EDA实验报告 周云Word文档格式.docx

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二、实验器材-5-

三、预习要求-6-

1．复习调制电路的基本原理-6-

（1）.振幅调制信号分类-6-

（2）振幅调制分为三种方式：

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2.调幅波的基本性质-6-

（1）.普通调幅（全载波调制）-6-

（2）.抑制载波双边带调幅-8-

四、实验内容-9-

1.振幅调制电路的选择-9-

2.集成模拟乘法器MC1496-10-

3.实验电路-10-

五、实验步骤-11-

1．使用OrCAD9.2完成模拟乘法器电路的仿真实验。

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2．点击桌面-11-

3、打开工作界面-12-

4.放置元器件：

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5.开始进行仿真：

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（1）设置和运行偏置点分析-18-

（2）瞬态分析：

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6.波形显示和分析模块PROBE:

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（1）选择要仿真的参数：

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（2）瞬态分析的输出波形图：

（3）增加窗口：

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（4）Vr取不同值时的几种分析-24-

实验心得-27-

前言

随着电子计算机技术的发展，计算机辅助设计已经逐渐进入电子设计的领域。

模拟电路中的电路分析、数字电路中的逻辑模拟，甚至是印制电路板、集成电路版图等等都开始采用计算机辅助工具来加快设计效率，提高设计成功率。

而大规模集成电路的发展，使得原始的设计方法无论是从效率上还是从设计精度上已经无法适应当前电子工业的要求，所以采用计算机辅助设计来完成电路的设计已经势在必行。

同时，微机以及适合于微机系统的电子设计自动化软件的迅速发展使得计算机辅助设计技术逐渐成为提高电子线路设计的速度和质量的不可缺少的重要工具。

在电路设计工作方面，最初使用的是Protel公司DOS版本的Tango软件，在当时这一软件被看作是多么的先进，因为在这以前没有人能像电脑那样快速、准确的画出电路图，制出电路板。

如今，随着Windows95/98及NT操作系统的出现，一些更方便、快捷的电路设计软件应运而生。

如：

Tango、Protel、OrCAD、PSpice、ElectronicsWorkbench、VeriBest、PAD2000等。

PSpice是较早出现的EDA（ElectronicDesignAutomatic,电路设计自动化）软件之一，也是当今世界上著名的电路仿真标准工具之一，1984年1月由美国Microsim公司首次推出。

它是由Spice发展而来的面向PC机的通用电路模拟分析软件。

Spice（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序，它在众多的计算机辅助设计工具软件中，是精度最高、最受欢迎的软件工具。

随后，版本不断更新，功能不断完善。

基于DOS操作系统的PSpice5.0以下版本自80年代以来在我国得到广泛应用。

目前广泛使用的PSpice5.1以后版本是Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序，并且从6.0版本开始引入图形界面。

1998年著名的EDA商业软件开发商OrCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSpice产品正式并入OrCAD公司的商业EDA系统中,成为OrCAD/PSpice。

但PSpice仍然单独销售和使用，推出的最新版本为PSpice10.1。

PSpice软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成网表，模拟和计算电路。

它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。

与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。

被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。

这些特点使得PSpice受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。

在国外，PSpice软件的使用非常流行。

在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路工具；

在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。

世界各国的半导体元件公司为它提供了上万种模拟和数字元件组成的元件库，使PSpice软件的仿真更可靠，更真实。

PSpice软件几乎完全取代了电路和电子电路实验中的元件、面包板、信号源、示波器和万用表。

有了此软件就相当有了电路和电子学实验室。

PSpice的分析功能主要体现在以下几方面：

（1）直流分析：

　　包括电路的直流工作点分析（BiasPointDetail）；

直流小信号传递函数值分析（TransferFunction）；

直流扫描分析（DCSweep）；

直流小信号灵敏度分析（Sensitivity）。

在进行直流工作点分析时，电路中的电感全部短路，电容全部开路，分析结果包括电路每一节点的电压值和在此工作点下的有源器件模型参数值。

这些结果以文本文件方式输出。

（2）交流扫描分析（ACSweep）：

　　包括频率响应分析和噪声分析。

PSpice进行交流分析前，先计算电路的静态工作点，决定电路中所有非线性器件的交流小信号模型参数，然后在用户所指定的频率范围内对电路进行仿真分析。

（3）瞬态分析（Transient）：

　　即时域分析，包括电路对不同信号的瞬态响应，时域波形经过快速傅里叶变换（FFT）后，可得到频谱图。

通过瞬态分析，也可以得到数字电路时序波形。

（4）蒙特卡罗分析（MonteCarlo）和最坏情况分析（WorstCase）：

　　蒙特卡罗分析是分析电路元器件参数在它们各自的容差（容许误差）范围内，以某种分布规律随机变化时电路特性的变化情况，这些特性包括直流、交流或瞬态特性。

（5）温度特性分析（Temperature）和数字电路分析（DigitalSetup）

一、实验目的

1．掌握OrCADPspice电子设计仿真软件的应用

熟悉PSpice的仿真功能，熟练掌握各种仿真参数的设置方法，合观测并分析仿真结果，熟练输出分析结果，能够综合运用各种仿真对电路进行分析，学会修改模型参数。

2．学会利用模拟乘法器

弄清用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与载波、调制信号的关系。

二、实验器材

P4微机；

OrCAD9.2工具包。

三、预习要求

1．复习调制电路的基本原理

（1）.振幅调制信号分类

振幅调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化，其它参数不变。

是使高频载波的振幅载有传输信息的调制方式。

普通调幅方式（AM）、抑制载波的双边带调制（DSB-SC）和单边带调制（SSB）。

所得的已调信号分别称为调幅波信号、双边带信号和单边带信号。

2.调幅波的基本性质

（1）.普通调幅（全载波调制）

普通调幅是用需传送的信息（调制信号）

去控制高频载波

的振幅，使其随调制信号

的规律而变化。

调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制信号线性变化。

若载波信号为

，调制信号为

。

则普通调幅波的振幅为：

（1）

式中，

是一个与调幅电路有关的比例常数。

称为包络函数，它反映了

的变化规律。

因此，调幅波的数学表达式为

（2）

单频调制:

若调制信号为单频信号，即

，则普通调幅波的数学表达式为：

（3）

为载波分量，不包含有用信息，调制信号的信息只包含在上下边频

内。

为调幅系数或调幅度，其值也可由调幅波包络

的最值求出

（4）

普通调幅波的波形如图（a）所示。

可以看出，已调幅波的包络形状与调制信号一样。

从调幅波的波形上看出包络的最大值

和最小值

分别为：

普通调幅时

，一般取

如果

，将会产生过调幅失真，其波形如图（b）所示。

由图可知，已调波包络形状与调制信号不一样，不能反映调制信号的变化规律。

图（a）普通调幅波的波形图

图（b）过调制调幅波形

多频调制:

若调制信号为多频信号，即

则普通调幅波的数学表示式为：

（5）

为对第

个调制信号的调幅系数；

为载波分量，有用信息包含在边带分量

内。

实际上，调制信号是包含多个频率的复杂信号，如调幅广播所传送的语音信号频率约为50Hz至4.5kHZ，调制后，各个语音频率产生成对等幅上、下边频，迭加后形成上、下边频带。

从频率角度看，调幅过程实质上是一种频谱搬移过程。

经过调制后，调制信号的频谱由低频被搬移到载频附近，成为上、下边频带。

（2）.抑制载波双边带调幅

普通调幅虽然原理简单，接收端易提取同步信号，但由于载波不包含有用信息，因此调制效率低，易造成能源浪费。

为了提高调制效率，减小功率浪费，可以只发射上、下边频而不发射载波，这种调幅方式称为抑制载波双边带调幅，用DSB表示。

由（3）式可知，单频抑制载波双边带调幅信号可表示为

（6）

由式（3）和（6）可知， 

双边带调幅信号的振幅为

而普通调幅信号的振幅为

，显然双边带的振幅有正有负，而普通调幅波在

时振幅不可能出现负值。

单频调制的双边带调幅波各信号波形如图（c）所示。

图（c）抑制双边带调幅信号的波形

双边带调幅信号的包络仍然是随调制信号而变化，但它已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律。

在调制信号的负半周，已调与原载波反相；

在调制信号的正半周，已调波与原载波同相；

在调制信号的过零点处，调幅信号发生1800相位突变。

因为双边带信号不包含载波,所以发送的全部功率都载有信息，功率利用率高。

四、实验内容

1.振幅调制电路的选择

普通调幅、抑制载波双边带调制都含有调制信号和载波的乘积项，所以均可用模拟乘法器来实现。

集成模拟乘法器是一种重要的非线性器件，广泛应用于频率变换、信号处理电路中，构成调制、解调或其它电路。

随着集成技术的发展和应用的日益广泛，它已成为继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一。

本实验主要研究采用模拟乘法器构成全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法、过程、性能等。

2.集成模拟乘法器MC1496

本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，内部电路如（d）图所示：

图（d）1496芯片内部电路图

图（d）为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路。

电路采用了两组差动对由V1—V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又V5与V6组成一级差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。

D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。

进行调幅时，载波信号加在V1与V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；

调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚①、④之间；

②、③脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围；

已调制信号由双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。

3.实验电路

用MC1496集成电路构成的调幅器如图（e）所示，图中Rp1用来调节调制信号输入差放引脚①、④之间的平衡，Rp2用来调节载波输入差放引脚⑧、⑩之间的平衡，三极管V构成射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。

调制信号由IN2端输入，载波信号由IN1输入，调幅信号由MC1496引脚⑥输出，经耦合电容C5送至射极跟随器放大后由OUT端输出。

图（e）1496构成的调幅器

五、实验步骤

2．点击桌面

从桌面点击开始找到所有程序，然后进一步找到orcadFamilyRelease,选择CaptureCIS:

3、打开工作界面

利用CaptureCIS为本实验建立一个新的PSpice项目，项目名可以自行选取:

在菜单栏中选择file>

new>

Project：

在name下面任意输入名字，选择AnalogorMixed-signalCircuit（表明本工程以后将进行数/模混合仿真），然后选择存储目录：

选择creatablankproject（新建一个空项目）：

工作界面如下：

连线及放置数据总线（Placewireorbus）：

（1）设置和运行偏置点分析

点击

或PSpice>

EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择BiaspointDetail,如下所示：

点击运行偏置点分析结果图：

选择TransientAnalysis,设置开始时间，结束时间和步长

选择trace,它的作用时控制信号波形的显示以及对信号波形进行各种处理：

此图为Vc=10mv,f=100KHZ,Vr=100mv,f=10KHZ时的波形

（4）Vr取不同值时的几种分析

当Vc不变，Vr=200mv，两者频率都不变时，波形如下：

分析：

可看出调幅波幅度的变化量随调制信号波形的变化线性变化

Vc不变，Vr=300mv，两者频率都不变时，波形如下：

调幅波的波洛变化与调制信号不再相同，产生了失真，这就是过调制现象。

Vr=500mv时的波形：

包络仍然是随调制信号而变化，但它已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律。

实验心得

通过此次实验，我了解了PSpice是一个模拟的“实验台”。

在它上面，你可以做各种电路实验和测试，以便修改与优化设计。

它为我们分析与设计电路提供了强大的计算机仿真工具，利用它对电路、信号与系统进行辅助分析和设计，对电子工程、信息工程和自动控制等领域工作的人员具有很高的实用价值。

第一次接触CAD这个软件，发现原来还有一个这么好用的软件能够方便地实现绘制电路原理图和可编程的逻辑设计提供连续性的仿真信息。

本次试验，主要是熟悉软件的使用环境，老师的讲解示范也很详细，为以后的试验打下了良好的基础。

今后我会更加倍的努力学习和探索，更加熟练地将pspice应用于社会实践中来，对于科学发达的今天来说将会有更大的帮助，最后，我非常感谢在此期间耐心指导我的王老师和给我帮助的同学，正因为有你们的帮助，才使我的课程设计得以圆满的成功，非常感谢您们！