极管包络检波实验.ppt

二极管包络检波实验 * 卢 莎 卢莎1 实验目的 o加深对二极管大信号包络检波工作原理的理 解。 o掌握用二极管大信号包络检波器实现普通调 幅波（AM）解调的方法。了解滤波电容数值 对AM波解调影响。 o了解电路参数普通调幅波（AM）解调影响。 卢莎2 实验仪器 o集成乘法调幅实验板 o二极管包络检波实验板 o低频信号源模块 o高频信号发生器 o20MH双踪示波器 o万用表 卢莎3 工作原理 R是负载电阻，数值较大； C是负载电容，取值依据：在高频时 ，其阻抗远小于R，可视为短路；在 低频（调制频率）时，其阻抗远大 于R，可视为开路。 此时输入的高频信号电压VI较大。 二极管包络检波工作原理： 利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程来完 成调制信号的提取。还原所得的信号，与高频调幅信号的包 络变化规律一致，故又称为包络检波器。 卢莎4 工作原理-充电过程 在高频信号电压的正半周时，二 极管正向导通并对电容器C充电 ，由于二极管的正向导通电阻很 小，所以充电电流id很大，使 电容器上的电压VC很快就接近高 频电压的峰值。充电电流的方向 如图中所示。 卢莎5 工作原理-放电过程 Vc建立后通过信号源电路，又反 向地加到二极管D的两端。电容 器C上的电压VC和输入信号电压 Vi共同决定二极管导通与否。当 高频信号的瞬时值小于Vc时，二 极管处于反向偏置，管子截止， 电容器就会通过负载电阻R放电 。由于放电时间常数RC远大于调 频电压的周期，故放电很慢。 当电容器上的电压下降不多时， 调频信号第二个正半周的电压又 超过二极管上的负压，使二极管 又导通。 卢莎6 工作原理 t1-t2：充电时间 t2-t3：放电时间 卢莎7 工作原理 o只要充电很快，即充电时间常数RdC很小(Rd为二极管 导通时的内阻)；而放电时间常数足够慢，即放电时问 常数RC很大，满足RdCRC，就可使输出电压的幅 度接近于输入电压的幅度。 o由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电 压周期，所以输出电压的起伏是很小的，可看成与高频 调幅波包络基本一致。 o高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同，故输出 电压就是原来的调制信号，达到了解调的目的。 卢莎8 工作原理 卢莎9 质量指标 o二极管大信号包络检波效率 o二极管大信号包络检波器输入电阻 o二极管大信号包络检波器检波失真 卢莎10 检波效率 o检波效率又称电压传输系数，用Kd表示，用来描述检波 器将高频调幅波转换为低频电压的能力。 o二极管包络检波器当RC很大而Rd很小时，输出低频电 压振幅只略小于调幅波包络振幅，故Kd略小于1，实际 上在80%左右。R足够大时，Kd为常数，即检波器输出 电压的平均值与输入高频电压的振幅成线性关系，所以 又把二极管峰值包络检波称为线性检波。 o检波效率与电路参数R、C、 Rd以及信号大小有关。 卢莎11 输入电阻 o对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此 负载就是检波器的等效输入电阻Rin。 o上式说明，大信号输入电阻Rin等于负载电阻的一半再 除以Kd 。 o一般大信号检波比小信号检波输入电阻大。 卢莎12 检波失真 o理想情况下，包络检波器的输出波形应与调幅波包络线 的形状完全相同，但实际上，检波器的输出波形存在某 些失真。 o失真：惰性失真、负峰切割失真、非线性失真、频率失 真。 卢莎13 惰性失真 o惰性失真（对角线切割失真）产生的原因是由于负载电 阻R与负载电容C的时间常数RC太大所引起的 卢莎14 惰性失真 o为了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期内,使 电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度。即 不产生惰性失真的条件必须满足： o上式表明ma或大，则包络线变化快、CR放电慢，这 些都促成发生放电失真。 卢莎15 负峰切割失真 o负峰切割失真（底部切割失真）产生的原因是检波器输 出常用隔直流电容与下级耦合，检波器的直流负载与交 流负载不相等，调制度相当大引起的。 卢莎16 负峰切割失真 o不产生割底失真的条件为 oR是检波器的直流负载，而R是检波器的低频交流负载 。 o可见，为了防止底部切割失真，检波器交流负载与直流 负载之比不得小于调幅系数ma。 卢莎17 非线性失真 o非线性失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引 起的。 o造成检波器的输出音频电压不能完全和调幅波的包络成 正比。但如果负载电阻R选得足够大，则检波管非线性 特性影响越小，它所引起的非线性失真即可以忽略。 o主要存在于小信号检波器中，并且是小信号检波器中不 可避免的失真。 卢莎18 频率失真 o频率失真由耦合电容和滤波电容引起。 o耦合电容主要影响检波的下限频率，滤波电容的容抗应 在上限频率时，不产生旁路作用。 o在音频范围内，耦合电容一般为几uF，滤波电容为 0.01uF。 卢莎19 实验电路 共射级放大电路：反向180，放大检波输出信号 卢莎20 实验步骤 o 1、普通调幅波的包络检波 o（1）集成乘法器幅度调制电路产生普通调幅波（AM） a、直流电压调整 （万用表）： 调节RW1使1496的PIN6、PIN12的直流电压尽可能相等。 调节RW2使1496的PIN1、PIN4的直流电压尽可能相等。 b、调制信号：低频信号源模块产生频率600Hz峰峰值600mV的正弦 波；输出接集成乘法调幅电路模块的IN3。 低频信号源模块跳线 插左边两孔 载波信号：高频信号发生器产生频率10MHz，amp30mV的正弦 波；输出接集成乘法调幅电路模块的IN1 。 c、调整RW1、RW2，输出端得到普通调幅波，OUT端用示波器观 察。 卢莎21 实验步骤 o（2）接入二极管包络检波模块IN1端，记录TP1点AM波的波形， 峰峰值，频率 o（3）连接J1、J2断开，调整RW1，在TP2观察检波后不失真信号 ，记录波形,计算电压传输系数Kd（TP1波形包络峰-峰值与TP2 波形峰-峰值之比）。 o（4）连接J2下，调整RW2，在TP3端观测检出的波形，记录不失 真的波形，峰峰值，频率。 o（5）记录波形不失真时候的调制系数ma，调制信号频率，负载 RW1，RW2 卢莎22 实验步骤 o3.观察波形惰性失真 o分别增大 ,增大ma（调节集成乘法器幅度调制实验电路板上 的RW2），RW1，当波形出现失真时，记录此时波形以及对应的 ,ma，负载 。 ma 负载 不失真时 第一次 第二次 第三次 负载在TP2时为R1/R2+RW1;T