimi cos。 则鉴相器的输出为 )]22c o s ()2[ c o s (2)2c o s ()c o s (2uktukUUKtuktUUKuKupcpimimcpcimimii （ 220） 式中 K 为乘法器的成绩因子。 该信号经过低通滤波器后滤除高频信号，则输出电压为 )s i n (2)2c o s ()2c o s (20ukUUKtukUUKupimimcpimim （ 221） 由此可见，乘积型鉴相器具有正弦形鉴相特性。 当满足 6)sin( ukp时，上式可近似为   kuukUUKukUUKu pimimpimim 2)s i n(20 （ 222） 由此可见，鉴相器输出 信号与输入信号的相位偏移成正比，可实现 线性 鉴相 语音信号调制 解调 由于电路简单，性能好，所以二极管峰值包络检波获得广泛应用。 由于输入信号的 )(onVV Dsm  ，使二极管工作在近似理想的开关状态。 一开始电容 C 两端电压为零，当 0smv 时， D 导通，对电容 C 充电，由于二极管正向导通电阻 DR 小， (可以很快地被充到接近输入信号峰值。 电容上电压建立起来以后，大学本科生毕业设计（论文） 11 通过信号源作用于 D 两端，形成反向电压。 这时电容上电压 (即输出平均电压 )全部反作用于 二极管上的效应称为平均电压负反馈效应。 这是二极管峰值检波的重要特 点，至于二极管导通与否，由二极管两端瞬时电压 Dv 大小决定，即输入信号电压 sv 与电容两端电压 cv 共同决定的， csD vvv 。 若 Dv 0， D 导通，向 C 充电，充电时间常数为 CRD ；若 0Dv ，充电停止，这时 cv 通过负载 LR 放电，放电时间为 CRL。 因为 DL RR 。 则充电速度比放电速度快，即 D 导通时，向 C 充上电荷总是比 D 截止时由 C 放掉的电荷多，说明每放电一次 (一周期 )，那么电容上就存贮部分电荷，通过若干周期后， C 两端存贮电荷逐渐积累，到某一时刻后，使充电的电荷等于放电的 电荷时，充放电达到了动态平衡，这使输出电压 0v 在平均值AVV 上下按角频率此作锯齿的等幅波动。 AVV 就是检波器所需输出的检波电压，而AVV 上下锯齿状波动则是因低通滤波器滤波特性非理想而导致。 在其上产生残余的高频电压 ， 输出平均电压 AVV 重现了输入已调波包络的形状，所以称为包络检波。 适当选择 CRL 时间常数，使 )2(cCCL TTCR  和 DL RR  条件，可提高输出音频分量，抑制高频分量，即衰弱了残余的高频电压。 本章小结 本章介绍了调幅、同步检波、混频、乘积型鉴相、 包络检波 电路 的 设计思想 ，为 各 电路的设计 打下了 充分的 理论基础，对可能出现的失真情况进行了理论上的预测，在设计中可以防患于未然。 大学本科生毕业设计（论文） 12 第 3 章 电路调试与仿真 模拟乘法器 MC1496 的创建 启动 multisim11 程序 ， Ctrl+N 新建 电路图文件 ，按照 MC1496 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 /输出。 单击 Place / HB/SB Connecter 命令或使用 Ctrl+I 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 Place/Replace by Subcircuit 命令，屏幕上出现 Subcircuit Name 对话框，在对话框中输入 MC1496，单击 OK，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 命令，屏幕显示子电路的电路图， 可 直接修改该电路图。 MC1496 内部结构 multisim 电路图如图 31 所示。 电路模块如图 32 所示。 Q12 N 2 2 2 2Q22 N 2 2 2 2Q32 N 2 2 2 2Q42 N 2 2 2 2Q52 N 2 2 2 2Q62 N 2 2 2 2Q72 N 2 2 2 2Q82 N 2 2 2 2I O 1I O 2I O 3I O 4I O 5I O 6I O 8I O 1 0I O 1 2I O 1 4D11 N 5 7 1 9R1500ΩR2500ΩR3500Ω 图 31 MC1496电路图 大学本科生毕业设计（论文） 13 I 0 8 I 0 1 2I 0 5I 0 1I 0 4I 0 1 0I 0 1 4I 0 3I 0 2I 0 6M C 1 4 9 6 图 32 MC1496子电路替代模块 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，即晶体管的集 电极与 基极间的电压应大于或等于 2V，小于或等于最大允许工作电压。 根据 MC1496的特性参数，应用时，静态偏置电压（输入电压为 0 时）应满足下列关系。 即 108 uu ， 41 uu ， 126 uu （ 31） VuuuVVuuuuVVuuuuV),(15),(),(152),(),(1554141108108126 （ 32） 一般情况下，晶体管的基极电流很小，三对差分放大器的基极电流 8I 、 10I 、 1I和 4I 可以忽略不记，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源 0I 的值确定。 当器件为单电源工作时，引脚 14 接地， 5 脚通过一电阻 5R 接正电源（ ccU 的典型值为+12V），由于 0I 是 5I 的镜像电流，所以改变电阻 5R 可以调节 0I 的大小，即  R VuII cc （ 33） 当器件为双电源工作时，引脚 14 接负电源 EEU （一般接 8V）， 5 脚通过电阻5R 接地，因此，改变 5R 也可以调节 0I 的大小，即   500 R VuII EE （ 34） 根据 MC1496 的性能参数，器件的静态电流小于 4mA，一般取 mAII 150  左大学本科生毕业设计（论文） 14 右。 器件的总耗散功率可由下式 估算 )()(2 14551465 uuIuuIP D  （ 35） DP 应小于器件的最大允许耗散功率（ 33mW）。 设输入信号 tUU xxmx cos , tUU yymy cos ,则 MC1496 乘法器的输出 0U与反馈电阻 LR 及输入信号 xU 、 yU 的幅值有关。 不接负反馈电阻（脚 2 和 3 短接） 当 xU 和 yU 皆为小信号（ 26mV）时，由于三对差分放大器（ 1V 、 2V 、 3V 、 4V及 5V 、 6V ）均工作在线性放大状态，则输出电压 0U 可近似表示为 ])c os ()[c os (212 00200 twwtwwUUKUUKUUURIU yxyxymxmyxyxTL  （ 36） 输出信号 0U 中只包含两个输入信号的和频与差额分量。 当 yU 为小信号， xU 为大信号（ 100mV）时，由于双差分放大器（ 1V 、 2V 和3V 、 4V ）处于开关工作状态，其电流波形将是对称的方波，乘法器的输出电压 0U可近似表示为   1000 ])c os ()[c os (n yxyxngmyx twnwtwnwAUKUUKU （ n 为奇数）（ 37） 输出信号 0U 中。 包含 ,5,3, yxyxyx  ， yx wn  )12( 等频率分量。 接入负反馈电阻 由于 LR 的接入，扩展了 yU 的线性动态范围，所以器件的工作状态主要由 xU 决定，分析表明： 当 xU 为小信号（ 26mV）时，输出电压 0U 可表示为 ])c os ()[c os (210 tWWtWWUUKUUUR RU yxyxymxmEyxTE L  （ 38） 大学本科生毕业设计（论文） 15 式中：TELE URRK  式（ 38） 表明，接入负反 馈 电阻 LR 后， xU 为小信号时， MC1496 近似为一理想的乘法器，输出信号 0U 中只包含两输入信号的和频与差频。 当 xU 为大信号（ 100mv）时，输出电压 0U 可近似表示为 YELURRU 20 （ 39） 上式表 明， xU 为大信号时，输出电压 0U 与输入信号 xU 无关。 调幅设计 乘法器调幅 AM 启动 multisim11 程序， Ctrl+N 新建 电路图文件， Ctrl+B 调用 MC1496 电路模。