引言 随着电力电子技术的飞速发展，正弦脉宽调制（SPWM）变频器也得到了大力的发展，在各个领域内得到了广泛的应用。SPWM 变频器主要应用于中小容量，高性能的交流调速系统中，这种新型的变频器具有如下的优点： (1)输出电压的幅值和频率均在逆变器内控制和调节，可以方便的实现压频比恒定控制或低频时幅值电压的补偿等功能，系统的动态性能较好; (2)功率变化只在逆变器内完成，逆变器可由二极管整流供电，电网的功率因数较高； (3)由SPWM逆变器供电的异步电机的电流波形接近正弦波，谐波分量较少，矩阵脉动小，改善了电动机的运行性能。 鉴于正弦脉宽（SPWM）变频器的上述优点，以及在实际电气传动系统中，不同设备对电源的不同需求。本文采用了新型功率器件IGBT和8031AH单片机控制系统，设计了一种新型的单相桥式SPWM变频电源。该变频电源采用恒压频比控制，即U/F为常数，能使主频率在0 ～ 100Hz内可调，且将软件设计和硬件设计结合起来，减少了硬件电路的不必要的成本，又使软件编程不至于繁锁。 本设计由我和张建忠同学合作完成，我主要作硬件原理设计参数计算与软件编程、调试等工作，具体内容在本论文中有详述。而有关硬件绘图、电路仿真及电路介绍等内容可参阅张建忠同学的毕业论文。 由于设计者的能力有限，在设计过程中得到了常宝林老师的悉心教导和大力协助，才将本设计顺利的完成。在此，向指导老师并支持过我们的各位老师表示衷心的感谢。
目录 第一章脉宽调制（PWM）逆变器 一、脉宽调制技术（PWM）及其分类…………………….. 二、正弦脉宽调制技术……………………………………… 三、同步调制和异步调制…………………………………… 四、SPWM波形的软件生成……………………………… 第二章单相桥式正弦脉宽调制（SPWM）变频电源硬件设计…… 一、设计方案及总体框图………………………………….. 二、电路原理与参数计算………………………………….. §1.主电路…………………………………………………… §2.驱动电路…………………………………………………§3. 吸收电路………………………………………………….. §4.保护电路………………………………………………….§5. 控制及接口电路…………………………………………. 第三章软件设计……………………………………………….一．对称规则采样法………………………………………….二．地址分配………………………………………………….三．程序设计…………………………………………………..四．程序调试与仿真…………………………………………五．程序清单…………………………………………………… 结束语……………………………………………………………….
实验五BPSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化； 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明 基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块） 概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。 （1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”； （2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。 （3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。 思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 BPSK解调观测（9号模块） 概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。 思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？ 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。? 2、分析BPSK调制解调原理。 调制原理是：基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相， 即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK 调制输出。?
中南大学 《通信电子线路》实验报告 学院信息科学与工程学院 题目调制与解调实验 学号 专业班级 姓名 指导教师
实验一振幅调制器 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止载波双边带调幅的方法。 2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。 3．掌握调幅系数测量与计算的方法。 4．通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。 二、实验内容： 1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。 2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。 3．实现抑止载波的双边带调幅波。 三、基本原理 幅度调制就是载波的振幅（包络）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。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。 在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图2-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，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与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与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⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，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。
图2-1 MC1496内部电路图 用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2－2所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。器件采用双电源供电方式（＋12V，－9V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。 四、实验结果 1. ZD.OUT波形： 2. TZXH波形：
摘要 【摘要】脉冲调制（PWM）技术最早起源于通信技术的调制、解调的思想，并将这种思想推广到测量、电力电子领域。随着全控型器件的发展与微处理器的出现，PWM技术已经变成为了电力电子领域中的重要技术，特别是在斩波电路、逆变电路。本文主要研究了PWM技术的理论基础（面积等效原理）及其控制原理;分析了在PWM控制下降压斩波电路的工作情况，并用matlab建模；分析了在180°方波控制与SPWM控制两种方法下三相桥式逆变电路的工作状态，对比两种方法的优劣，并考虑了加入死区时间对SPWM的影响。结合异步电机变频调速的相关原理，对SPWM技术控制下的逆变电路进行变化，通过控制输出电压的变化来实现变频调速。选择具体的电路，根据理论分析计算相关的参数。使用Matlab软件进行搭建仿真电路，将仿真得到的数据、波形与理论分析相互分析对照，总结其特点。 【关键词】PWM；DC–DC；DC-AC；MATLAB仿真 I
Abstract 【ABSTRACT】Pulse modulation (PWM) technology originated in the communication technology modulation, demodulation of the idea, and this idea extended to the field of measurement, power electronics. With the development of full-controlled devices with the advent of microprocessors, PWM technology has become an important technology in the field of power electronics, especially in chopping circuits, inverting circuits. This paper mainly studies the theoretical basis of the PWM technology (area equivalent principle) and its control principle. The work of the step-down chopper circuit under PWM control is analyzed and modeled by matlab. The analysis of the 180 ° square wave control and SPWM Control the working state of the three-phase bridge inverter circuit under the two methods, compare the advantages and disadvantages of the two methods, and consider the influence of adding dead time to SPWM. Combined with the principle of asynchronous motor frequency control, SPWM technology under the control of the inverter circuit changes, by controlling the output voltage changes to achieve frequency control. Select the specific circuit, according to the theoretical analysis of the relevant parameters. Using Matlab software to build simulation circuit, the simulation of the data, waveform and theoretical analysis of each other analysis, summed up its characteristics. 【KEYWORDS】PWM ;DC –DC ;DC-AC ; MATLAB simulation
为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。应用最早而且作为pwm控制基础的是正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, 简称spwm)。 图3-1 与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列 3.1 正弦脉宽调制原理 一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，如图3-1所示。图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12)，如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。 在通用变频器采用的交-直-交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅值恒定。从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代(见图3-2)，只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。例如，把正弦半波分作n等分(在图3-2中，n=9)，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样就形成spwm波形。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的spwm 波形称作单极式spwm。
北京联合大学 课程名称：通信原理实验报告 学院：信息学院专业：通信工程 班级：41A 学号：2008080304334 姓名：胡雪瑞成绩： 2010年12 月27 日
实验一图符库的使用 一、实验目的 1、了解SystemView图符库的分类 2、掌握SystemView各个功能库常用图符的功能及其使用方法 二、实验内容 按照实例使用图符构建简单的通信系统，并了解每个图符的功能。 三、实验步骤 实验方框图 i.从基本图符库中选择信号源图符，选择正弦波信号，参数设定中设置幅度为1， 频率为10Hz，相位为0。 ii.选择函数库，并选择Algebraic 标签下的图符。在参数设定中设置a=2，表示进行x2运算。 iii.放置两个接收器图符，分别接收信号源图符的输出和函数算术运算的输出，并 选择Graphic 标签下的图符，表示在系统运行结束后才显示接收到的波形。 四、实验结果
实验二 常规调幅(AM) 一．概述 在连续波的模拟调制中，最简单的形式是使单频余弦载波的幅度在平均值处随调制信号线性变化，或者输出已调信号的幅度与输入调制信号f (t)呈线性对应关系，这种调制称为标准调幅或一般调幅，记为AM 。本实验采用这种方式。 二．实验原理及其框图 1. 调制部分 标准调幅的调制器可用一个乘法器来实现。 AM 信号时域表达式为：t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+= 其中：A 0为载波幅度，ωc 为载波频率，m (t )为调制信号。 其频域表示式为： )]()([2 1)]()([)(0c c c c AM M M A S ωωωωωωδωωδπω++++ +++= 其原理框图 2. 解调部分： 解调有相干和非相干两种。非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。 原理框图 三．实验步骤 1．根据AM 调制与解调原理，用Systemview 软件建立一个仿真电路 2. 元件参数配置 Token 0: 被调信息信号—正弦波发生器 （频率=1000 Hz ） Token 1,8: 乘法器 Token 2: 增益放大器 （增益满足不发生过调制的条件） Token 4: 加法器 Token 3,10: 载波—正弦波发生器 （频率=50 Hz ） Token 9: 模拟低通滤波器 （截止频率=75 Hz ） Token 5,6,7,11: 观察点—分析窗 m (0c (t ) s m c
深圳大学实验报告 课程名称：高频电路 实验项目名称：振幅调制器 学院：信息工程 专业：通信工程 指导教师：罗雪晖 报告人：王志鹏学号：2012130200 班级：通信2班实验时间：2014.6.7 实验报告提交时间：2014.6.19 教务处制
一、实验目的 1．掌握在示波器上测量调幅系数的方法。 2．通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。 3．掌握用MC1496 来实现AM 和DSB-SC的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。 二、实验设备与仪器 万用表 双踪示波器 AS1637函数信号发生器 低频函数信号发生器（用作调制信号源） 实验板3（幅度调制电路单元） 三、实验基本原理 1. MC1496 简介 MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图5-1所示。 由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是： ⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1）， ⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为 6.8kO。⒁脚接负电源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： 因而，仅当上输入满足v1≤VT (26mV)时，方有： 才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。 图5-1 MC1496内部电路及外部连接
正弦脉宽调制（SPWM）控制 为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。应用最早而且作为pwm 控制基础的是正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, 简称spwm)。 图3-1 与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列 3.1 正弦脉宽调制原理 一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，如图3-1所示。图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12)，如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。
在通用变频器采用的交-直-交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅值恒定。从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代(见图3-2)，只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。例如，把正弦半波分作n等分(在图3-2中，n=9)，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样就形成spwm波形。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的spwm波形称作单极式spwm。 图3-2 spwm波形
实验十一包络检波及同步检波实验 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、掌握二极管峰值包络检波的原理。 3、掌握包络检波器的主要质量指标,检波效率及各种波形失真的现 象，分析产生的原因并思考克服的方法。 4、掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、实验内容 1、完成普通调幅波的解调。 2、观察抑制载波的双边带调幅波的解调。 3、观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及检波 器不加高频滤波时的现象。 三、实验仪器 1、信号源模块 1 块 2、频率计模块 1 块 3、4 号板 1 块 4、双踪示波器 1 台 5、万用表 1 块 三、实验原理 检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的
信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。 若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频。检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。 常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。全载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。 1、二极管包络检波的工作原理 当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器 C 充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD 很大，使电容器上的电压VC 很快就接近高频电压的峰值。 这个电压建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管 D 的两端。这时二极管导通与否，由电容器C 上的电压VC和输入信号电
深圳大学实验报告课程名称：通信电子线路 实验项目名称：振幅调制器 学院：信息工程 专业：通信工程 指导教师：张金凤 报告人：高源学号：2011130315 班级： 3 实验时间：2013.5.29 实验报告提交时间：2013.6.12 教务部制
实验板3（幅度调制电路单元） 三、实验基本原理 1. MC1496 简介 MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图5-1所示。 由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是： ⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1）， ⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8kO。⒁脚接负电源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： 因而，仅当上输入满足v1≤VT (26mV)时，方有： 才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。 图5-1 MC1496内部电路及外部连接
2.1496组成的调幅器 用MC1496模拟乘法器组成的振幅调幅器实验电路如图4-2 所示。 图中，与图5-1 相对应之处是：R8对应于Rt，R9对应于RB，R3、R10对应于RC。此外，W1用来调节⑴、⑷端之间的平衡，W2用来调节⑻、⑽端之间的平衡。此外，本实验亦利用W1在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压，因而当IN2 端加入调制信号时即可产生AM 波。晶体管BG1为射极跟随器，以提高调制器的带负载能力。 图4－2 1496组成的调幅器实验电路
正弦脉宽调制（SPWM）控制 2010-09-18ylw527+关注献花(4) 为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。应用最早而且作为pwm控制基础的是正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, 简称spwm)。 图3-1 与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列 3.1 正弦脉宽调制原理 一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，如图3-1所示。图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12)，如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。 在通用变频器采用的交-直-交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅值恒定。从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代(见图3-2)，只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。例如，把正弦半波分作n等分(在图3-2中，n=9)，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样就形成spwm波形。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列
西南科技大学 课程设计报告 课程名称：高频电路课程设计 设计名称：振幅调制电路 姓名：李光伟 学号: 20105315 班级：电子1001 指导教师：魏冬梅 起止日期：2012.12.24-2013.1.6 西南科技大学信息工程学院制
课程设计任务书 学生班级：电子1001 学生姓名：李光伟学号：20105315 设计名称：振幅调制电路 起止日期：2012.12.24-2013.1.6指导教师：魏冬梅 设计要求：波信号为1MHz，低频调制信号为1kHz，两个信号均为正弦波信号。这两个输入信号可以采用实验室的信号源产生，也可以自行设计产生，采用乘法器1496设计调幅电路。 产生DSB信号，输出信号幅度>200mV。
课程设计学生日志时间设计内容
课程设计考勤表 周星期一星期二星期三星期四星期五 课程设计评语表指导教师评语： 成绩：指导教师： 年月日
振幅调制电路 一、 设计目的和意义 目的：实现抑制载波的双边带调幅。产生DSB 信号，输出信号幅度>200mV 。 意义：实现抑制载波的双边带调幅。 二、 设计原理 由集成模拟乘法器MC1496构成的振幅调制电路，可以实现普通调幅、抑制载波的双边带调幅以及单边带调幅。本次实验采用MC1496模拟乘法器是对两个模拟信号(电压或电流)实现相乘功能的有源非线性器件。主要功能是实现两个互不相关信号相乘．即输出信号与两输入信号相乘输出，总电路图如图1所示。 [1] 振幅调制就是使载波信号的振幅随调制信号的变化规律而变化的技术。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。设载波信号的表达式为： ()t U u c cm c ωcos =， 调制信号的表达式为t V t u cm Ω=Ωcos )(则调制信号的表达式 为：t t m V u c cm ωcos )cos 1(0Ω+= =t mV t t mV t V c cm c cm c cm )cos(21)cos(21cos Ω-+Ω++ ωωω错误！未找到 引用源。
NE555PWM脉宽调制电路 PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。 图1-5 PWM脉宽调制图片 以下为PWM工作原理: reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。 当电路通电时，Pin 2 (触发点)接脚是低电位，因为电容器C1开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C1开始通过R1和对二极管D2充电。当在C1的电压到达+V的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。 当第3接脚到低电位，电容器C1起动通过R1和D1的放电。当在C1的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。 Pin 5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。 电容器C1通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。 PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C1的数值。 公式：频率(Hz)= 1.44/(R1 * C1)
利用555定时器实现宽范围脉宽调制器(PWM) 脉宽调制器(PWM)常常用在开关电源(稳压)中,要使开关电源稳压范围宽(即输入电压范围大)，可利用555定时器构成宽范围PWM。 仅需把一个二极管和电位计添加到异步模式运转的555定时器上，就产生了一个带有可调效率系数为1%到99%的脉宽调制器(图1)。它的应用包括高功率开关驱动的电动机速度控制。 图1：在555定时器电路中增加一个二极管和电位计可构成一个宽范围PWM。/TD> 这个电路的输出可以驱动MOSFET去控制通过电动机的电流，达到平滑控制电动机速度9 0%左右。这也应用于灯光的控制，灯光的强度可得以有效控制。 另一个应用是在开关式电源。PWM调整允许一个可变的输出电压。可通过555定时器(5个引脚)VC终端的反馈来调节电压。一个超过调节阈值限制的输出电压将提前结束基于周期
第二节正弦波脉宽调制SPWM控制法 1．2．1 正弦波脉宽调制SPWM 逆变器结构 典型的交流-直流－交流逆变器的结构如图2-1-3所示。 图2-1-3：变压变频器主电路结构图 图2-1-3中，单相交流或三相交流供电经非控全波整流，变成单极性直流电压；该直流电压经有源或无源功率因素校正电路PFC（Power Factor Correct）得到直流母线电压 Udc，某些情况下功率因素校正电路可以省略。逆变器的核心电路是由六个功率开关器件Q1-Q6构成的三相逆变桥，每个桥有上下两个桥臂；上桥臂上端接直流母线电压正端（DC+），下桥臂下端接直流母线参考端（DC-）；对于交流异步电机的驱动，为防止直通，上、下桥臂通常设置为互补工作方式：上桥臂导通时，下桥臂截止；下桥臂导通时，上桥臂截止。三桥臂中间输出接至负载：三相感应电机的UVW输入端。 功率开关器件Q1-Q6可以是晶闸管GTO，双极性功率晶体管BJT，金属氧化膜功率场效应管MOSFET，绝缘栅型双极性功率晶体管IGBT。 IGBT具有开关速度快、承载电流大、耐压高、管耗小等特点，在电源逆变器中得到最为广泛的应用。 对于感性负载（电机），为了保护IGBT，常需加续流二极管D1-D6，用以在开关管关断时形成电流回路。IGBT通常已与续流二极管封装在一起。 电容C用于能量缓冲，可保持直流母线电压Udc相对稳定。
为了在电机的UVW端线上输入三相平衡的交流电，通常做法是依一定规则用PWM信号PWM1L-PWM3H去控制逆变器的六个开关管的开关状态。 所谓的正弦波SPWM（Sinusoidally PWM）技术，就是用正弦波去调制PWM信号的脉宽，即：功率管的输出为一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其宽度依正弦波规律变化；对交流输出波形的幅度对称性及相位要求不是非常苛刻的应用来说，PWM信号的频率通常保持不变。这种控制策略也叫异步控制法，即载波信号的频率独立于调制波频率。见图2-1-4。 SPWM也叫SWPWM（Sinusoidally Weighted PWM）。 图2-1-4 SPWM波形 图中：Udc --直溜母线电压； Um -- 正弦波基波的峰值，一般情况下，随t2比例变化； T，通常为一固定值； t1 -- PWM信号的周期 pwm t2 --正弦波基波的周期。 SPWM控制法的实现 SPWM控制法实现起来相对较为简单。 先产生一个在时间与幅度上都离散的单位正弦序列，也叫正弦表，90°，180°，360°皆可，并存储在程序空间里。这部分工作可借助于其他工具来完成，如Office Excel。 正弦表的角度分辨率由实际应用确定；对于一个完整的电周期（360°）， 1024个点能满足大部分应用的需求。正弦波生成时，有效样本点越多，电压电流谐波越小，效果越好。
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实验一：AM 信号的调制与解调 实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。 2.AM 信号是如何进行调制与解调的。 实验原理： 1.调制原理：AM 调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。 + m(t) S AM (t)A 0 cos ωc t AM 信号的时域和频域的表达式分别为: ()()[]()()()()t t m t A t t m A t S C C C AM ωωωcos cos cos 00+=+= 式（4-1） ()()()[]()()[]C C C C AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-+++ -++=2 1 0 式（4-2） 在式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是 随机信号，但通常认为其平均值为0，即。其频谱是DSB SC-AM 信号的频谱加上离散大载波的频谱。 2.解调原理：AM 信号的解调是把接收到的已调信号还 原为调制信号。 AM 信号的解调方法有两种：相干解调和包 络检波解调。 AM 相干解调原理框图如图。相干解调（同步解调）：利用
相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。相干载波的提取：（1）导频法：在发送端加上一离散的载频分量，即导频，在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波，导频的功率要求比调制信号的功率小；（2）不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法。 LPF m0(t) S AM(t) cosωc t AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成： （1）整流：只保留信号中幅度大于0的部分。（2）低通滤波器：过滤出基带信号；（3）隔直流电容：过滤掉直流分量。实验内容： 1.AM相干解调框图。
脉宽调制(PWM)的基本原理及其应用实例 脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 模拟电路 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V, 5V}这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。 数字控制 通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。 简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 图1显示了三种不同的PWM信号。图1a是一个占空比为10%的PWM输出，即在信号周期中，10％的时间通，其余90％的时间断。图1b和图1c显示的分别是占空比为50%和90%的PWM 输出。这三种PWM输出编码的分别是强度为满度值的10%、50%和90%的三种不同模拟信号值。例如，假设供电电源为9V，占空比为10%，则对应的是一个幅度为0.9V的模拟信号。 图2是一个可以使用PWM进行驱动的简单电路。图中使用9V电池来给一个白炽灯泡供电。如果将连接电池和灯泡的开关闭合50ms，灯泡在这段时间中将得到9V供电。如果在下一个50ms中将开关断开，灯泡得到的供电将为0V。如果在1秒钟内将此过程重复10次，灯泡将会点亮并象连接到了一个4.5V电池(9V的50%)上一样。这种情况下，占空比为50%，调制频率为10Hz。 大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz。设想一下如果灯泡先接通5秒再断开5秒，然后再接通、再断开……。占空比仍然是50%，但灯泡在头5秒钟内将点亮，在下一个5秒钟内将熄灭。要让灯泡取得4.5V电压的供电效果，通断循环周期与负载对开关状态变化的响应时间相比必须足够短。要想取得调光灯(但保持点亮)的效果，必须提高调制频率。在其他PWM应用场合也有同样的要求。通常调制频率为1kHz到200kHz之间。
实验报告课程名称：电机控制指导老师：年珩赵建勇成绩： 实验名称：正弦脉宽调制变频调速系统实验类型：同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、加深理解自然采样法生成SPWM波的机理和过程。 2、熟悉SPWM变频调速系统中直流回路、逆变桥功率器件和微机控制电路之间的连接。 3、了解SPWM变频器运行参数和特性。 二、实验线路及原理 SPWM变频器供电的异步电机变频调速系统的实验原理图如图1所示，其中控制键盘与运行显示布置图见图2所示。 SPWM变频调速系统主要由不控整流桥、电容滤波、直流环节电流采样（串采样电阻）、MOSFET逆变桥、MOSFET驱动电路、8031单片微机数字控制情况、控制键盘与运行显示等环节组成。整个系统可按图1所示的接线端编号一一对应接线。 图1 SPWM变频调速系统原理图
本实验系统的性能指标如下： (1)运行频率f1可在1～60Hz的范围内连续可调。 (2)调制方式 1)同步调制：调制比F r=3～123可变，步增量为3； 2)异步调制：载波频率f0=0.5～8kHz可变，步增量为0.5kHz; 3)混合调制：系统自动确定各运行频率下的调制比。 图2 SPWM变频器控制键盘与运行显示面板图 (3)V/f曲线 有四条V/f曲线可供选择，以满足不同的低频电压补偿要求，如图3所示。 曲线1: f1=1～50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hz f1=51～60Hz，U1=220V 曲线2：f1=1～5Hz, U1=21.5V f1=6～50Hz，U1/f1=220/50=4.4V/Hz f1=51～60Hz, U1=220V 曲线3：f1=1～8Hz, U1=34.5V f1=9～50Hz，U1/f1=220/50=4.4V/Hz f1=51～60Hz, U1=220V 曲线4：f1=1～10Hz, U1=43V f1=11～50Hz，U1/f1=220/50=4.4V/Hz f1=51～60Hz, U1=220V (4)加速时间 可在1～60s区间设定电机从静止加速到额定速度所需时间，10s以下步增量为1s，10s到60s步增量为5s。 图3 不同的V/f曲线 三、实验内容 (1)用SPWM变频器驱动三相异步电动机实现变频调速运行。 (2)改变调制方式，观察变频器调制波形、不同负载时的电动机端部线电压、线电流
南昌大学实验报告 学生姓名：王晟尧学号：6102215054专业班级：通信152班 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 乘法器振幅调制电路 一、实验目的 了解并研究各个模拟乘法器调幅电路特性和波形变化的特点以及频谱分析。 二、实验原理 调制、解调和混频电路是通信设备中重要的组成成分。用代传输的低频信号控制高频载波参数的电路，称为调制电路。振幅调制有基本的普通调幅（AM）和在此基础上演变出来的抑制载波的双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB)。 三、实验步骤 （1）普通调幅（AM) V2为载波信号 V1为调制信号
傅里叶频谱分析：
由以上数据可以得知： ①仿真检测的调制信号频率与输出调幅波的包络信号频率基本相同；载波信号的振幅按照调制信号的变化规律变化而形成的调幅波，携带着调制信号的信息，调幅波的包络线与相应的调制信号相同； ②调制过程实际上是一种频率搬移的过程，即经过调幅后，调制信号的频谱被对称地搬移到载频的两侧。同时，在调幅波中，载频不含任何有用信息，需传输的信息只包含与边频分量中，边频的振幅反映了调制信号幅度的大小，边频的频率反映调制信号频率的高低。 （2）双边带调幅（DSB）
傅里叶频谱分析： 可知：①为了节省发射功率，可采用抑制载波信号的双边带调幅电路； ②双边带调幅波波形仍随调制信号变化，但其包络线已不再反映原调制信号的形状，当调制信号进入负半周时，载波信号产生180度相位突变； ③双边带调幅波同样是实现频谱搬移，但频谱图上没有出现载波分量，只有两个边带分量。 （3）单边带调幅（SSB）
傅里叶频谱分析： 由以上数据可以知：①单边带调制方式将已调波的频谱宽度基本压缩了一