集成乘法器幅度调制电路实验.docx
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集成乘法器幅度调制电路实验
实验9集成乘法器幅度调制电路
—、实验准备
1.做本实验时应具备的知识点:
幅度调制
用模拟乘法器实现幅度调制
MC1496四象限模拟相乘器
2.做本实验时所用到的仪器:
集成乘法器幅度调制电路模块,高频信号源,双踪示波器,万用表
二、实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;
2.掌握用MC1496来实现AM和DSB的方法,并研究已调波与调制信号、载波之间关系;
3.掌握在示波器上测量调幅系数的方法;
4.通过实验中波形的变换,学会分析实验现象。
三、实验内容
1.模拟相乘调幅器的输入失调电压调节、直流调制特性测量。
2.用示波器观察DSB波形。
3.用示波器观察AM波形,测量调幅系数。
4.用示波器观察调制信号为方波时的调幅波。
四、基本原理
1.MC1496简介
MC1496是一种四象限模拟相乘器,其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图9-1所示。
由图可见,电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对(T1~T4),且这两组差分对的恒流源管(T5、T6)又组成了一个差分对,因而亦称为双差分对模拟相乘器。
其典型用法是:
⑻、⑽脚间接一路输入(称为上输入v1),⑴、⑷脚间接另一路输入(称为下输入v2),⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上,并从⑹、⑿脚间取输出vo。
⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。
⑸脚到地之间接电阻RB,它决定了恒流源电流I7、I8的数值,典型值为6.8kΩ。
⒁脚接负电源-8V。
⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。
由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负,因而称之为四象限模拟相乘器。
可以证明:
,
因而,仅当上输入满足v1≤VT(26mV)时,方有:
,
才是真正的模拟相乘器。
本实验即为此例。
2.1496组成的调幅器
图9-21496组成的调幅器实验电路
用1496组成的调幅器实验电路如图9-2所示。
图中,与图9-1相对应之处是:
8R08对应于Rt,8R09对应于RB,8R03、8R10对应于RC。
此外,8W01用来调节⑴、⑷端之间的平衡,8W02用来调节⑻、⑽端之间的平衡。
此外,本实验亦利用8W01在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压,因而当IN2端加入调制信号时即可产生AM波。
晶体管8Q01为射极跟随器,以提高调制器的带负载能力。
五、实验步骤
1.实验准备
⑴在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。
接通实验箱上电源开关,按下模块上开关8K1,此时电源指标灯点亮。
⑵调制信号源:
采用低频信号源中的函数发生器,其参数调节如下(示波器监测):
∙频率范围:
1kHz
∙波形选择:
正弦波
∙输出峰-峰值:
200mV
⑶载波源:
采用高频信号源:
∙工作频率:
2MHz用频率计测量;
∙输出幅度(峰-峰值):
200mV,用示波器观测。
2.静态测量
⑴载波输入端(IN1)输入失调电压调节
把调制信号源输出的调制信号加到输入端IN2(载波源不加),并用示波器CH2监测输出端(8TP03)的输出波形。
调节电位器8W02使此时输出端(8TP03)的输出信号(称为调制输入端馈通误差)最小。
然后断开调制信号源。
⑵调制输入端(IN2)输入失调电压调节
把载波源输出的载波加到输入端IN1(调制信号源不加),并用示波器CH2监测输出端(8TP03)的输出波形。
调节电位器8W01使此时输出端(8TP03)的输出信号(称为载波输入端馈通误差)最小。
3.DSB(抑制载波双边带调幅)波形观察
在IN1、IN2端已进行输入失调电压调节(对应于8W02、8W01的调节)的基础上,可进行DSB-SC测量。
⑴DSB信号波形观察
将高频信号源输出的载波接入IN1,调制信号接入IN2。
示波器CH1接调制信号(可用带“钩”的探头接到8TP02上),示波器CH2接OUT端,
即8TP03,即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。
⑵DSB信号反相点观察
为了清楚地观察双边带信号过零点的反相,必须降低载波的频率,本实验可将高频信号降低为100KHZ(需另配100KHZ的函数发生器),幅度仍为200mv,接入IN1,调制信号仍为1KHZ(幅度200mv),接入IN2。
增大示波器X轴扫描速率,仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB信号,过零点时刻的波形应该反相。
⑶DSB信号波形与载波波形的相位比较
在实验3
(2)的基础上,将示波器CH1改接8TP01点,把调制器的输入载波波形与输出DSB波形的相位进行比较,可发现:
在调制信号正半周期间,两者同相;在调制信号负半周期间,两者反相。
4.AM(常规调幅)波形测量
⑴AM正常波形观察
在保持8W02已进行载波输入端(IN1)输入失调电压调节的基础上,改变8W01,并观察当8P01到8P02两点之间的电压(设该两点之间的电压为VAB)从-0.3V变化到+0.3V时的AM波形(示波器CH1接8TP02,CH2接8TP03)。
可发现:
当|VAB|增大时,载波振幅增大,因而调制度m减小;而当VAB的极性改变时,AM波的包络亦会有相应的改变。
当VAB=0时,则为DSB波。
记录m=0.3时VAB值和AM波形,最后再返回到VAB=0.15V的情形。
⑵不对称调制度的AM波形观察
在保持8W01已调节到VAB=0.15V的基础上,观察改变8W02时的AM波形(示波器CH1接8TP02,CH2接8TP03)。
可观察到调制度不对称的情形。
最后仍调整到调制度对称的情形。
⑶100%调制度观察
在上述实验的基础上(示波器CH1仍接8TP02,CH2仍接8TP03),逐步增大调制信号源输出的调制信号幅度,可观察到100%调制时的AM波形。
⑷过调制时的AM波形观察
①继续增大调制信号源输出的调制信号幅度,可观察到过调制时的AM波形,并与调制信号波形作比较。
②调8W01使VAB=0.15V逐步变化为-0.15V(用万用表监测),观察在此期间AM波形的变化,并把VAB为-0.15V时的AM波形与VAB为0.15V时的AM波形作比较。
当VAB=0时是什么波形
③最后调到m=0.3时的AM波形。
5.上输入为大载波时的调幅波观察
保持调制信号输入不变,逐步增大载波源输出的载波幅度,并观察输出已调波。
可发现:
当载波幅度增大到某值时,已调波形开始有失真;而当载波幅度继续增大到某值(如0.6V峰-峰值)时,已调波形包络出现模糊。
最后把载波幅度复原(200mV)。
6.调制信号为三角波时的调幅波观察
保持载波源输出不变,但把调制信号源输出的调制信号改为三角波(峰-峰值为200mV),观察当VAB从0.15V变化到-0.15V时的(已)调幅波波形。
最后仍把VAB调节到0.15V。
当VAB=0时是什么波形?
六、实验报告要求
1.由本实验得出DSB波形与调制信号、载波间的关系;
2.由本实验得出m<100%、m=100%、m>100%这三种情况下的AM波形与调制信号、载波间的关系;
3.画出DSB波形及m=100%时的AM波形,比较两者的区别;
4.总结由本实验所获得的体会
实验10振幅解调器(包络检波、同步检波)
—、实验准备
1.做本实验时应具备的知识点:
振幅解调
二极管包络检波
模拟乘法器实现同步检波
2.做本实验时所用到的仪器:
集成乘法器幅度解调电路模块,晶体二极管检波器模块,高频信号源,双踪示波器,万用表
二、实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;
2.掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。
了解滤波电容数值对AM波解调影响;
3.理解包络检波器只能解调m≤100%的AM波,而不能解调m>100%的AM波以及DSB波的概念;
4.掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调的方法;
5.了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响;
6.理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB波的概念。
三、实验内容
1.用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB波时的性能;
2.用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB波时的性能;
3.用示波器观察包络检波器的滤波电容过大对AM波解调的影响;
4.用示波器观察同步检波器输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响。
四、基本原理
振幅解调即是从已调幅波中提取调制信号的过程,亦称为检波。
通常,振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种。
图10-1二极管包络检波器电路
1.包络检波
二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。
它适合于解调信号电平较大(俗称大信号,通常要求峰-峰值为1.5V以上)的AM波。
它具有电路简单,检波线性好,易于实现等优点。
本实验电路主要包括二极管和RC低通滤波器,如图10-1所示。
图中,10D01为检波管,10C02、10R01构成低通滤波器,10C05、10C01构成并联谐振回路,对送来的中频谐振,调整10W01可改变输入阻抗。
10BG01、10BG02对检波后的音频进行放大,放大后的音频由10P01输出。
10K02可控制音频信号是否输出。
图中,利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同(实际上,相差很大)来实现检波。
因此,选择合适的时间常数RC就显得很重要。
2.同步检波
同步检波,又称相干检波。
它利用与已调幅波的载波同步(同频、同相)的一个恢复载波(又称基准信号)与已调幅波相乘,再用低通滤波器滤除高频分量,从而解调得调制信号。
本实验采用MC1496集成电路来组成解调器,如图10-2所示。
图中,恢复载波vc先加到输入端IN1上,再经过电容9C01加在⑻、⑽脚之间。
已调幅波vamp先加到输入端IN2上,再经过电容9C02加在⑴、⑷脚之间。
相乘后的信号由⑿脚输出,再经过由9C04、9C05、9R06组成的∏型低通滤波器滤除高频分量后,在解调输出端(OUT)提取出调制信号。
需要指出的是,在图10-2中对1496采用了单电源(+12V)供电,因而⒁脚需接地,且其它脚亦应偏置相应的正电位,恰如图中所示。
图10-2MC1496组成的解调器实验电路
五、实验步骤
1.实验准备
⑴选择好需做实验的模块板:
集成乘法器幅度调制电路、二极管检波器、集成乘法
器幅度解调电路。
⑵接通实验板的电源开关,使相应电源指示灯发光,表示已接通电源即可开始实验。
注意:
做本实验时仍需重复实验九中部分内容,先产生调幅波,再供这里解调之用。
2.二极管包络检波器
二极管包络检波器的实验电路如图10-1所示。
⑴AM波的解调
①m=30%的AM波的解调
(ⅰ)AM波的获得
与实验九的五、4.⑴中的实验内容相同,低频信号或函数发生器作为调制信号源(输出200mVp-p的1kHz正弦波),以高频信号源作为载波源(输出200mVp-p的2MHz正弦波),再调节8W01使
=0.2V左右,便可从幅度调制电路单元上输出m=30%的AM波,其输出幅度(峰-峰值)至少应为0.8V。
(ⅱ)AM波的包络检波器解调
把上面得到的AM波加到包络检波器输入端(IN),即可用示波器在10TP02观察到包络检波器的输出(提示:
用“DC”档),并记录输出波形。
为了更好地观察包络检波器的解调性能,可将示波器CH1接包络检波器的输入10TP01,而将示波器CH2接包络检波器的输出10TP02(下同)。
若增大调制信号幅度,则解调输出信号幅度亦会相应增大。
往上拨动10K02,使音频输入低放10BG01、10BG02,观察10TP03的波形。
(ⅲ)加大滤波电容的影响
把开关10K01接通,便可观察到加大滤波电容的影响(输出减小,且有失真)
。
②m=100%的AM波的解调
加大调制信号幅度,使m=100%,观察并记录检波器输出波形。
③m>100%的AM波的解调
继续加大调制信号幅度,使m>100%,观察并记录检波器输出波形。
在做上述实验时,亦可用改变8W01(
)的方法来获得各种不同类型的调幅波。
⑵DSB波的解调
增大载波信号及调制信号幅度,并调节8W01,使得在调制器输出端产生较大幅度的DSB信号。
然后把它加到二极管包络检波器的输入端,观察并记录检波器的输出波形,并与调制信号作比较。
3.同步检波器
同步检波器的实验电路如图10-2所示。
⑴AM波的解调
将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调副输入端(9V02)。
解调电路的恢复载波,通过幅度调制电路的另一个载波输入口(8V01或8V02)与解调电路的载波输入(9V01)相连。
示波器CH1接调制信号9TP02,CH2接同步检波器的输出9TP03(幅度解调电路单元的“OUT”端),分别观察并记录当调制电路输出为m=30%、m=100%、m>100%时三种AM波的解调输出波形,并与调制信号作比较。
⑵DSB波的解调
采用实验九的五、3中相同的方法来获得DSB波,并加入到幅度解调电路的调制输入端,而其它连线均保持不变,观察并记录解调器输出波形,并与调制信号作比较。
设计部分
模拟乘法器的非线性调制电路
一、实验原理(实验主要内容及原理、设计思想、系统结构等)
基于MC1496集成模拟乘法器的非线性幅度调制电路原理,电路如下图:
在MC1496的1、4脚外加R1、R2、R4、R5、W用于调节输入馈电电压,偏调W引入补偿直流电压,与调制信号uΩ串联后,通过模拟乘法器与载波信号相乘,即可完成普通调幅。
调节W可改变调幅度m的大小,R3用来扩展uΩ的输入动态范围,载波于8脚输入。
L1、C5构成带通滤波器。
二、实验仪器
双踪示波器、数字万用表、高频试验箱、
三、实验操作
1、接通高频实验箱的-8V和+12V电源;
2、调节高频信号发生器,使其输出fC=10MHz、振幅为200mV的高频正弦信号接地TP1端作载波信号;从高频信号发生器左下端或高频实验箱的左边的音频信号发生器输出fΩ=1KHz、振幅为600mVpp的正弦调制信号到将双踪示波器的CH1接通Tp2,Ch2接通Tp3;
3、仔细调节uΩ的振幅以及W和C5,适当调节示波器的Y轴灵敏度和X轴扫描时间,使示波出现m<1的调幅波,观察并测量调制系数m。
4、轻轻仔细调节uΩ的振幅以及W和C5,仔细适当调节示波器的Y轴灵敏度和X轴扫描时间,示波观察并记录m<1、m=1、m>1时调幅波的波形;
5、保持fC=10MHz、振幅为200mV的高频正弦载波信号,fΩ=1KHz的音频信号不变,调节uΩ的大小,用示波器测量和计算m~uΩm曲线
四、实验结果
1、调幅波调制系数的测量记录计算
在测量的调幅波中,高频信号发生器产生的载波频率fC=10MHz,振幅uC=200mV,音频信号fΩ=1KHz,经MC1496最佳调制后,将双踪示波器水平扫描开关置0.2mS/dev、垂直控制开关置0.2mV/dev时,观察波形。
2、调节uΩ的振幅以及W和C5,仔细适当调节示波器的Y轴灵敏度和X轴扫描时间,示波观察并记录m<1、m=1、m>1时调幅波的波形;
3、保持fC=10MHz、振幅为200mV的高频正弦载波信号,fΩ=1KHz的音频信号不变,调节uΩ的大小,用示波器测量和绘制m~uΩm曲线,载波振幅为240mVpp
五、实验总结
1、在用基础模拟乘法器进行幅度调制时,载波振幅不宜太大,要避免进入乘法器的限幅区而失去调幅作用;
2、由实验数据可知,在一定条件下,调幅波的调幅度m基本上和调制信号的振幅成线性关系。
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- 集成 乘法器 幅度 调制 电路 实验