2022年简单增量调制课程设计分析方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 湖南工程学院课程设计课程名称 通信原理课题名称 简洁 M 增量调制器设计专 业班 级学 号姓 名指导老师 熊 卓 列2007 年 3 月 5 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 通信原理题 目 简洁 M 增量调制器设计专业班级同学姓名学号指导老师 熊卓列审 批任务书下达日期 2007 年 3 月 5 日设 计 完成日期 2007 年 3 月 16 日1 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共

2、25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容与设计要求 一、设计内容 1、本地译码电路 2、相加电路, 3、误差信号放大器 3、限幅放大电路, 4、定时判决电路, 5、时钟源产生电路 二、总体要求 1、思路清楚,给出整体设计框图,画出整机原理图；2、给出详细设计思路,画出单元电路,并进行电路设计中相关 元件值的运算；3、用系统、电路仿真软件对所设计的系统和各单元电路进行仿 真,验证设计结果,并将其打印出图纸；4、编写设计说明书；5、说明书和全部图纸要求用运算机打印；三、详细电路指标要求1、输入信号 : 0.3K-3.4K语音信号 测评信号 1K 单频正弦信号 2、输出信号

3、振幅：高电平常 3V,低电平常 0.3V 3、时钟源输出频率 :115.2KHZ 四、给定条件1、+V CC=12V, VEE=-12V 2、主要器件：各类三极管、电阻、电容,触发器、与非门；主要设计条件2 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、供应通信试验箱一台；2、供应直流电源一台；4、其它相关仪器如干；3、必要的元器件和导线等；4、运算机；1、课程设计封面；说明书格式2、任务书；3、说明书目录；4、设计总体思路,基本原理和框图；5、单元电路设计；6、系统、电路仿真结果；7、调试步骤；8、总结与体会；

4、9、附录；10、参考文献；11、整机原理图；进度支配3 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一周星期一上午：下达设计任务书,介绍课题内容与要求；一周星期一下午至星期五：查找资料,确定总体设计方案；单 元电路设计,画出整机原理图草图；二周星期一至星期二：在信号分析与处理试验室用相关软件仿 真,打印出图纸；二周星期三至星期五上午：连续进行电路仿真,书写设计报告；二周星期五下午：答辩；目录 1、增量调制基本原理 -6 2、简洁增量调制的原理框图和总设计思路 4 / 25 -6 名师归纳总结 - - - - - -

5、 -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 简洁增量调制的原理框图 -6 2.2 简洁增量调制的总原理框图-8 3、各单元电路设计 - -9 3.1 加法器 - -9 3.2 反相器 -10 3.3 放大单元 -10 3.4 限幅电路 - -11 3.5 比较单元 -12 3.6 单双变换 -13 3.7 积分单元 -13 3.8 射随器 -14 4、系统调试 -15 5、系统仿真步骤与参数 -16 6、系统仿真图与波形 -16 7、心得体会 -18 8、参考文献 -20 9、电路总图 -215 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 6

6、 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、增量调制基本原理增量调制也称增量脉冲码调制方式 在比特率较低时,增量调制的量化信噪比高于； 2 PCM的量化信噪比增量调制的抗误码率性能好；能工作于误码率为 的信道中,而 PCM要求误码率通常为 3 增量调制的译码器比 PCM简洁；2、简洁增量调制的设计原理和框图6 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 简洁增量调制的设计原理总的来说,简洁增量调制要经过编码和本地译码两个部分；它的编码思想如下假设一个模拟信号 为作图便利起见,令

7、0,可以用一时间间隔为,幅度差为的阶梯波形去靠近它,如图 2.1所示；只要足够小,即抽样频率足够高,且足够小,就可以相当近似于；在这里把称作量化阶,称为抽样间隔；图2.1 简洁增量调制的编码过程靠近的物理过程是这样的：在时刻用与比较,假如,就让上升一个量阶段,同时调制器输出二进制 “ 1”；反之就让下降一个量阶段,同时调制器输出二进制 “ 0”；依据这样的编码思路,结合图 2.1的波形,就可以得到一个二进制代码序列010101111110；除了用阶梯波去近似以外,也可以用锯齿波7 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - -

8、 - - 去近似；而锯齿波也只有斜率为正和斜率为负两种情形,因此也可以用“ 1”码表示正斜率和 “ 0”码表示负斜率,以获得一个二进制代码序列；简洁增量调制的本地译码思想如下与编码相对应,译码也有两种情形,一种是收到“ 1”码上升一个量化阶 跳变 ,收到 “ 0”码下降一个量化阶 跳变 ,这样就可以把二 进制代码经过译码变成这样的阶梯波；另一种是收到“ 1”码后产生一个正斜变电压,在时间内上升一个量化阶,收到一个“ 0”码产生一个负的斜变电压,在时间内匀称下降一个量化阶；这样,二进制码经过译码后变为如这样的锯齿波；考虑电路上实现的简易程度,一般都采纳后一种方法；这种方法可用一个简洁RC积分电路

9、把二进制码变为波形,如图 2.2所示；图中假设二进制双极性代码为 1010111时与 的波形；图2.2 简洁增量调制译码原理图8 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 简洁增量调制的总原理框图简洁增量调制总的原理框图如下图2.3所示限幅电路加法器反相器放大器CP 射随器积分器单双变换比较器图2.3 简洁增量调制总原理框图在图 2.3中,信号通过一个加法器得到误差信号et,由于在经过加法器后得到的是一个反相的信号,所以在加法器后仍要再接上一上反相器以为信号变为和原先的相位一样；然后再经过一个放大器再经过

10、一个零偏置电路得到一个双极性信号,双极性信号再通过一个限幅电路相当于一个开关电路）把信号限制在03伏之间,信号再接入到一个比较器再加上CP脉冲出来得到一个单极性信号,信号再经过一个单双变换把电压信号转换为双极性电流信号 I然后经过一个积分器和射随器得出一个反馈信号再接入 到加法器；3、各单元电路设计 3.1 加法器 加法器可以用一个电压并联负反馈电路来实现；电路图如下图 3.1 9 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图3.1加法电路由上图易得电路的表达式为：这就是加法运算的表达式,式中负号是因反相输入所

11、引起的；如R1=R2=R3,就变为 3.2 反相器反相器如下图 3.2所示,它主要是为了将负的信号变换为正的信号,然后经过限幅电路送入比较器；图3.2 反相器 3.3 放大单元10 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 放大电路如下图 3.3所示,下图为一个电流放大电路；它对电流有 放大作用；同时也可相当于一个射极跟随器,可减小负载变动对 输出电压的影响；图3.3 放大电路 3.4 限幅电路 限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路；其特点 是：当输入信号电压在某一范畴时,电路处于线性放大状态,具 有恒

12、定的放大倍数；而超出此范畴,进入非线性区,放大倍数接近于零或很低；限幅电路常用于：整形,如削去波形顶部或底部的干扰；波形变换,如将输出 信号中的正脉冲削去,只留下其中的负脉冲；过压爱护,如强 的输出信号或干扰有可能损坏某个部分时,可以这个部件前接入 限幅电路；限幅电路按功能分为上限限幅电路,下限限幅电路和 双向限幅电路 3种；在上限限幅电路中,当输入信号电压低于某 一事时设计好的上限电压时,输出电压将随输入电压增减；但当 输入电压达到或超过上限电压时,输出电压将保持为一个固定值,不再随输入电压而变,这样信号幅度将在输出端受到限制；同11 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 1

13、2 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 样,下限限幅电路将输入电压低于某一下限电平常受到限幅作用；限幅电路如下图 3.4所示图3.4 限幅电路上图中, Q1、Q2处于开关状态,当输入为一个高电平常,Q1 导通, Q2截止,输出的是高电平；当输入为一个低电平常,Q1 截止, Q2导通,输出的为低电平信号；3.5 比较单元本比较单元用 D触发器来实现；如下图 3.5.1所示, D触发器的状态 方程为： Qn+1=D；其状态的更新发生在 CP脉冲的边沿, 74LS74 CC4013）, 74LS175 CC4042）等均为上升沿触发,故又称之为上升沿触发器的边沿触发器,

14、触发器的状态只取决于时针到来前12 / 25 D端的状态；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图3.5.1 双D触发器图 3.5.2 D触发器规律符号它的功能如下：当 CP=0时,触发器不工作,处于维护状态；当 CP=1时,它的功能如下：当D=1时,次态 =1； 3.6 单双变换单双变换电路及其参数设置如下图当D=0时,次态 =0,3.6 所示, Q1、Q2均处于开关状态；当 Vi 加高电平常, Q1管导通, Q2截止, 此时 U0为高电位对积分器电容进行冲电；当Vi 加入低电平常, Q1截止, Q2管导通, U0

15、了低电位,积分器电容处于放电状态；13 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.6 单双变换电路 3.7 积分单元积分器电路如下图 3.7所示,假设电容器 设 2-3 之间电压为）C初始电压为零,就：上式说明,输出电压 为输入电压 对时间的积分,负号表示信号是从运放的反相输入端输入的；当输入信号 为阶跃电压时 ,在它的作用下,电容将以近似恒流方式进行充电,输出电压 与时间 t 成近似线性关系；14 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 25 页精选学习资料 - - - -

16、 - - - - - 图3.7 积分器RC必需远远大于时钟频率的周期tk,而任务书上给出时钟源输出频率 f=115.2KHz,就取 RC=11.52tk=11.52/f=0.0001s,选定电容 C= 0.25uF,求得 R=0.4K； 3.8 射随器射随器又称射极跟随器,是一种共集接法的电路,它从基极输入 信号,从射极输出信号；它具有高输入阻抗,低输出阻抗,输入信号与输出信号相位相同的特点；本次接入射随器是为了确保负 载稳固；射随器电路如下图 3.8所示图3.8 射随器4、系统调试15 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 25 页精选学习资料 - - - -

17、- - - - - 本次系统调试可分为两个步骤： 1. 开环时接入加法器的反馈信号断开,并使其接地；第一使输入为一个高电平 , 反馈接地；由增量调制的原理可得: 由于没反馈信号,误差信号就是输入信号 , 误差信号经过限幅和比较器输出全为“1” 的编码；而积分器之后输出的本地译码就为正向性线增长的直线；编码输出为 : 1111111111 2. 闭环时在闭环调试中,加法器的一端输入信号源, 另一端输入反馈信号,加法器将输出比较后的差值,假如差值是正的 , 就输出为“ 1” 表示,反之为“0” ；输出的此时假如输入的为一个高电平 ,此时反馈信号从零开头,由于输入大于输出,所以此时输出为“ 1” ；

18、在下一个时间周期内输入信号仍大于反馈信号,此时继续输出“1” ；直到反馈信号大于输入信号时,才输出“0” ；如此循环得到的码型如下；假如输入的是低电平, 输出的就先为“ 1” ,再为“0” ,如此循环；如下图所示: 输入为高电平常 : 111101010；输入为低电平常 : 101010101；16 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、系统仿真步骤与参数系统仿真步骤： 1. 系统框图初步确定仿真所要求的元器件在 仿真图,并进行仿真；Systemview 连好 2. 对初步仿真的结果进行核查,并找出比较

19、合适的参数； 3. 找出比较合适的波形,并记录好各元器件的参数；本次仿真的几个关键器件参数设置如下：如下图 6.1中信号源 =b True Output：3 ；器件 5中设置为 Gain Units选中Linear,Gain设为40e-3 ；器件 1和11中lnitial Condition先为 Fill Last Regiter,Token Attribute 选为 Passive,Delaysamples设为 1；6、系统仿真图与波形系统仿真图如下图 6.1所示17 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - -

20、 图6.1 系统仿真图系统输入信号波形如下图 6.2所示图6.2 系统输入信号波形系统输出信号波形如下图 6.3所示图6.3 系统输出信号波形系统反馈信号波形如下图 6.4所示图6.4 系统反馈信号波形18 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7、心得体会学期刚开头,仍没有收起在家那种每天想着怎么去玩的心,就要 进入角色 通信原理课程设计）；不过有过前两次的设计体会说 起来心中也大致有个底,比第一次搞设计的时候毫无头序好得多 了,但收成却差不比之前的少；新学期一开头就进入通信原理课程设计总的来说仍算是比较

21、好的,相比起上学期的在后面要轻松多了；上学期由于是在快要考试 的时候,所以在搞报告的同时仍要顾及到别的课目的复习,以致 没能全心全意的去搞好报告；这次相对来说就好得多了,由于刚 开学过来,仍没有开头上课,而且上学期才学的通信原理也仍没 有全忘；然而相对我来说却并不那么好,可能是由于上学期不够 努力吧,考试挂科了,放假回来就得好好预备补考了；总的就是 一个字伤心；老师把课题置下来后,许多同学都在第一周就开头劳碌起来了；我也一样,不过呢我忙的是怎么样补考；所以到了其次周的时候 才开头找资料；先是在网上找；基本上总的原理框图是以经定了 的,找资料的时候就是依据总框图上的各个单元一点一点的找,把找到与

22、之相关的内容都下下来,储存好；一句话就是“不管三七 二十一一把收 ”；接着就去找图书馆借了本防真的书,看了些相关 的资料；之后就开头动手设计了；19 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 简洁调制的基本原理什么的,基本上就是按着书上的打进去了,最难的仍是设计各个单元电路的时候,虽然说资料找了不少但是 到了真正的做起来的时候就觉得无从着手了；大部分都是半懂半 不懂的,别人怎么说我就怎么写了；接下来呢就是要防真了,防 真和参数设定也是整个设计最难的一个部分,也不知道为什么有 时候感觉防真图是连接对了的,可就是没

23、防真波形出来,叫人郁 闷死；最终仍是叫人帮忙才搞定的；这次的通信设运算是比较紧急的,由于要补考所以说差不多只有 一周的时间吧,然而要在一周的是里把设计搞好并且把它仿真出 来；这不仅对我们的通信原理理论学问的把握和敏捷应用提出了 很高的要求,同样仍对我们的设计和仿真才能,团队的和谐协作 才能提出了很高的要求；在这次设计的时间里,我的通信原理理 论学问得到了进一步的巩固和加强,原先不懂的或是没有完全掌 握的东西也都得到了深一步的熟悉,经过课程设计仍教我们懂得 把理论学问怎样应当用得实践中去；这次的课程设计使我想到了 以后工作的方向,不在像以前一样像个沉睡的孩子,不知道自己 以后出去是做什么了,估量

24、学这个的以后出去也就是与这个有关 吧；也就相当是我们出去工作前的一次练兵；20 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8、参考文献 1、通信原理樊昌信主编.,电子工业出版社 2、数字电路技术基础阎石主编,高等训练出版社 3、模拟电路技术基础康华光主编,高等训练出社 4、高频电子线路高吉利主编,电子工业出版社 5、高频电子线路试验与课程设计杨翠娥主编,哈尔滨工 程高校出版社 6、 SystemView 系统动态分析与仿真罗卫兵主编,机械工业出版社21 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 22

25、 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8、电路总图22 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电气与信息工程系课程设计评分表23 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 项目评价设计方案的合理性与制造性硬件制作或软件编程完成情形 硬件制作测试或软件调试结果*设计说明书质量 设计图纸质量 答辩汇报的条理性和特殊见解答辩中对所提问题的回答情形 完成任务情形独立工作才能 组织纪律性 出勤率）综合评分指导老师签名： _ 日 期： _ 注：表中标 *号工程是硬件制作或软件编程类课题必填内容；此表装订在课程设计说明书的最终一页；课程设计说明书装订次序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件非 16K 大小的图纸及程序清单）；24 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页,共 25 页