1、54实验十一 模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）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。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。三、实验原理及实验电路说明幅度调制就是载波
2、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， 10KHz 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 、LM
3、1595、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 V1、 V2 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。55图 11-1 MC1496 的内部电路及引脚图2）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
4、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= 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： 57.50RCVI当器件为双电源工
5、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： 7.50ReVI根据 MC1496 的性能参数，器件的静态电流应小于 4mA，一般取 。在mAI150本实验电路中 VR 用 6.8K 的电阻 R15 代替.2实验电路说明56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
6、。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，C 2 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、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 1K 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。四、实验步骤1. 静态工作点调测：使调制信号 V =0,载波 VC=0，调节 W1 使各引脚偏置电压接近下列参考值：管脚 1 2 3 4 5 6
7、7 8 9 10 1112 13 14电压（V） 0 -0.74 -0.74 0 -7.16 8.7 0 5.93 0 5.93 0 8.7 0 -8.2R11、R 12 、R 13、R 14 与电位器 W1 组成平衡调节电路，改变 W1 可以使乘法器实现抑止载波的振幅调制或有载波的振幅调制和单边带调幅波。为了使 MCl496 各管脚的电压接近上表，只需要调节 W1 使 1、4 脚的电压差接近 0V即可，方法是用万用表表笔分别接 1、4 脚，使得万用表读数接近于 0V。2. 抑止载波振幅调制：J1 端输入载波信号 VC(t),其频率 fC=465KHz,峰峰值VCPP 500mV。J5 端输入
8、调制信号 V (t)，其频率 f 10KHz，先使峰峰值V PP 0，调节 W1，使输出 VO=0(此时 4 1)，再逐渐增加 V PP ，则输出信号VO（ t）的幅度逐渐增大，于 TH3 测得。最后出现如图 11-3 所示的抑止载波的调幅信号。由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚 1 和 4 分别接电阻 R12和 R14，可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。57t)(tv)(tvc)(tvo图 1 1 - 3 抑制载波调 幅波形3. 全载波振幅调制 ，J1 端输入载波信minaxV号 Vc(t) , fc=465KHz, VCP P500mV，调节平衡电位器 W1，使输
9、出信号 VO（t）中有载波输出（此时 V1 与 V4 不相等） 。再从 J2 端输入调制信号，其 f 10KHz ，当 V PP 由零逐渐增大时，则输出信号 VO（t ）的幅度发生变化，最后出现如图 13-4 所示的有载波调幅信号的波形，记下 AM 波对应 Vmmax 和 Vmmin，并计算调幅度 m。max)(votminV图1 1 - 4 普通调幅波波形4. 步骤同 3，从 J6 处观察输出波形。5. 加大 V ，观察波形变化，比较全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形.五、实验报告要求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、 m10
10、0、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。管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14电压（V）58六、实验仪器1 高频实验箱 1 台2 双踪示波器 1 台3 万用表 1 块 59+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)
