基于multisim的調(diào)幅檢波電路虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

張　成

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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基于multisim的調(diào)幅檢波電路虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

張成

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

摘要：介紹電子電路在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義，對高頻電路中調(diào)幅檢波電路的教學(xué)過程進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計(jì)。通過兩個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，闡述并直觀演示高頻電子線路中信號的調(diào)制、解調(diào)的概念及現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：調(diào)幅檢波； 虛擬實(shí)驗(yàn)； 仿真； 調(diào)制； 載波

0引言

運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段可對電子電路進(jìn)行虛擬仿真，使學(xué)生能夠通過直觀的演示快速掌握電子電路中一些抽象的概念及現(xiàn)象。本文是在基于multisim2001仿真軟件基礎(chǔ)上，對高頻電子電路中的調(diào)幅及檢波電路分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。一種在實(shí)現(xiàn)調(diào)幅效果的電路組成框架下進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用低電平調(diào)幅電路來闡釋調(diào)幅的概念并直觀演示調(diào)幅的實(shí)際效果。另一種是在實(shí)現(xiàn)檢波效果的電路組成框架下進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用二極管包絡(luò)檢波電路來闡釋檢波的概念并直觀演示檢波的實(shí)際效果。

1調(diào)幅電路的仿真設(shè)計(jì)

調(diào)幅電路有很多種類型。有基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅、低電平調(diào)幅等。本文采用低電平調(diào)幅的設(shè)計(jì)思想來演示調(diào)幅的效果。

1.1低電平調(diào)幅電路的組成

低電平調(diào)幅電路的組成框圖見圖1。

圖1　低電平調(diào)幅電路組成框圖

1.2低電平調(diào)幅電路的仿真設(shè)計(jì)

在圖2低電平調(diào)幅電路中，V1為虛擬的100 mV、1 kHz低頻信號，V2為虛擬的0.5 v直流信號，V3為虛擬的500 mV、639 kHz高頻載波信號，A1為虛擬的加法器(其中A、B、C為加法器的三個(gè)輸入)，A2為乘法器(其中X、Y為乘法器的兩個(gè)輸入)，XSC1為虛擬的示波器。圖3為示波器仿真出調(diào)幅波(AM)的形狀，圖4為改進(jìn)后的低電平調(diào)幅電路，即在圖1的基礎(chǔ)上引入了兩個(gè)虛擬的示波器，其中示波器XSC2測V1(低頻信號)的波形，示波器XSC3測V3(高頻載波)的波形。圖5為示波器XSC2、示波器XSC3測出的低頻、高頻信號波形。對照圖3、圖5可看出，圖3中的調(diào)幅波的上部輪廓線與圖5中的低頻信號波形保持一致，圖3中的調(diào)幅波上、下輪廓線之間的部分為高頻，與圖5中等幅的高頻信號的頻率保持一致。從以上虛擬實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象可以理解，所謂調(diào)幅是用低頻信號去控制原來等幅高頻信號的幅度，通過幅度的變化將低頻、高頻兩種不同的信號進(jìn)行融合產(chǎn)生調(diào)幅波。調(diào)幅電路的作用就是通過硬件電路來實(shí)現(xiàn)以上所述調(diào)幅的過程。

2檢波電路的仿真設(shè)計(jì)

檢波電路也有很多種類型，有二極管包絡(luò)檢波、乘積型同步檢波、疊加性同步檢波等，本文采用二極管包絡(luò)檢波電路的設(shè)計(jì)思想來演示檢波的效果。

圖2 低電平調(diào)幅電路 圖3示波器仿真出的調(diào)幅波(AM)

圖4改進(jìn)后低電平調(diào)幅電路 圖5低頻、高頻信號波形

2.1二極管包絡(luò)檢波電路的組成

二極管包絡(luò)檢波電路組成框圖見圖6。

圖6二極管包絡(luò)檢波電路組成框圖

2.2二極管包絡(luò)檢波電路的仿真設(shè)計(jì)

在圖7所示二極管包絡(luò)檢波電路中，V1為AM調(diào)幅波，D1為非線性電路(二極管)，C1為0.01 uf電容，C2為1 uf電容，R1為5 K電阻，R2為100 K電阻。示波器XSC1中的A通道測V1(AM調(diào)幅波)波形，B通道測檢波電路輸出的波形。

圖8為示波器XSC1仿真出的波形圖，其中上部為V1(AM調(diào)幅波)波形，下部為檢波電路輸出的波形。對照圖8中上、下兩部分波形，可看出所謂檢波是指將已經(jīng)混雜了低頻和高頻的調(diào)幅波里面的低頻信號單獨(dú)提取出來，而將高頻載波信號過濾掉。調(diào)幅是將低、高頻進(jìn)行混雜的過程，而檢波是將低、高頻進(jìn)行分離的過程，所以調(diào)幅、檢波是兩個(gè)互逆的過程。

圖7二極管包絡(luò)檢波電路 圖8示波器仿真出的波形

3結(jié)語

本文介紹的調(diào)幅與檢波電路的虛擬實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)上是通過使用multisim2001仿真軟件對調(diào)幅、檢波兩個(gè)抽象的概念進(jìn)行直觀動態(tài)的虛擬實(shí)驗(yàn)展示。另外，也可通過電路中元件參數(shù)的調(diào)整來研究電路中哪些因素會對電路產(chǎn)生哪些影響，比如檢波電路出現(xiàn)的兩種失真現(xiàn)象：惰性失真現(xiàn)象、負(fù)峰切割失真現(xiàn)象，這兩種失真現(xiàn)象都是電路參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而產(chǎn)生的，也可通過以上設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，來直接觀察失真的波形和探究避免失真的條件等。實(shí)踐證明大部分學(xué)生都能快速理解掌握調(diào)幅、檢波的概念，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]程民利.高頻電子線路[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

[2]鄭步生，吳 渭.Multisim2001電路設(shè)計(jì)與仿真入門與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[3]譚岳衡，陳列尊,等.Multisim2001在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].衡陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，24(3)：125-127.

Virtual Experiments Design of AM Detector Circuit Based on Multisim

ZHANG Cheng

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling, Shaanxi 712100,China)

Abstract:This paper described the significance of electronic circuit in virtual experiment teaching, and virtually simulated the teaching process of AM detector circuit in high-frequency circuits. Through two simulation designs, the paper elaborated and visually demonstrated the concept and phenomenon of modulation and demodulation of high-frequency electronic circuit signal.

Key words:AM detector; virtual experiment; simulation; modulation; carrier

中圖分類號：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9131(2015)02-0038-02

作者簡介：張 成(1959-)， 男， 河北曲陽縣人，實(shí)驗(yàn)師 ，主要從事電子方面實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)工作。

收稿日期：2015-03-19