三极管甲类调幅电路 课题设计.docx
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三极管甲类调幅电路课题设计
摘要
本文主要叙述的是三极管集电极调幅电路的设计原理，以及利用Multisim对调幅电路的仿真。
设定三极管的工作状态，实现频率变换，产生边带和谐波分量，利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，再利用选择性电路选出所需的频率分量并滤掉其他成分从而实现调幅。
关键词：
三极管;集电极;调幅;
1.绪论
调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。
也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。
这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了。
调幅主要由非线性器件和选择性电路构成。
非线性器件实现频率变换，产生边带和谐波分量；选择性电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分，如高次谐波等。
集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。
实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。
要完成无线电通信，首先必须产生高频率的载波电流，然后设法将电报、电话等信号“加到”载波上去。
将声音电流加在高频电流上，这个过程称为调制。
一个载波电流有三个参数可以改变，即振幅、频率和相位，本次设计要求采用调幅方式。
本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个三极管调幅电路，三极管调幅电路设计的主要任务是设计一个振幅调制器，该振幅调制器把低频信号加载到高频载波信号上产生一个普通调幅波。
要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。
报告内容参照课设报告文档模版要求，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析。
主要技术指标：
低频信号（频率10KHz）,高频载波信号（频率10MHz）。
2.方案的确定
本实验方案采用集电极调幅，首先通过集电极和基极，以及基极和射极之间的电阻设置三极管的工作状态，使三极管静态时工作在放大状态，然后利用三极管的非线性实现频率的变化，产生边带和谐波分量，高频载波信号加在三极管的基极，低频调制信号加在三极管的集电极，利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，再利用选择性电路选出所需的频率分量并滤掉其他成分从而实现调幅。
选择性回路主要采用LC谐振回路，其谐振频率等于载波频率，集电极调幅的特点要求调制电压提供较大的驱动功率，m较大时，调幅波非线性失真。
方案框图如图2-1所示。
3.工作原理、硬件电路的设计或参数的计算
3.1集电极调幅的工作原理
高频载波信号
从基极加入，而调制信号
加在集电极，加在射极的电阻和电容是基极的自给偏压环节。
调制信号
与电源串联在一起，故可将二者合在一起看作一个缓慢变化的综合电源。
所以，集电极调制电路就是一个具有缓慢变化电源的调谐放大器。
在调制过程中，集电极电流脉冲的高度凹陷程度均随
的变化而变化，则基波分量电流也跟随变化，从而实现了调幅作用。
经过谐振回路的滤波作用，在放大器输出端即可获得已调波信号。
集电极调幅的基本原理电路如图3—1所示：
图3-1集电极调幅原理电路
为高频载波电压，
，为调制信号电压，
输出的调幅波。
3.2集电极调幅波形图
集电极调幅
（集电极槽路交流电压），由图3-2（a）可见，其中
随调制信号而变化而变化，包络线反映了调制信号的波形变化。
图3-2（b）表示
脉冲的波形。
由于放大器在载波状态时工作电压在过压状态，
脉冲下凹。
愈小，过压愈深，脉冲下凹愈甚；
愈大，过压程度下降，脉冲下凹减轻。
一般适当控制
到最大时，放大器调整到临界状态工作，
脉冲不下凹。
图3-2（a）表示综合电源电压
及集电极电压
的波形
图3-2（b）表示
脉冲的波形
3.3集电极调幅的静态调制特性
当没有加入低频调制电压
（即
）时，逐步改变集电极直流电压
的大小，同样可使
电流脉冲发生变化，分解出的
或
也会发生变化。
我们称集电极高频电流
随
变化的关系线为静态调制特性曲线。
根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图3-4所示。
图3-4集电极调幅的静态调制特性
静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程，因为没有加入调制信号，输出电压中没有边频存在，只有载波频率，不是调幅波。
通常调制信号角频率Ω要比载波角频率
低得多，因此对载波来说，调制信号的变化是很缓慢的，可以认为在载波电压交变的一周内，调制信号电压基本上不变。
这样，静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。
我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小。
由图3-4可知，为了减小非线性失真，当加上调制信号电压时，保证整个调制过程都工作在过压状态，所以工作Q应选在调制特性曲线直线段的中央，即
处，
为临界工作状态时的集电极直流电压。
否则，工作点Q偏高或偏低，都会使已调波的包络产生失真。
在本实验中会得到证实。
3.4电路参数的计算
1.首先设定三极管的工作状态，使其工作在放大状态，设置三极管的静态工作点，三极管的型号选用2N2222可知
=0.7V,β=45，电源电压为8v。
其电路图如图3-5所示。
图3-5三极管工作状态
2.电路的谐振回路满足：
其中f=10MHz（载波频率）取L1=1uH则C2=156pF，负载为12KΩ取可变电容为30fF用于调节输出波形。
3.幅波的数学表示式推导：
根据振幅调制信号的定义,已调信号的振幅与调制信号线性变化,
调制信号为
；载波信号
则已调信号振幅为
；其中调制度m的计算如图3-6所示。
图3-6
4、总体电路设计和仿真分析
4.1总电路图
总体电路设计如图4-1所示。
总体电路图4-1
4.2仿真分析
1.输入载波幅度为1.1V，频率为10MHz波形图如图4-2-1所示。
图4-2-1载波波形
2.输入调制波信号幅度为3V，频率为10KHz波形图如图4-2-2所示：
图4-2-2调制波形
3.输出调幅波信号波形图如图4-2-3所示。
图4-2-3调幅波波形
4.通过改变调制波的幅度改变调幅波的调制度，当调制波的幅度为1.3V时其调幅波的波形图如图4-2-4所示：
图4-2-4调幅波波形
5.当调制波的幅度为5.1V时其调幅波的波形图如图4-2-5所示。
图4-2-5调幅波波形
6.当调制波的幅度增加到一定程度的时候就会出现失真现象，如图4-2-6所示。
图4-2-6失真调幅波波形
参考文献
[1]华成英.于洪珍.通信电子线路：
清华大学出版社
[2]华成英.童诗白.模拟电子技术[M]（第四版）.北京：
高等教育出版社
[3]武秀玲.沈伟慈.高频电子线路[M].西安：
西安电子科技大学出版社
[4]张肃文等.高频电子线路[M]（第四版）.北京：
高等教育出版社
[5]杨欣.王玉凤.电子设计从零开始[M].北京：
清华大学出版社
[6]路而红等.虚拟电子实验室[M].北京：
人民邮电出版社
附录
附录Ⅰ元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
Q1
三极管
2N2222
1
2
R1
电阻
12KΩ
1
3
R2
电阻
70Ω
1
4
R3
电阻
5.2KΩ
1
5
R4
电阻
2KΩ
1
6
C1
电容
1μF
1
7
C2
电容
156pF
1
8
C3
可变电容
30fF
1
9
L1
电感
1μH
1
10
示波器
XSC1
1
11
V1
直流电源
8v
1
附录Ⅱ总电路图
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