2022年基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析.docx

精品学习资源基于 PSpice 仿真地振幅调制电路设计与性能分析基本要求：参考教材射频电路基础139 页地差分对放大器调幅地原理，挑选元器件、调制信号和载波参数，完成PSpice 电路设计、建模和仿真， 实现振幅调制信号地输出和分析 .详细任务：1、挑选合适地调制信号和载波地振幅、频率，通过理论运算分析，正确挑选晶体管、电阻、电容和电感，搭建单端输出地差分对放大器，实现差模输入和恒定电流源下地工作，依据输入电压电流和输出电压波形运算放大器地基本参数，包括电压放大倍数和差模输入电阻 .2、用载波作为差模输入电压，调制信号作为电流源掌握电压，调整二者振幅，实现基本无失真地线性时变电路调幅，观看记录电路参数、调整过程，以及调制信号、载波和已调波地波形和频谱 .3、转变载波振幅，分别使差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区，观看记录电路参数、已调波地波形和频谱.一单端输出差分对放大器1.1 单端输出差分放大器电路及参数挑选1.2 差模放大倍数与差模输入电阻二 差分对放大器调幅电路2.1 差分对放大器调幅电路地设计理论2.2 单端输出地差分对放大器调幅电路2.3 单端输出地差分对放大器条幅电路在线性区、开关状态和非线性区地仿真欢迎下载精品学习资源2.4 双端端输出地差分对放大器调幅电路2.5 双端端输出地差分对放大器调幅电路仿真第 1 章单端输出差分对放大器1.1 单端输出差分放大器电路及参数挑选欢迎下载精品学习资源如图，V1 为输入电压源，频率设置为 1kHz，振幅为 10mV，就差模输入电压为 10mV；直流电压源分别为 8V 和-8V；R1， R2 均为 2k ；采纳单管电流源 ,R3=3k， R4=2k，R5=5k.1.2 差模放大倍数与差模输入电阻输入电压波形如下图：欢迎下载精品学习资源输入电流波形如下图：输出电压波形如下图：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源依据波形图可以运算出单端输出差模放大倍数Aud 39.4，差模输入电阻欢迎下载精品学习资源Rid 8.42k .欢迎下载精品学习资源第 2 章差分对放大器调幅电路2.1 差分对放大器调幅电路地设计理论欢迎下载精品学习资源如上图所示地单端输出地差分对放大器调幅原理电路中，uc 为差模输入电压，在沟通欢迎下载精品学习资源通路中加在晶体管流 ic 3 .V 1 和V 2 地基极之间； u掌握电流源地电流，即晶体管V 3 地集电极电欢迎下载精品学习资源图 5.3.15（ b）所示地转移特性给出了地关系 .依据差分对放大器地电流方程，有：V 1 和V 2 地集电极电流ic 1 和 ic 2 与 uc 和 ic 3 之间欢迎下载精品学习资源ic11ucic 31th（ 2.1.1）欢迎下载精品学习资源22UT欢迎下载精品学习资源其中，UT 为热电压 .对电流源进行分析可得到：欢迎下载精品学习资源ic 3i E3UEEUBE onu RE欢迎下载精品学习资源代入式（ 2.1.1），得：欢迎下载精品学习资源UEEUBE onuuc欢迎下载精品学习资源ic 1UEE2 REUBE on 1 2RE1thth uc 2U T2UT112 REthuc u 2U T欢迎下载精品学习资源I 0tg tuUEEUBE on uc1uc欢迎下载精品学习资源其中 I 0t12 REth ，2UTgt 12REth2UT欢迎下载精品学习资源转移特性为：欢迎下载精品学习资源以下分三种情形争论I 0 t 和gt 中地双曲正切函数.欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（ 1） 当UcmUT 时，差动放大器工作在线性区，双曲正切函数近似为其自变量：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源thuc 2U Tuc2U T欢迎下载精品学习资源2当Ucm4U T 时，差动放大器工作在开关状态，双曲正切函数地取值为1 或-1，即欢迎下载精品学习资源thuc 2U Tk2 wct1uc01uc0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源其中，k 2 w ct 称为双向开关函数，其傅里叶级数绽开式为欢迎下载精品学习资源n 14k 2 wct 1cos2n1wctn 12n1444欢迎下载精品学习资源coswctcos3wct35cos5wct.欢迎下载精品学习资源k 2wct 地波形和频谱如下图所示.欢迎下载精品学习资源（3）当 Ucm 地取值介于情形（1）和（ 2）之间时，差动放大器工作在非线性区，双曲正切函数可以绽开成傅里叶级数：欢迎下载精品学习资源thuc 2U TUcm2n1cos2 nn 1UT1wc t欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源情形（ 1 ）下，i c1 中包含频率为wc 、 wc 地载频重量和上下边频重量.情形（ 2）和欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（ 3）下，ic1 中包含频率为 2n1) wc 、 2 n1w c（ n=1,2,3 ， ） 地载频重量和上欢迎下载精品学习资源下边频重量 .无论哪种情形都可以滤波输出一般调幅信号.2.2 单端输出地差分对放大器调幅电路欢迎下载精品学习资源电路图如上图，载波频率4MHz ，振幅 0.1V ；调制信号频率100KHz ，直流偏置 -3V ，振幅2V.L1=1.6uH ， C1=1000pF， R1=2k.直流电压为 8V 和-8V ， R2=2k.幅频特性如下图：调制信号波形如下图：欢迎下载精品学习资源调制信号频谱如下图：载波波形如下图：欢迎下载精品学习资源载波频谱如下图：已调波波形如下图：欢迎下载精品学习资源已调波频谱如下图：2.3 单端输出地差分对放大器条幅电路在线性区、开关状态和非线性区地仿真欢迎下载精品学习资源电路图如上图 .：（1） ） 将 V2 沟通电压幅度改为15mV< UT ，此时差动放大器工作在线性区.已调波波形如下图：Q2 集电极电流频谱如下图：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源如图， Q2 集电极电流包含频率为时变电流波形：时变电导波形为：wc 、 wc 地载频重量和上下边频重量欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源（2） ） 将 V2 沟通电压幅度改为0.5V>4如下图：Q2 集电极电流频谱如下图：UT ，此时差动放大器工作在开关状态.已调波波形欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q2 集电极电流中包含频率为2 n1wc 、 2 n1wc（ n=1,2,3 ， ） 地载频重量和上欢迎下载精品学习资源下边频重量 .时变电流波形：时变电导波形：欢迎下载精品学习资源（3） ） 将 V2 沟通电压幅度改为70mV ，此时差动放大器工作在非线性区.已调波波形如下图：Q2 集电极电流频谱如下图：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q2 集电极电流中包含频率为2 n1wc 、 2 n1wc（ n=1,2,3 ， ） 地载频重量和上欢迎下载精品学习资源下边频重量 .时变电流波形：时变电导波形：欢迎下载精品学习资源2.4 双端端输出地差分对放大器调幅电路双端输出地差分对放大器调幅电路如上图（a）所示 .欢迎下载精品学习资源其中 uUm cost ， ucUcm cos wct .欢迎下载精品学习资源根 据 差 分 对 放 大 器 地 电 流 方 程 ， 晶 体 管 V1和V2地 集 电 极 电 流 分 别 为欢迎下载精品学习资源ic 3uic3i c11thic 3 th uic 3ui c 3ic 21thic 3 th u欢迎下载精品学习资源22U T222U T22U T222U T欢迎下载精品学习资源其中，晶体管供应电流源电流：ic 3ucUBE onREUEE欢迎下载精品学习资源ic1 和 ic 2 各个电流成分在电路中地分布如上图（b）所示，输出电流：欢迎下载精品学习资源iic 3uoth22U T将在 LC 并联谐振回路上产生输出电压uo ，而ic1 和 i c 2 各自地i c32在 LC 回路中流向相反，欢迎下载精品学习资源产生地电压反向抵消，实现平稳对消，在uo 中去除了载频重量 .在Um < UT 时，有：欢迎下载精品学习资源oiic 3 thuic 3uucUBE onUEEu欢迎下载精品学习资源22U T2 2U T2RE2UT欢迎下载精品学习资源其中包括频率为wc ±地上、下边频重量，对其滤波输出双边带调幅信号；当uU m < UT 条欢迎下载精品学习资源件不满意时，th2U T包含 u 地谐波重量，和uc 相乘后频谱分布在wc ±邻近，假如滤波欢迎下载精品学习资源输出，就将是双边带调幅信号发生线性失真.2.5 双端端输出地差分对放大器调幅电路仿真欢迎下载精品学习资源电路参数如图 .输出电压波形为：欢迎下载精品学习资源平稳对消前频谱为：欢迎下载精品学习资源平稳对消之后频谱为：由图分析可知，平稳对消之后，去除了1MHz 地载波重量参 考 文 献1 射频电路基础赵建勋陆曼如 邓军 编著西安电子科技高校出版社2 电路地运算机帮助分析MATLAB与 PSPICE 应用技术戚新波 刘宏飞 郑先锋 等编著 电子工业出版社 .3 模拟电子电路及技术基础孙肖子 主编西安电子科技高校出版社器件学习二：数字调制与解调地集成欢迎下载精品学习资源1、学习数字调制与解调地基本原理，主要是原理框图和波形.2、上网查询英文资料，挑选一种数字调制或解调地集成芯片，依据芯片资料学习其性能、结构设计、以及相关电路 .U2793B 300MHz 正交调制器电路U2793B 是一个 300MHz 地正交调制器芯片，具有低地电流消耗，单端形式地RF 端口，适用于GSM 、PCN、JDC 和 WLAN全部地数字无线通讯系统.1. U2793B 地主要技术性能与特点U2793B 地基带输入电压（峰峰值）范畴（差分形式）为10001500mV ，输入阻抗为30k ，输入频率范畴为 050MHz ；LO 输入频率范畴为30300MHz ，输入电平为 -15-5dBm ； RF 输出电平为 -3+2dBm ， LO 抑制为 3245dB ，电压驻波比为1.42 ，相位误差小于1°，幅度误差小于±0.25dB ，噪声基底为-137 -143dBm/Hz ；基准电压为 2.5V ，输出阻抗为 30.连接 Atmel 公司地 U2795B 混频器，可以上变频到2GHz. 电源电压为 5V ，电流消耗为15mA ，具有低功耗模式，拥有50地单端 LO 和 RF 端口.工作温度范畴为 -40+85 .2. U2793B 地引脚功能与内部结构U2793B 采纳 SSO-20 地封装形式 .其引脚封装形式和内部结构框图分别如图1 和图 2 所示，引脚功能见表1.芯片内部包含有3 个放大器、 2 个混频器、加法器、 0°/90 °移相器、占空系数再生器、频率倍加器和掌握环路 等电路 .欢迎下载精品学习资源图 1U2793B 引脚封装形式图 2U2793B 内部结构框图欢迎下载精品学习资源引脚符号功能12,5PUACGND电源导通掌握输入沟通接地346,78910111213141516,17,181920GND RFO VS SPU BBAi BBAiBBBiBBBiV Re f LOi LOi GND LP 2LP1接地RF 输出电源电压输入电源导通建立时间基带输入 A反相基带输入基带输入 B反相基带输入AB基准电压（ 2.5V ） LO 输入LO 反相输入，一般接地接地低通输出和电源掌握低通输出和电源掌握表 1U2793B 地引脚功能3. U2793B 地应用电路设计U2793B 地基带输入可以采纳沟通耦合或者直流耦合地势式.U2793B 地应用电路电原理图和印制板图为别如图3 和图 4 所示，应用电路所用元件地参数如表2 所示.欢迎下载精品学习资源图 3U2793B 应用电路地电原理图欢迎下载精品学习资源图四 U2793B 地应用电路 PCB 元件布局图元件符号C1，C2 ， C3， C4， C6 C7， C8C5 C9参数1 nF 100pF100 nF110pF50微带线表 2 U2793B 应用电路所用元件地参数欢迎下载精品学习资源欢迎下载