方波正弦波（幅移键控发生器ASK）电路设计

一、实验目的

1. 掌握正弦信号发生器的设计方法。
2. 掌握方波发生器的设计方法。

二、实验内容及结果

1. 实验内容
   设计一用于RFID读卡器测试的幅移键控发生器（ASK），其结构如图4-1所示。正弦振荡器输出频率为125kHz，幅度为3V；脉冲源输出频率为10kHz。
   图1 ASK测试发生器

实验具体要求如下：
（1）设计电路，使用专业软件绘制电路原理图。
（2）阐述振荡器、脉冲源的设计原理，给出必要的参数计算过程；说明模拟开关电路的控制原理。
（3）对正弦振荡器进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率和幅度的正确性，给出误差说明。
（4）对振荡源进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率的正确性，给出误差说明。
（5）若所设计的方案中，模拟开关可以仿真，则对整机进行仿真，给出ASK输出仿真图，说明波形的正确性。（选做）

2. 实验结果
   （1）在下方列出所设计电路的原理图（Altium Designer完成，确定电路中所有器件的型号和参数）
   10kHz方波（脉冲）发生电路图：
   
   125kHz，3V正弦波发生电路：
   图2 整机电路图

（2）阐述振荡器、脉冲源的设计原理，给出必要的参数计算过程；说明模拟开关电路的控制原理。
振荡电路参数计算如下：

正弦电路同理参数计算如下：

之后经过带通滤波器滤波，最终将方波变形为125kHz，3V正弦波
模拟开关电路的控制原理：
模拟开关是一种三稳态电路，它可以根据选通端的电平，决定输人端与输出端的状态。当选通端处在选通状态时，输出端的状态取决于输人端的状态;当选通端处于截止状态时，则不管输人端电平如何，输出端都呈高阻状态。模拟开关在电子设备中主要起接通信号或断开信号的作用。
（3）对正弦振荡器进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率和幅度的正确性，给出误差说明。
125kHz，3V正弦波发生器Multisim仿真：

图3 正弦输出波形仿真图
误差说明：
由仿真结果可以看出幅度为2.981V与3V非常接近，但波形与正弦波相比稍有失真，主要是由于电子元器件的参数选择仍有不合理的地方导致的，参数的选择仍有很大的需要改进的地方。

（4）对振荡源进行仿真，给出仿真电路图和正弦波输出波形，验证输出频率的正确性，给出误差说明。
10kHz方波（脉冲）发生器Multisim仿真：

图4 方波输出波形仿真图

误差说明：
由仿真结果可以看出方波（脉冲）输出波形形状良好，频率正确，误差较小。

（5）给出ASK输出仿真图，说明波形的正确性。（若选用的模拟开关器件在仿真库中不存在，可不进行ASK仿真）

图5 ASK输出仿真图
三、实验思考题
1、模拟信号发生器的设计中，影响频率准确性的因素有哪些？
答：
1， 环境的温度影响电子元器件的精度。
2， PCB板的大小，走线的方式。
3， 集成运放的选择，器件参数的选择。
4， 电器元件间的误差导致。
5， 由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，测量不可能无限精确，测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异。

2、为什么在高频振荡器的设计中，通常不使用集成运放作为放大环节。
答：
因为集成运放与三极管一样都有频率参数。由于运放都是由多级放大电路组成，其频率特性在频率高时就受到限制（元件越多分布参数影响越大），所以通用运放的高频特性就受到限制。且容易产生大量的能量消耗和可能造成一些电路的混乱或者错误。