Protel课程设计模拟乘法器调幅电路

目录

1 模拟乘法器电路的原理及设计 (1)

1.1 课程设计性质 (1)

1.2 课程设计目的 (1)

1.3 课程设计内容及要求 (1)

1.4 课程设计基本原理 (1)

1.4.1 基本原理： (1)

1.4.2 集成模拟乘法器MC1496 (2)

1.4.3 幅度调制 (5)

1.4.4 设计原理图说明 (5)

2 Protel绘制原理图 (6)

2.1 模拟乘法器调幅电路原理图的绘制 (6)

2.2 Protel具体绘制步骤 (6)

2.3 模拟乘法器调幅电路元件布局 (10)

2.4 电路原理图 (10)

3 模拟乘法器调幅电路PCB制作 (11)

3.1 PCB简要说明 (12)

3.2 封装 (12)

3.3 布局与自动布线 (13)

3.4 自动布线结果： (15)

3.5 设置敷铜 (16)

4 总结体会 (18)

参考文献 (19)

1 模拟乘法器电路的原理及设计

1.1 课程设计性质

综合设计性试验，本课程设计涉及的主要学科分支为通信电子线路。

1.2 课程设计目的

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的方法。研究已调

波与调制信号以及载波信号的关系。

2. 通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅波形。

3. 了解并掌握模拟乘法器（MC 1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方

法

4. 熟悉并巩固Protel 软件画原理图，以及Multisum 仿真软件进行仿真，独立完整地

设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。

1.3 课程设计内容及要求

1. 绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch （自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机等等电路。

2. 绘制电路原理图相应的双面印刷版图*.pcb 。

本课设内容与要求：主要利用MC 1496设计幅度调制器，在已知电源电压为 +12V 和

-12V 下，工作频率MHz f 100≈，设计幅度调制器，要求输出功率：mW P O 50≥，效率%50>η

1.4 课程设计基本原理

1.4.1 基本原理：

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。本实验中载波是由实验箱的高频信号源产生的10MHz 高频信号，利用DDS 信号发生器输出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。

1.4.2集成模拟乘法器MC1496

(1)内部结构以及图形

本次课程设计主要采用集成芯片MC1496来实现幅度调制器的设计。在本设计中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图1.1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1－V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。

图1.1 MC1496内部电路图

用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如图1.1所示，图中VR8用来节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。器件采用双电源供电方式（＋12V，－12V），电阻R29、R30、R31、R32、R52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。调幅波的解调是调幅的逆过程，即从调幅信号中取出调制信号，通常称之为检波。调幅波解调方法主要有二极管峰值包络检波器，同步检波器。本实验板上主要完成二极管包络检波。二极管包络检波器主要用于解调含有较大载波分量的大信号，它具有电路简单，易于实现的优点。实验电路如图所示，主要由二极管D7及RC低通滤波器

组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RC 的充放电过程实现检波.所以RC 时间常数的选择很重要，RC 时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC 常数太小，高频分量会滤不干净.综合考虑要求满足下式： max 21Ω-<

m m RC

其中：m a 为调幅系数，Ωmax 为调制信号最高角频率。

当检波器的直流负载电阻R 与交流音频负载电阻R Ω不相等，而且调幅度 又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满足：

R

R R R R m a g a =+≤ (2)模拟乘法器调幅电路原理

本设计采用双平衡四象限模拟乘法器电路进行振幅调制，电路参考了集成模拟芯片MC 1496的内部电路（图1.2），其原理简单说明如下：Q 1,Q 2,Q 3,Q 4组成双差分放大器集电极电阻由外接电阻于JO 6与JO 12提供。Q 5,Q 6组成的单差分放大电路用于激励Q 1~Q 4。Q 7,Q 8及其偏置电路构成恒流源电路。JO 8与JO 10接输入电压V x ，JO 1与JO 4接另一输入电压V y ，输出电压V o 从JO 6和JO 12输出。JO 2与JO 3外接电阻R E ，对差分放大器Q 5，Q 6产生电流负反馈，可调节乘法器的信号增益，扩展输入电压V y 的线性动态范围。JO 14为负电源端（双电源供电）或接地端（单电源供电），JO 5外接电阻R 5用来调节偏置电流I 5及镜像电流I 0的值。

图1.2 MC1496原理图

(3)静态工作点设置

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

1.1所示的内部电路，在应用时，静态偏置电压应满足下列关系：

V8 = V10 V1 = V4 V6 = V12

15V ≥ (V6-V8) ≥ 2V

15V ≥ (V8-V1) ≥ 2.7V

15V ≥ (V1-V4) ≥ 2.7V

一般情况下，晶体管的基极电流很小。对于图1.2，三对差分放大器的基极电流I8,I10,I1和I4可以忽略不计，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源I0的值确定。当单电源供电时，引脚JO14接地，JO5通过一电阻接的正电源（典型值为+12V），由于I0是I5的镜像电流，所以改变电阻R5可以调节I0的大小。

当器件为双电源工作时，JO14接负电源（一般接-8V），JO5通过电阻R5接地，因此，改变R5也可以调节I0的大小，依据MC1496的性能参数，器件的静态电流小于4mA，一般取I0=I5=1mA左右。