电子技术课程设计 范例Word文件下载.docx

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在这个设计里，根据要求设计了常规双边带调幅与解调的原理及实现方法，在观察常规双边带调幅的波形，观察常规双边带解调的波形的基础上，通过学习了解掌握了Protel原理图设计及仿真方法和掌握PCB电路板的制作，并设计了双边带调幅--解调的原理图，PCB电路板及仿真设计。

在设计过程中参考或引用了《高频电子线路》、《PROTEL99简明使用手册》等参考资料以及网络上的相关资料。

在此，向这些技术资料的作者表示感谢。

由于设计者的学识水平有限，加之时间仓促，作品不够完善，不足之处在所难免，敬请老师指导和改正。

一、Protel99内容简介

Protel99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。

Protel99是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。

所有Protel99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。

Protel99软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel98大体相同，新增加了一些功能模块。

Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。

Protel99容易使用的特性就是新的“这是什么”帮助。

按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。

现在可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。

二、设计目的

1、掌握常规双边带调幅与解调的原理及实现方法。

2、熟练掌握Protel原理图设计及仿真

3、熟练掌握PCB电路板的制作

三、设计内容

1、观察常规双边带调幅的波形。

2、观察常规双边带解调的波形。

3、PCB电路板的制作

四、MC1496芯片

MCl596集成模拟相乘器内部结构及引脚排列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．（a）所示，其管脚排列如图1．（b）所示，其符号如图1．（c）所示。

由图1．（a）可见，它由三个差对管组成。

其中v7、Rl、v8、R2、v9、R3和R5等组成多路电流源电路，v7、Rs、R。

为电流源的基准电路，v8、v9分别供给Vs、v6管恒值电流I。

／2，Rs为外接电阻，可用以调节Io／2的大小。

另外，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。

R为外接负载电阻。

模拟相乘器用于低电平调幅：

在几百兆赫工作频段内差分对模拟相乘器作为调幅电路得到广泛使用，它具有性能优良，输出频谱比较纯净，组合频率分量少，调制失真度小等特点。

如图3所示采用MC1496构成的双边带调幅电路，图中接于正电源电路的电阻R8、R9用来分压，以便提供相乘器内部Vl～V4管的基极偏压；

负电源通过R、Rl、R2及R3、的分压供给相乘器内部Vs、V6管基极偏压，R称为载波调零电位器，调节R可使电路对称以减小载波信号输出；

Rc为输出端的负载电阻，接于2、3端电阻RYR用来扩大Un的线性动态范围。

五、TL084芯片

TL084，TL084A及TL084B高速J-FET输入四通道运算放大器，在一个单片集成电路里包含了良好匹配的高压J-FET及双极性三极管。

它具有宽共模（磕打Vcc+）及差模电压范围、低输入偏置及偏移电流、输出短路保护、高输入阻抗J-FET输入级、内部频率补偿、锁定自由操作、高循环率等特性。

在TCLHiD299.e机型上测定：

'

A9a!

@+M#Z!

K/X+

序号

/L:

a#O0j"

z0m5b7q/R;

?

F#功能

直流电压（V）

H0{%{4h（h:

d'

S$n"

功能

1

输出1

6.55

8

输出3

6.5

2

反向输入1

9

反向输入3

3

非反向输入1

10

非反向输入3

4

VCC+

12

11

VCC-

5

非反向输入2

非反向输入4

6

反向输入2

13

反向输入4

7

输出2

14

输出4

六、模拟低通滤波器

低通滤波器介绍（low-passfilter）

对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。

当使用在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。

低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acousticbarriers）、图像模糊处理等等，这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。

低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（movingaverage）所起的作用；

低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。

七、基本设计原理

1、常规双边带调幅

所谓调制，就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的信号（它的频率一般是较低的）“附加”在高频振荡信号上。

所谓将信号“附加”在高频振荡上，就是利用信号来控制高频振荡的某一参数，使这个参数随信号而变化，这里，高频振荡波就是携带信号的“运载工具”，所以也叫载波。

在接收信号的一方（接收端）经过解调（反调制）的过程，把载波所携带的信号取出来，得到原有的信息，解调过程也叫检波。

调制与解调都是频谱变换的过程，必须用非线性元件才能完成。

调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类，连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因而分为调幅、调频和调相三种方式；

脉冲波调制是先用信号来控制脉冲波的振幅、宽度、位置等，然后再用这已调脉冲对载波进行调制，脉冲调制有脉冲振幅、脉宽、脉位、脉冲编码调制等多种形式。

本设计要实现连续波的振幅调制与解调，即常规双边带调幅与解调。

我们已经知道，调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，这变化的周期与调制信号的周期相同，振幅变化与调制信号的振幅成正比。

为简化分析，假定调制信号是简谐振荡，即为单频信号，其表达式为：

图1-1常规调幅波形

如果用它来对载波

（

）进行调幅，那么，在理想情况下，常规调幅信号为：

（1－1）

其中调幅指数

为比例系数。

图1-1给出了

，

和

的波形图。

从图中并结合式（1－1）可以看出，常规调幅信号的振幅由直流分量

和交流分量

迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，常规调幅信号的包络（信号振幅各峰值点的连线）完全反映了调制信号的变化。

另外还可得到调幅指数Ma的表达式：

显然，当Ma>

1时，常规调幅波的包络变化与调制信号不再相同，产生了失真，称为过调制，如图1-2所示。

所以，常规调幅要求Ma必须不大于1。

图1-2过调制波形

式（1－1）又可以写成

（1－2）

可见，

的频谱包括了三个频率分量：

（载波）、

（上边频）和

（下边频）。

原调制信号的频带宽度是

（或

），而常规调幅信号的频带宽度是2

（或2F），是原调制信号的两倍。

常规调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁，如图1-3所示。

被传送的调制信息只存在于边频中而不在载频中，携带信息的边频分量最多只占总功率的三分之一（因为Ma≤1）。

在实际系统中，平均调幅指数很小，所以边频功率占的比例更小，功率利用率更低。

为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载频分量，或者进一步仅发送其中一个边频分量，同样可以将调制信息包含在调制信号中。

这两种调制方式分别称为抑制载波的双边带调幅（简称双边带调幅）和抑制载波的单边带调幅（简称单边带调幅）。

本设计模块所要仿真的是双边带调制与解调。

图1-3常规调幅波的频谱

双边带调幅信号产生的具体电路原理图如图1-4所示。

图1-4双边带调幅信号产生电路原理图

图中MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。

MC1496可用于振幅调制、同步检波、鉴频。

本设计就是采用MC1496作为振幅调制器。

高频载波信号从“载波输入”点输入，经高频耦合电容C08输入至U02（MC1496）的10脚。

低频基带信号从“音频输入”点输入，经低频耦合电容E05输入至U02的1脚。

C08为高频旁路电容，E06为低频旁路电容。

调幅信号从MC1496的12脚输出。

实际上，从此脚输出的调幅信号还要经过滤波，这样才能保证调幅信号的质量。

滤波电路如图1-5所示。

图5-5双边带调幅信号的滤波

2、常规双边带解调

在解调电路中，采用二极管包络检波对调幅信号进行解调。

因为二极管D02的作用是实现高频包络检波，所以要求二极管的正向导通压降越小越好，在这里采用的是锗型二极管1N60，其正向导通电压UF≤0.3V，可以很好的满足要求。

R28为负载电阻，C14为负载电容，它的值应该选取在高频时，其阻抗远小于R，可视为短路；

而在调制频率（低频）时，其阻抗则远大于R，可视为开路。

利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程，就可以还原出与调幅信号包络基本一致的信号。

具体电路如图1-6所示。

图1-6二极管包络检波解调电路

八、设计步骤

1、查阅MC1496芯片的datasheet，熟悉其基本工作原理；

（在纸上画出草图更好）

2、在protel99se环境下画原理图；

3、仿真，观察和记录保存各种波形；

4、改变电路参数，再重复观察和记录各点波形，并分析；

5、在原理图的基础上，生成网络表，进而制作PCB；

6、撰写设计报告。

九、输入、输出点参考说明

1、输入点参考说明

AM音频输入：

模拟信号输入点，输入的信号即为基带信号。

AM载波输入：

载波信号输入点，频率应远高于基带信号。

2、输出点参考说明

调幅输出：

调幅信号输出点。

滤波输出：

调幅信号经低通滤波器后的信号输出点。

解调幅输出：

解调幅信号解调输出点。

十、protel设计过程

1.总框图设计构思整个系统由哪些功能模块组成，以及各个功能模块之间的互相控制关系，将各功模块联系起来画出总体功能模块图。

2.单元模块设计根据总功能框图的功能划分，具体设计各单元模块。

设计时，从要实现的功能及如何实现等方面着手，大体选择相应的元器件，再进行细节设计。

3.总电路设计

a）单元功能模块设计好后，从各个单元功能模块间的控制关系着手，对各单元功能模块进行检验论证，保证各个模块间无冲突，均能正常运行

b）

分析每个模块的各个状态的转换及控制、各功能模块间的控制关系。

本设计应重点分析倒计时的各个须提示的状态的比较控制电路，还有相应的提示信号发生电路之间的关系。

c）纵观全局，规划总电路的布局，对各个模块最后画出完整的电路图。

十一、protel设计的结果和图表

1、Protel设计原理图：

2、Protel设计PCB图：

3、Protel设计网络表参数

[

C08

RAD0.3

104

]

C09

C10

0.1uF

C11

1000p

C12

330p

C13

C14

C15

D01

DIODE0.7

DIODE

D02

E05

RB.2/.4

20uF/25V

E06

22uF/25V

R13

axial0.5

1k

R14

100

R15

R16

750

R17

R18

R19

R20

R21

33k

R22

R23

510

R24

6.8k

R25

100k

R26

2.2k

R27

8.2k

R28

R29

R30

10k

R32

51k

R51

U02

DIP14

MC1496

U04

TL084

p01

VR1

47k

+12

R20-2

R21-1

R22-1

U04-4

）

-12

R23-1

U04-11

GND

C09-2

C12-2

C13-2

C14-2

D01-2

E06-2

R13-1

R15-2

R18-2

R24-2

R25-2

R29-2

R30-1

R51-1

NetC08_2

C08-2

R14-2

U02-10

NetC10_2

C10-2

R25-1

U04-3

NetC15_1

C15-1

R51-2

U04-10

NetD02_1

C11-2

D02-1

U04-6

U04-7

NetD02_2

C13-1

D02-2

R28-1

NetE05_2

E05-2

R15-1

R16-1

U02-1

NetR13_2

C09-1

R13-2

R14-1

R20-1

U02-8

NetR16_2

R16-2

p01-1

NetR17_1

E06-1

R17-1

R18-1

U02-4

NetR17_2

R17-2

p01-2

NetR19_2

R19-2

U02-3

NetR23_2

D01-1

R23-2

U02-14

p01-3

NetR26_1

C11-1

R26-1

R27-2

NetR27_1

C12-1

R27-1

U04-5

NetR28_2

C14-1

C15-2

R28-2

R29-1

NetR32_2

C08-1

E05-1

R32-2

U04-8

NetU02_2

R19-1

U02-2

NetU02_5

R24-1

U02-5

NetU02_6

R21-2

U02-6

NetU02_12

C10-1

R22-2

U02-12

NetU04_2

R26-2

U04-1

U04-2

NetU04_9

R32-1

U04-9

4、Protel设计材料清单：

PartType

Designator

Footprint

结语总结

（1）为什么常规双边带调幅的信息传输速率较低，应该采用什么样的方法加以解决？

（2）单边带、双边带、残留边带和抑制载波双边带调幅这几种调制方式各有什么优点和缺点？

单边带调制（英文是Single-sidebandmodulation，缩写为SSB），是一种可以更加有效的利用电能和带宽的调幅技术。

单边带调制与残留边带调制（VSB）有密切的关系。

调幅技术输出的调制信号带宽为源信号的两倍。

单边带调制技术可以避免带宽翻倍，同时避免将能量浪费在载波上，不过因为设备变得复杂，成本也会增加。

双边带调制属模拟信号的幅度调制的一种方法，基带信号调制后会在坐标轴Y轴两边分成两个部分，双边带调制会把原来的振幅利用算法分解成两个频率相对较高的部分，以便传输，接收端利用调制技术可以把信号解调为原始信号　　如果输入的基带信号没有直流分量，且是理想带通滤波，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带信号，或称双边带抑制载波（DSB-SC）信号，简称DSB信号。

残留边带调制（VSB）是介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。

　　在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。

对于具有低频及直流分量的调制信号，用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上的困难。

由于VSB基本性能接近SSB，而VSB调制中的边带滤波器比SSB中的边带滤波器容易实现，所以VSB调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。

抑制载波双边带调幅在AM信号中，载波分量并不携带信息，仍占据大部分功率，如果抑制载波分量的发送，就能够提高功率效率，这就抑制载波双边带调制DSB-SC（DoubleSideBandwithSuppressedCarrier），简称双边带调制（DSB）。

参考文献

1．张肃文．高频电子线路．北京：

高等教育出版社，2004．

2．邱关源．罗先觉．电路．北京：

高等教育出版社，2006．

后记

在学习方面，巩固了课本上和以前电路方面的知识。

另外通过查找研究资料，也学到了课堂上还没涉及到的方面，比如MC1496芯片，TL084芯片，还复习了课堂上没有详细讲的相关知识。

在画电路图时，我们用了protel软件，了解了protel的相关操作。

我想在这方面的学习对于一个工科学生来说是大有帮助的且非常必要的。

在其它方面，我感受到了如何利用现有资源能最快捷的查到最有用的资料。

另外，通过这次课程设计，我也看到了自己的知识体系存在很多漏洞，因为基本理论不扎实，在个芯片连接和各功能实现上遇到的问题不能及时解决，浪费了很多时间。

同时也发现自己的动手能力太差，这使我意识到在自己今后的学习当中，一定要努力将课本上的知识联系实际，提高