检波器电路设计

1、检波器电路设计一、设计目的1、理解二极管的操作原理2、理解二极管检波器的基本原理和基本工作原理二、设计要求1、设计二极管检波电路。2、对二极管检波电路的特性进行仿真3、设计报告应该包括二极管检波的基本工作原理以及仿真分析。三、基本原理1、二极管的工作原理从根本上来说，二极管是个非线性的直流的电压电流的阻抗，用公式可看出其特性：当一1q:电荷k:玻耳兹曼常数（丿人）T:绝对温度n:理想因数=:mi理想因数n和二极管的结构有关，值为12。使用于肖特基势垒二极管的n值大约为1.2。图8.1二极管等价模型将二极管的电压值代入到公式8.2中:V=V+v这里，|:直流偏压-:交流小信号电压可以将公式8.1

2、在v点进行泰勒级数展开：这里，：显示为直流偏流从V。的第一个和第二个派生得出公式84和85:=。“呷=夕(厶+Q=曲尸V一这里，./二极管的合阻抗，:/二极管的动态电导率因此，公式83和公式86可以用直流偏流10和交流偏压i的和来表示：J(V)=人+?=人+vG-；(打+-当只使用公式86的前三项来替代称为小信号近似，对于大多数的检波器来说这是比较适宜的解决方式。2、二极管的检波原理用二极管的非线性原理可以检测振幅已调的载波。在这种情况下，二极管的电压表现为：iXt）=+JTlCGS少规补COSUr/这里已调信号频率，载波频率,（葩I畑）调频指数，I交流电的二极管电流值为：?（）=试“G+址中

3、G+用公式88替代87,二极管的输出电流值为:疇.rjftHi)=uGj(l+mcoscumdcoscMo+G1+n?cas也和昨=%（；cos购才+-罗（:阳由口+葩独”+一罗cos（绚曲押“D+w?co=!(2射1+聊利)亡斗moos(2|曲申片-I-乎oo営2曹芒Wcop2(n-wj?f1+-+210084-cos2)ffl-Kcos?n_g+屮;2（帥1十如+申;使用低通滤波器，从非必需的频率成分中只提取需要的输出频率成分是可能的。电流频率为mm2,这与输入电流的功率成比例。这种平方关系对于二极管检波器来说是普遍出现的情况，但只存在于对输入功率的范围进行限制时。如果输入功率太高的话，小

4、信号的情况将不会出现，输出将达到饱和状态。四、设计过程1、检波器设计说明L=0-5riHL2LCC2二C=O.0.13pFmiL4L=0_5nHFrequenceyRange2.45GHzS11-10dB2、检波器等效电路C-C3C=0.D8pF3、原理图的绘制打开ADS软件如图時!.岳耳黑躬3.与syiffrnruollisF5sFilsViewOptionslookWindowDesignKitsDesi口n百HideHelpNewOpen匚loseWorkspacmJConvertProjecttoWorkspace.丿号DeleteWorkspace.門Workspace,Librar

5、y.Schematic.SaveAll*CloseAllLayout.5i/rmbol.Substrate.HierarchyPolicy.ManageLibraries.CopyLibrary.RenameLibrary.Archiv/eWorkspace.UnarchiYeWorkspaceorProj&ct,ImportRecentWorkspaceskRecentSymbolskRecentSchematicskRecentLayoutsk入EKit.Alt+F4弹出如图所示对话框:在workspacename一栏中输入工作组的名字，直点击next直到出现下图所示的对话框：点击fini

6、sh,新建一个工作组如图:皆AjrivanjCBriDesign2011.as(MLain)Bfe血外QptcrisImbiyjndow氏勺“血DMdrGjdi：HdpI初诚111嘉Ci两禺t洌氓寿laltV:rjFaLierViewLibrarrViwW:DUlebt叫甘.dUHyVArkspatM/urFII选择file-new-schematic攻口图:AdvancedDesignSystem2011.05(MainJFileViewOptionscicilmWindowDesignKitsDeeignGjideHelpWorkspace.|Library.Schematic.Layou

7、t.5j/mbol.Substrate.HierarchyPolicy.弹出如图所示对话框:螢AdvancedDesignS/stem2011.05(Main)FileViewOptionsToolsWindowD&signlitDesignGuideHelpFi嗅Yii-nFolderViewLib:辽yYiewD:usersdefaultMyWorkspaceZwrk点击OK,新建一个原理图如下图:土cdl_ZKjrl.IJir.iry3_libzrll_3:idiEiwsitQ，*(Sclhi=rri.illccAtdt:5?虹thwl8和洛Ed,曲b纫由常Diffiisrtd-ri.际

8、叩历皿ypbD帀台七dMX呼粤序爭色零暉婆井雯才甘和汨團園s”1曙血內餵歹觀门盒舸曲gJB圃S1就to凹-WrRfYi_.L冷P-E3-ami师PLEPHG词FFL忧PLG1卜:题T按照等效电路图从元件库中找到所需要的元件。双击元件，弹出如图所示对话框，设置其参数:在工具栏找到按钮，单击按钮，鼠标指针变为如图所示十字，按照等效电路图，把元件的一个端点它所对应的另一个元件的端点连接起来，如图。)1*CC1L1L=05HHL2L=10nHfCC2半C=C&06pFCD.0S.pER2R=6Ohm*WV-；R”R1R=S36185aim*)匚C4C=O.pFcC3C=OO0pF接线完毕，完成原理图的

9、绘制，如下图:-cf“T斡CiIMX甲,r.T七爭寻卡4.廷吃心岡區-丑：-吉證（L需上*Hl241C1L=0.5nHCQ08pF_垫氏亍RRi一Ft=52閑BSOtimT.T卜rzzqFihMV：耳uIL=0.5nHL2L=1.0nHPCC2二C=0.D6pFWRFt2霑令OhmT1CC3C=0.08pF1c-04C-0.18pF14L=0.5nH四、对原理图的仿真：1、直流仿真：直流仿真是所有仿真的基础，它可执行电路的拓扑检查以及直流工作点扫描和分析。选择simulate-simulationsetup如口图:弹出如下对话框:茶SimulationSetup:?点击simulate,弹出如

10、下对话框:HSuLp订皿|*|电Lm-Hcan1xdIIbtHSturtXIfiiplilr-5i.npVciildyiu.liEtk*lpreslvinithtSIfSiE；r*tkDaapltrJ)4tU4ty,UmcU.aioiBrwssJ国Doml;xhtvLhsi.liM.33nDpanDkt.Daipll?vhw.xannillLianmplatiWah-bjt品$P-alaay=1.0nHSlbuIx-I*ippljf匚ulcbLK.1P点击next，弹出如下对话框:5lrMi.ihtlDHsetup:7iSthmatkWizard;?Sir-Td-atacTi-?dt品lapE

11、tuoDmribirUMI,OpenDit-iDisrl-iyvhwi阳nrala:ian*c-jflirLfttesHi-BFirrlgrFcySLuidu*dOia4i24.SariulkLIfTl：llR2R=6OhmIJ魚hmiji5inKtionsforcriiltiucschm勺tirCaJfZwIfLJiLsh选中DC,点击finish，弹出如下:：*U4御占IfIrs:INaJ.i-.-i1忡T*昨、dtir咿in画曙vvvDCSmulsCign13_J.SFtTSrWfc-VR3C-ii-iiii/twzi在空白区域单击左键，如下:c=t|HyltrBYhv=Lx:tvnJ饲

12、&nn:J曲E#!：|mitanchyMa曲如iMandMg点击close,把电源和原理图的输入端相连，电阻和原理图的输出端相连，如下:点击simulate-simulate，如下:EMvLitiraryJib:ajlLl：stricrrtiLrCSchem;rtiic):7选择simulate，得到其直流仿真图如下:4OutputVoltagevs.Frequency弑osmpVDCm3700=10.000-1.0E.3Dfl-ITijm4VD010.000piiaMiVoijftJtOODCkleg2、交流仿真，交流仿真能获取小信号传输参数，如电压增益，电流增益，线性噪声电压，电流。在设计

13、无源电路和小信号有源电路如LNA时，此仿真器十分有用。交流仿真过程和直流仿真相似，只是在仿真类型选择的环节，选择AC，如下：OutputVolltagevs.Frequencym3jreq=40.00MHza&iywt戶-22百57口话孟PTec:=WDOMIHZ詹pron号石Ep-ft3、S-parameterSimulation微波器件在小信号时，被认为工作在线性状态，是一个线性网络;在大信号工作时，被认为工作在非线性状态，是一个非线性网络。通常采用S参数分析线性网络，谐波平衡法分析非线性网络。S参数是入射波和反射波建立的一组线性关系，在微波电路中通常用来分析和描述网络的输入特性。S参数中

14、的S11,和S22反映了输入输出端的驻波特性，S21反映了电路的幅频和相频特性以及群时延特性，S12反映电路的隔离性能。S-parameterSimulation仿真时将电路视为一个四端口网络，在工作点上将电路线性化，执行线性小信号分析，通过其特定的算法，分析出各种参数值，因此S-parameterSimulation可以分析线性S-parameter，线性噪声参数，传输阻抗（Zij）以及传输导纳（Yij）。前期过程和DC相似，在选择仿真类型时，选择S-parameterSimulation，如下:Sr；SdtfimaiUi：區姿三Slkfimplatdi弘蚀FinishIparLe-thii

15、rauli.LiantHpJklKftC彳Lb-fdiCCutnwFipajricyLogartfmLriwjumcy冲Hamnni*:BnceOreTrrT8MltuToneTtLa-igE3grtdS-P-aranretefsj-fajVfirI2C-UIK:J.3-mgBK.B,3ci-Fg養建舉垮参SIP召frflnl眾3_d-.GKgq吕?3HIT&Eicgi-i-w?.:!-Q-lsBrTHSIPIT.TI-Mloga严5mrn*園S丄斉予养击包百心石XMHy：悼已口j:山口乍圈簞勾uouEpmTSjamEjEd-s并慨母S冥pmip彗銮:小屮昭样pn日哥和叫哲金网和op.-HU5

16、9闪料WuaiPiouuyOD鞘odhucpjedbKI口搏用幣Suqpjazti=qgQpa|Paq金spofj：i-|ftp.H蛋）pjpzifSuaimJEfDuiunh4I*:老|耳嘗-JDnuseseejetlpuectaijejqdKgAps加iRdrcps$讶q司砒uapciSfiguoEiruigdppapruObQfJipuiouaMOpu网6IXIHFOIHUa1u；.-b|.L：bU_!J巧-.g-j“叮-UU：屮:jUl：上ULiHUUShnmijaMM：i-|；Ei：qirilwiqnAKQflLM:山口乍1窗口飞5星日1乩闪3庄uIbjhED|0131叭妣Aiuontjjjc-wguoi;p-luisJsqauEjej疔OilRSHhOil31：韭E2F血仝MACOV.4*HFJ*宁AFIBBIBP一a=二窗srr霜.苣E?hri.栅J旷、燈弔謂半幻三S-Parametersvs.Frequency/hputF：elec：thnCoefficisntfrsqi；1.000GHzto10.0He)Reverserranstiesbn,dB-302010F:-n.-xardTransmt55ion,dB5-105n-?讨istfpi