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2008级信息系统综合设计
信息系统综合设计报告书
课题名称
集成模拟乘法器的设计及应用
姓名
学号
院、系、部
电气工程系
专业
电子信息工程
指导教师
石家庄铁道大学四方学院
2011年12月30日
集成模拟乘法器的设计及应用
一、设计目的
掌握集成模拟乘法器〔MC1496〕的根本工作原理及构成的振幅调制、同步检波电路的原理。
二、设计要求
振幅调制电路设计,改变滑动变阻器的值实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制
同步检波电路设计
三、设计原理
1.MC1496集成模拟相乘器根本工作原理及内部结构
集成乘法器是完成两个模拟量〔电压或电流〕相乘的电子器件。在高频电子线路中,振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程,均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器。它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、动态增益控制等。
根据双差分对模拟相乘器根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,其中V7、R1、V8、R2、V9、R3和R5等组成多路电流源电路,V7、R5、R1为电流源的基准电路,V8、V9分别供应V5、V6管恒值电流I0/2,R5为外接电阻,可用以调节I0/2的大小。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的负反应作用,以扩大输入电压U2的动态范围。Rc为外接负载电阻。根据差分电路的根本工作原理,可以得到
()
()
()
式中ic1、ic2、ic3、ic4、ic5、ic6分别是三极管V1、V2、V3、V4、V5、V6的集电集电流。UT为温度的电压当量,在常温T=300K时,UT≈26mv.由图1.(a)可知,相乘器的输出差值电流
()
将()、(1.1.2)、(1.1.3)代入(1.1.4),可得
()
由于V5、V6两管发射极之间跨接负反应电阻RY,当RY远大于V5、V6管的发射结电阻时
()
将式()代入(1.1.5)可得
()
可见,输出电流中包含两个输入信号的乘积。
MC1496的管脚排列如图1.(b)所示,其符号如图1.(c)所示。
(a)内部电路(b)引脚排列(c)符号
四、设计步骤
1.模拟相乘器用于振幅调制
1.1振幅调制就是使载波信号的振幅调幅随调制信号的变化规律而变化。通常载波信号为高频信号,调制信号为低频信号。设载波信号表达式为,调制信号的表达式为,那么调幅信号的表达式为。但是调幅波中载波分量占很大比重,因此,信息传输效率较低,称这种调制为载波调制。为提高传输效率,广泛采用抑制载波的双边带调制。双边带调幅波的表达式为
〔〕
1.2MC1496构成的振幅调制电路如图2所示。
图2MC1496模拟相乘器调幅电路
其中,载波信号Vc经高频耦合电容C1从10脚输入,C3为高频旁路电容,使8脚交流接地;调制信号VΩ经低频耦合电容C2从1脚输入;调幅信号Vo从12脚输出。采用双电源供电方式,所以5脚的偏置电阻R5接地;脚2与脚3间接入负反应电阻RY,以扩展调制信号VΩ的线性动态范围,RY增大,线性范围增大,但乘法器的增益随之减少。
电阻R7、R8、R9及Rc1、Rc2提供静态偏置电压,保证乘法器内部的各个晶体管工作在放大状态
R1、R2与电位器RP组成平衡调节电路,改变RP的值可以使乘法器实现抑制载波的振幅调制。
1.3操作过程如下:
Vx端输入载波信号Vc(t),其频率fc=5MHZ,峰-峰值Vcp-p=40mv,Vy端输入调制信号VΩ(t),其频率fΩ=1KHZ,先使峰-峰值VΩp-p=0。调节RP,使输出Vo=0,再逐渐增加VΩp-p,那么输出信号Vo(t)的幅度逐渐增大,当VΩp-p为几百毫伏时,出现抑制载波的调幅信号;此时VΩp-p约几十毫伏。由于期间内部参数不可能完全对称,致使输出波形出现载波漏信号。脚1和4分别接电阻R3和R4以抑制载波漏信号和改善温度性能。如果Vo的波形上下不对称,那么可在R3或R4或8脚的支路中串入100Ω电位器,调节电位器即可改善波形对称性
2.模拟相乘器用于同步检波
2.1检波是从调幅波中取出低频信号的解调过程。它主要也由三局部组成:形本
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