基于Multisim的調(diào)頻電路設計與仿真

..※※※※※※※※※※※※※※※※※※實踐教學※※※※※※※※※※※※※※※※※※XX理工大學計算機與通信學院20XX秋季學期高頻電子線路課程設計題目：基于Multisim的調(diào)頻電路設計與仿真專業(yè)____學號：指導賈科軍成績：目錄摘要1第一章緒論21.前言22.基本原理2第二章頻率的調(diào)制與解調(diào)42.1調(diào)頻的方法及原理41直接調(diào)頻原理42變?nèi)荻O管調(diào)頻53晶體振蕩器直接調(diào)頻72.2FM解調(diào)的方法及原理101單失諧回路斜率鑒頻器102雙失諧回路斜率鑒頻器11第三章基于Multisim的調(diào)頻電路設計與分析143.1Multisim軟件介紹143.2系統(tǒng)分析213.3基于Multisim的頻率的調(diào)制與解調(diào)仿真分析223.3.1頻率的調(diào)制電路及分析22頻率的解調(diào)電路及分析23第四章總結25參考文獻26體會、感想、致謝…………………….27基于Multisim的調(diào)頻電路設計與仿真摘要頻率的調(diào)制和解調(diào)是通信電子線路中非常重要且比較關鍵的一部分,調(diào)頻電路在通信電子線路中運用非常廣泛且作用很大,如何學好此部分對我們來說非常重要。本課程設計的內(nèi)容是學習基于Multisim的調(diào)頻電路設計與仿真。用Multisim仿真軟件進行調(diào)頻電路調(diào)頻和解調(diào),得到仿真結果。調(diào)制信號的仿真結果是彈簧波形圖,解調(diào)信號的仿真結果是調(diào)制信號波形圖。從仿真結果中更好地理解頻率的調(diào)制和解調(diào)。關鍵詞：頻率的調(diào)制和解調(diào)；Multisim;仿真分析。第一章緒論1.前言著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展,世界通信行業(yè)也是日新月異,發(fā)展迅猛之快,更新速度之極,給與我們巨大的挑戰(zhàn)和機遇。"通信電子線路"是學習通信的基礎課程,"高頻電子線路"具有很強的理論性和實踐性。頻率的調(diào)制和解調(diào)是通信電子線路的重要組成部分。此部分在學習的過程當中具有有一定的困難。為了更好的學習,采用計算機輔助分析方法。本課程設計是基于Multisim的調(diào)頻電路的設計和仿真。2.基本原理《高頻電子線路》主要的學習內(nèi)容是無線電通信系統(tǒng)中發(fā)射和接收設備中單元電路的形式及工作原理等。在無線電發(fā)射機中,需要發(fā)射的低頻調(diào)制信號〔如由語音信號轉換而來的電信號都要經(jīng)過調(diào)制才能發(fā)送傳輸。所謂調(diào)制是指用低頻調(diào)制信號去改變高頻振蕩波,使其隨低頻調(diào)制信號的變化規(guī)律〔幅度、頻率或相位相應變化的過程。由這些經(jīng)過調(diào)制后的已調(diào)波攜帶低頻信號的信息到空間進行傳輸,完成信號的發(fā)射。從頻譜的角度來看,調(diào)制是將低頻調(diào)制信號的頻譜從低頻端搬到高頻端的過程。所謂解調(diào)是在無線電接收機中,從接收到的已調(diào)波信號中恢復出原低頻調(diào)制信號的過程稱之為解調(diào)。從頻譜的角度來看,解調(diào)則是將信號的頻譜從高頻端搬回到低頻端的過程。調(diào)頻電路廣泛運用于無線廣播、電視節(jié)目傳播、移動通信、微波和衛(wèi)星等通信系統(tǒng)中,頻率調(diào)制信號比調(diào)幅信號抗干擾性強。使載波頻率按照調(diào)制信號改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號的大小決定,變化的周期由調(diào)制信號的頻率決定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形,就像是個被壓縮得不均勻的彈簧,調(diào)頻波用英文字母FM表示。Multisim是一個能進行電路原理設計、對電路功能進行測試分析的仿真軟件。Multisim的功能更強大,更適合于對模擬電路、數(shù)字電路和通信電路等的仿真與測試。它的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供仿真選用,提供的虛擬測試儀器儀表種類齊全,還有較為詳細的電路分析功能,仿真速度更快。它將實驗過程中創(chuàng)建的電路原理圖、使用到的儀器、電路測試分析后結果的顯示圖表等全部集成到同一個電路窗口中,具有直觀、方便、實用和安全的優(yōu)點。第二章頻率的調(diào)制與解調(diào)2.1調(diào)頻的方法及原理產(chǎn)生調(diào)頻信號的電路叫做調(diào)頻器。對它有四個主要要求：<1>已調(diào)波的瞬時頻率與調(diào)制信號成比例地變化。這是基本要求。<2>未調(diào)制時的載波頻率,即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度<視應用場合不同而有不同的要求>。<3>最大頻移與調(diào)制頻率無關。<4>無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。產(chǎn)生調(diào)頻信號的方法很多,歸納起來主要有兩類：第一類是用調(diào)制信號直接控制載波的瞬時頻率——直接調(diào)頻。第二類是先將調(diào)制信號積分,然后對載波進行調(diào)相,結果得到調(diào)頻波。即由調(diào)相變調(diào)頻——間接調(diào)頻。1直接調(diào)頻原理直接調(diào)頻基本原理是用調(diào)制信號直接線性地改變載波振蕩的瞬時頻率。因此,凡是能直接影響載波振蕩瞬時頻率的元件或參數(shù),只要能夠用調(diào)制信號去控制它們,并從而使載波振蕩瞬時頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地改變,都可以完成直接調(diào)頻的任務。如果載波由自激振蕩器產(chǎn)生．則振蕩頻率主要由諧振回路的電感元件和電容元件所決定。因此,只要能用調(diào)制信號去控制回路的電感或電容,就能達到控制振蕩頻率的目的。變?nèi)荻O管或反向偏置的半導體PN結,可以作為電壓控制可變電容元件；具有鐵氧體磁芯的電感線圈,可以作為電流控制可變電感元件。方法是在磁芯上繞一個附加線圈,當這個線圈中的電流改變時,它所產(chǎn)生的磁場隨之改變,引起磁芯的磁導率改變<當工作在磁飽和狀態(tài)時>,因而使主線圈的電感量改變,于是振蕩頻率隨之產(chǎn)生變化。2變?nèi)荻O管調(diào)頻變?nèi)荻O管調(diào)頻的主要優(yōu)點是能夠獲得較大的頻移<相對于間接調(diào)頻而言>,線路簡單,并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率。其主要缺點是中心頻率穩(wěn)定度低。它主要用在移動通信以及自動頻率微調(diào)系統(tǒng)中。一、基本原理變?nèi)荻O管是利用半導體PN結的結電容隨反向電壓變化這一特性而制成的一種半導體二極管。它是一種電壓控制可變電抗元件,其結電容與反向電壓存在如下關系：〔其中,是未施加反向偏置時的結電容,是勢壘電壓,是所施加的反向偏置電壓,為變?nèi)菹禂?shù)。圖2.1<a>表示變?nèi)莨芙Y電容隨反向電壓變化的關系曲線。加到變?nèi)莨苌系姆聪螂妷?包括直流偏壓和調(diào)制信號電壓,如圖2.1<b>所示,即〔此處假定調(diào)制信號為單音頻簡諧信號。結電容在的控制下隨時間發(fā)生變化,如圖2.1<c>所示。圖圖2.1-用調(diào)制信號控制變?nèi)荻O管結電容把受到調(diào)制信號控制的變?nèi)荻O管接入載波振蕩器的振蕩回路．如圖2.2所示,則振蕩頻率亦受到調(diào)制信號的控制。適當選擇變?nèi)荻O管的特性和工作狀態(tài),可以使振蕩頻率的變化近似地與調(diào)制信號成線性關系。這樣就實現(xiàn)了調(diào)頻。在圖2.2中,虛線左邊是典型的正弦波振蕩器,右邊是變?nèi)莨茈娐?。圖2.2-變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路加到變?nèi)莨苌系姆聪蚱珘簽椤彩街?是反向直流偏壓。圖2.2中,是變?nèi)莨芘c回路之間的耦合電容,同時起到隔直流的作用；為對調(diào)制信號的旁路電容；是高頻扼流圈,但讓調(diào)制信號通過。3晶體振蕩器直接調(diào)頻通過振蕩器的學習,我們已知,晶體振蕩器有兩種類型。一種是工作在石英晶體的串聯(lián)諧振頻率上,晶體等效為一個短路元件,起著選頻作用。另一種是工作于晶體的串聯(lián)與并聯(lián)諧振頻率之間．晶體等效為一個高品質因數(shù)的電感元件,作為振蕩回路元件之一。通常是利用變?nèi)荻O管控制后一種晶體振蕩器的振蕩頻率來實現(xiàn)調(diào)頻。變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種方式。一種是與石英晶體相串聯(lián),另一種是與石英晶體相并聯(lián)。無論哪一種接入方式,當變?nèi)荻O管的結電容發(fā)生變化時,都引起晶體的等效電抗發(fā)生變化。在變?nèi)荻O管與石英晶體相串聯(lián)的情況下,變?nèi)莨芙Y電容的變化,主要是使晶體串聯(lián)諧振頻率fq發(fā)生變化,從而引起石英晶體的等效電抗的大小變化．如圖2.3<a>所示。當變?nèi)荻O管與石英晶體相并聯(lián)時,變?nèi)荻O管結電容的變化,主要是使晶體的并聯(lián)諧振頻率發(fā)生變化,這也會引起晶體的等效電抗的大小發(fā)生變化,如圖2.3<b>所示,該圖是電納曲線?？傊?如果用調(diào)制信號控制變?nèi)荻O管的結電容,由于石英晶體的等效電抗<我們應用的是處在fq與fp之間的感抗Xq>的大小也受到控制,因而亦使振蕩頻率受到調(diào)制信號的控制,即獲得了調(diào)頻信號,但所產(chǎn)生的最大相對頻移很小,約只有10-4數(shù)量級。變?nèi)荻O管與晶體并聯(lián)聯(lián)接方式有一個較大的缺點,就是變?nèi)莨軈?shù)的不穩(wěn)定性直接嚴重地影響調(diào)頻信號中心頻率的穩(wěn)定度。因而用得比較廣泛的還是變?nèi)莨芘c石英晶體相串聯(lián)的方式。圖2.4是對皮爾斯晶體振蕩器進行頻率調(diào)制的典型電路。圖中,C1、C2與石英晶體、變?nèi)莨芙M成皮爾斯振蕩電路；L1、L2與L3為高頻扼流圈；R1、R2與R3是振蕩管的偏置電路；C3對調(diào)制信號頻率短路：當調(diào)制信號使變?nèi)莨艿慕Y電容變化時,晶體振蕩器的振蕩頻率就受到調(diào)圖圖2.3變?nèi)莨芘c晶體的兩種聯(lián)接方式及其電抗曲線圖圖2.4晶體振蕩器直接調(diào)頻電路2.2FM解調(diào)的方法及原理能夠完成對調(diào)頻信號解調(diào)的電路稱為鑒頻器。它能將調(diào)頻波進行變換,恢復出原始調(diào)制信號的幅度或相位。鑒頻器的輸出電壓與輸入調(diào)頻波的瞬時頻率偏移成正比,其比例系數(shù)稱做鑒頻跨導。圖2.5為鑒頻器輸出電壓V與調(diào)頻波的頻偏之間的關系曲線,稱為鑒頻特性曲線。它的中部接近直線的部分的斜率即為鑒頻跨導。它表示每單位頻偏所產(chǎn)生的輸出電壓的大小。我們希望鑒頻跨導盡可能大。圖圖2.5鑒頻特性曲線1單失諧回路斜率鑒頻器單失諧回路斜率鑒頻器電路如圖2.6所示。圖2.6單失諧回路斜率鑒頻器電路圖其工作原理如下：LC諧振回路中心頻率為ω0≠ωc。如圖2.7,ωc失諧在LC單調(diào)諧回路幅頻特性的上升或下降沿的線性段中點.利用該點附近的一段近似線性的幅頻特性,將調(diào)頻波轉變成調(diào)幅調(diào)頻波。單失諧回路斜率鑒頻器的缺點是：鑒頻特性曲線線性鑒頻范圍小,非線性失真較大。圖2.7單失諧回路斜率鑒頻器工作原理2雙失諧回路斜率鑒頻器雙失諧回路斜率鑒頻器電路如圖2.8所示。圖2.8雙失諧回路斜率鑒頻器電路圖其工作原理如下：兩個LC諧振回路中心頻率分別為,ω0≠ωc。如圖2.9,ωc失諧在兩個LC單調(diào)諧回路幅頻特性的上升和下降沿的交點,在該點,兩個單失諧回路斜率鑒頻器的輸出信號為和,它們合成了雙失諧回路斜率鑒頻器的輸出信號為,、和的波形如圖2.9所示,鑒頻特性曲線如圖2.10所示。圖圖2.9雙失諧回路斜率鑒頻器工作原理圖2.10雙失諧回路斜率鑒頻器鑒頻特性曲線第三章基于Multisim的調(diào)頻電路設計與分析3.1 Multisim軟件介紹隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,計算機技術在電子電路設計中發(fā)揮著越來越大的作用.電子產(chǎn)品的設計開發(fā)手段由傳統(tǒng)的設計方法和簡單的計算機輔助設計<CAD>逐步被EDA技術所取代.目前國內(nèi)外常用的EDA軟件有EWB、Protel、Orcad、Pspice系列軟件。Multisim10仿真軟件就是EWB系列軟件中的一種。電子線路課程設計是針對電子線路課程的要求,對學生進行綜合訓練,培養(yǎng)學生運用課程中所學到的知識,獨立地解決實際問題的能力[1]。傳統(tǒng)方法是先設計電路,然后在面包板或實驗箱進行實驗調(diào)整參數(shù),最后再制版、安裝、調(diào)試。傳統(tǒng)方法存在技術手段陳舊,教、學、做受到條件的限制,學習效率不高等問題。Multisim10仿真軟件可以構成一個虛擬的實驗工作臺[2],學生在虛擬環(huán)境下完成電子技術課程設計的選擇元件、創(chuàng)建電路、計算與調(diào)整參數(shù)以及觀測仿真結果等中心環(huán)節(jié)。并且設計與實驗可以同步進行,可以邊設計邊實驗,修改調(diào)試方便；設計和實驗所用的元器件及測試儀表齊全,可以完成各種類型的電路設計與實驗。最后進行實物組裝、調(diào)試,實現(xiàn)了電路設計的優(yōu)化而保證達到設計要求[3][4]。NIMultisim10是美國國家儀器公司〔NI,NationalInstruments最新推出的Multisim最新版本。目前美國NI公司的EWB的包含有電路仿真設計的模塊Multisim、PCB設計軟件Ultiboard、布線引擎Ultiroute及通信電路分析與設計模塊Commsim4個部分,能完成從電路的仿真設計到電路版圖生成的全過程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4個部分相互獨立,可以分別使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4個部分有增強專業(yè)版〔PowerProfessional、專業(yè)版〔Professional、個人版〔Personal、教育版〔Education、學生版〔Student和演示版〔Demo等多個版本,各版本的功能和價格有著明顯的差異。1、NIMultisim10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件,虛擬電子與電工儀器和儀表,實現(xiàn)了"軟件即元器件"、"軟件即儀器"。NIMultisim10是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。2、NIMultisim10的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用,同時也可以新建或擴充已有的元器件庫,而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到,因此也很方便的在工程設計中使用。3、NIMultisim10的虛擬測試儀器儀表種類齊全,有一般實驗用的通用儀器,如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器,如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀等。4、NIMultisim10具有較為詳細的電路分析功能,可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法,以幫助設計人員分析電路的性能。5、NIMultisim10可以設計、測試和演示各種電子電路,包括電工學、模擬電路、數(shù)字電、射頻電路及微控制器和接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O置各種故障,如開路、短路和不同程度的漏電等,從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進行仿真的同時,軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù),列出被仿真電路的所有元器件清單,以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。6、NIMultisim10有豐富的Help功能,其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南,更要的是包含有元器件的功能解說,Help中這種元器件功能解說有利于使用EWB進行CAI教學。另外,NIMultisim10還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設計自動化軟件Protel及電路仿真軟件PSpice之間的文件接口,也能通過Windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進行編輯排版。支持VHDL和VerilogHDL語言的電路仿真與設計。7、利用NIMultisim10可以實現(xiàn)計算機仿真設計與虛擬實驗,與傳統(tǒng)的電子電路設計與實驗方法相比,具有如下特點：設計與實驗可以同步進行,可以邊設計邊實驗,修改調(diào)試方便；設計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全,可以完成各種類型的電路設計與實驗；可方便地對電路參數(shù)進行測試和分析；可直接打印輸出實驗數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實驗中不消耗實際的元器件,實驗所需元器件的種類和數(shù)量不受限制,實驗成本低,實驗速度快,效率高；設計和實驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。8、NIMultisim10易學易用,便于電子信息、通信工程、自動化、電氣控制類專業(yè)學生自學、便于開展綜合性的設計和實驗,有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。9、電源/信號源庫包含有接地端、直流電壓源〔電池、正弦交流電壓源、方波〔時鐘電壓源、壓控方波電壓源等多種電源與信號源?；酒骷彀须娮琛㈦娙莸榷喾N元件。基本器件庫中的虛擬元器件的參數(shù)是可以任意設置的,非虛擬元器件的參數(shù)是固定的,但是可以選擇的。10、Multisim10二極管庫包含有二極管、可控硅等多種器件。二極管庫中的虛擬器件的參數(shù)是可以任意設置的,非虛擬元器件的參數(shù)是固定的,但是是可以選擇的。11、晶體管庫包含有晶體管、FET等多種器件。晶體管庫中的虛擬器件的參數(shù)是可以任意設置的,非虛擬元器件的參數(shù)是固定的,但是是可以選擇的。模擬集成電路庫包含有多種運算放大器。模擬集成電路庫中的虛擬器件的參數(shù)是可以任意設置的,非虛擬元器件的參數(shù)是固定的,但是是可以選擇的。TTL數(shù)字集成電路庫包含有74××系列和74LS××系列等74系列數(shù)字電路器件。CMOS數(shù)字集成電路庫包含有40××系列和74HC××系列多種CMOS數(shù)字集成電路系列器件。數(shù)字器件庫包含有DSP、FPGA、CPLD、VHDL等多種器件。數(shù)?；旌霞呻娐穾彀蠥DC/DAC、555定時器等多種數(shù)?；旌霞呻娐菲骷Ｖ甘酒骷彀须妷罕?、電流表、七段數(shù)碼管等多種器件。電源器件庫包含有三端穩(wěn)壓器、PWM控制器等多種電源器件。其他器件庫包含有晶體、濾波器等多種器件。鍵盤顯示器庫包含有鍵盤、LCD等多種器件。機電類器件庫包含有開關、繼電器等多種機電類器件。微控制器件庫包含有8051、PIC等多種微控制器。射頻元器件庫包含有射頻晶體管、射頻FET、微帶線等多種射頻元器件。12、子電路是由用戶自己定義的一個電路〔相當于一個電路模塊,可存放在自定元器件庫中供電路設計時反復調(diào)用。利用子電路可使大型的、復雜系統(tǒng)的設計模塊化、層次化,從而提高設計效率與設計文檔的簡潔性、可讀性,實現(xiàn)設計的重用,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。13.multisim的儀器庫存放有數(shù)字多用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀、瓦特表、失真度分析儀、網(wǎng)絡分析儀、頻譜分析儀11種儀器儀表可供使用,儀器儀表以圖標方式存在。數(shù)字多用表〔Multimeter是一種可以用來測量交直流電壓、交直流電流、電阻及電路中兩點之間分貝損耗,自動調(diào)整量程的數(shù)字顯示的多用表。函數(shù)信號發(fā)生器〔FunctionGenerator是可提供正弦波、三角波、方波三種不同波形的信號的電壓信號源。瓦特表〔Wattmeter用來測量電路的功率,交流或者直流均可測量。示波器〔Oscilloscope用來顯示電信號波形的形狀、大小、頻率等參數(shù)的儀器。波特圖儀〔BodePlotter可以用來測量和顯示電路的幅頻特性與相頻特性,類似于掃頻儀。字信號發(fā)生器〔WordGenerator是能產(chǎn)生16路〔位同步邏輯信號的一個多路邏輯信號源,用于對數(shù)字邏輯電路進行測試。邏輯分析儀〔LogicAnalyzer用于對數(shù)字邏輯信號的高速采集和時序分析,可以同步記錄和顯示16路數(shù)字信號。失真分析儀〔DistortionAnalyzer是一種用來測量電路信號失真的儀器,multisim提供的失真分析儀頻率范圍為20Hz～20kHz。頻譜分析儀〔SpectrumAnalyzer用來分析信號的頻域特性,multisim提供的頻譜分析儀頻率范圍上限為4GHz。網(wǎng)絡分析儀〔NetworkAnalyzer是一種用來分析雙端口網(wǎng)絡的儀器,它可以測量衰減器、放大器、混頻器、功率分配器等電子電路及元件的特性。Multisim提供的網(wǎng)絡分析儀可以測量電路的S參數(shù)并計算出H、Y、Z參數(shù)。IV〔電流/電壓分析儀用來分析二極管、PNP和NPN晶體管、PMOS和CMOSFET的IV特性。注意：IV分析儀只能夠測量未連接到電路中的元器件。Multisim提供測量探針和電流探針。在電路仿真時,將測量探針和電流探針連接到電路中的測量點,測量探針即可測量出該點的電壓和頻率值。電流探針即可測量出該點的電流值。14、multisim具有較強的分析功能,用鼠標點擊Simulate〔仿真菜單中的Analysis〔分析菜單〔Simulate→Analysis,可以彈出電路分析菜單。直流工作點分析〔DCOperatingPoint...在進行直流工作點分析時,電路中的交流源將被置零,電容開路,電感短路。交流分析〔ACAnalysis...用于分析電路的頻率特性。需先選定被分析的電路節(jié)點,在分析時,電路中的直流源將自動置零,交流信號源、電容、電感等均處在交流模式,輸入信號也設定為正弦波形式。若把函數(shù)信號發(fā)生器的其它信號作為輸入激勵信號,在進行交流頻率分析時,會自動把它作為正弦信號輸入。因此輸出響應也是該電路交流頻率的函數(shù)。瞬態(tài)分析〔TransientAnalysis...是指對所選定的電路節(jié)點的時域響應。即觀察該節(jié)點在整個顯示周期中每一時刻的電壓波形。在進行瞬態(tài)分析時,直流電源保持常數(shù),交流信號源隨著時間而改變,電容和電感都是能量儲存模式元件。傅里葉分析〔FourierAnalysis...方法用于分析一個時域信號的直流分量、基頻分量和諧波分量。即把被測節(jié)點處的時域變化信號作離散博里葉變換,求出它的頻域變化規(guī)律。在進行傅里葉分析時,必須首先選擇被分析的節(jié)點,一般將電路中的交流激勵源的頻率設定為基頻,若在電路中有幾個交流源時,可以將基頻設定在這些頻率的最小公因數(shù)上。譬如有一個10.5kHz和一個7kHz的交流激勵源信號,則基頻可取0.5kHz。噪聲分析〔NoiseAnalysis...用于檢測電子線路輸出信號的噪聲功率幅度,用于計算、分析電阻或晶體管的噪聲對電路的影響。在分析時,假定電路中各噪聲源是互不相關的,因此它們的數(shù)值可以分開各自計算?？偟脑肼暿歉髟肼曉谠摴?jié)點的和〔用有效值表示。噪聲系數(shù)分析〔NoiseFigureAnalysis...主要用于研究元件模型中的噪聲參數(shù)對電路的影響。在Multisim中噪聲系數(shù)定義中：No是輸出噪聲功率,Ns是信號源電阻的熱噪聲,G是電路的AC增益〔即二端口網(wǎng)絡的輸出信號與輸入信號的比。噪聲系數(shù)的單位是dB,即10log10〔F。失真分析〔DistortionAnalysis…用于分析電子電路中的諧波失真和內(nèi)部調(diào)制失真〔互調(diào)失真,通常非線性失真會導致諧波失真,而相位偏移會導致互調(diào)失真。若電路中有一個交流信號源,該分析能確定電路中每一個節(jié)點的二次諧波和三次諧波的復值,若電路有兩個交流信號源,該分析能確定電路變量在三個不同頻率處的復值：兩個頻率之和的值、兩個頻率之差的值以及二倍頻與另一個頻率的差值。該分析方法是對電路進行小信號的失真分析,采用多維的"Volterra"分析法和多維"泰勒"〔Taylor級數(shù)來描述工作點處的非線性,級數(shù)要用到三次方項。這種分析方法尤其適合觀察在瞬態(tài)分析中無法看到的、比較小的失真。直流掃描分析〔DCSweep...是利用一個或兩個直流電源分析電路中某一節(jié)點上的直流工作點的數(shù)值變化的情況。注意：如果電路中有數(shù)字器件,可將其當作一個大的接地電阻處理。靈敏度分析〔Sensitivity...是分析電路特性對電路中元器件參數(shù)的敏感程度。靈敏度分析包括直流靈敏度分析和交流靈敏度分析功能。直流靈敏度分析的仿真結果以數(shù)值的形式顯示,交流靈敏度分析仿真的結果以曲線的形式顯示。參數(shù)掃描分析〔ParameterSweep…采用參數(shù)掃描方法分析電路,可以較快地獲得某個元件的參數(shù),在一定范圍內(nèi)變化時對電路的影響。相當于該元件每次取不同的值,進行多次仿真。對于數(shù)字器件,在進行參數(shù)掃描分析時將被視為高阻接地。采用溫度掃描分析〔TemperatureSweep…可以同時觀察到在不同溫度條件下的電路特性,相當于該元件每次取不同的溫度值進行多次仿真?？梢酝ㄟ^"溫度掃描分析"對話框,選擇被分析元件溫度的起始值、終值和增量值。在進行其它分析的時候,電路的仿真溫度默認值設定在27℃。零一極點分析〔PoleZero方法是一種對電路的穩(wěn)定性分析相當有用的工具。該分析方法可以用于交流小信號電路傳遞函數(shù)中零點和極點的分析。通常先進行直流工作點分析,對非線性器件求得線性化的小信號模型。在此基礎上再分析傳輸函數(shù)的零、極點。零極點分析主要用于模擬小信號電路的分析,對數(shù)字器件將被視為高阻接地。傳遞函數(shù)分析〔TransferFunction…可以分析一個源與兩個節(jié)點的輸出電壓或一個源與一個電流輸出變量之間的直流小信號傳遞函數(shù)。也可以用于計算輸入和輸出阻抗。需先對模擬電路或非線性器件進行直流工作點分析,求得線性化的模型,然后再進行小信號分析。輸出變量可以是電路中的節(jié)點電壓,輸入必須是獨立源。最壞情況分析〔WorstCase…是一種統(tǒng)計分析方法。它可以使你觀察到在元件參數(shù)變化時,電路特性變化的最壞可能性。適合于對模擬電路值流和小信號電路的分析。所謂最壞情況是指電路中的元件參數(shù)在其容差域邊界點上取某種組合時所引起的電路性能的最大偏差,而最壞情況分析是在給定電路元件參數(shù)容差的情況下,估算出電路性能相對于標稱值時的最大偏差。蒙特卡羅〔MonteCarlo…是采用統(tǒng)計分析方法來觀察給定電路中的元件參數(shù),按選定的誤差分布類型在一定的范圍內(nèi)變化時,對電路特性的影響。用這些分析的結果,可以預測電路在批量生產(chǎn)時的成品率和生產(chǎn)成本。導線寬度分析〔TraceWidth…主要用于計算電路中電流流過時所需要的最u小導線寬度。批處理分析〔Batched…在實際電路分析中,通常需要對同一個電路進行多種分析,例如對一個放大電路,為了確定靜態(tài)工作點,需要進行直流工作點分析：為了了解其頻率特性,需要進行交流分析；為了觀察輸出波形,需要進行瞬態(tài)分析。批處理分析可以將不同的分析功能放在一起依序執(zhí)行。3.2系統(tǒng)分析調(diào)制信號調(diào)制信號晶體振蕩器FM波壓控振蕩器環(huán)路濾波器鑒相器晶體振蕩器FM波壓控振蕩器環(huán)路濾波器鑒相器圖3.1-鎖相環(huán)調(diào)頻電路的原理框圖頻率調(diào)制電路采用鎖相環(huán)調(diào)頻電路,原理框圖如上圖所示由晶體振蕩器產(chǎn)生的信號與壓控振蕩器產(chǎn)生的信號頻率不同時,存在瞬時相位差,鑒相器將此相位差變換為誤差電壓,經(jīng)過低通濾波器,濾除高頻分量及干擾,產(chǎn)生控制電壓,控制電壓與調(diào)制信號相加去控制壓控振蕩器,使壓控振蕩器的頻率改變,并不斷趨向于輸入信號的基準參考頻率,直到他們完全相等。這種工作狀態(tài)稱為鎖定狀態(tài)。分析此原理框圖能夠實現(xiàn)調(diào)頻信號的輸出。<t><t>FM波輸入線性網(wǎng)FM波輸入線性網(wǎng)FMAM變換包絡檢波器圖3.2-斜率鑒頻器的原理框圖頻率解調(diào)電路采用單失諧LC回路斜率鑒頻電路。原理框圖如圖3.2所示,調(diào)頻波輸入,經(jīng)線性網(wǎng)絡變成調(diào)頻調(diào)幅波,調(diào)頻調(diào)幅波經(jīng)包絡檢波電路輸出調(diào)制信號。分析其可行性,可以得出能夠進行頻率的解調(diào)。3.3基于Multisim的頻率的調(diào)制與解調(diào)仿真分析3.3.1頻率的調(diào)制電路及分析圖3.1為鎖相環(huán)調(diào)頻電路圖。直接調(diào)頻電路的振蕩中心頻率穩(wěn)定度較低,而采用晶體振蕩器的調(diào)頻電路,其調(diào)頻范圍又太窄。采用鎖相環(huán)的調(diào)頻器可以解決這個矛盾。實現(xiàn)鎖相環(huán)調(diào)頻的條件是調(diào)制信號的頻譜要處于低通濾波器通帶之外,也就是說,鎖相環(huán)路只對慢變化的頻率偏移有響應,使壓控振蕩器的中心頻率鎖定在穩(wěn)定度高的晶振頻率上。而隨著輸入調(diào)制信號的變化,振蕩器可以發(fā)生很大偏移。根據(jù)圖3.1建立的仿真電路如圖3.3所示。圖中設置壓控振蕩器V1在控制電壓為0時,輸出頻率為0；輸出電壓為5V時,輸出頻率為50KHz。這樣,實際上就選定了壓控振蕩器的中心頻率為25KHz,為此設定直流電壓V3為2.5V。調(diào)制電壓V4通過電阻R5接到VCO的輸入端,R5實際上作為調(diào)制信號源V4的內(nèi)阻,這樣可以保證加到VCO輸入端的電壓是低通濾波器的輸出電壓和調(diào)制電壓之和,從而滿足了原理圖的要求。本電路中,相加功能也可以通過一個加法器來完成,但電路要變得相對復雜一些。元器件的參數(shù)如圖中所示。圖3.3-頻率調(diào)制電路運行仿真電路得到圖3.4所示的仿真結果。圖的上半部分是調(diào)頻輸出波,下半部分是輸入調(diào)制電壓V3的波形。由圖可見,輸出信號隨輸入信號的變化而變化,從而實現(xiàn)了調(diào)頻功能。圖3.4-頻率調(diào)制仿真結果頻率的解調(diào)電路及分析圖3.5-頻率的解調(diào)電路圖3.5為單失諧回路斜率鑒頻器,用于將調(diào)頻波解調(diào)出原始信號。圖中給出一調(diào)頻信號源幅值為2v,中心頻率為1MHz,調(diào)制信號頻率為70kHz,C1為510pf,L1為1uH,L1,C1是幅頻變換電路,D1,C2,R2組成包絡檢波電路。D1為二極管,C2是180nF,R2為150歐姆。電路原理是：將一調(diào)頻信號經(jīng)過幅頻變換電路變成調(diào)頻調(diào)幅波,調(diào)頻調(diào)幅波再經(jīng)過由二極管與RC電路構成的包絡檢波電路檢出調(diào)制信號,實現(xiàn)頻率的解調(diào)。實現(xiàn)電路圖是圖3.5圖3.5的運行結果為圖3.6.仿真結果:如下圖所示,仿真結果圖中上半部分為一調(diào)頻調(diào)幅波,下半部分為二極管峰值包絡檢波電路將調(diào)頻調(diào)幅波解調(diào)出的包絡部分,即恢復調(diào)制信號。解釋:上半部分為示波器A通道測出的信號波形,由解調(diào)圖3