ASK幅移键控发生器(正弦波，矩形波信号产生)

1.总体设计

1.本电路的频率为10kHz，幅度为3V的ASK产生幅移键控信号。

2.方案：正弦波和方波信号独立生成，方波信号作为开关信号，控制模拟开关，模拟开关控制正弦信号的通断，从而实现ASK产生信号。正弦信号题目要求10kHz，它属于低频范围，因此使用RC产生文氏桥振荡电路。方波信号要求为1kHZ,采用滞回比较器和低频范围RC通过使用电位器控制电容充放电时间，可调节电路组成。采用反向比放大电路控制电压输出范围，采用电压跟随器电路，提高输出信号的负载能力。

图1-1 框图由系统组成

2电路设计

2.正弦波电路模块设计

(1)功能与参数。要产生10kHz低频正弦信号不需要引入电感，所以在这里使用RC文氏桥冲击电路的原理是在正反馈网络分压后，将反馈电压作为相同比例电路的输入信号。由运输组成RC串并联正弦波振荡电路通过在外部引入负反馈来达到稳幅的。根据RC振荡频率可以通过选频网络来确定。参数：本模块主要实现对正弦信号频率的控制。

(2)计算参数。

1.选频。根据选频公式。

,取C为0.1μF解得R=159Ω，此时理论频率为10014.8Hz，理论误差为(10014).8-10000）/10000=0.148%

2.振动条件。根据振动条件|AF|>所以一开始电流比二极管小D3,D4处于截止状态。反馈部分的电阻值为R8阻值30k，此时放大倍数A=(1

)=4>3.因此，电路振动，振动后电流增加，二极管D3,D导通，相当于R12并入反馈电阻A=（1

）=2.83≈为了达到稳幅的目的。

图2-1 电路图发生在正弦上

说明:关于输出幅值和RC为了保证频率的准确性，不考虑输出振幅值，该电路在后续电路中增加了反向放大电路，以保证输出振幅值的准确性。

2.矩形波发生电路模块设计

(1)功能和参数。kHz由于模拟开关用于后续电路CD4066，导通正反信号的条件是开关信号低电平为负值，因此不能选择555多个谐振荡器，采用滞回器和RC冲击电路构成矩形波发生器。

参数：本模块主要控制对方波信号频率。

（2）参数的计算。

1.选频。根据选频公式。

,取R3=R4=10kΩ，C1为0.01μF解得R1=15.9kΩ，此时理论频率为1001.5Hz，理论误差为(1001).5-1000）/1000=0.15%

图2-2矩形发生电路图

2.反向比放大电路模块设计

（1）功能和参数。该模块的输入信号是正弦波发生信号的输出信号。根据模拟结果，确定放大倍数，控制信号输出范围，实现正弦信号3V的目的。

参数：本模块主要控制正弦波幅值。

(2)根据模拟计算参数，当运输时LM324采用±12V当双电源供电时，正弦波的信号输出范围约为4.4V，放大电路公式

,取R6=680Ω，R7=1k,即放大倍数为0.68倍时，Vout=0.68*Vin≈3V

图2-3反向比放大电路图

2.4电压跟随电路模块设计

（1）功能。

1.提高输入阻抗，保证带载试验的稳定性

2.在一定程度上解决串扰问题作为缓冲级

图2-4电压跟随电路图

2.5模拟开关电路模块设计

(1)功能。根据主题要求，双向模拟开关应选择对称于0的正负信号，因此CD4066满足要求，且应该采用±12V双电源供电，矩形波信号为开关信号(矩形波高低电平为0对称)，正弦信号为输入信号，输出信号为要求ASK信号。

图2-5模拟开关电路图

2.6开关和电源输入/信号输出电路模块设计

(1)功能。控制整个电路的通断，输入电源，输出各种信号。

图2-6 电源输入/信号输出电路图

3电路仿真

3.1正弦信号频率范值模拟

图3-1 模拟正弦信号频率幅值

模拟目的：验证正弦信号的频率和振幅值是否符合主题要求。

模拟过程：将正弦波输出信号连接到示波器的观察频率和振幅值。

结果分析：图示波器的振幅值为4.417V，周期(T2-T1)=100.855us,题目要求10kHZ化为频率为100us，计算误差=（100.855-100）/100=0.8%

3.2正弦信号幅值模拟

图3-2正弦信号幅值仿真图

模拟目的：验证正弦信号幅值是否符合主题要求。

模拟过程：通过反相放大正弦波发生的电路输出信号，并将电压跟随器后的信号连接到示波器和振幅值。

结果分析:图示波器周期变化不大，此时幅值为3.014V，计算误差=（3.014-3）/3≈0.467%

3.三方波信号频率仿真

图3-3方波信号频率仿真图

模拟目的：验证方波信号频率是否符合主题要求。

模拟过程：将方波输出信号连接到示波器观察频率。

结果分析：图示波器周期(T2-T1)=1.032ms,题目要求1kHZ化为频率为1ms，计算误差=（1.032-1）/1=3.2%

3.4 ASK信号输出仿

图3-4 ASK信号仿真图

模拟目的：验证ASK与脉冲源相比，观察信号正确性是否符合主题要求。

模拟过程：将输出信号连接到示波器，并将正弦脉冲源连接到示波器观察波形。

结果分析：图中蓝色波形为原正弦输入信号，红色波形为输出ASK信号，绿色波形是矩形波开关信号，从图中获得ASK正常输出的信号随矩形信号的高低电平而变化，频率化。

至此模拟完成。

4电路测试

4.1 正弦信号频率测试

正弦波发生器输出波形如图4-1所示：

图4-1 正弦波频输出波形图

用示波器连接正弦波发生的电路输出，得到图波形，图可得幅值为4.40V，频率为10.0017kHz，该测试的目的是测试频率误差(10.0017-10.0000）/10.0000=0.017%的误差基本可以忽略。

4.2 正弦信号幅值测试

放大器和电压跟随器输出正弦波发生器后，输出波形如图4-2所示：

图4-2 正弦波幅值输出波形图

输入放大器和电压跟随器后的电路输出，用示波器连接正弦波，得到图波形，图可得幅值为3.04V，频率为10.0769kHz，该测试的目的是测试范围误差(3).04-3.00）/3.00=1.33%。

4.3 矩形信号频率测试

矩形波发生器输出波形如图4-3所示：

图4-3实测矩形波幅值输出波形图

使用示波器连接矩形波产生电路输出，得到如图所示的波形.0V，频率为1.0118kHz，此测试目的为测试频率误差，误差为（1.00118-1.0000）/1.0000=0.18%，且占空比为50%。

4.4 电路整体测试

电路整体输出波形如图4-4所示：

图4-4 ASK信号输出波形图

使用示波器连接整体电路输出，得到如图波形，由上左图中红色波形即为ASK信号，与输入正弦信号对比可观察到两波形重合，未发生相移，且幅值为3.04v，误差为（3.04-3.00）/3.00=1.3%。

至此，设计及测试完成。

附件1：电路实物照片

 

附图1 电路板正面图

 

附件2：电路整机电路图

附件3：历代PCB设计

附件4：PCB设计