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基于運放的幅移鍵控發生器(ASK)設計

CHANBAEK ? 來源:CSDN博主DongLe. ? 作者:CSDN博主DongLe. ? 2023-07-26 16:02 ? 次閱讀

設計一用于RFID讀卡器測試的幅移鍵控發生器(ASK),其結構如圖4-1所示。正弦振蕩器輸出頻率為125kHz,幅度為3V;脈沖源輸出頻率為10kHz。

圖4-1 ASK測試發生器

實驗具體要求如下:

(1)設計電路,使用專業軟件繪制電路原理圖。

(2)闡述振蕩器、脈沖源的設計原理,給出必要的參數計算過程;說明模擬開關電路的控制原理。

(3)對正弦振蕩器進行仿真,給出仿真電路圖和正弦波輸出波形,驗證輸出頻率和幅度的正確性,給出誤差說明。

(4)對振蕩源進行仿真,給出仿真電路圖和正弦波輸出波形,驗證輸出頻率的正確性,給出誤差說明。

(5)若所設計的方案中,模擬開關可以仿真,則對整機進行仿真,給出ASK輸出仿真圖,說明波形的正確性。(選做)

實驗結果

圖4-2整機電路圖

PCB設計

闡述振蕩器、脈沖源的設計原理,給出必要的參數計算過程;說明模擬開關電路的控制原理。

振蕩器采用RC文氏橋振蕩電路,由f0=125kHz=,取C1=C2為0.01μF,算得R15=R16為127Ω。根據起振條件AF>1,取R4=45kΩ,R3=15kΩ。因為幅值參數難以確定,所以在輸出后加一級同相比例放大電路,根據振蕩電路輸出幅值,確定同相比例放大倍數,故確定R11和R12的值。以此達到輸出3v的目的。

脈沖源由滯回比較器和RC電路構成。其f0=10kHz=取C3為0.01μF,算得R1為1000Ω,R2=40kΩ,R6=25kΩ。由兩個穩壓管控制輸出幅度。

模擬開關采用CD4066,將脈沖信號輸入控制端,當脈沖信號為高電平時,模擬開關導通,實現振蕩信號輸出。當脈沖信號為低電平時,模擬開關斷開,進而實現ASK信號輸出。
對正弦振蕩器進行仿真,給出仿真電路圖和正弦波輸出波形,驗證輸出頻率和幅度的正確性,給出誤差說明。

圖4-3 正弦輸出波形仿真圖

頻率誤差:(8.799-8.000)/8.000=9.9%

幅度誤差:(3.045-3.00)/3.00=1.5%

由誤差分析可得,正弦波頻率誤差較大,但仍滿足題目要求,誤差可能來源于

元件參數選擇的匹配度

元件實際值與理論值存在的誤差

幅度的誤差較小,誤差來源可能是

元件實際值與理論值存在的誤差

同相比例放大倍數不夠精確

對振蕩源進行仿真,給出仿真電路圖和脈沖波輸出波形,驗證輸出頻率的正確性,給出誤差說明。

圖4-4 方波輸出波形仿真圖

頻率誤差:(98.139-100.00)/100.00=1.8%

由誤差分析可得,頻率誤差較小,但波形有所失真,不過仍可以觸發模擬開關,仍滿足題目要求,誤差可能來源于

(1)元件參數選擇的匹配度

(2)元件實際值與理論值存在的誤差

(3)運放芯片的選擇

給出ASK輸出仿真圖,說明波形的正確性。

圖中紅色波形即為ASK信號,藍色為脈沖信號,由圖可得當脈沖信號為高電平時,正弦信號正常輸出,滿足題目要求。

實驗思考題

模擬信號發生器的設計中,影響頻率準確性的因素有哪些?

答:

元件參數的匹配度

元件實際參數與理論的誤差

元件參數受溫度的影響

Pcb的布局

信號之間的串擾

集成運放的選擇

電路阻抗因素的影響

有源器件截止頻率的因素

電容在電路中分布的影響

線圈元件的自感現象
為什么在高頻振蕩器的設計中,通常不使用集成運放作為放大環節。

答:集成運放也有頻率參數,需要考慮頻率以及增益帶寬等參數,高頻對非線性元件的影響也較大,集成運放內部的元件也受到高頻影響。

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