本發(fā)明涉及測(cè)定交直流電壓疊加系數(shù)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種mc1496振幅調(diào)制交直流電壓疊加系數(shù)測(cè)定方法。

背景技術(shù)：

在電子電路中，經(jīng)常出現(xiàn)直流和交流信號(hào)的疊加，但卻從來(lái)不會(huì)在意這種疊加會(huì)帶來(lái)一些意想不到的后果；比如，在振幅調(diào)制電路中，根據(jù)[高頻電子線(xiàn)路第二版，胡宴如主編]振幅調(diào)制基本原理，此調(diào)幅電路輸出電壓為：uo＝auc(uab+uω)＝aucm(uab+uωmcosωt)cosωt＝uam(1+macosωt)cosω

其中，調(diào)幅系數(shù)這是由教科書(shū)給出的調(diào)幅的基本原理和ma計(jì)算方法。然而ma的值可以通過(guò)直接測(cè)量的已調(diào)波形在示波器上的峰-峰值a和谷-谷值b的高度來(lái)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)測(cè)量出的a、b所標(biāo)出的波形高度，則可測(cè)量出調(diào)幅系數(shù)：

在該振幅調(diào)制電路中，采用相同的條件，通過(guò)上述兩種方式計(jì)算的結(jié)果卻存在差異，而其主要原因在于該振幅調(diào)制電路中同時(shí)存在直流和交流信號(hào)的疊加，而在計(jì)算過(guò)程中又沒(méi)有考慮該疊加帶來(lái)的影響。

因此，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中因交直流疊加而造成的計(jì)算結(jié)果不一致的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種交直流電壓疊加系數(shù)的測(cè)定方法，從而可以糾正上述差異。

本發(fā)明巧妙地對(duì)比根據(jù)教科書(shū)的方式計(jì)算的調(diào)幅系數(shù)和直接測(cè)量的調(diào)幅系數(shù)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)相同的輸入計(jì)算的結(jié)果二者卻存在差異，并通過(guò)分析找到問(wèn)題原因，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出交直流電壓疊加系數(shù)，以糾正教科書(shū)中存在的問(wèn)題，也適用于解決因直流與交流信號(hào)的疊加因素而帶來(lái)的理論上的差異問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種mc1496振幅調(diào)制交直流電壓疊加系數(shù)測(cè)定方法，通過(guò)交直流電壓疊加系數(shù)的測(cè)定，解決因直流與交流信號(hào)的疊加而帶來(lái)的差異問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種基于mc1496振幅調(diào)制的交直流電壓疊加系數(shù)的測(cè)定裝置，該測(cè)定裝置包括一個(gè)雙輸入模擬相乘器mc1496集成ic、一個(gè)用于輸入載波信號(hào)的載波輸入端、一個(gè)用于輸入交流調(diào)制信號(hào)的調(diào)制信號(hào)輸入端、一個(gè)正電源、一個(gè)負(fù)電源、可變電阻rp2、rp1和電阻r1、r2、r3、r4；其中，所述正電源和負(fù)電源用以保證所述mc1496集成ic內(nèi)部雙差分對(duì)處放大狀態(tài)；所述可變電阻rp2用于保證整個(gè)電路處于平衡狀態(tài)；可變電阻rp1和電阻r1、r2、r3、r4構(gòu)成電橋，電橋上包含兩個(gè)以rp1為中心軸對(duì)稱(chēng)的節(jié)點(diǎn)a和b，所述a節(jié)點(diǎn)連接調(diào)制信號(hào)輸入端，所述b節(jié)點(diǎn)連接所述mc1496集成ic，通過(guò)電橋改變a、b節(jié)點(diǎn)之間的電壓uab，讓uab電壓在正值、0和負(fù)值之間變化，使得調(diào)幅電路有普通調(diào)幅波、臨界調(diào)幅、過(guò)調(diào)幅和雙邊調(diào)幅的變化。

除此之外，本發(fā)明還提供了一種根據(jù)前述的基于mc1496振幅調(diào)制的交直流電壓疊加系數(shù)的測(cè)定裝置來(lái)測(cè)定交直流電壓疊加系數(shù)的測(cè)定方法，包括以下步驟：

步驟一：在調(diào)制信號(hào)輸入端輸入峰值為xmv,頻率為ykhz的正弦信號(hào)，調(diào)節(jié)rp2可變電阻使所述測(cè)定裝置輸出端信號(hào)最小，然后去掉輸入信號(hào)，從而達(dá)到載波輸入端平衡；

步驟二：在載波輸入端輸入載波信號(hào)為uc＝ucmcosωct，在調(diào)制信號(hào)輸入端輸入低頻調(diào)制信號(hào)uω＝uωmcosωt，調(diào)節(jié)rp1，從而改變節(jié)點(diǎn)a和b之間的電壓值uab，使用示波器測(cè)量此時(shí)所述測(cè)定裝置輸出的振幅調(diào)幅波形，其中峰-峰值用a來(lái)表示與谷-谷值用b來(lái)表示，并記錄ucm、uωm、a、b、uab的值；

步驟三：在調(diào)制信號(hào)輸入端輸入的交流信號(hào)即調(diào)制信號(hào)uω與直流電壓uab存在疊加，通過(guò)以下公式計(jì)算在節(jié)點(diǎn)a、b處產(chǎn)生的總電壓存在的一個(gè)交直流疊加系數(shù)sa為：

進(jìn)一步地，在所述步驟二中，所述振幅調(diào)制波形包括普通調(diào)幅波形和過(guò)調(diào)幅調(diào)制波形。

在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，在所述測(cè)定方法中，若保持ucm、uωm不變，只改變uab值，則所述交直流疊加系數(shù)sa基本保持不變。

進(jìn)一步地，在所述測(cè)定方法中，當(dāng)改變ucm或uωm的值，則所述交直流疊加系數(shù)sa也會(huì)發(fā)生改變。

進(jìn)一步地，使用所述交直流疊加系數(shù)sa糾正調(diào)幅系數(shù)ma的理論計(jì)算結(jié)果，使其與測(cè)定結(jié)果相近。

進(jìn)一步地，所述調(diào)幅系數(shù)ma的測(cè)量方法為：當(dāng)時(shí)意味著谷-谷值b為正；當(dāng)輸出波形中谷-谷值b為負(fù)時(shí)，則

其中,所述正電源為+12v，所述負(fù)電源為-8v。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案提供了一種mc1496振幅調(diào)制交直流電壓疊加系數(shù)測(cè)定方法，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下顯著效果：

1.本發(fā)明巧妙地對(duì)比根據(jù)教科書(shū)的方式計(jì)算的調(diào)幅系數(shù)和直接測(cè)量的調(diào)幅系數(shù)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)相同的輸入計(jì)算的結(jié)果二者卻存在差異，通過(guò)分析找到問(wèn)題原因，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出交直流電壓疊加系數(shù)，以糾正教科書(shū)中存在的問(wèn)題，除此之外，通過(guò)該方法測(cè)定的交直流電壓疊加系數(shù)也適用于解決因直流與交流信號(hào)的疊加因素而帶來(lái)的理論上的差異問(wèn)題。

2.本發(fā)明提出的通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法獲得交直流電壓疊加系數(shù)，方法簡(jiǎn)單，操作容易；且在振幅調(diào)制的過(guò)程中完成測(cè)定，從而能實(shí)時(shí)方便地獲取正確的調(diào)幅系數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1(a)、(b)、(c)分別為本發(fā)明中mc1496模擬相乘器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖、管腳排列圖以及符號(hào)縮寫(xiě)圖；

圖2為本發(fā)明中mc1496模擬相乘器調(diào)幅電路圖；

圖3(a)、(b)分別為本發(fā)明調(diào)幅系數(shù)ma<1和ma>1時(shí)的調(diào)幅波形圖以及過(guò)調(diào)幅波形圖；

圖4為交流信號(hào)與直流電壓的疊加電路圖。

具體實(shí)施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

1.mc1496集成模擬相乘器基本工作原理

幅度調(diào)制就是載波的振幅受調(diào)制信號(hào)的控制作周期性的變化。變化的周期與調(diào)制信號(hào)周期相同。即振幅變化與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比。通常稱(chēng)高頻信號(hào)為載波信號(hào)，低頻信號(hào)為調(diào)制信號(hào)，調(diào)制器即為產(chǎn)生調(diào)幅信號(hào)的裝置。

本實(shí)驗(yàn)采用集成模擬乘法器1496來(lái)構(gòu)成調(diào)幅器，圖1(a)為1496芯片內(nèi)部電路圖，它是一個(gè)四象限模擬乘法器的基本電路，電路采用了兩組差動(dòng)對(duì)由v1-v4組成，以反極性方式相連接，而且兩組差分對(duì)的恒流源又組成一對(duì)差分電路，即v5與v6，因此恒流源的控制電壓可正可負(fù)，以此實(shí)現(xiàn)了四象限工作。d、v7、v8為差動(dòng)放大器v5、v6的恒流源。進(jìn)行調(diào)幅時(shí)，載波信號(hào)加在v1-v4的輸入端，即引腳的⑧、⑩之間；調(diào)制信號(hào)加在差動(dòng)放大器v5、v6的輸入端，即引腳的①、④之間，②、③腳外接1kω電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍，已調(diào)制信號(hào)取自雙差動(dòng)放大器的兩集電極(即引出腳(6)、(12)之間)輸出。

用1496集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如圖2所示，圖中rp1用來(lái)調(diào)節(jié)引出腳①、④之間的平衡，rp2用來(lái)調(diào)節(jié)⑧、⑩腳之間的平衡，三極管v為射極跟隨器，以提高調(diào)幅器帶負(fù)載的能力。

根據(jù)雙差分對(duì)模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬相乘器mc1496是四象限的乘法器。其內(nèi)部電路如圖1(a)所示，其中v7、r1、v8、r2、v9、r3和r5等組成多路電流源電路，v7、r5、r1為電流源的基準(zhǔn)電路，v8、v9分別供給v5、v6管恒值電流io/2，r5為外接電阻，可用以調(diào)節(jié)io/2的大小。由v5、v6、兩管的發(fā)射極引出接線(xiàn)端2和3，外接電阻ry，利用ry的負(fù)反饋?zhàn)饔茫詳U(kuò)大輸入電壓u2的動(dòng)態(tài)范圍。rc為外接負(fù)載電阻。

根據(jù)差分電路的基本工作原理，可以得到

式中ic1、ic2、ic3、ic4、ic5、ic6分別是三極管v1、v2、v3、v4、v5、v6的集電集電流。ut為溫度的電壓當(dāng)量，在常溫t＝300k時(shí)，ut≈26mv。由圖2可知，相乘器的輸出差值電流

i＝i13-i24＝(ic1+ic3)-(ic2-ic4)＝(ic1-ic2)-(ic3-ic4)(1.4)

將(1.1)、(1.2)、(1.3)代入(1.4)，可得

由于v5、v6兩管發(fā)射極之間跨接負(fù)反饋電阻ry，當(dāng)ry遠(yuǎn)大于v5、v6管的發(fā)射結(jié)電阻時(shí)

ic5-ic6≈ie5-ie6＝2u2/ry(1.6)

將式(1.6)代入(1.5)可得

則輸出電壓為

可見(jiàn)，輸出電流中包含兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積。

mc1496的管腳排列如圖1(b)所示，其符號(hào)如圖1(c)所示。

2.調(diào)幅系數(shù)ma的獲取

方法一：調(diào)幅系數(shù)ma的計(jì)算(理論值)；

如圖2所示采用mc1496構(gòu)成普通調(diào)幅的調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅電路，將普通調(diào)幅波的調(diào)幅、臨界調(diào)幅和抑制雙邊帶的調(diào)幅用一個(gè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖中接于正電源電路的電阻r7,r8用來(lái)分壓，給相乘器內(nèi)部v1～v4管提供基極偏壓，rp2用來(lái)調(diào)節(jié)8、10腳之間的平衡，也是整個(gè)電路的平衡。負(fù)電源(-8v)通過(guò)rp1、r1、、r2及r3、r4的分壓供給相乘器內(nèi)部v5、v6管基極偏壓，同時(shí)調(diào)節(jié)rp1，改變了a、b之間的電位差，即調(diào)節(jié)本電路中最重要的直流參數(shù)uab，當(dāng)uab≠0時(shí)，該電路實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波的調(diào)幅，當(dāng)uab＝0時(shí)，該電路實(shí)現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。

如圖所示載波信號(hào)uc＝ucmcosωct通過(guò)in1輸入加到相乘器一端8、10腳，調(diào)制信號(hào)uω＝uωmcosωt由in2輸入與直流電壓uab疊加后加相乘器的另一端1、4腳。

根據(jù)[高頻電子線(xiàn)路第二版，胡宴如主編]振幅調(diào)制基本原理，此調(diào)幅電路輸出電壓為：

其中uam＝aucmuab(2.2)

以上是由教科書(shū)給出的調(diào)幅的基本原理和ma計(jì)算方法。

方法二：調(diào)幅系數(shù)ma從調(diào)幅波測(cè)算(直接測(cè)量值)；

另外ma的值可以通過(guò)直接測(cè)量已調(diào)波形在示波器上峰-峰值a和谷-谷值b的高度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。如圖3所示測(cè)量出a、b所標(biāo)出的波形高度，則可測(cè)量出調(diào)幅系數(shù)：

如圖3所示，如圖4所示，輸出波形中谷谷值為負(fù)，調(diào)幅系數(shù)

綜上所述ma的值可以由兩條途徑獲得，一是通過(guò)原理計(jì)算獲得，二是通過(guò)圖形獲得，同一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ma的值應(yīng)當(dāng)相同，下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較教科書(shū)中理論值ma和直接測(cè)量值ma

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：

(1).如圖2所示，調(diào)rp2電位器使載波輸入端平衡：在調(diào)制信號(hào)輸入端in2加峰值為100mv,頻率為1khz的正弦信號(hào)，調(diào)節(jié)rp2電位器使輸出端信號(hào)最小，然后去掉輸入信號(hào)。

(2).實(shí)現(xiàn)全載波調(diào)幅：在in1輸入端輸入載波信號(hào)為uc＝ucmcosωct＝20cos(2π×10⁵t)mv，在in2輸入端將低頻信號(hào)uω＝uωmcosωt＝100cos(2π×10³t)mv，調(diào)節(jié)rp1(即改變uab的值)，讓示波器顯示的波形為一普通調(diào)幅波，拍攝此時(shí)的調(diào)幅波形(標(biāo)明峰-峰值a與谷-谷值b)。記錄此時(shí)波形、ucm、uωm、a、b、uab等參數(shù)以及計(jì)算理論值ma和直接已調(diào)波測(cè)量ma記錄在下表1中；

(3).改變uab和uωm的值重復(fù)再做多次，并將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄表1中；

表1：全載波調(diào)幅相關(guān)數(shù)據(jù)

由上表可見(jiàn)，在同一條件下，通過(guò)理論計(jì)算得到的值與和通過(guò)直接測(cè)量得到的ma值不同，必然存在一個(gè)我們沒(méi)有考慮到因素。如圖2所示電路中相乘器的兩個(gè)輸入端，一端是載波uc輸入端，另一端為直流電壓與調(diào)制信號(hào)疊加后輸入，而調(diào)制信號(hào)加在電橋r1、r2及r3、r4其中一個(gè)臂上，如圖4所示，因此調(diào)制信號(hào)uω只有部分信號(hào)與直流電壓疊加后進(jìn)入相乘器的一端。

3.交直流疊加(superpose)系數(shù)sa及測(cè)定

如圖4所示為交流信號(hào)即調(diào)制信號(hào)uω與直流電壓uab疊加的等效電路圖，在a、b處產(chǎn)生的總電壓存在的一個(gè)交直流疊加系數(shù)sa，即uab＝uab+sauω，于是式(2.1)可表示為：

令

而直接已調(diào)波測(cè)量

即

重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將數(shù)據(jù)記錄下表2中：

從表2可以看到，若保持ucm、uωm、不變，只改變uab，無(wú)論波形形狀多大，是否是普通調(diào)幅波還是過(guò)調(diào)幅即ma的值是否大于1，交直流疊加系數(shù)sa的值基本保持不變或變化很小。只有當(dāng)改變ucm或uωm的值，交直流疊加系數(shù)sa將發(fā)生改變。

在計(jì)算出交直流疊加系數(shù)sa之后，可以通過(guò)交直流電壓疊加系數(shù)，解決因直流與交流信號(hào)的疊加而帶來(lái)的計(jì)算調(diào)幅系數(shù)的差異問(wèn)題，該測(cè)定方法簡(jiǎn)單，操作容易，且在振幅調(diào)制的過(guò)程中完成，能實(shí)時(shí)方便地獲取正確的調(diào)幅系數(shù)。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。