实用通信系统电路分析课件.ppt

1、实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 11.1 通信系统电路识图与分析方法通信系统电路识图与分析方法 11.2 无绳电话机电路分析无绳电话机电路分析实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 正确识读和分析系统电路图，首先做好以下准备：正确识读和分析系统电路图，首先做好以下准备：(1)熟悉或掌握各种基本功能电路的组成、工作原理、主熟悉或掌握各种基本功能电路的组成、工作原理、主要元器件参数范围、性能指标以及对前后级电路的要求要元器件参数范围、性能指标以及对前后级电路的要求等知识。等知识。(2)熟悉或掌握各种通信系统的组成方框图和信号流程图。熟悉或掌握各

2、种通信系统的组成方框图和信号流程图。(3)熟悉或掌握常用的几种电路分析方法，例如直流或交熟悉或掌握常用的几种电路分析方法，例如直流或交流（低频或高频）等效电路分析法、电路的时域或频域流（低频或高频）等效电路分析法、电路的时域或频域分析法、电路的线性（如拉氏变换法）或非线性（如折分析法、电路的线性（如拉氏变换法）或非线性（如折线法）分析法等等。线法）分析法等等。11.1 通信系统电路识图与分析方法通信系统电路识图与分析方法 实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 11.1.1 集成电路芯片内电路的识图和分析集成电路芯片内电路的识图和分析 模拟通信集成电路内部的基本电路单元主要有以下三模拟通信集

3、成电路内部的基本电路单元主要有以下三种：种：差分电路为主的放大电路、差分电路为主的放大电路、双差分模拟乘法电路双差分模拟乘法电路 恒流恒压电路。恒流恒压电路。在前两种电路中，常采用射随器作阻抗变换或起隔离在前两种电路中，常采用射随器作阻抗变换或起隔离作用，采用共射作用，采用共射共基组态展宽频带和提高稳定性。共基组态展宽频带和提高稳定性。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 片内的片内的单级或多级放大电路单级或多级放大电路可以在外接可以在外接LC回路、回路、RC元件元件或晶振等不同情况下，分别实现放大、振荡、滤波、调或晶振等不同情况下，分别实现放大、振荡、滤波、调频、倍频和斜率鉴频等不同功能

4、。频、倍频和斜率鉴频等不同功能。片内的片内的模拟乘法电路模拟乘法电路可以在外接可以在外接LC回路或回路或RC元件时，元件时，分别实现调幅、分别实现调幅、同步检波、同步检波、相位鉴频、相位鉴频、混频和鉴相等不混频和鉴相等不同功能。同功能。片内的片内的恒流恒压电路恒流恒压电路为放大电路和乘法电路提供恒定电为放大电路和乘法电路提供恒定电流和偏压，恒流源还常常作为有源负载，是不可缺少的流和偏压，恒流源还常常作为有源负载，是不可缺少的辅助电路。镜像恒流源是一种常见的恒流电路，恒压电辅助电路。镜像恒流源是一种常见的恒流电路，恒压电路通常由恒流源和稳压二极管组成。路通常由恒流源和稳压二极管组成。实用通信系统

5、电路分析实用通信系统电路分析 识图和分析步骤和方法：识图和分析步骤和方法：（1）浏览全图，浏览全图，先找出其中含有的差分放大电路或乘法电先找出其中含有的差分放大电路或乘法电路，分别确定它们的实际功能，同时找出为它们提供恒流或路，分别确定它们的实际功能，同时找出为它们提供恒流或恒定偏压的电路。由于差分电路的结构特点比较明显，故这恒定偏压的电路。由于差分电路的结构特点比较明显，故这部分电路很容易发现。部分电路很容易发现。（2）根据该集成电路的功能和第（根据该集成电路的功能和第（1）步的结果，将整个电）步的结果，将整个电路大致分成几个部分（如有内部功能框图更好），然后从电路大致分成几个部分（如有内部

6、功能框图更好），然后从电路的输入管脚开始，按照信号流程，一个部分一个部分地进路的输入管脚开始，按照信号流程，一个部分一个部分地进行分析，直至电路的最后输出管脚。行分析，直至电路的最后输出管脚。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 （3）在分析芯片内部电路时，要弄清楚芯片中每个功能在分析芯片内部电路时，要弄清楚芯片中每个功能电路的输入端和输出端，注意与其有关的外接元器件所电路的输入端和输出端，注意与其有关的外接元器件所起的作用。一般来说，芯片的输入端、输出端以及片内起的作用。一般来说，芯片的输入端、输出端以及片内各功能电路之间常有射随器起阻抗变换或隔离作用。各功能电路之间常有射随器起阻抗变换

7、或隔离作用。对对于差分电路，要认清是单端输入还是双端输入，是单端于差分电路，要认清是单端输入还是双端输入，是单端输出还是双端输出，输出与输入之间是否有反馈，输出输出还是双端输出，输出与输入之间是否有反馈，输出与输入之间的相位关系如何，等等。差分电路常采用恒与输入之间的相位关系如何，等等。差分电路常采用恒流源作为源负载。流源作为源负载。（4）分析芯片内部电路时应采取先主要后次要、先易后分析芯片内部电路时应采取先主要后次要、先易后难的原则。对于疑难部分电路，可根据它与周围已弄清难的原则。对于疑难部分电路，可根据它与周围已弄清楚部分电路的连接关系，采用相应的电路分析方法进行楚部分电路的连接关系，采用

8、相应的电路分析方法进行试探研究。试探研究。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 11.1.2 分立元器件电路的识图和分析分立元器件电路的识图和分析根据分立元器件电路的性能特点，它通常处于系统中根据分立元器件电路的性能特点，它通常处于系统中与与天线相邻的高频端（利用其高频性能好的优点）天线相邻的高频端（利用其高频性能好的优点）和和与扬与扬声器、显示器等相邻的低频端（利用其能提供大电流、声器、显示器等相邻的低频端（利用其能提供大电流、高电压的优点），高电压的优点），并且可作为集成电路芯片的必要外接，并且可作为集成电路芯片的必要外接，实现一些集成电路不能或不易完成的功能。实现一些集成电路不能或不

9、易完成的功能。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 分立元器件电路的识读和分析应以晶体管（或场效应管）分立元器件电路的识读和分析应以晶体管（或场效应管）为核心。为核心。晶体管电路功能：晶体管电路功能：天线之后的高频小信号放大、高频振荡天线之后的高频小信号放大、高频振荡和混频、低频与高频功放、有源滤波等等。和混频、低频与高频功放、有源滤波等等。晶体管电路常常是交流耦合，分析时要注意它的直流通路晶体管电路常常是交流耦合，分析时要注意它的直流通路和交流通路，正确区分它的不同组态（共射、和交流通路，正确区分它的不同组态（共射、共基、共基、共共集或组合状态），确定它的功能和作用。集或组合状态），确定

10、它的功能和作用。在分析时，还要注意晶体管电路是否有反馈支路，并判断在分析时，还要注意晶体管电路是否有反馈支路，并判断是负反馈还是正反馈，是否有是负反馈还是正反馈，是否有AGC功能。功能。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 LC回路、回路、RC网络以及实现耦合、网络以及实现耦合、去耦、去耦、加重、加重、旁路、旁路、移相、移相、扼流、扼流、微分、微分、积分等功能的电感电容是通信系统积分等功能的电感电容是通信系统中大量存在的分立元件。中大量存在的分立元件。分析时要注意和它们有关的时间常数、分析时要注意和它们有关的时间常数、截止频率、截止频率、中心中心频率、频率、工作频率时的容抗值或感抗值等等，

11、工作频率时的容抗值或感抗值等等，从而明确它从而明确它们在电路中所起的作用以及对不同频率信号的影响。们在电路中所起的作用以及对不同频率信号的影响。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 11.1.3 整机电路的识图和分析整机电路的识图和分析首先首先需要弄清楚系统中每个集成电路芯片的功能和内部框图，需要弄清楚系统中每个集成电路芯片的功能和内部框图，按照按照10.1.1节的方法进行识图和分析。节的方法进行识图和分析。然后然后找出系统内主要的分立晶体管（或场效应管）电路的位找出系统内主要的分立晶体管（或场效应管）电路的位置和结构，并据此确定各自的功能，可以采用置和结构，并据此确定各自的功能，可以采用

12、10.1.2节介绍的节介绍的方法。方法。在掌握了各集成电路和主要分立晶体管（或场效应管）电路的在掌握了各集成电路和主要分立晶体管（或场效应管）电路的位置、结构和功能的基础上，位置、结构和功能的基础上，画出主要单元电路框图画出主要单元电路框图，然后进然后进行整机电路的分析行整机电路的分析。从系统输入端开始，按照信号流程，逐一。从系统输入端开始，按照信号流程，逐一进行分析，将各单元电路框连接起来，同时根据信号走向，补进行分析，将各单元电路框连接起来，同时根据信号走向，补充一些新的单元电路框，直至系统输出端结束，最后给出一个充一些新的单元电路框，直至系统输出端结束，最后给出一个完整的系统功能与信号流

13、程图。完整的系统功能与信号流程图。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 （1）某些电路功能可能是由若干集成电路芯片内部电路某些电路功能可能是由若干集成电路芯片内部电路与外接分立元器件电路共同实现的，例如组成锁相频率与外接分立元器件电路共同实现的，例如组成锁相频率合成器的鉴相器、有源环路滤波器和晶体振荡器中的放合成器的鉴相器、有源环路滤波器和晶体振荡器中的放大电路以及分频计数器等可能由几片集成电路组成，压大电路以及分频计数器等可能由几片集成电路组成，压控振荡器可能包括分立元器件，而控振荡器可能包括分立元器件，而RC滤波元件、陶瓷滤滤波元件、陶瓷滤波器、晶体和其它一些耦合元件等肯定是分立的。在

14、这波器、晶体和其它一些耦合元件等肯定是分立的。在这种情况下，一定要注意相关电路和元器件之间的互联关种情况下，一定要注意相关电路和元器件之间的互联关系。系。在整机识图与分析时，在整机识图与分析时，还应注意：还应注意：实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 （2）在某些端口处可能出现信号分路或者合路的情况，在某些端口处可能出现信号分路或者合路的情况，分析时不要遗漏或出错。例如进行同步解调时，经常需分析时不要遗漏或出错。例如进行同步解调时，经常需要先从接收信号中提取载波信号，故需要进行分路；在要先从接收信号中提取载波信号，故需要进行分路；在压控振荡电路中，加在变容二极管上的电压不仅有直流压控振荡电

15、路中，加在变容二极管上的电压不仅有直流偏压，而且有交流控制信号，有时交流控制信号还不止偏压，而且有交流控制信号，有时交流控制信号还不止一个，故存在合路情况。一个，故存在合路情况。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 11.2 无绳电话机电路分析无绳电话机电路分析 无绳电话由主机（或称座机）和副机（或称手机）两部分组成。无绳电话由主机（或称座机）和副机（或称手机）两部分组成。主机和手机之间采用无线通信方式连接。主机和手机之间采用无线通信方式连接。主机接入市话网络。主机接入市话网络。用户携带手机可在距离主机较近的范围内（例如用户携带手机可在距离主机较近的范围内（例如50300 m），），通过主

16、机移动接听或拨叫其它电话用户。通过主机移动接听或拨叫其它电话用户。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 从从1999年年1月月1日起：日起：我国现行无绳电话机工作频率改为我国现行无绳电话机工作频率改为20对信道，对信道，主机与手机之间的双向通信采用不同的载频，主机与手机之间的双向通信采用不同的载频，主机发射主机发射/手机接收频率：手机接收频率：4545.475 MHz，手机发射手机发射/主机接收频率：主机接收频率：4848.475 MHz，相邻信道载频间隔：相邻信道载频间隔：25 kHz。调制方式：模拟频率调制。调制方式：模拟频率调制。发射功率：不能大于发射功率：不能大于20 mW。实用通

17、信系统电路分析实用通信系统电路分析 11.2.1 手机的基本组成 HW8889（3）P/TSd型无绳电话有10对信道，其中主机发射/手机接收频率为45.25045.475 MHz，手机发射/主机接收频率为48.25048.475 MHz。图10.2.1是手机组成方框图。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 图11.2.1 手机组成方框图 扩张器3N74N音频放大接收电路发送电路频率合成器压缩器3N74N话筒耳机键盘MCU振铃电路双工器11.2.1 手机的基本组成手机的基本组成HW8889（3）P/TSd型无绳电话：型无绳电话：有有10对信道对信道 主机发射主机发射/手机接收频率：手机接收频

18、率：45.25045.475 MHz手机发射手机发射/主机接收频率：主机接收频率：48.25048.475 MHz实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 手机电路由手机电路由微处理器微处理器MCU、发送电路、发送电路、接收电路、接收电路、频率合成器、频率合成器、压缩器和扩张器（简称压扩器）、压缩器和扩张器（简称压扩器）、键盘和键盘和振铃电路等部分组成。振铃电路等部分组成。其中：其中：发送电路发送电路由分立元器件组成，由分立元器件组成，接收电路接收电路由集成电路由集成电路MC3361A（MC3361A与与MC3361B基本相同）和分立元器件组成，基本相同）和分立元器件组成，压扩器压扩器采用集成

19、电路采用集成电路3N74N，锁相频率合成器锁相频率合成器采用集成电路采用集成电路SM5132NS。MCU控制收发电路，兼有拨号、振铃信号检测等控制收发电路，兼有拨号、振铃信号检测等多种控制功能。多种控制功能。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 压扩器功能：压扩器功能：为了提高无绳电话的抗干扰能力，需要增大话音信号的信为了提高无绳电话的抗干扰能力，需要增大话音信号的信噪比，故话音中的弱信号必须设法增强，但信号太强时又噪比，故话音中的弱信号必须设法增强，但信号太强时又容易产生失真，故对于强信号应该设法减弱。容易产生失真，故对于强信号应该设法减弱。因此，发送端对话音信号中的低电平部分应适当提高

20、，因此，发送端对话音信号中的低电平部分应适当提高，高高电平部分应适当降低，即对整个振幅的动态范围先进行压电平部分应适当降低，即对整个振幅的动态范围先进行压缩处理后再进行调制；在接收端必须对解调后的话音信号缩处理后再进行调制；在接收端必须对解调后的话音信号进行扩张处理，而且扩张比应与原压缩比相对应。进行扩张处理，而且扩张比应与原压缩比相对应。通常将压缩器和扩张器做在一块集成电路芯片上，称为压通常将压缩器和扩张器做在一块集成电路芯片上，称为压扩器，扩器，例如例如3N74N。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 频率合成器频率合成器SM5132NS功能：功能：内部包括内部包括10.24 MHz晶

21、体振荡器（晶体需外接），晶体振荡器（晶体需外接），两个鉴相器（两个鉴相器（PD1和和PD2）和三个分频器。）和三个分频器。其中一个前置固定分频器的分频比为其中一个前置固定分频器的分频比为2048，可将，可将10.24 MHz的晶振信号分频后产生的晶振信号分频后产生5kHz的基准频率信号，作为的基准频率信号，作为PD1和和PD2的输入参考频率。的输入参考频率。另外两个可变分频器中，一个（另外两个可变分频器中，一个（FD2）存有产生）存有产生10个信道个信道手机和主机的发射载频所需的分频比，手机和主机的发射载频所需的分频比，另一个（另一个（FD1）存）存有产生有产生10个信道手机和主机接收时产生第

22、一本振频率所需个信道手机和主机接收时产生第一本振频率所需的分频比，共的分频比，共40个分频比。个分频比。实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 图图11.2.2 SM5132NS内部主要框图内部主要框图 振荡器2048固定分频器PD1PD2FD2FD1UCCUss1614151311912876514实用通信系统电路分析实用通信系统电路分析 选择手机或主机的哪一组信道分频比由选择手机或主机的哪一组信道分频比由MCU控制控制，从从SM5132NS的的脚输入控制数据。脚输入控制数据。SM5132NS中的两个鉴相器、两个可变分频器分别和外中的两个鉴相器、两个可变分频器分别和外接的两个低通滤波器、接的两个低通滤波器、两个两个VCO组成了两个锁相频率合组成了两个锁相频率合成器，分别提供发射载频信号和接收第一本振频率信号。成器，分别提供发射载频信号和接收第一本振频率信号。双工器的作用：双工器的作用：发射通道与接收通道共用一个天线。发射通道与接收通道共用一个天线。由于手机发射载频由于手机发射载频与接收载频相差与接收载频相差3MHz（例如手机发射载频用（例如手机发射载频用48.250 MHz，则接收载频为则接收载频为45.250MHz），故两个通道各采用不同中），故两个通道各采用不同中心频率的心频率的LC选频网络就能进行区分。选频网络就能进行区分。