基于multisim的调幅检波电路虚拟实验设计

张　成

(杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100)



基于multisim的调幅检波电路虚拟实验设计

张成

(杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100)

摘要：介绍电子电路在虚拟实验教学的现实意义，对高频电路中调幅检波电路的教学过程进行虚拟仿真设计。通过两个仿真实验的设计，阐述并直观演示高频电子线路中信号的调制、解调的概念及现象。

关键词：调幅检波； 虚拟实验； 仿真； 调制； 载波

0引言

运用现代化的教学手段可对电子电路进行虚拟仿真，使学生能够通过直观的演示快速掌握电子电路中一些抽象的概念及现象。本文是在基于multisim2001仿真软件基础上，对高频电子电路中的调幅及检波电路分别进行实验教学环节的设计。一种在实现调幅效果的电路组成框架下进行设计，使用低电平调幅电路来阐释调幅的概念并直观演示调幅的实际效果。另一种是在实现检波效果的电路组成框架下进行设计，使用二极管包络检波电路来阐释检波的概念并直观演示检波的实际效果。

1调幅电路的仿真设计

调幅电路有很多种类型。有基极调幅、集电极调幅、低电平调幅等。本文采用低电平调幅的设计思想来演示调幅的效果。

1.1低电平调幅电路的组成

低电平调幅电路的组成框图见图1。

图1　低电平调幅电路组成框图

1.2低电平调幅电路的仿真设计

在图2低电平调幅电路中，V1为虚拟的100 mV、1 kHz低频信号，V2为虚拟的0.5 v直流信号，V3为虚拟的500 mV、639 kHz高频载波信号，A1为虚拟的加法器(其中A、B、C为加法器的三个输入)，A2为乘法器(其中X、Y为乘法器的两个输入)，XSC1为虚拟的示波器。图3为示波器仿真出调幅波(AM)的形状，图4为改进后的低电平调幅电路，即在图1的基础上引入了两个虚拟的示波器，其中示波器XSC2测V1(低频信号)的波形，示波器XSC3测V3(高频载波)的波形。图5为示波器XSC2、示波器XSC3测出的低频、高频信号波形。对照图3、图5可看出，图3中的调幅波的上部轮廓线与图5中的低频信号波形保持一致，图3中的调幅波上、下轮廓线之间的部分为高频，与图5中等幅的高频信号的频率保持一致。从以上虚拟实验的现象可以理解，所谓调幅是用低频信号去控制原来等幅高频信号的幅度，通过幅度的变化将低频、高频两种不同的信号进行融合产生调幅波。调幅电路的作用就是通过硬件电路来实现以上所述调幅的过程。

2检波电路的仿真设计

检波电路也有很多种类型，有二极管包络检波、乘积型同步检波、叠加性同步检波等，本文采用二极管包络检波电路的设计思想来演示检波的效果。

图2 低电平调幅电路 图3示波器仿真出的调幅波(AM)

图4改进后低电平调幅电路 图5低频、高频信号波形

2.1二极管包络检波电路的组成

二极管包络检波电路组成框图见图6。

图6二极管包络检波电路组成框图

2.2二极管包络检波电路的仿真设计

在图7所示二极管包络检波电路中，V1为AM调幅波，D1为非线性电路(二极管)，C1为0.01 uf电容，C2为1 uf电容，R1为5 K电阻，R2为100 K电阻。示波器XSC1中的A通道测V1(AM调幅波)波形，B通道测检波电路输出的波形。

图8为示波器XSC1仿真出的波形图，其中上部为V1(AM调幅波)波形，下部为检波电路输出的波形。对照图8中上、下两部分波形，可看出所谓检波是指将已经混杂了低频和高频的调幅波里面的低频信号单独提取出来，而将高频载波信号过滤掉。调幅是将低、高频进行混杂的过程，而检波是将低、高频进行分离的过程，所以调幅、检波是两个互逆的过程。

图7二极管包络检波电路 图8示波器仿真出的波形

3结语

本文介绍的调幅与检波电路的虚拟实验，在教学上是通过使用multisim2001仿真软件对调幅、检波两个抽象的概念进行直观动态的虚拟实验展示。另外，也可通过电路中元件参数的调整来研究电路中哪些因素会对电路产生哪些影响，比如检波电路出现的两种失真现象：惰性失真现象、负峰切割失真现象，这两种失真现象都是电路参数设置不当而产生的，也可通过以上设计的电路进行虚拟仿真实验，来直接观察失真的波形和探究避免失真的条件等。实践证明大部分学生都能快速理解掌握调幅、检波的概念，达到了很好的教学效果。

参考文献：

[1]程民利.高频电子线路[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.

[2]郑步生，吴 渭.Multisim2001电路设计与仿真入门与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

[3]谭岳衡，陈列尊,等.Multisim2001在电子技术实验教学中的应用[J].衡阳师范学院学报，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

中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1671-9131(2015)02-0038-02

作者简介：张 成(1959-)， 男， 河北曲阳县人，实验师 ，主要从事电子方面实验实训工作。

收稿日期：2015-03-19