电子课程设计报告基于Protel 的双边带调幅Word格式文档下载.docx
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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1-1常规调幅波形
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
2.、MC1496集成模拟相乘器基本工作原理
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分别供给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的负反馈作用，以扩大输入电压U2：
的动态范围。
Rc为外接负载电阻。
根据差分电路的基本工作原理，可以得到
式中
分别是三极管的V1、V2、V3、V4、V5、V6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（1．1．1）、（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馈电阻R，当R远大于V5、V6管的发射结电阻时
将式（1．1．6）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。
2模拟相乘器用于模拟信号处理方面
模拟相乘器它在自动控制、通信系统、信号处理等领域得到了越来越广泛的应用。
现举例
说明。
2．1用于平方运算与正弦波倍频
当输入信号ux==Ui即模拟相乘器接成如图2．1．（a）所示，就构成了平方运算电路，其输
出与输入的关系是
（2．1．1）
如果
则式（2．1．1）有
（2．1．2）
因此，只要在图2．1的输出端加一隔直电容，便可实现正弦波的二倍频。
其输出电压即为
（2．1．3）
2．2用于除法运算
如图2．2所示为除法运算电路。
由于运算放大器后相输入端为虚地点，因此有
（2．2．1）
乘法器的输出电压为
K为相乘器系数
得
（2．2．2）
上式表明，输出电压uo与两个输入电压ul、u2之商成比例，实现了除法运算。
2．3用于平方根运算
在如2．2所示电路中，当U2=uo，Rl=R2=R，即接成如图2．3．（a）所示时，由（2．2．2）式可得
（2．3．1）
上式表明，只有当ul<
0时，图2．3（a）才能实现平方根运算。
图2．3（b）为正电压平方根运算电路，与图2．3（a）比较，多了一个反相器A2，由图（b）可得
（2．3．2）
K为相乘器系数
2．4用于均方根运算
均方根运算电路由均方运算电路和平方根运算电路相结合相成，其中均方运算由乘法器进
行平方运算，然后再由积分器作积分运算即可完成。
电路如图2．4所示。
由图有
（2．4．1）
2．5用于压控增益
由模拟乘法器的输出电压
可知，设ux为一直流控制电压，u为输入信号电压，则
有
。
因此可用改变直流电压u的大小来控制增益的大小。
2、TL084芯片原理
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。
TL084内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器，既可接单电源使用
（3～30
V），也可接双电源使用（±
1.5～±
15
V），驱动功耗低，可
TTL逻辑电路相容。
1.TL084应用电路图
TL084系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。
可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V.
TL084的特点：
1.短跑保护输出
2.真差动输入级
3.可单电源工作：
3V-32V
4.低偏置电流：
最大100nA（TL084A）
5.每封装含四个运算放大器。
6.具有内部补偿的功能。
7.共模范围扩展到负电源
8.行业标准的引脚排列
9.输入端具有静电保护功能
3、模拟低通滤波器原理
滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
但实际滤波器不能达到理想要求。
为了寻找最佳的近似理想特性，本文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。
一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。
对于n为偶数的高阶滤波器，可以由
节二阶滤波器级联而成；
而n为奇数的高阶滤波器可以由
节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。
有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下：
（1）根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。
（2）选择具体的电路形式。
（3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起
系数的方程组。
（4）解方程组求出电路中元件的具体数值。
（5）安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。
巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：
，n=1，2，3，...
Butterworth的二阶归一化传递函数为：
H（s）=1/（s*s+1.414*s+1）；
它的化归一化传递函数可以表示成两个多项式的比:
A（s）（2–1）
其中Auo为通带内的电压放大倍数，C为截止角频率，Q为品质因子。
从
（1）式中可知，当=0时，
（1）式有最大值1；
=C时，
（1）式等于0.707，即Au衰减了3dB；
；
（2–2）
Av=1+R4/R3；
（2–3）
3．设计内容
1、protel99功能介绍
Protel99是Protel98的改进版本，也是目前Protel电路绘图软件的最新版本。
Protel99继承了Protel98的所有优点，新增的功能使整个电路设计更加快捷、方便。
Protel99和Protel98除了文件管理方式不同以外，其菜单、功能对话框基本相同。
对于熟悉Protel98的读者，只要掌握Protel99的文件管理方式，就可在很短的时间内学会使用Protel99。
从实际应用来看，Protel98的文件管理方式和Protel1.x的文件管理方式是相同的，对于掌握Protel1.x的读者，有条件的话，最好还是先熟悉一下Protel98的操作，然后再从Protel98过渡到Protel99，这样学习Protel99会容易一些。
由于Protel99和Protel98在实际绘图方面的许多操作是相同的，本文主要介绍Protel99的文件管理方式和基本操作要领，使掌握Protel1.x和Protel98的读者，能够较容易地过渡到Protel99。
Protel99之前的Protel软件，绘制原理图和印版图，是由不同的软件来完成。
而Protel99则是个集成开发环境，Protel99的各种文件是建立在后缀名为ddb的数据库文件中的。
我们可以新建一个数据库文件，在这个数据库文件中新建自己所有的原理图、印版图和库文件；
也可以新建不同的数据库文件，在不同的数据库文件中新建自己不同的原理图、印版图和库文件。
但是必须注意，原理图文件和印版图文件必须新建在同一个数据库文件中的文件夹里，这样才能更方便地应用Protel99的最大特点——原理图和印版图同步设计。
下面就具体讲一下新建数据库文件、原理图文件、印版图文件和库文件以及添加库文件的方法。
1.新建数据库文件、原理图文件首先启动Protel99，进入还没有打开任何文件的界面，您会发现Protel99的主菜单有中文注释，这对英文不是很好的读者是很有利的。
然后执行菜单命令File／New，弹出新建数据库文件对话框，这个对话框中Location页面的DatabaseFileName（数据库文件名）对应的名称是“MyDesign.ddb”（我的设计.ddb），点“Browse...”按钮，又弹出文件保存路径对话框，将这个对话框的文件名栏目中的MyDesign改为中文名：
“我的电路设计”，然后选择路径，点“保存”按钮，这样，新建数据库文件对话框中的"
DatabaseFileName对应的名称已经改为“我的电路设计.ddb”，并且还能在Databasetocation栏目里看到自己选择的路径，这时候，只需按“OK”按钮，就新建并且打开了一个名为“我的电路设计．ddb”的数据库文件。
可以看到在“我的电路设计．ddb”文件夹下面有三个图标，分别为DesignTeam（设计组）、RecycleBin（回收站）、Documents（文件夹）。
双击“Document”，打开Document文件夹，看到这个文件夹下面空空如也。
执行菜单命令File／New，在弹出的新建文件类型对话框中的Document页面里点SchematicDocument图标，然后点“OK”键，就新建了一个名为“sheet1”的原理图文件图标。
为了和Protel99之前的Protel软件的文件名兼容，也为了查看文件的方便，将“Sheet1”改名为“sheet1．sch”，双击“sheet1.sch”的原理图文件图标，就打开了sheet1.sch的原理图文件。
如果左边未出现设计管理器，则执行菜单命令View／Designmanager，就出现了设计管理器。
这个设计管理器是一个多功能管理器，分Explorer和Browsesch两个页面。
点“Explorer”页面出现的是项目管理器，点“Browsesch”页面出现的是原理图管理器。
如果点Browsesch页面的Browse区块中的下拉箭头，选择“Libraries”，则出现的才是元件库管理器。
2．添加库文件（原理图）点元件库管理器的“Add／Remove...按钮，弹出ChangeLibraryFileList”对话框，这时您就可以添加库文件了。
需要注意的是：
Protel99的库文件同样是存在于数据库文件中，Protel99添加库文件实际上就是添加数据库文件，而每个数据库文件中都包括若干个库文件。
如果要添加Protel99原理图库文件，“ChangeLibraryFileList”对话框中的文件类型必须是（*.ddb），在搜寻区块里找到路径为DesignExplorer＼Library＼sch＼Miscellaneousdevices.ddb的数据库文件，将其选中，点“Add”按钮，就可以看到选中的文件已经到了文件选择栏里，再点“OK”按钮，这个数据库文件就添加到元件库管理器中，选择某个数据库文件，其相应的元器件就列在库管理器下面的分离器件库中，这时您就可以选择需要的元器件进行放置和绘图了，具体绘制原理图的操作和Protel98绘制原理图的操作基本相同。
Protel99也可以直接添加低版本的Protel库文件，只需将“ChangeLibraryFileList”对话框中的文件类型设定为（*.lib），然后在搜寻区块里找到要添加的库文件，然后添加进来即可。
3．新建印版图文件点Document文件夹，回到Document文件夹之下，执行菜单命令File／New，又弹出了新建文件类型对话框，在新建文件类型对话框中的Document页面里点PCBDocument图标，然后点OK按钮，这时就新建了一个名为“PCB1”的印版图文件图标，将“PCB1”改名为“sheet1．PCB”，双击“sheet1.PCB”图标，就打开了sheet11．PCB印版图文件。
从图2可以看到，新建的原理图文件和印版图文件是以图标形式出现的，用鼠标双击不同的图标，就可以打开不同的文件，打开文件的文件名就在作图区的上方，这就使整个作图区成为一个多页面的区块，页面名称就是打开的文件名称。
点不同的页面文件名称，就可以转换显示不同的文件。
如果要关闭打开的文件，只需用鼠标箭头指向页面文件名，执行鼠标右键／Close就可以关闭该文件。
4.添加库文件（印版图）Protel99印版图添加库文件的方法和原理图添加库文件的方法相同，Protel99印版图分离元件库所在的数据库路径为：
DesignExplorer＼Library＼Pcb＼GenericFootprints＼Advpcb．ddb。
新建原理图文件、印版图库文件的方法和新建原理图、印版图的方法基本相同。
本文介绍的是在新建的一个数据库文件中建立自己所有的原理图、印版图和库文件的方法，那么，在“我的电路设计.ddb”数据库文件下只需执行菜单命令File／New，就可以新建不同的文件类型，最好是在“我的电路设计.ddb”数据库文件下先新建几个文件夹，将这些文件夹改名为多个电路名称、一个原理图库名称和一个印版图库名称，然后在电路名称文件夹中新建一个原理图文件和一个印版图文件，在原理图库名称文件夹和印版图库名称文件夹中根据自己的需要，新建一个或者多个原理图库文件和印版图库文件，如果一个电路由多个单元组成，那就可以在电路名称文件夹中再新建多个文件夹，把这些文件夹当成单元电路名称文件夹，又在这些单元电路名称文件夹中新建一个原理图文件和一个印版图文件。
这里要注意的是：
新建各种类型的文件，路径一定要清晰，不能搞乱，否则，绘制的图太多的话，自己都难以查找，并且要坚持最下面的一个文件夹里只新建一个原理图文件和一个印版图文件的原则，这样操作原理图和印版图的同步设计，相对要简单一些。
如果要添加自己的原理图库文件和印版图库文件，只需在绘制原理图和印版图中，按照Protel99添加库文件的方法，把“我的电路设计.ddb”数据库文件添加到元件库管理器中就可以了，在绘制原理图中添加的是原理图库，在绘制印版图中添加的是印版图库，决不会发生错位，数据库文件中即使有原理图和印版图等文件，并不影响库文件的添加。
2.、实验原理图
双边带调幅信号产生的具体电路原理图如图1-4所示。
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1-4双边带调幅信号产生电路原理图
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
3、实验结果
电路原理图如下
材料清单
PCB板图如下：
正反面覆铜后图如下：
Toplayer层：
Bottlelayer层：
4、参考文献
1 肖玲妮.Protel99SE印刷电路板设计教程M.北京:
清华大学出社,2003.1～4.
2 朱力恒.电子技术仿真实验教程M.北京:
电子工业出版社,2003.128～160.
3胡宴如．高频电子线gehM．北京：
高等教育出版社，2002．4．
4陈大钦．模拟电子技术基础M．武汉：
华中科技大学出版社。
2000.11．
5杨素行．模拟电子技术基础简明教程M．北京：
高等教育出版社，2000.1
6李哲英．电子技术及其应用基础M．北京：
高等教育出版社。
2003．8．
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