2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  測(cè)控電路課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>  設(shè)計(jì)題目:</b></p><p>  開(kāi)關(guān)型振幅調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p><b>  目錄</b></p><p>  一:實(shí)驗(yàn)任務(wù)、要求及內(nèi)容...............................

2、...................(3)</p><p>  二:實(shí)驗(yàn)過(guò)程及原理.................................................................(3)</p><p>  三:分析誤差原因...................................................................

3、.(11)</p><p>  四:分析電路中產(chǎn)生的故障.................................................(13)</p><p>  五:實(shí)驗(yàn)總結(jié).........................................................................(13)</p><p>

4、  一:實(shí)驗(yàn)任務(wù)、要求及內(nèi)容</p><p>  1任務(wù):利用場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)特性,實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)的幅值調(diào)制與解調(diào),以抑制噪聲干擾,提高信噪比。</p><p>  2要求:參考指定的資料,設(shè)計(jì)出相應(yīng)的各部分電路,組裝與調(diào)試該電路,試驗(yàn)其抗干擾性能。</p><p>  3內(nèi)容:(1).分析各部分電路工作原理,選擇相應(yīng)的參數(shù)。</p><p> 

5、?。?).畫(huà)出完整的電路圖。</p><p> ?。?).分析電路實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的故障。</p><p> ?。?).分析誤差原因。</p><p>  4電路參數(shù):調(diào)制信號(hào):正弦波 頻率<500HZ 幅值<0.1v 。 </p><p>  載波:方波 頻率:5——10KHZ 幅值:5——7v 占空 比

6、:50%。</p><p>  調(diào)制后信號(hào)幅值>5v。</p><p>  5時(shí)間安排建議:全部時(shí)間一周。其中:設(shè)計(jì)1-2天,調(diào)試2-3天,總結(jié)1天安排1天。</p><p><b>  二:實(shí)驗(yàn)過(guò)程及原理</b></p><p> ?。ㄒ唬┰骷目煽啃詸z驗(yàn):</p><p>  1.運(yùn)放

7、的可靠性檢驗(yàn):先用運(yùn)放搭成跟隨器,輸入正弦信號(hào),用示波器檢驗(yàn)器是否跟隨;之后用運(yùn)放搭成反向放大器,輸入正弦信號(hào)看輸出幅值與相位;</p><p>  2.穩(wěn)壓管的匹配:將穩(wěn)壓二極管串聯(lián)電阻構(gòu)成穩(wěn)壓電路,接入電源,測(cè)其性能參數(shù),選擇穩(wěn)壓值相近的兩個(gè)穩(wěn)壓管。</p><p>  3導(dǎo)線(xiàn)的可靠性檢驗(yàn):把將要用到的導(dǎo)線(xiàn)全部用萬(wàn)用表檢測(cè)其通斷;</p><p><b&g

8、t; ?。ǘ┰矸娇驁D:</b></p><p> ?。ㄈ┓讲òl(fā)生電路: </p><p><b>  原理圖如下:</b></p><p>  方波發(fā)生電路中,積分電路的電壓電流關(guān)系: </p><p>  其中是t=0時(shí)電容器已存儲(chǔ)的電荷,由ic=-Ii=-ui/R,得到:</p>&

9、lt;p>  常量根據(jù)初始條件確定,即t=0時(shí),(0)==Q0/C.</p><p>  當(dāng)輸入為常量時(shí),輸出為:</p><p>  可見(jiàn)輸入為方波時(shí)輸出為三角波。</p><p>  上圖為遲滯比較電路,該電路用的是同向遲滯比較電路。R1=0時(shí),ui接地,UR接輸入,Uo接輸出,門(mén)限電壓由求得: 。由穩(wěn)壓管確定.由此我們選定電阻R1=10KΩ,R2=10K

10、Ω,R3=30KΩ,R4=2.2KΩ,電容C=0.01μF,穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為5V。</p><p>  綜上所述,該電路前一部分是積分電路,后一部分為滯回比較器。作用:(a)積分電路:利用RC回路的充放電來(lái)產(chǎn)生三角波。(b)滯回電路:產(chǎn)生方波,方波的頻率為f=R3/4*R1*R2*C。計(jì)算可以得到:方波的頻率f=7500Hz,方波的占空比為50%。該電路中調(diào)節(jié)R1,R2,R3的阻值和C的容值,可以改變振蕩頻率;調(diào)

11、節(jié)R1,R2的阻值可以改變方波的幅值。</p><p>  知該方波發(fā)生電路為調(diào)制電路和解調(diào)提供開(kāi)關(guān)信號(hào)Ua和Ub,進(jìn)而控制三極管的導(dǎo)通和截止,并且Ua和Ub是一對(duì)相位相反的方波信號(hào),則可知該電路后應(yīng)該接一個(gè)反向器用來(lái)產(chǎn)生相位相反的信號(hào)Ub。</p><p>  方波發(fā)生電路的仿真電路如圖所示:</p><p>  方波發(fā)生電路產(chǎn)生的方波如下圖所示:</p&g

12、t;<p> ?。ㄋ模┟}沖平衡調(diào)制電路:</p><p>  脈沖平衡調(diào)制電路如下圖所示,它由兩個(gè)電子開(kāi)關(guān),一個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)脈沖信號(hào)Ua和Ub組成。電路中電阻均為5.1KΩ,接方波處的電阻為2.2KΩ,放大器處的反饋電阻為10.2KΩ。</p><p>  根據(jù)調(diào)制電路的中的香農(nóng)定理,至少要求載波信號(hào)的頻率大于10倍的調(diào)制信號(hào)的頻率,解調(diào)時(shí)才可以較好的將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)

13、分開(kāi),檢出調(diào)制信號(hào),并且由乃奎斯特采樣定理:為了保留一個(gè)頻率分量的全部信息,一個(gè)周期的間隔至少抽樣兩次,即必須保證Ws>=2*Wm或者Fs>=2*Fm。</p><p>  該電路中輸入的正弦波的頻率f=400Hz,此時(shí)方波的脈寬為0.125ms時(shí),則有頻率f=4000Hz,滿(mǎn)足香農(nóng)定理的要求,可以防止頻率混疊的現(xiàn)象。</p><p>  電路中的電子開(kāi)關(guān)用兩個(gè)晶體管構(gòu)成。兩個(gè)

14、輸入脈沖信號(hào)Ua與 Ub的幅值和頻率相等,相位相反。Ua,Ub如下圖所示:</p><p>  當(dāng)Ua為高電平時(shí),Q1導(dǎo)通,Q2截止,a點(diǎn)接地,運(yùn)算放大器則處于同向放大狀態(tài)。其閉環(huán)增益為: </p><p><b>  2R</b></p><p>  GI1= — ————— = —1</p><

15、p><b> ?。≧+R)</b></p><p>  當(dāng)Ub為高電平時(shí),Q2導(dǎo)通,Q1截止,b點(diǎn)接地,運(yùn)算放大器則處于反向放大狀態(tài)。其閉環(huán)增益為:</p><p>  R 2R</p><p>  GI2 = —————(1 + —— ) = +1</p><p> ?。? R+R) R&l

16、t;/p><p>  由此可見(jiàn),當(dāng)增益為GI1時(shí),輸出信號(hào)為 –Ui, 而當(dāng)?shù)诙N狀態(tài)時(shí),輸出 信號(hào)為+Ui 。這樣,由于兩個(gè)晶體管受到兩個(gè)相位相反的脈沖控制,使輸入信號(hào)Ui的極性不斷地“變換”,所以在輸出端就得到與輸入信號(hào)相反的脈沖平衡調(diào)制波</p><p>  調(diào)制電路仿真圖如下所示:</p><p>  仿真電路(調(diào)制電路)產(chǎn)生的波形如圖所示:&l

17、t;/p><p><b>  (五)放大器:</b></p><p>  由于調(diào)制信號(hào)的幅值較小不便于后續(xù)的測(cè)量,要經(jīng)過(guò)放大電路的放大后再送入解調(diào)電路。要求的調(diào)制信號(hào)的參數(shù):調(diào)制信號(hào):正弦波.頻率<500HZ ,幅值<0.1v??芍糯?倍,幅值為0.5V,作為解調(diào)電路的輸入信號(hào)。</p><p> ?。┟}沖平衡式解調(diào)電路:<

18、/p><p>  下圖為雙極性振幅調(diào)制電路的電路圖,在這里研究該電路的解調(diào)。圖為現(xiàn)行較好的脈沖平衡式雙開(kāi)關(guān)解調(diào)電路,由兩個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)組成。其中,A2為反向放大器,A1位反向加法器。晶體管Q1和Q2是兩個(gè)電子開(kāi)關(guān),C為交流耦合電容,起隔直流作用。</p><p>  反向器A2使A點(diǎn)電壓與輸入信號(hào)反相,B點(diǎn)電壓與輸入信號(hào)相同。由于所有元件全是對(duì)稱(chēng)匹配的,所以Ua與 Ub也是反相對(duì)稱(chēng)

19、的。</p><p>  Ua與Ub是兩個(gè)極性相反的脈沖序列,其頻率和幅值是相同的。由這兩個(gè)脈沖信號(hào)交替控制電子開(kāi)關(guān)。當(dāng) Ua為正電平,Ub為負(fù)電平,即電子開(kāi)關(guān)Q4導(dǎo)通,Q3截止時(shí),O點(diǎn)對(duì)地短路,B點(diǎn)電壓不能輸給A2,P點(diǎn)電壓可輸給A2,其輸出為:</p><p><b>  R6 </b></p><p>  Uo(t) = --———

20、 Ua(t)</p><p><b>  R3+R5</b></p><p>  假設(shè)ui (t)為正電平,當(dāng)t從0~t1時(shí),輸入信號(hào)ui (t)由包線(xiàn)路1決定,即由正的載波決定。在Q3截止Q4導(dǎo)通的條件下,ui (t)首先被A1反相,即A點(diǎn)電壓uA(t)= ui (t),將這個(gè)關(guān)系帶入U(xiǎn)o(t)得到:</p><p><b>  R

21、6</b></p><p>  Uo(t)= ———— Ui (t)</p><p><b>  R3+R5</b></p><p>  可見(jiàn),輸出ui (t)也是正值,與ui (t)同相位。在A點(diǎn)電壓為Ua(t)=-Ui (t),Ub(t)=Ui (t)。與此同時(shí),控制方波脈沖 Ua與Ub也反向,即Ua為負(fù)電平Ub為正電平,電子開(kāi)

22、關(guān)Q3導(dǎo)通,Q4截止。因此P點(diǎn)對(duì)地短路,A點(diǎn)電壓不能傳輸給A2,而Q點(diǎn)對(duì)地“斷路”,B點(diǎn)電壓可以傳輸給A2。所以A2地輸出為:</p><p><b>  R6</b></p><p>  Uo(t)= - --------------- Ui (t)</p><p><b> ?。≧3+R5)</b></p>

23、<p>  由方程uo(t)顯然可以知道,增益仍然為R6/(R3+R5),與線(xiàn)段1的增益相同。</p><p>  在電路中,如果取值R6=R3+R5,,則輸出曲線(xiàn)與輸入信號(hào)曲線(xiàn)的包絡(luò)線(xiàn)相同。而且,由于這是用運(yùn)算放大器構(gòu)成的解調(diào)電路,所以對(duì)小信號(hào)也可以得到良好得線(xiàn)性度。</p><p>  電路中輸出所存在的紋波,可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波。如果輸入信號(hào)Ui需要阻抗變換以增加其帶負(fù)載

24、的能力,可以在A1的前面另外一個(gè)緩沖放大器,即為(五)中的放大器。</p><p>  解調(diào)電路的仿真圖如下:</p><p>  仿真電路(解調(diào)電路)產(chǎn)生的波形如圖:</p><p><b>  (七)低通濾波器:</b></p><p>  低通濾波器的參數(shù):R1=5.1KΩ,C1=200pF,解調(diào)信號(hào)中的低頻信號(hào)可

25、以通過(guò)。濾除解調(diào)信號(hào)中的的干擾信號(hào),進(jìn)而更好的還原出來(lái)原來(lái)的波形。</p><p><b>  三:分析誤差原因</b></p><p>  (1)經(jīng)計(jì)算后搭建的電路兩路方波幅值相等,相位相反,占空比為50%,與預(yù)期效果基本相同,但仍存在一定問(wèn)題。</p><p>  1.三角波的頂端有時(shí)會(huì)有部分失真</p><p> 

26、 產(chǎn)生原因:通過(guò)匹配R、C使理論輸出幅值大于運(yùn)放的線(xiàn)性放大輸出范圍,而使輸出出現(xiàn)非線(xiàn)性失真,如果門(mén)限電壓選擇較高可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)輸出或輸出錯(cuò)誤;</p><p>  解決辦法:選擇合適的運(yùn)放,計(jì)算好RC環(huán)節(jié),選取合適的電阻與電容,適當(dāng)減小門(mén)限電壓。</p><p>  2.輸出方波近似為梯形波</p><p>  產(chǎn)生原因:由于運(yùn)算放大器在比較輸出時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)線(xiàn)性區(qū),由

27、高向低(后有低向高)的過(guò)渡而產(chǎn)生;</p><p>  解決辦法:通過(guò)匹配R2與R3可以減小線(xiàn)性區(qū)但不能消除。</p><p> ?。?)在設(shè)計(jì)時(shí)臨時(shí)把場(chǎng)效應(yīng)管換成9013三極管,由于場(chǎng)效應(yīng)管有負(fù)夾斷電壓,而三極管只能在PN結(jié)呈正電壓時(shí)才開(kāi)啟,所以要把原來(lái)的原理圖進(jìn)行改變,把用于反向?qū)ǖ亩O管換成限制基極電流的限流電阻。</p><p>  1.輸出的調(diào)制后波形出

28、現(xiàn)相鄰波峰幅值不等現(xiàn)象</p><p>  產(chǎn)生原因:輸入含有直流分量,在經(jīng)調(diào)制后與直流分量符號(hào)同向的正弦波形幅值變高,與直流分量符號(hào)相反的正弦波形幅值變小。而且會(huì)有輸入越小復(fù)制相差越大,的現(xiàn)象。</p><p>  解決辦法:匹配電容濾去部分直流分量,小輸入可以先做放大處理,濾波后接入調(diào)制電路。</p><p> ?。?)1.在方波信號(hào)接入該電路時(shí)出現(xiàn)帶負(fù)載能力不

29、足現(xiàn)象</p><p>  解決辦法:由UA、UB接跟隨器以提高其帶負(fù)載能力。</p><p><b>  輸出信號(hào)有毛刺。</b></p><p>  產(chǎn)生原因:因輸入脈沖信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的方波而是近似梯形波,在線(xiàn)性區(qū)會(huì)由Q3與Q4同時(shí)開(kāi)的時(shí)刻,此時(shí)輸出會(huì)有短暫的低電平毛刺現(xiàn)象</p><p>  解決辦法:輸出信號(hào)接入低

30、通濾波器根據(jù)輸出頻率算出匹配電阻與電容即可,有源無(wú)源濾波器皆可,現(xiàn)象都很好。</p><p>  四:分析電路實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的故障</p><p>  信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號(hào)作為載波信號(hào)輸入下一級(jí)時(shí),發(fā)現(xiàn)幅值出現(xiàn)衰減,分析電路原因,是方波信號(hào)的帶負(fù)載能力差,所以在方波信號(hào)后面加了一個(gè)跟隨器,同時(shí),跟隨器還有隔離電路的作用。</p><p>  調(diào)制后波形有因方波邊沿不

31、平滑引起的毛刺現(xiàn)象,最后可以在電路后面加一低通濾波電路可以減小毛刺現(xiàn)象。</p><p>  因輸入信號(hào)含有直流分量而使調(diào)制后波形同一周期的兩幅值不等。</p><p><b>  五:實(shí)驗(yàn)小結(jié):</b></p><p>  本次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西,尤其是電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多課本上不會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題,比如:波形不是很

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