電子學 第八版 Floyd

1. 電子學 第八版 Floyd 第十八章

2. 摘要 調變 調變是轉換一個包含資訊的訊號到另一個適合發送及接收型式的過程。做此種變換的電路叫調變器。 音頻訊號的頻率過低，無法做直接的無線電發送。將訊號蘊藏在一個RF (即無線電頻率)高頻率的載波內，即可以從一個天線發射出去。

3. 摘要 振幅調變 振幅調變(AM)是一個用資訊訊號來改變載波的振幅的過程，所以載波振幅的變化與消息振幅的變化相符。 一個 AM 無線電電台，其載波是那個電台的指定頻率。商業上的 AM 廣播頻帶從 535 kHz 延伸到 1605 kHz，每一個電台有 10 kHz 的頻寬(也有例外)。

4. 摘要 AM 無線電接收器 接收器從調變載波中將音頻訊號取出。自 1920年代開始，接收器將各個電台的訊號轉換成一個單一的中頻(IF)。 中頻放大器在這個頻率下工作最佳，給接收器提供最大的增益。這樣大大地簡化了對不同電台的調諧。

5. 摘要 AM 無線電接收器 中頻放大器的發明歸功於 1918年愛德華‧阿姆斯壯的主意。這個概念說明了超外差接收器。 阿姆斯壯最初的超外差繪圖，在 1918 年提交到陸軍訊號公司 阿姆斯壯有許多關於無線電的發明並擁有42 個專利，除了超外差接收器以外，他亦是 FM 無線電發展的先鋒。

6. 摘要 頻率調變 頻率調變(FM)，調變訊號運載訊息，變化載波訊號瞬間的頻率。頻率調變訊號振幅則保持不變。 FM 廣播指定的頻率介於 88 及 108 MHz 之間。NTSC 電視也使用 FM 來傳送 TV 訊號音頻的部份，是在相同頻道內較視訊高的地方傳送。

7. 摘要 FM 無線電接收器 超外差 FM 接收器有許多方塊功能和 AM 接收器相同。最主要的不同之處是如何將訊號復原。FM 接收器使用一個鑑頻器(或鎖相迴路)而不是一個檢波器來還原調變訊號。注意中頻的頻率是10.7MHz，但是有些接收器使用雙重轉換成 455 kHz。

8. 摘要 線性乘法器 兩個輸入電壓經線性乘法器產生成比例的乘積。一個二象限乘法器只有正值的輸出，而四象限乘法器則可以接受任何一種極性。 一個四象限乘法器的轉換曲線如圖所示。 在轉換曲線上，一個輸入電壓值為x-軸，另外一個用藍線來代表。輸出則是兩者的乘積再乘以一個比例因數K。輸出值顯示在y-軸。 轉換曲線

9. 摘要 線性乘法器 例題： 從轉換曲線，求Vx= +6 V 及 Vy= -8 V 時的 VOUT？ 解答： 紅線表示輸入，綠線表示輸出，其值為 -4.8 V。這是兩個輸入的乘積，再乘以比例因數 1/10 的值。 轉換曲線

10. 摘要 線性乘法器 線性乘法器的應用包括調變器和通訊系統內的相位檢波器，以及如下的處理電路。 1. 乘法器 2. 平方電路 3. 除法電路 4. 方根電路

11. 摘要 振幅調變 振幅調變是一個相乘的過程，所以線性乘法器理想上是一個適合的調變器。 如果載波頻率的增益是隨某個頻率的正弦波而變化，輸出則會隨該正弦波的訊號形狀而變化。

12. 摘要 振幅調變 回想基本上一個正弦波的電壓可以用v = Vpsin 2pft來表示。如果將兩個不同頻率的正弦波電壓相乘，乘積的結果是兩個新的正弦波項: 兩個正弦波函數相乘其三角等式的乘積是 (sin A)(sin B)= ½ [cos(A– B)– cos(A+ B)] 將以上的等式應用到 v1v2等式，可以得到下面的結果。

13. 摘要 振幅調變 前一張投影片的等式(教科書中的等式 18-2)表明了一個重要的概念。兩個頻率的乘積產生了兩個新的頻率， 即 f1及 f2頻率的差及和。 當兩個頻率有相同的振幅，差及和的頻率振幅是原來振幅的 ½ 。

14. 令 V2(p) = 1； 則 V1(p) = ½。每一個輸出的 振幅為 摘要 振幅調變 從兩個正弦波乘積的等式，如果 f1 = ½ f2，求輸出訊號相對的振幅？ 例題： 解答： 用假設值來取代， 輸出的振幅是 V2(p)的 ¼。

15. 摘要 振幅調變 在通訊系統裡，有好幾種不同的調變器。均衡調變器將載波訊號 fc，及調變訊號 fm，相乘在一起，結果是輸出頻譜上只有旁頻帶。如果沒有調變訊號，就沒有輸出。 這叫雙邊帶抑制載波調變。正如在其他的例子中，假設使用了正弦波調變訊號。 抑制載波調變很有效率，但是並沒有用在商用上的無線電廣播。一個問題是接收器必須在正確的頻率上，插入所欠缺的載波來避免失真。

16. Vc﹝p﹞ V c﹝p﹞ + Vm﹝p﹞sin 2pfmt。 Vm﹝p﹞sin 2pfmt。 輸出 Vc﹝p﹞sin 2pfct。 摘要 振幅調變 在標準的振幅調變中，載波是在訊號發送前就加上的。一個代表直流位準的載波峰值加在訊號之上。 如教科書中的等式 18-3，輸出會有一個載波項。 這是叫雙邊帶滿載波調變。在黃色方格內的頻譜代表 100% 的正弦波調變。

17. 摘要 振幅調變 前一張投影片顯示的線性頻譜代表一個正弦波，因為它是一個單一的頻率。對於音樂及聲音，頻譜不再是線性，而是隨被傳送的訊息而變化。綠色方格代表一個商用的 AM 電台其頻譜的範圍限制。 一般而言，商用的電台有 fc±5 kHz 的頻寬限制來避免與其他電台的干擾。

18. 摘要 AM 混波器及解調變器 接收器混合了輸入的RF訊號及本地振盪器到一個混波器(線性乘法器)中以產生中頻。經過混波，最初的調變 訊號，可以用一個線性乘法器及在之後加一個低通濾波器來還原。

19. 摘要 中頻放大器 中頻放大器是一種調諧諧振放大器。其諧振頻率對AM 無線電是採用 455 kHz，它較 RF 為低以確保從輸入訊號不會受到干擾。 中頻放大器只會讓選擇的訊號通過，因為它有一個相當窄的頻寬(10 kHz)，這與廣播電台的頻寬相同；而且它也比 RF 放大器較不易產生振盪。

20. 摘要 音頻放大器 檢波之後，訊號經由一個音頻放大器放大。一個常用的音頻放大器 IC 是 LM386。典型的低功率放大器如下所示。

21. 摘要 頻率調變 在 FM 訊號內，其載波頻率會隨調變訊號增加或減少。FM 訊號對雜訊比較不敏感，因為大部份的雜訊只會改變訊號的振幅。 FM 調變器通常使用一個可變電容二極體，它根據調變訊號來改變頻率。可變電容二極體 VCO 如圖所示，Vm會改變諧振頻率。

22. 摘要 頻率調變 在頻率偏差較小的應用中(譬如移動 FM 無線電)，可以使用一個晶控調變器。可變電容二極體依然可以改變調變器的輸出頻率。 可變電容二極體因R1及 R2接成逆偏壓。 交流的Vm正向電壓增加了逆偏壓。 問題： 一個交流的正向電壓會增加或減少頻率？ 解答： 增加逆偏壓會減少 C及增加 頻率。

23. 摘要 鎖相迴路 鎖相迴路在通訊系統中被廣泛地當作 FM 調變器、解調變器、頻率產生器及乘法器。它是一個有相位檢波器、低通濾波器、以及 VCO的回授電路。 相位檢波器是一個線性乘法器，所以它的輸出包含了所有介於 Vi及 Vo之間的頻率和及差。低通濾波器將頻率差送回 VCO 來當作一個控制電壓。

24. 摘要 鎖相迴路 PLL 有鎖定範圍及補捉範圍的特性。 鎖定範圍是 PLL 可以追蹤輸入頻率的範圍。補捉範圍是 PLL 可以達到鎖定的頻率範圍。 一個常用的 PLL 是 LM565。 基本的 VCO 頻率是由外接元件及以下的公式來決定

25. 摘要 鎖相迴路 做為一個 FM 解調變器，PLLVCO 的輸入與頻率調變的中頻作比較。當中頻偏離中央頻率時，VCO 控制線上的電壓變化會與中頻偏離量成正比，形成解調變輸出。

26. 摘要 光纖光學 光纖纜線傳送光而不是電子脈衝。光可以在纜線中傳送而且有極低的耗損，歸因於一個稱為全內反射的現象。 近年來，光纖纜線已取代長距離的電話銅線、TV 纜線、工業設施、以及其他大的通訊系統。

27. 選擇重要詞彙 一種通訊方法：將一個低頻率的訊號，調變(變化)於一個較高頻率訊號(載波)的振幅。 振幅調變(Amplitude modulation) 頻率調變(Frequency modulation) 四象限乘法器(Four-quadrant multiplier) 一種通訊方法：將一個低頻率「攜帶資訊」的訊號，調變(變化)於一個較高頻率訊號的頻率。 一種線性裝置：其輸出電壓與兩個輸入電壓的乘積成正比。

28. 選擇重要詞彙 一個能鎖定並追蹤輸入訊號頻率的裝置。 鎖相迴路(Phase-locked loop,PLL) 鎖定範圍(Lock range) 補捉範圍(Capture range) 光纖光學(Fiber optics) PLL 可以維持鎖定狀態的頻率範圍。 PLL 可以達成鎖定的頻率範圍。 利用光經由細小的光纖纜線來傳遞訊息。