第第 1111 章 基于章 基于 PSoCPSoC 的通信电路的实现的通信电路的实现Chapter 10 Realization of Chapter 10 Realization of

Communication Circuit On PSoCCommunication Circuit On PSoC

何宾何宾2010.102010.10

基于基于 PSoCPSoC 的通信电路的实现的通信电路的实现---- 前言前言 本章通过三个实例介绍了本章通过三个实例介绍了 PSoC3/5PSoC3/5在通信电在通信电子线路方面的应用。这三个实例主要包括：压控子线路方面的应用。这三个实例主要包括：压控振荡器振荡器 VCOVCO的实现、幅度调制的实现、幅度调制 AMAM的实现、频率的实现、频率调制调制 FMFM解调的实现。这三个实例是解调的实现。这三个实例是 PSoC3/5PSoC3/5在在通信电子线路方面的典型应用，这些实例中也代通信电子线路方面的典型应用，这些实例中也代表了当今最新的应用发展趋势。读者通过本章内表了当今最新的应用发展趋势。读者通过本章内容的学习，将进一步掌握容的学习，将进一步掌握 PSoCPSoC在通信电子线路在通信电子线路设计方面的高级应用方法和设计技巧。设计方面的高级应用方法和设计技巧。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现 压控振荡器（压控振荡器（ Voltage Controlled OscillatorVoltage Controlled Oscillator ，， VCOVCO））就是通过电压来控制振荡器的工作频率。本节将介绍就是通过电压来控制振荡器的工作频率。本节将介绍使用使用 PSoCPSoC实现实现 VCOVCO。。 图图 11.111.1给出了基于给出了基于 PSoCPSoC 的的 VCOVCO实现结构图。实现结构图。 输出频率由下式计算：输出频率由下式计算： （（ 11 ））

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现

图 11.1 基于 PSoC 的 VCO实现结构

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程创建和配置工程 11．打开软件．打开软件 PSoC CreatorPSoC Creator，在软件的，在软件的 Start PageStart Page界面下，点击界面下，点击 Create New Project…Create New Project…创建一个新的创建一个新的工程。工程。 22．在．在 New ProjectNew Project窗口，根据目标器件窗口，根据目标器件 PSoC3/5PSoC3/5，选择，选择 Empty PSoC3/5 DesignEmpty PSoC3/5 Design模板，并将工程命模板，并将工程命

名名 VoltageControlledOscillatorVoltageControlledOscillator。选择工程保存路。选择工程保存路“径，点击“径，点击 OKOK””按钮；按钮；

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（添加并配置添加并配置 IDACIDAC 模块模块））下面给出添加并配置下面给出添加并配置 IADCIADC的步骤，主要步骤包括的步骤，主要步骤包括：： 11．拖动．拖动 IADCIADC器件并将其放置于原理图内器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Analog->DAC-> Current Component Catalog->Analog->DAC-> Current DACDAC （（ 8-bit8-bit）。）。

22．双击原理图内的．双击原理图内的 DAC_1DAC_1器件打开配置窗口。器件打开配置窗口。 33．如图．如图 11.211.2，按如下方式，在，按如下方式，在 ConfigureConfigure标签内标签内进行配置：进行配置：

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置创建和配置工程（添加并配置 IDACIDAC 模模块）块） NameName: IDAC: IDAC Data_SourceData_Source: CPU or DMA: CPU or DMA IDAC_RangeIDAC_Range:0-255uA(1uA/bit):0-255uA(1uA/bit) IDAC_Speed:IDAC_Speed:Low SpeedLow Speed Initial_Value:Initial_Value:120120 其余选项均为默认值。其余选项均为默认值。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置创建和配置工程（添加并配置 IDACIDAC 模模块）块）

图 11.2 IDAC配置界面

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置创建和配置工程（添加并配置比较器模比较器模块块）） 下面给出添加并配置比较器的步骤，主要步骤下面给出添加并配置比较器的步骤，主要步骤包括：包括： 11．拖动比较器并将其放置于原理图内．拖动比较器并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Analog->ComparatorComponent Catalog->Analog->Comparator。。 22．双击原理图内的．双击原理图内的 CMPCMP器件打开配置窗口。器件打开配置窗口。 33．如图．如图 11.311.3，按如下方式，在，按如下方式，在 ConfigureConfigure标签内标签内

进行配置： 进行配置： NameName: CMP: CMP 其余选项均为默认值。其余选项均为默认值。 其余选项均为默认值。其余选项均为默认值。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置比较器模创建和配置工程（添加并配置比较器模块）块）

图 11.3 比较器配置模式

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加创建和配置工程（添加模拟端口模拟端口）） 下面给出添加并配置模拟引脚的步骤，主要下面给出添加并配置模拟引脚的步骤，主要步骤包括：步骤包括： 11．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Ports and Pins->Component Catalog->Ports and Pins-> Analog Analog PinPin))。。

22．双击原理图内的．双击原理图内的 Pin_1Pin_1器件打开配置窗口器件打开配置窗口。。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加模拟端口）创建和配置工程（添加模拟端口） 如图如图 11.411.4所示，按如下方式进行配置：所示，按如下方式进行配置： TypeType标签下，参数如下配置：标签下，参数如下配置： NameName: Cint: Cint Number of PinsNumber of Pins: 1: 1 Analog:Analog:选中该选项选中该选项 Digital Output:Digital Output:选中该选项选中该选项 HW Connection:HW Connection:选中该选项选中该选项 其余选项均为默认值其余选项均为默认值 GeneralGeneral标签下，参数如下配置：标签下，参数如下配置： Drive ModeDrive Mode ：： Open DrainOpen Drain ，， Drives LowDrives Low 其余选项均为默认值其余选项均为默认值

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加模拟端口）创建和配置工程（添加模拟端口）

图 11.4 引脚配置界面

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（添加时钟输入源添加时钟输入源）） 下面给出添加并配置时钟输入源的步骤，主要下面给出添加并配置时钟输入源的步骤，主要步骤包括：步骤包括： 11．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->System->ClockComponent Catalog->System->Clock))。。 22．双击原理图内的．双击原理图内的 Clock_1Clock_1器件打开配置窗口。器件打开配置窗口。 33．如图．如图 11.511.5所示，按如下方式进行配置：所示，按如下方式进行配置：

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加时钟输入源）创建和配置工程（添加时钟输入源）

图 11.5 时钟源配置界面

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（添加频率输出端口添加频率输出端口）） 下面给出添加并配置频率输出端口的步骤，主下面给出添加并配置频率输出端口的步骤，主要步骤包括：要步骤包括： 11．拖动两个数字端口器件并将其放入原理图中．拖动两个数字端口器件并将其放入原理图中

((Component Catalog->Ports and PinsComponent Catalog->Ports and Pins-> -> Digital Digital Output PinOutput Pin))。。

22．按如下方式配置两个数字端口．按如下方式配置两个数字端口 dPort_LSBdPort_LSB 和和dPort_MSBdPort_MSB：：

Number of Pins:Number of Pins:11

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加频率输出端口）创建和配置工程（添加频率输出端口） 在在 TYPETYPE标签栏下，按如下配置参数：标签栏下，按如下配置参数： Name:Name:FoutFout Digital Output:Digital Output:选中选中 HW Connection:HW Connection:选中选中 其它按照默认参数设置其它按照默认参数设置 在在 GeneralGeneral标签栏下，按照如下配置参数：标签栏下，按照如下配置参数： Drive Mode: Drive Mode: Strong DriveStrong Drive 其它按照默认参数设置其它按照默认参数设置

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加创建和配置工程（添加模拟电压输入端模拟电压输入端口口）） 下面给出添加并配置模拟引脚的步骤，主要步下面给出添加并配置模拟引脚的步骤，主要步骤包括：骤包括： 11．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Ports and Pins->Component Catalog->Ports and Pins-> Analog Analog PinPin))。。

22．双击原理图内的．双击原理图内的 Pin_1Pin_1器件打开配置窗口。器件打开配置窗口。 33．按如下方式进行配置：．按如下方式进行配置：

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（添加模拟电压输入端创建和配置工程（添加模拟电压输入端口）口） TypeType标签下，参数如下配置：标签下，参数如下配置： NameName: Vin: Vin Number of PinsNumber of Pins: 1: 1 AnalogAnalog：：只选中该选项只选中该选项 其余选项均为默认值其余选项均为默认值 GeneralGeneral标签下，参数如下配置：标签下，参数如下配置： Drive ModeDrive Mode ：： High Impedence AnalogHigh Impedence Analog 其余选项均为默认值其余选项均为默认值

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（配置引脚配置引脚）） 下面给出配置管脚的步骤，主要步骤包括：下面给出配置管脚的步骤，主要步骤包括： 11．从．从 Workspace ExploreWorkspace Explore，双击，双击

PSoCRocks.cydwrPSoCRocks.cydwr文件文件 22．点击．点击 pinpin标签。标签。 33．如图．如图 11.611.6，按照如下方式进行配置：，按照如下方式进行配置： CintCint连接到连接到 P0[5]P0[5] VinVin连接到连接到 P0[6]P0[6] FoutFout连接到连接到 P0[7]P0[7]

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（配置引脚）创建和配置工程（配置引脚）

图 11.6 引脚配置

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（创建函数文件创建函数文件）） 其主程序主要完成以下功能：启动其主程序主要完成以下功能：启动 IDACIDAC；设；设

置置 IDACIDAC电流为电流为 100uA100uA；启动比较器。；启动比较器。 下面给出创建函数文件的步骤，主要步骤包括下面给出创建函数文件的步骤，主要步骤包括：： 11．打开．打开Workspace ExplorerWorkspace Explorer窗口中现有的窗口中现有的 main.cmain.c函数文件。函数文件。 22．输入下面的．输入下面的 main.cmain.c代码。代码。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 编程及调试编程及调试

下面给出添加并配置开发板的步骤，主要下面给出添加并配置开发板的步骤，主要步骤包括：步骤包括： 11．使用．使用 USBUSB电缆连接电缆连接 CY8CKIT-001CY8CKIT-001开发板的开发板的 USBUSB接口到电脑接口到电脑 USBUSB 的接口； 的接口； 22．将．将 0.1uF0.1uF的电容连接到的电容连接到 P0[5]P0[5]和地之间；和地之间； 33．连接．连接 VRVR 到到 P0[6]P0[6]；； 44．给开发板进行供电；．给开发板进行供电； 55．使用前述方法进行编程。．使用前述方法进行编程。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 编程及调试编程及调试 66．编程结束之后，拔下．编程结束之后，拔下 USBUSB电缆。电缆。 77．保存并且关闭工程。．保存并且关闭工程。 图图 11.7 VCO11.7 VCO的输出和输入电压的关系的输出和输入电压的关系 88．调整开发板上．调整开发板上 VRVR的输出，用示波器观察振荡的输出，用示波器观察振荡器的输出频率的变化，图器的输出频率的变化，图 11.711.7给出了其中的变化给出了其中的变化。。

压控振荡器压控振荡器 VCOVCO 的实现的实现---- 编程及调试编程及调试

图 11.7 VCO的输出和输入电压的关系

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现 幅度调制是模拟通信中常用的一种模拟信号远幅度调制是模拟通信中常用的一种模拟信号远距离传输的方式，即使用一个载波信号对一个基距离传输的方式，即使用一个载波信号对一个基带信号进行调制，这样，载波信号的幅度就随着带信号进行调制，这样，载波信号的幅度就随着基带信号进行变化。如图基带信号进行变化。如图 11.811.8，给出了基于，给出了基于

PSoCPSoC实现调幅的原理图结构，该设计使用实现调幅的原理图结构，该设计使用100kHz100kHz的载波信号对的载波信号对 500Hz500Hz的基带信号进行幅度的基带信号进行幅度调制。图调制。图 11.911.9给出了给出了 AMAM调制前后的频谱图。调制前后的频谱图。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现

图 11.8 AM的实现原理图

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现

图 11.9 调制前后信号频谱图

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程创建和配置工程 11．打开软件．打开软件 PSoC CreatorPSoC Creator，在软件的，在软件的 Start PageStart Page界面下，点击界面下，点击 Create New Project…Create New Project…创建一个新的创建一个新的工程。工程。 22．在．在 New ProjectNew Project窗口，根据目标器件窗口，根据目标器件 PSoC3/5PSoC3/5，选择，选择 Empty PSoC3/5 DesignEmpty PSoC3/5 Design模板，并将工程命模板，并将工程命

名名 Mixer_AmpModulationMixer_AmpModulation。选择工程保存路径，。选择工程保存路径，“点击“点击 OKOK””按钮按钮；；

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（添加并配置混频器添加并配置混频器）） 下面给出添加并配置混频器的步骤，主要步骤下面给出添加并配置混频器的步骤，主要步骤包括：包括： 11．拖动．拖动 VADCVADC器件并将其放置于原理图内器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Analog->Mixer)Component Catalog->Analog->Mixer) 22．双击原理图内的．双击原理图内的 Mixer_1Mixer_1器件打开配置窗口。器件打开配置窗口。 图图 11.10 11.10 混频器配置界面混频器配置界面 33．如图．如图 11.1011.10，按如下方式，在，按如下方式，在 ConfigureConfigure标签标签内进行配置：内进行配置：

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置混频器）创建和配置工程（添加并配置混频器） LO_Freq:LO_Freq:LO Freq 100kHz or greaterLO Freq 100kHz or greater Minimum_VddaMinimum_Vdda: 2.7V or greater: 2.7V or greater Mixer_Type:Mixer_Type:Multiply(Up) MixerMultiply(Up) Mixer Power: Power: High PowerHigh Power

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置混频器）创建和配置工程（添加并配置混频器）

图 11.10 混频器配置界面

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置混频器）创建和配置工程（添加并配置混频器）

图 11.11 放大器配置界面

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（添加并配置参考源添加并配置参考源）） 下面给出添加并配置参考源的步骤，主要步下面给出添加并配置参考源的步骤，主要步骤包括：骤包括： 11．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Analog->Amplifiers Component Catalog->Analog->Amplifiers -->>OpampOpamp))。。

22．双击原理图内的．双击原理图内的 Opamp_1Opamp_1器件打开配置窗口器件打开配置窗口。。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置参考源）创建和配置工程（添加并配置参考源） 33．如图．如图 11.1111.11 所示，在所示，在 BasicBasic标签内按如下方式标签内按如下方式进行配置：进行配置： NameName: Opamp_Buffer: Opamp_Buffer ModeMode: Follower: Follower PowerPower: High Power: High Power 其余选项均为默认值其余选项均为默认值 该放大器的输出连接到混频器的该放大器的输出连接到混频器的 VrefVref端。端。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网带通滤波器网络络）） 下面给出添加并配置参考源的步骤，主要步下面给出添加并配置参考源的步骤，主要步骤包括：骤包括： 11．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->Analog->Amplifiers Component Catalog->Analog->Amplifiers -->>OpampOpamp))。。

22．双击原理图内的．双击原理图内的 Opamp_1Opamp_1器件打开配置窗口器件打开配置窗口。。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网络）络） 33．如图．如图 11.1211.12所示，在所示，在 BasicBasic标签内按如下方式标签内按如下方式进行配置：进行配置： NameName: Opamp_Filter: Opamp_Filter ModeMode: OpAmp: OpAmp PowerPower: High Power: High Power 其余选项均为默认值其余选项均为默认值 如图如图 11.1311.13，该放大器和电容电阻构成有源，该放大器和电容电阻构成有源带通滤波器电路。提供了带通滤波器电路。提供了 100kHz100kHz的带通滤波的带通滤波器，器， 10kHz10kHz的通带范围。的通带范围。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网络）络）

图 11.12 放大器配置界面

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网创建和配置工程（添加并配置带通滤波器网络）络）

图 11.13 带通滤波器的结构

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置创建和配置工程（添加并配置载波信号载波信号源源）） 下面给出添加并配置时钟输入源的步骤，主要下面给出添加并配置时钟输入源的步骤，主要步骤包括：步骤包括： 11．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内．拖动模拟端口器件并将其放置于原理图内

((Component Catalog->System->ClockComponent Catalog->System->Clock))。。 22．双击原理图内的．双击原理图内的 Clock_1Clock_1器件打开配置窗口。器件打开配置窗口。 33．如图．如图 11.1411.14 所示，按如下方式进行配置： 所示，按如下方式进行配置：

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置载波信号创建和配置工程（添加并配置载波信号源）源） 在在 Configure ClockConfigure Clock标签内，按照如下参数设置；标签内，按照如下参数设置； NameName ：： Clock_CarrierClock_Carrier FrequencyFrequency ：： 100kHz100kHz ToleranceTolerance:-5%-5%:-5%-5% 其余按默认参数设置；其余按默认参数设置； 在在 AdvancedAdvanced标签内，按照如下参数设置：标签内，按照如下参数设置： Sync with BUS_CLKSync with BUS_CLK：不选中；：不选中；

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置载波信号创建和配置工程（添加并配置载波信号源）源）

图 11.14 时钟源配置界面

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置创建和配置工程（添加并配置模拟输入模拟输入 //输输出端口出端口）） 按照图按照图 11.1511.15所示，添加并配置模拟输入所示，添加并配置模拟输入 //输出输出端口，并完成所有元件的连接。端口，并完成所有元件的连接。

图 11.15 引脚配置

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（添加并配置模拟输入创建和配置工程（添加并配置模拟输入 //输输出端口）出端口） 下面给出配置管脚的步骤，主要步骤包括：下面给出配置管脚的步骤，主要步骤包括： 11．从．从Workspace ExploreWorkspace Explore，双击，双击 PSoCRocks.cydwrPSoCRocks.cydwr文件文件 22．点击．点击 pinpin标签。标签。 33．如图．如图 11.1511.15，按照如下方式进行配置：，按照如下方式进行配置： Pin_InputSignalPin_InputSignal连接到连接到 P0[4]P0[4] Pin_OffsetPin_Offset连接到连接到 P3[7]P3[7] Pin_MixerOutPin_MixerOut连接到连接到 P0[5]P0[5] Pin_OpampNegPin_OpampNeg连接到连接到 P0[3]P0[3]；； Pin_AM_OutPin_AM_Out连接到连接到 P0[1]P0[1]；；

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（创建函数文件创建函数文件）） 其主程序主要完成以下功能：启动混频器和运其主程序主要完成以下功能：启动混频器和运算放大器。算放大器。 下面给出创建函数文件的步骤，主要步骤包括下面给出创建函数文件的步骤，主要步骤包括：： 11．打开．打开Workspace ExplorerWorkspace Explorer窗口中现有的窗口中现有的 main.cmain.c函数文件。函数文件。 22．输入．输入 main.cmain.c代码。代码。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（创建和配置工程（编程及调试编程及调试）） 下面给出添加并配置开发板的步骤，主要步骤下面给出添加并配置开发板的步骤，主要步骤包括：包括： 11．使用．使用 USBUSB电缆连接电缆连接 CY8CKIT-001CY8CKIT-001开发板的开发板的

USBUSB接口到电脑接口到电脑 USBUSB 的接口； 的接口； 22．按照引脚分配完成信号的连接；．按照引脚分配完成信号的连接； 33．按照图．按照图 11.1311.13，连接完成外部的，连接完成外部的

R1R1 ，， C1C1 ，， R2R2 ，， C2C2；；

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（编程及调试）创建和配置工程（编程及调试） 44．给开发板进行供电；．给开发板进行供电； 55．使用前述方法进行编程。．使用前述方法进行编程。 66．编程结束之后，拔下．编程结束之后，拔下 USBUSB电缆。电缆。 77．输入基带信号到．输入基带信号到 P0[4]P0[4]。。 88．用示波器观察．用示波器观察 AMAM信号，图信号，图 11.1611.16给出了给出了 AMAM的波形图；的波形图； 思考：如何实现思考：如何实现 AMAM 信号的解调？详见光盘设计信号的解调？详见光盘设计说明和详细的设计文档。说明和详细的设计文档。

幅度调制幅度调制 AMAM的实现的实现---- 创建和配置工程（编程及调试）创建和配置工程（编程及调试）

图 11.16 AM调制信号波形图

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现 调频信号调频信号 FMFM的解调常用的有斜率检测法的解调常用的有斜率检测法

（（ Slope DetectionSlope Detection），这是一种传统的模拟解调），这是一种传统的模拟解调方法。还有一种方法是使用一个单稳多谐振荡器，方法。还有一种方法是使用一个单稳多谐振荡器，从信噪比从信噪比 SNRSNR和总谐波失真和总谐波失真 THDTHD来说，这是一来说，这是一种最好的方法。该设计使用单稳多谐振荡器的方种最好的方法。该设计使用单稳多谐振荡器的方法实现法实现 FMFM的解调的解调。。

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（实现原实现原理理）） 图图 11.1711.17给出了传统斜率检测法的实现原理图。给出了传统斜率检测法的实现原理图。

图 11.17 斜率检测法实现原理

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（实现原实现原理理））

一个一个 FMFM信号可以用下式描述：信号可以用下式描述： （（ 11 ）） 其中： Ac

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（实现原实现原理理））对（对（ 11 ）式进行微分得到：）式进行微分得到：

（（ 22 ））所需要的信号的幅度表示为所需要的信号的幅度表示为 （（ 33 ））图图 11.1811.18 给出了基于给出了基于 PSoCPSoC 实现传统实现传统 FMFM 解调的原理解调的原理图。图。

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（实现原实现原理理））

图 11.18 传统 FM 解调的原理

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（限制器限制器的设计的设计）） 图图 11.1911.19 给出了限制器的符号及其配置界面。给出了限制器的符号及其配置界面。

限制器电路是限制器电路是 FMFM 解调器的第解调器的第 11 级。一个限制级。一个限制器用于消除小噪声，这些噪声以摆动的幅度存在。器用于消除小噪声，这些噪声以摆动的幅度存在。限制器的输出是一个恒定幅度的方波。使用比较限制器的输出是一个恒定幅度的方波。使用比较器来实现限制器功能。器来实现限制器功能。

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（限限制器的设计制器的设计））

图 11.19 限制器的配置

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（微微分电路的设计分电路的设计）） 如图如图 11.2011.20 给出了使用外部元件构成的微分电路给出了使用外部元件构成的微分电路，频率范围在，频率范围在 150kHz-350kHz150kHz-350kHz 。微分电路的设计。微分电路的设计是非常重要的，这是由于是非常重要的，这是由于 THDTHD 取决于微分器的线取决于微分器的线性度。性度。 图图 11.2111.21 给出了给出了 FMFM 信号和微分信号的波形。信号和微分信号的波形。

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（微微分电路的设计分电路的设计））

图 11.20 微分电路的结构

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（微微分电路的设计分电路的设计））

图 11.21 FM 和微分信号的波形

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（包包络检波器的设计络检波器的设计）） 微分器的输出的幅度摆动和基带信号成正比。微分器的输出的幅度摆动和基带信号成正比。然后，送到包络检测器，或者幅度解调器来恢复然后，送到包络检测器，或者幅度解调器来恢复原始信号。常用的包络检波器使用二极管、电阻原始信号。常用的包络检波器使用二极管、电阻和电容。在和电容。在 PSoCPSoC 设备中，不使用外部的元件实设备中，不使用外部的元件实现包络检波器。图现包络检波器。图 11.2211.22 ，给出了包络检波器的，给出了包络检波器的原理图。原理图。

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（包包络检波器的设计络检波器的设计））

图 11.22 包络检波器的原理

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----传统斜率检测法实现传统斜率检测法实现 FMFM信号的解调（信号的解调（低低通滤波器的设计通滤波器的设计）） 如图如图 11.2311.23 给出了使用外部元件构成的低通滤波给出了使用外部元件构成的低通滤波器的原理图。器的原理图。

图 11.23 低通滤波器的实现原理

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----使用使用单稳多谐振荡器单稳多谐振荡器的的 FMFM解调的实现解调的实现（实现原理）（实现原理） 图图 11.2411.24 给出了单稳态多谐振荡器的给出了单稳态多谐振荡器的 FMFM 解调实解调实现原理图。现原理图。

图 11.24 单稳态多谐振荡器的 FM 解调原理

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----使用使用单稳多谐振荡器单稳多谐振荡器的的 FMFM解调的实现解调的实现（实现原理）（实现原理） 图图 11.25 11.25 基于基于 PSoCPSoC 的单稳多谐振荡器的单稳多谐振荡器 FMFM 的解调的解调

图 11.25 基于 PSoC 的单稳多谐振荡器 FM 的解调

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----使用使用单稳多谐振荡器单稳多谐振荡器的的 FMFM解调的实现解调的实现

（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 一个单稳多谐振荡器使用一个单稳多谐振荡器使用 PSoCPSoC 的比较器和少的比较器和少量的无源元件构成。如图量的无源元件构成。如图 11.2611.26 所示，整个电路所示，整个电路偏置为偏置为 VVddadda/2/2 。所以单稳多谐振荡器的输出在。所以单稳多谐振荡器的输出在

GNDGND 和和 VDDVDD 之间切换（由于之间切换（由于 PSoCPSoC 不接受负电不接受负电压）。单稳态电路的稳定状态是逻辑高压）。单稳态电路的稳定状态是逻辑高 (V(VDDDD)) 。电。电容充电到电压容充电到电压 VVddadda/2/2 加上二极管加上二极管的膝点电压为止。比较器的正输入电压等于（ 3Vdda） /4 。这时比负端电压要高 , 这是由于肖特基二极管有一个低的膝点电压。

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计）

图 11.26 单稳态触发器的原理

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.2711.27 给出了单稳态多谐振荡器的波形。在给出了单稳态多谐振荡器的波形。在

PSoC3/5PSoC3/5 中使用中使用 UDBUDB 实现数字化的差分实现数字化的差分器。器。 PSoC CreatorPSoC Creator 库中的定制的移位寄存器可以库中的定制的移位寄存器可以实现这个目的。实现这个目的。

图 11.27 单稳态多谐振荡器的波形

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.2811.28 给出了定制移位寄存器的符号描述。给出了定制移位寄存器的符号描述。

图图 11.28 11.28 定制移位寄存器的配置选项定制移位寄存器的配置选项

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----使用使用单稳多谐振荡器单稳多谐振荡器的的 FMFM解调的实现解调的实现

（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.2911.29 给出了通用移位寄存器的配置选项。给出了通用移位寄存器的配置选项。从图中，可以看出通用移位寄存器可以配置成从图中，可以看出通用移位寄存器可以配置成 88位或位或 1616 位。元件支持左移或者右移操作模式，包位。元件支持左移或者右移操作模式，包括串入串出模式，串入并出模式。并入并出模式括串入串出模式，串入并出模式。并入并出模式和并入串出模式。元件的并行输出可以用作延迟和并入串出模式。元件的并行输出可以用作延迟元件。元件。

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----使用使用单稳多谐振荡器单稳多谐振荡器的的 FMFM解调的实现解调的实现

（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计）

图 11.29 通用移位寄存器选项

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.3011.30 给出了数字触发器电路的结构原理。通给出了数字触发器电路的结构原理。通用移位寄存器配置成串入并出模式。通用移位寄存用移位寄存器配置成串入并出模式。通用移位寄存器在该设计中用于延迟元件，其触发宽度可以通过器在该设计中用于延迟元件，其触发宽度可以通过修改移位寄存器的延迟实现。在这个例子中，为了修改移位寄存器的延迟实现。在这个例子中，为了实现脉冲宽度为实现脉冲宽度为 600ns600ns ，移位寄存器的时钟选择，移位寄存器的时钟选择

5MHz5MHz 。输出从第三级引出，所以延迟为：。输出从第三级引出，所以延迟为： (1/5MHz=200ns)*3=600ns(1/5MHz=200ns)*3=600ns 注意名字为“注意名字为“ Pin_Trigger_Out”Pin_Trigger_Out” 的引脚与触发器的引脚与触发器输出连接，必须配置成输出连接，必须配置成 open drain lowopen drain low 驱动模式。驱动模式。

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计）

图 11.30 数字触发电路的结构

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.3111.31 给出了给出了 Pin_Trigger_OutPin_Trigger_Out 引脚的配置界面。引脚的配置界面。

图 11.31 Pin_Trigger_Out 引脚的配置界面

频率调制频率调制 FMFM 解调的实现解调的实现----使用使用单稳多谐振荡器单稳多谐振荡器的的 FMFM解调的实现解调的实现

（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.3211.32 给出了限制器的输出和单稳态多谐振荡给出了限制器的输出和单稳态多谐振荡器的输出波形。器的输出波形。

图 11.32 限制器的输出和单稳多谐振荡器的输出波形

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（单稳多谐振荡器的设计） （单稳多谐振荡器的设计） 图图 11.3311.33 给出了单稳态的输出和低通滤波器的输给出了单稳态的输出和低通滤波器的输出。出。

图 11.33 低通滤波器的输出