实验3 乘法器应用1—振幅调制
一、实验目的
1. 掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已
调波与二输入信号的关系。 2. 掌握测量调幅系数的方法。
3. 通过实验中的波形变换，学会分析实验现象。
二、预习要求
1. 预习幅度调制器有关知识。
2. 认真阅读实验指导书，了解实验原理及内容，分析实验电路中用1496乘法器调制的工
作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。
3. 分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图。
三、实验仪器 1. 双踪示波器 2. 高频信号发生器 3. 万用表
4. 实验板GPMK3
四、实验电路说明
幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。
+VccRc1126载波输入10V2V3V4Rc2V18载波输入调制输入4接Rc35DV5V61调制输入2接RcV7V8R2R1R314-Vee1496芯片内部电路图
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，它是一个四象限模拟乘法器，电路采
用了两组差动对由V1～V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5及V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1—V4的输入端，即引脚的⑻、⑽之间。调制信号加在差动放大器V5—V6的输入端，即引脚的⑴、⑷之间，⑵、⑶脚外接1K电阻，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。
用1496集成电路构成的调幅器电路中，RP1用来调节引出脚⑴、⑷之间的平衡，RP2用来调节⑻、⑽脚之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。
五、实验内容
1. 了解集成乘法器的特性； 2. 实现全载波调幅波（AM）；画出波形；测出调制度ma 并研究那些因素影响ma的大小；
3. 实现双边带调幅波（DSB）；画出波形；观察改变载波幅度Ucm和调制信号的幅度UΩm对双边带波形的影响
六、实验步骤
注意：该电路所用电源为：+12V，-8V
1. 乘法器输入端平衡调整
波形选择： 调制信号为1KHz的音频信号，波形为正弦波。
载波信号为1MHz的高频信号，波形为正弦波。
（1）载波输入端平衡调整：
在调制信号输入端IN2加峰值为100mV，频率为1KHz的正弦信号，载波端IN1不加信号，调节RP2电位器使输出端信号最小，然后去掉输入信号，则载波输入端平衡。 （2）调制信号输入端平衡调整
在载波输入端IN1加峰值为100mV，频率为1MHz的正弦信号，调制信号输入端IN2不加信号，调节RP1电位器使输出端信号最小，然后去掉输入信号，则调制信号输入端平衡。
2. DSB（抑制载波双边带）调制信号的实现
u(t)=UΩmcosΩt·Ucmcosωct (DSB波数学表达式)
（1）DSB波形的实现
载波输入端IN1接1MHz的高频信号，幅度为200mV；
低频调制输入端IN2加1KHz的音频调制信号，幅度为300mV
用双通道示波器分别观察音频输入端信号和调制输出信号DSB。并记录波形。
（2）观察DSB波形在过零点的反相
为了清楚地观察双边带信号在过零点的反相，必须降低载波频率。 将载波信号频率降低为100KHz。 增大示波器的扫描速率，仔细观察调制信号在过零点时刻所对应的DSB波形，并记录波形。
（3）DSB信号波形与载波波形的比较（载波信号频率100KHz） 将双通道示波器探头分别接在载波输入和DSB信号输出上，把输入载波波形与DSB
波形进行相位比较。
应该可以发现：在调制信号正半周期间，两者同相；在调制信号负半周期间，两者反相。
（4）观察改变载波幅度Ucm（载波信号频率100KHz）和调制信号的幅度UΩm 对双边带波形的影响
3. AM（全载波调幅波）的调制
u(t)=Ucm［1+UΩmcosΩt ］cosωct (AM波数学表达式)
A．不同调制度ma（用双通道示波器分别观察音频输入端信号和调制输出信号AM波） （1）调节RP1使VAB=0.1V，载波输入端IN1接1MHz的高频信号，幅度为50mV；低频调制
输入端IN2加1KHz的音频调制信号，幅度为100mV。计算出调制度ma的值；
在示波器上测出A、B的值，计算ma：maAB10000 AB
（2）改变低频信号的幅度，150mv、200mv、400mv时分别算出ma，加大低频信号幅度，
观察ma=100%和ma＞100%，时的AM波，并比较ma=100%与DSB在过零点有何区别。并记录低频信号幅值（ma=100%）。
（3）恢复低频信号幅度为100mV. 调节RP1观察VAB输出波形AM波的变化情况。（VAB=0.1
和0.01时的ma）
（4）改变载波幅度观察对AM波的影响（VAB=0.1时）。 结论：哪些因素会影响到AM的调制度ma B. 调制信号为三角波和方波时的调幅波观察
保持载波输入端IN1接1MHz的高频信号，幅度为100mV，将低频调制信号改为三角波（峰峰值200mV）或方波（峰峰值200mV），观察AM波形（用双通道比较AM波与调制
信号的关系）；并改变调制波频率，观察已调波的变化。改变RP1，观察输出波形调制度的变化。
4. 利用乘法器实现直流调制
直流调制特性的测量：在载波输入端IN1加峰值Vc为10mV，频率为1MHz的正弦信号，用万用表测量A、B之间的电压VAB，用示波器观察OUT输出端的波形，以VAB=0.1V为步长，记录RP1由一端调至另一端的输出波形及其峰值电压，注意观察相位变化，根
据公式VOKVABVC计算出系数K值。并填入表3.1。
表3.1
VAB VO（P-P） K -0.4v -0.3v -0.2v -0.1v 0v 0.1v 0.2v 0.3v 0.4v 七、 实验报告要求
（1）将实验过程和实验数据记录下来并进行分析 （2）画出DSB、AM波形，计算ma;
画出实验中ma<100%、ma=100%、ma＞100%的调幅波形，在图上标明峰-峰值电压VA-A, VB-B。
UΩm不同时：
UΩm(mV) VA-A VB-B ma VAB (mV) VA-A VB-B ma 100 mV 0.1V 0.07V 150 mV 200 mV 0.05V 400 mV 0.02V ma =100% ma＞100% 0.01V VAB不同时：
（3）画出当VAB不同时能得到几种调幅波形，分析其原因。 （4）画出100%调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别。
（5）画出方波和三角波的调幅波，并说明三角波的方波的幅度和频率对调幅波的影响。 （6）整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。
（7）实验结果讨论和分析，对本次实验进行总结、写出收获和体会 八、思考题
（1）画出过调制波形并分析为什么产生过调制
（2）DSB波形和ma =100% 的AM波形有什么区别？画出波形 九、思维拓展
用MC1496模拟乘法器构成可调增益放大器，将乘法器的一个输入端接直流（可以调节），另一输入端接需要放大的信号。
实验4 乘法器应用2---调幅波信号的解调
一、实验目的
1. 进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。
2. 掌握包络检波器实现AM波解调方法；了解滤波电容数值对AM波解调的影响。 3. 掌握用集成电路实现同步检波的方法。
二、预习要求
1. 复习课本中有关调幅和解调原理。
2. 分析二极管包络检波产生波形失真的主要因素。
三、实验仪器 1. 双踪示波器 2. 高频信号发生器 3. 万用表
4. 实验板GPMK3
四、实验电路说明
调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波和同步检波两种。 1. 二极管包络检波器
适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现的特点。实验电路主要由二极管D及RC低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程实现检波。所以RC时间常数选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角线切割失真。RC时间常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要满足下式：
1fRC01m2
m 其中：m为调幅系数，f0为载波频率，Ω为调制信号角频率。 2. 同步检波器
利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。实验电路采用1496集成电路构成解调器，载波信号VC经过电容C1加在⑻、⑽脚之间，调幅信号VAM经电容C2加在⑴、⑷脚之间，相乘后信号由⑿脚输出，经过C4、C5、R6组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。
五、实验内容
1. 用示波器观察包络检波来解调AM波、DSB波时的性能； 2. 用示波器观察同步检波来解调AM波、DSB波时的性能；
六、实验步骤
（一）二极管包络检波
1. 解调全载波调幅信号AM波 （1）．ma =30%的AM的检波
AM波的获得：前面振幅调制实验六、3. A.(2)中的内容，其中获得的ma =30%的
调幅波，将AM输出OUT加至二极管包络检波器UAM信号输入端，观察记录检波输出OUT的波形。并用双通道示波器观察比较解调信号与调制信号。
将电容C2并联至C1，再次观察记录检波输出OUT的波形，并与调制信号比较。 （2）．ma =100%的AM的检波，同前面一样获得AM波，加入二极管包络检波器，观察记录检波输出波形，与调制信号比较。
（3）．ma＞100%的AM的检波，同前面一样获得AM波，加入二极管包络检波器，观察记录检波输出波形，与调制信号比较。 （4）．在ma =30%时，降低载波信号频率，fc=100KHz，其余条件不变，观察记录检波器输出端波形。 （5）．调制信号为三角波和方波时的检波。AM波的获得同前面。 2. 解调DSB抑制载波的双边带调幅信号
采用实验六、2.（1）所获得的DSB波形，将调制输出OUT信号加至二极管包络检波器输入端，观察记录检波输出波形，并与调制信号相比较。 输入的调幅波波形 波形比较 包络检波器（C1） 调制信号（低频） 包络检波(并C2+C1) AM波 ma =30% 解调后 ma =100% 解调后 ma＞100% 解调后 三角波 解调后 方波 解调后 DSB波 解调后 （二）集成电路（乘法器）构成同步解调器 1. 解调全载波调幅信号AM波 （1）．将电路中的C4另一端接地，C5另一端接A，按振幅调制实验六、3. A.(2)中的内容，获得调制度分别为ma =30%、ma =100%及ma＞100%的调幅波。将它们依次加至同步解调器UAM的输入端，并在解调器的载波输入端UC加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比。 （2）．去掉C4、C5观察记录ma =30%、ma =100%及ma＞100%的调幅波输入时的解调
器输出波形，并与调制信号相比较。然后使电路复原。 （3）．调制信号为三角波和方波时的检波。AM波的获得同前面。 2. 解调DSB抑制载波的双边带调幅信号 （1）．采用实验六、2.（1）所获得的DSB波形，并加至电路的UAM输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。 （2）．去掉滤波电容C4、C5观察记录输出波形。
输入的调幅波波形 波形比较 同步检波(C4、C5) 原调制信号 同步检波(无C4C5） AM波 ma =30% 解调后 ma =100% 解调后 ma＞100% 解调后 三角波 解调后 方波 解调后 DSB波 解调后
七、实验报告要求
1. 通过一系列两种检波器实验，将下列内容整理在表内，并说明两种检波结果的异同原因。
输入的调幅波波形 二极管包络检波器输出 同步检波输出 ma=30% ma=100% 抑制载波调幅波 2. 画出二极管包络检波器并联C2前后的检波器输出波形，并进行比较，分析原因。 3. 在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波及抑制载波时去掉低通滤波器中的电容
C4、C5前后各是什么波形，并分析二者为什么有区别。
4. 由本实验归纳出两种检波器的解调特性，以“能否正确解调”填入表格 输入的调幅波波形 二极管包络检波器 同步检波 AM波 ma =30% ma =100% ma＞100% 抑制载波调幅波 DSB 八、 思考题
（1）包络检波为什么只能解调ma＜30%的AM波，而不能解调ma＞100%的AM波及DSB
波？
（2）同步检波输出端滤波器对AM解调、DSB解调有什么影响？ （3）同步检波器为什么能解调各种AM波及DSB波？ 九、思维扩展
用MC1496模拟乘法器构成同步检波器，由乘法器与低通滤波器组成。该电路对普通调幅信号（AM波）和抑制载波的调幅波信号（DSB波）均可以实现解调。在电路的设计中要合理选择低通滤波器的截止频率。
