电子技术课程设计报告.doc

J I A N G S U U N I V E R S I T Y

电 子 技 术 课 程 设 计

项目三 PWM调制解调器

学院： 电气学院 班级： 电信1202 姓名： 惠海芳 学号： 3120503028

项目三 PWM调制解调器

一、设计任务与要求

基本要求：

设计一款PWM（脉冲宽度调制）电路，利用一可调直流电压调制矩形波脉冲宽度（占空比）。 信号频率10kHz；

占空比调制范围10%~90%；

设计一款PWM解调电路，利用50Hz低频正弦信号接入调制电路，调制信号输入解调电路，输出与原始信号等比例正弦波。 提高要求：

1.设计一50Hz正弦波振荡电路进行PWM调制。 ：

1.不得使用理想运放、二极管、三极管、场效应管；

2.基本要求的输入电压使用固定恒压源接自行设计的电路实现可调。

二、设计说明

1.系统概述

PWM调制电路的实质就是一个方波周期一定占空比可调电路，它的基本

工作原理是将一个频率一定的三角波信号与一个直流控制电压在比较器进行比 较，当直流控制电压改变时，输出占空比就跟随改变。

PWM解调电路：将50Hz低频正弦波振荡电路接入调制电路，调制信号输入解调电路（有源二阶低通滤波电路），输出与原始信号等比例正弦波。

2.多个方案的比较与选择

三角波的产生方案：

方案一：三角波发生电路由同相迟滞比较器和积分器组成。比较器输出方波，积分器输出三角波。同相迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高。

方案二：由555定时器所构成的多谐振动器产生方波, 方波经过积分器的作用产生三角波。

方案三：可以利用单片机来产生三角波，需要编写程序。

比较方案一、二、三，方案二电路复杂，方案三中需要利用到单片机，还需要编写程序，比较麻烦，容易出错。而方案一电路简单，易于实现。所以选择方案一产生三角波。

正弦波的产生方案：

方案一： RC正弦波振荡电路

RC正弦波振荡电路一般用来产生1Hz~10MHz范围内的低频信号，有RC 串并联网联络组成，有称为文氏桥振荡电路，串并联络在此作为选频和反馈网 络。电路的振荡频率为:

,为了产生振荡，要求电路满 足自励振荡条件，

振荡器在某一频率下的振荡条件为：AF=1.相位平衡条件是： AF = A+F = 2n 该电路主要用来产生低频信号。

方案二：LC正弦波振荡器

LC振荡电路用来产生高频正弦信号，一般在1MHz以上，LC振荡电路有放大电 路，正反馈网络，选频网络，稳幅环节。它的振荡频率是：

。

正弦波的频率可以调节

方案三：石英晶体振荡器

石英晶体振荡器是用石英谐振器控制和稳定振荡频率的振荡电路。它的特点是振荡频率特别稳定，它常用于振荡频率高度稳定的的场合

比较三个方案之后，方案一电路比较简单，频率调节更容易控制，在电路设计中容易实现。因此选择方案一。 解调电路的设计方案：

方案一：一阶有源滤低通滤波电路 方案二：二阶有源低通滤波电路

比较方案一和方案二可知，方案一的性能远不如方案二，故采用方案二。

三、总体方案设计 三角波发生器

比较器 直流可调电压

正弦波振荡器 输出 比较器 解调电路 三角波发生器 脉宽调制波 脉宽调制波 四、各单元设计

三角波发生电路

输出三角波

三角波的频率是f上图电路中。

注：该电路图中，前半部分输出的信号输入后半部分的积分电路，最后输出三角波。

R1，调节R4和C1调节三角波的频率。元器件的选择和参数见

4R4C1R21.可调直流电压调制矩形波脉冲宽度（占空比）。

仿真波形

输入三角波 输出矩形波

注：用电压比较器和积分产生频率为9.92KHz的三角波，与可调直流电压进行比较，通过调节变位器来控制输出矩形波的占空比。占空比可调范围：10%~90%

正弦波发生电路

输出正弦波

注： RC串并联网络组成正反馈网络，同时兼作选频网络。电路的振荡频率为

f1,通过调节R3和C1的阻值大小达到改变正弦波频率的目的。元器件的选择和

2πR3C1参数的大小见上图中。RC正弦波振荡电路产生51.2Hz的正弦波。两个二极管的作用：防止截止失真。

2.PWM解调电路

注：低通滤波器的截止频率为f1，所以f=159Hz。

2πRC仿真波形

输出等比例正弦波信号 输入50Hz低频正弦信号

五、总结

这次课程设计的题目是PWM调制解调器，主要任务是完成脉宽调制电路以及50Hz正弦波的解调电路。电压比较器和积分器产生三角波，然后用电压比较器将三角波与可调直流电压进行比较，产生占空比可调的矩形脉冲波形。正弦波由RC桥式振荡电路产生，并将其接入调制电路，调制信号输入由二阶低通滤波构成的解调电路，输出与原始信号等比例的正弦波。这就是本次课程设计的主要内容。通过这次课程设计，我对模电这门课程有了更加深入的理解。如果时间再长一点的话，我还想了解一下PWM的同步调制和异步调制以及PWM在逆变电路中的应用，因为这些在电力电子技术中具有重要的作用。