1、1实验三 模拟乘法器调幅（ AM、DSB、SSB）及解调实验（包络检波及同步检波实验）一、实验目的1. 掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的方法。2. 研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。3. 掌握调幅系数的测量与计算方法。4. 通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。5. 了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。6进一步了解调幅波的原理,掌握调幅波的解调方法。7掌握二极管峰值包络检波的原理。8掌握包络检波器的主要质量指标,检波效率及各种波形失真的现象，分析产生的原因并思考克服的方法。9. 掌握用集成电
2、路实现同步检波的方法。二、实验内容1. 调测模拟乘法器 MC1496 正常工作时的静态值。2. 实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。3. 实现抑止载波的双边带调幅波。4. 实现单边带调幅。5完成普通调幅波的解调。6观察抑制载波的双边带调幅波的解调。7观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波器不加高频滤波时的现象。2三、实验原理及实验电路说明1、调幅部分幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由晶体振荡产生的 465KHz 高频信号，1KHz 的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。1集成模拟乘法器的内部结构集成模
3、拟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。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器常见产品有BG314、 F1595、F1596 、MC1495、MC1496、LM1595、 LM1596 等。(1)MC1496 的内部结构在本实验中采用集成模拟乘法器 MC1496 来完成调幅作用。MC1496 是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图 11-1 所示。其中 V
4、1、V 2 与 V3、V 4 组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源 V5 与 V6 又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V 7、V 8 为差分放大器 V5 与 V6 的恒流源。图 11-1 MC1496 的内部电路及引脚图32）静态工作点的设定(1)静态偏置电压的设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于 2V，小于或等于最大允许工作电压。根据 MC1496 的特性参数，对于图 11-1 所示的内部电路，应用时，静态偏置电压（输入电压为 0 时）应满足下列关系，即 8= 10 , 1=
5、 4 , 6= 1215V 6 ( 12)- 8 ( 10)2V15V 8 ( 10)- 1 ( 4)2V15V 1 ( 4)- 52V(2)静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源 I0 的值来确定。当器件为单电源工作时，引脚 14 接地，5 脚通过一电阻 VR 接正电源+VCC 由于 I0 是 I5 的镜像电流，所以改变 VR 可以调节 I0 的大小，即7.50CI当器件为双电源工作时，引脚 14 接负电源-V ee，5 脚通过一电阻 VR 接地，所以改变 VR 可以调节 I0 的大小，即 507.5ReV根据 MC1496 的性能参数，器件的静态电流应小于 4mA，一般取。在本实验电路
6、中 VR 用 6.8K 的电阻 R15 代替.mAI1502实验电路说明用 MC1496 集成电路构成的调幅器电路图如图 11-2（见 P.61）所示。图中 W1 用来调节引出脚 1、4 之间的平衡，器件采用双电源方式供电（12V，8V） ，所以 5 脚偏置电阻 R15 接地。电阻 R1、R 2、R 4、R 5、R 6 为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。载波信号加在V1V 4 的输入端，即引脚 8、10 之间；载波信号 Vc 经高频耦合电容 C1 从 10 脚输入，C2 为高频旁路电容，使 8 脚交流接地。调制信号加在差动放大器 V5、V 6 的输入端，即引脚 1
7、、4 之间，调制信号 V经低频偶合电容 E1 从 1 脚输入。2、3 脚外接 1K4电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚 6、12 之间）输出。2、解调部分（包络检波及同步检波）检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。若输入信号是
8、调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如图 12-1所示（此图为单音频 调制的情况） 。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。5图 12-1 检波器检波前后的
9、频谱1. 二极管包络检波的工作原理当输入信号较大(大于 0.5 伏) 时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。大信号检波原理电路如图 12-2（a）所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器 C 充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流 iD 很大，使电容器上的电压 VC 很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图 12-2（a）图中所示。6V i充电放电RCi dDV C图1 2 - 2( a )( b )tV it 1 t 2t 3V c这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管 D 的两端。这时二极管导通与否，由电
10、容器 C 上的电压 VC 和输入信号电压 Vi 共同决定 .当高频信号的瞬时值小于 VC 时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电阻 R 放电。由于放电时间常数 RC 远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图 12-2（b）中的 tl 至 t2 的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图 12-2（b）中的 t2 至t3 时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻 R 放电。这样不断地循环反复，就得到图 12-2（ b）
11、中电压 的波形。因此只要充电很快，即充电时间cv常数 RdC 很小(R d 为二极管导通时的内阻 )：而放电时间常数足够慢，即放电时问常数 RC 很大，满足 RdC100的调幅波。将它们依次加至解调器调制信号输入端 J11，并在解调器的载波输入端 J8 加上与调幅信号相同的载波信号,分别记录解调输出波形，并与调制信号相比。5. 解调抑制载波的双边带调幅信号11按调幅实验中实验内容的条件获得抑制载波调幅波，加至图 12-3 的调制信号输入端J11，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。五、实验报告要求调制部分1 整理实验数据，写出实测 MC1496 各引脚的实测数据。2画出调幅实验中 m30
12、、 m100、m 100% 的调幅波形,分析过调幅的原因。3画出当改变 W1 时能得到几种调幅波形，分析其原因。4. 画出全载波调幅波形、抑止载波双边带调幅波形及单边带调幅波形，比较三者区别。解调部分：1. 通过一系列检波实验,将下列内容整理在表内:输入的调幅波波形 M30% m=100% 抑制载波调幅波二极管包络检波器输出波形同步检波输出2. 观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生原因。3. 从工作频率上限、检波线性以及电路复杂性三个方面比较二极管包络检波和同步检波。六、实验仪器管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14电压（V ）121 高频实验箱 1 台
13、2 双踪示波器 1 台3 万用表 1 块 13+12-12J1J5J3J6R1 1KC2 104 R2 200R41K R31KR5 3.3KR6 3.3KR11 10KR12 200R13 10KR14 200R15 6.8KR16 1.5KR17 1.5KR10 510C1 104C4 104C3 104C8 10412E1 10uf/16vD2 8.2V1234567141312111098U1 MC1496F1 455KAM,DSBSSB321U2A TL082567U2B TL082TH3TH6C7 104TH2 TH1R71KW1 5KW2 20KR810KR40 1k图11-2AMDSBSSB(465KHz)14+12-12J11R24 1KR25 200R271K R281KR29 3.3KR30 3.3KR323.3KR26 200R35 200R37 6.8KR36510C14 104 C20 104C15 104C21 104C22 102C16 104C23 102E3 10uf/16vD3 8.2V1234567141312111098U4 MC1496R313.3KTH11TH8J8321U3A TL082R231KC13 331C12 104W3 20KW4 510J9SSB567U3B TL082TH9TP4C26 104R4110K
