第六章振幅調(diào)制及檢波

6.1概述6.2二極管調(diào)幅電路6.3晶體管調(diào)幅電路6.4模擬乘法器調(diào)幅電路6.5二極管檢波電路6.6同步檢波器第6章振幅調(diào)制及檢波教學(xué)要求了解調(diào)制的作用。掌握調(diào)幅信號的定義、表示式、波形、頻譜等基本特征。掌握典型的幅度調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和性能特點。了解數(shù)字調(diào)幅的基本概念、典型方法和實現(xiàn)電路。掌握典型調(diào)幅信號解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和性能特點。

(1)調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。

定義：信號

載波信號：（等幅）高頻振蕩信號

正弦波

方波

三角波

鋸齒波調(diào)制信號：需要傳輸?shù)男盘枺ㄔ夹盘枺┱Z言圖像

密碼已調(diào)信號（已調(diào)波）：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號（射頻信號）(2)解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號的過程。6.1概述（7）振幅調(diào)制分三種方式：（5）相位調(diào)制：由調(diào)制信號控制載波相位，使已調(diào)波的相位隨調(diào)制信號線性變化。

（6）解調(diào)方式：（4）頻率調(diào)制：由調(diào)制信號控制載波頻率，使已調(diào)波的頻率隨調(diào)制信號線性變化。（3）振幅調(diào)制：由調(diào)制信號去控制載波振幅，使已調(diào)信號的振幅隨調(diào)制信號線性變化。振幅檢波振幅調(diào)制的逆過程鑒頻頻率調(diào)制的逆過程鑒相相位調(diào)制的逆過程普通調(diào)幅（AM）抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）單邊帶調(diào)幅（SSB）設(shè)：載波信號：

uc=Ucmcosωct則：調(diào)幅信號(已調(diào)波)為：uAM=Um(t)cosωct由于調(diào)幅信號的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，即有：

ka：比例常數(shù)即：

ma為調(diào)制度，常用百分比數(shù)表示。1.AM調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式調(diào)制信號：

uΩ=Ucost若將

分解為：

則有

其中：

一般實際傳送的調(diào)制信號并非單一頻率的信號，常為一個連續(xù)頻譜的限帶信號

f(t)。則：2.調(diào)幅信號波形

波形特點：

(1)調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號波形一致;(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強弱程度?？梢钥闯觯?/p>

一般ma值越大調(diào)幅越深：

（1）由單一頻率信號調(diào)幅可見：調(diào)幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量：

3.調(diào)幅波的頻譜

Ω調(diào)制信號ωc載波調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻載波分量(ωc)

：不含傳輸信息上變頻分量(ωc+Ω)

：含傳輸信息下變頻分量(ωc-Ω)

：含傳輸信息同樣有三部分頻率成份(2)限帶信號的調(diào)幅波Ωmaxωcω限帶信號ω

c載波ω調(diào)幅波ωc-Ωmax下邊頻帶ωc+Ωmax上邊頻帶ΩmaxΩmaxΩmax載波分量(ωc)

：不含傳輸信息上變頻分量(ωc+Ωn)

：含傳輸信息下變頻分量(ωc-Ωn)

：含傳輸信息

由于：

相加器

乘法器直流

乘法器

相加器4.AM信號的產(chǎn)生原理框圖So:要完成AM調(diào)制，其核心部分是實現(xiàn)調(diào)制信號與載波相乘。(2)上、下邊帶的平均功率：

(3)在調(diào)制信號一周期內(nèi)，調(diào)幅信號輸出的平均總功率：

(4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系：

(1)R上消耗的載波功率：

5.調(diào)制波的功率

設(shè)調(diào)幅波傳輸信號至負載電阻R上，那么調(diào)幅波各分量功率為：

分析：有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調(diào)幅波功率的絕大部分，因而調(diào)幅波的功率浪費大，效率低。如當100%調(diào)制時(ma=1)，雙邊帶功率為載波功率的1/2，只占用了調(diào)幅波功率的1/3。

但AM波調(diào)制方便，解調(diào)方便，便于接收。

在AM調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制就形成抑制載波的雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號，它可以用載波和調(diào)制信號直接相乘得到，即：若調(diào)制信號為單一頻率信號：

若調(diào)制信號為限帶信號：

6.雙邊帶（doublesideband，DSB）調(diào)幅信號（1）數(shù)學(xué)表達式（2）波形與頻譜(1)DSB信號的包絡(luò)隨調(diào)制信號變化

。(2)

DSB信號載波的相位反映了調(diào)制信號的極性，即在調(diào)制信號負半周時，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴格地說，DSB信號已非單純的振幅調(diào)制信號，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號。高頻振蕩的相位在f(t)=0瞬間有180o突變。(3)

DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于AM波。(4)占用頻帶

調(diào)制信號載波上邊頻下邊頻ωc-Ωmaxωc+Ωmax單邊帶(SSB)信號：由雙邊帶調(diào)幅信號中取出其中的任一個邊帶部分，即可成為單邊帶調(diào)幅信號。其單頻調(diào)制時表示式為：上邊帶信號：下邊帶信號：7.單邊帶(singlesideband，SSB)信號為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)功率和帶寬效率，常采用單邊帶調(diào)制系統(tǒng)。Ωmaxω限帶信號ωc載波ωc-Ωmax下邊頻帶信號ωωc+Ωmax上邊頻帶信號ωωc+Ωmaxωc-Ωmax單音調(diào)制的SSB信號波形上邊帶信號：8.振幅調(diào)制電路的功能分析：三種信號都有一個調(diào)制信號和載波的乘積項，所以振幅調(diào)制電路的實現(xiàn)是以乘法器為核心的線性頻譜搬移電路。輸入：調(diào)制信號和載波信號輸出：調(diào)幅信號高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時進行，一般在大信號下工作，要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。主要用于AM信號。低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，調(diào)制低功率在下進行，輸出功率、效率不是主要技術(shù)指標；提高調(diào)制線性，減小不需要的分量的產(chǎn)生和提高濾波性能。主要用于DSB、SSB以及FM信號。9.振幅調(diào)制電路的分類10.振幅調(diào)制電路的基本組成原理一般，振幅調(diào)制電路由輸入回路、非線性器件和帶通濾波器三部分組成。輸入回路：將載波信號和調(diào)制信號直接耦合或相加后直接加到非線性器件上。非線性器件（二極管、三極管、乘法器）：產(chǎn)生新的頻率。二極管和乘法器多用于低電平振幅調(diào)制；三極管多用于高電平振幅調(diào)制。帶通濾波器：取出調(diào)幅波的頻率成分，抑制不需要的頻率成分。u2K(t)ttu2正半周：D導(dǎo)通u2負半周：D截止周期方波——開關(guān)函數(shù)+-Du2+-RLu15.2二極管調(diào)幅電路0.開關(guān)函數(shù)+-Du2+-RLu1id的頻譜成份：設(shè):且:回路電流:而:

id

的頻譜成份：

Ωω

c2ωc3ωcB=2ΩDuΩuc+-+-RLLCid+-uL+-udZL1.單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路（產(chǎn)生AM信號）為一個AM信號

而諧振時的負載電阻為RL，則輸出電壓為uL(t)。如果選頻回路工作在ωc

處，且?guī)挒锽=2Ω。

Ωω

c2ωc3ωcB=2Ω上半部分與下半部分電路對稱(1)電路結(jié)構(gòu)：2.二極管平衡調(diào)幅電路而

(2)工作原理分析：i的頻譜成份：ωc+ΩΩωc-Ω3ωc+Ω3ωc-Ω二極管平衡調(diào)制器波形

VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1在平衡電路的基礎(chǔ)上，增加兩個二極管D3、D4使電路中四個二極管首尾相接。T1的初次級匝數(shù)比為1:2，T2為2:1，T3為1:1。構(gòu)成環(huán)形，

設(shè)：3.二極管環(huán)形調(diào)幅電路（實現(xiàn)DSB信號）則有

VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1+uL-uΩ+-uΩ+-uΩ+-+

-uc+

-uc當當那么在一個周期內(nèi)平衡電路I，II在負載RL上產(chǎn)生的電流為：i的頻率成份：只有組合頻率性能更接近理想乘法器。3ωc-Ω3ωc+Ωωc-Ωωc+Ω雙平衡調(diào)制器電路及波形

iL2總結(jié)：uΩ(t)uΩ(t)

這種調(diào)制是在高頻功率放大器中進行的，通常分為：AM信號大都用于無線電廣播，因此多用高電平調(diào)制。6.3晶體管調(diào)幅電路基極調(diào)幅(BaseAM)集電極調(diào)幅電路(CollectorAM)其工作原理就是利用改變某一電極的直流電壓以控制集電極高頻電流振幅。隨著Vcc的增加工作狀態(tài)由過壓→臨界→欠壓。集電極電源電壓Vcc變化對工作狀態(tài)的影響

（Vbb、gc、Ubz、Ubm、Rp不變——ubemax、IQ、θc、gd不變）?QVCC2?QVCC1?QVCC3??過壓欠壓0臨界VCC過壓欠壓0臨界VCCuceiCiC???A3A’3MA2A1B3B2B1???uBEmax???C3C2C11.集電極調(diào)幅電路RbCbVTCCcT1T2T3LiboCb為高頻旁路電容；Cc對高頻旁路，對低頻調(diào)制信號呈高阻抗；Rb為基極自給偏壓電阻。放大器工作在丙類狀態(tài)，集電極電路中除直流電壓VCT外，還串有調(diào)制信號：集電極有效動態(tài)電源為：

+uc-+uΩ-+uo-+VCTVCCicicuCEVcTuΩ(t)ic

tiC1(t)

tVcc

tuBEmaxVcc欠壓區(qū)過壓區(qū)臨界區(qū)Ic1Ico波形分析1.綜合供電電壓越低，飽和越深，過壓越嚴重；2.ic的波形：ic波形下凹，過壓越深，下凹越嚴重；當達到最高點時，達到臨界。*

問題：VcT時，進入嚴重過壓，Ic1mVcT時，進入欠壓，

Ic1m變化緩慢。調(diào)制特性不理想（1）載波狀態(tài)時（2）調(diào)幅波峰時（3）調(diào)制信號一個周期內(nèi)：(A)集電極電源總的輸入功率(B)調(diào)制一個周期內(nèi)的平均輸出功率(C)集電極損耗功率(D)調(diào)制一周期內(nèi)平均集電極效率:(4)結(jié)論(A)集電極調(diào)幅必須工作在過壓區(qū)。某集電極調(diào)幅電路如圖所示。集電極直流電壓VcT=24V，集電極電流分量Ic0=20mA，調(diào)制變壓器次級的調(diào)制音頻電壓為，集電極電平效率，回路載波輸出電壓。試求：(1)調(diào)幅指數(shù)；(2)輸出調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式；(3)直流電源提供的直流電平輸入功率；(4)調(diào)制信號源提供的平均輸入功率；(5)有效電源提供的總平均輸入功率；(6)載波輸出功率、邊頻輸出功率和總平均輸出功率；(7)集電極最大和最小的瞬時電壓。C'C''LVbb+---++VcTuc(t)uub

（Vcc、Ubm

、gc、Ubz、Rp不變時，Vbb增大——ubemax、θc增加，|IQ

|、|gd

|減小）Vbb增大的含義是從負電壓向小于Ubz的正電壓變化隨著Vbb的增加工作狀態(tài)由欠壓→臨界→過壓改變Vbb對工作狀態(tài)的影響???Q’VCCuceiCiC??????A1A2A3A’3B2B1B3M欠壓過壓臨界Vbb欠壓過壓臨界Vbb?Q’’?Q’’’C2C1C3???C1、C3為高頻旁路電容C2

為低頻旁路電容特點：基極調(diào)幅電路的調(diào)幅效率較低，輸出波形較差，但所要求基極輸入調(diào)制信號的功率較小。icuCEuBEmax臨界過壓欠壓UBouΩ(t)UB(t)ic1m(t)uCE

tic1

tic

tuΩ(t)2.基極調(diào)幅電路載波狀態(tài)時:調(diào)幅波峰時:調(diào)制信號一個周期內(nèi)：(2)調(diào)制一個周期內(nèi)的平均輸出功率：基極調(diào)幅電路的特點:①必須工作于欠壓區(qū)。②載波輸出功率和邊頻功率都由直流電源提供。③調(diào)制過程中，效率是變化的。④調(diào)制線性范圍小，只能用于輸出功率小，對失真要求不嚴的發(fā)射機中?；鶚O調(diào)幅優(yōu)點：對調(diào)制信號只要求很小的功率，電路簡單，有利于整機的小型化?；鶚O調(diào)幅缺點：因工作在欠壓狀態(tài)，電壓利用系數(shù)和集電極效率較低，管耗很大。與低電平調(diào)幅電路相比，高電平調(diào)幅電路的優(yōu)點是調(diào)幅與功放合一，整機效率高，可直接產(chǎn)生很大功率輸出的調(diào)幅信號。但也有一些缺點和局限性，一是只能產(chǎn)生普通調(diào)幅信號，二是調(diào)制線性度差。6.4模擬相乘器及基本單元電路等各種技術(shù)領(lǐng)域。模擬乘法器可應(yīng)用于：模擬相乘器的基本概念：具有兩個輸入端（常稱X輸入和Y輸入）和一個輸出端（常稱Z輸出），

是一個三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號如圖所示。uxuyuzXYZ理想乘法器：

uz(t)=kux(t)uy(t)

式中：k為增益系數(shù)或標度因子，

單位：，k的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。

或

Z=kX·Y一、乘法器的工作象限

乘法器有四個工作區(qū)域，可由它的兩個輸入電壓的極性確定。XYXmax-XmaxYmax-Ymax

輸入電壓可能有四種極性組合：XYZ

（+）·（-）=（-）第Ⅳ象限

（-）·（-）=（+）第Ⅲ象限

（-）·（+）=（-）第Ⅱ象限

（+）·（+）=（+）第Ⅰ象限兩個輸入信號只能為單極性信號的乘法器為“單象限乘法器”；一個輸入信號適應(yīng)兩種極性，而一個只能是一種單極性的乘法器為“二象限乘法器”；兩個輸入信號都能適應(yīng)正、負兩種極性的乘法器為“四象限乘法器”。二、理想乘法器的基本性質(zhì)1、乘法器的靜態(tài)特性（1）（3）當X=Y或X=-Y，Z=KX2或Z=-KX2，

輸出與輸入是平方律特性（非線性）。XYX=YX=-Y2、乘法器的線性和非線性理想乘法器屬于非線性器件還是線性器件取決于兩個輸入電壓的性質(zhì)。①當X或Y為一恒定直流電壓時，Z=KCY=K`Y，乘法器為一個線性交流放大器。②當X和Y均不定時，乘法器屬于非線性器件。（2）當X=C（常數(shù)），Z=KCY=K’Y，Z與Y成正比（線性關(guān)系）XYC>0C<0①基本電路結(jié)構(gòu)是一個恒流源差分放大電路，不同之處在于恒流源管VT3的基極輸入了信號uy(t)，即恒流源電流Io受uy(t)控制。三、模擬相乘器的基本單元電路1、二象限變跨導(dǎo)模擬相乘器ECRCRCVT3VT2VT1uyuxREube1ube2ic2ic1Ioube3由圖可知：ux=ube1-ube2

根據(jù)晶體三極管特性，VT1、VT2集電極電流為：VT3的集電極電流可表示為：可得：同理可得：式中，為雙曲正切函數(shù)。ic1ic2Io

0-3321-1-2uo差分輸出電流io為:可以看出，當ux<<2UT時，

ic1、ic2與近似成線性關(guān)系?？山茷?恒流源電流Io為:（uy>0）輸出電壓uo為:差分放大電路的跨導(dǎo)gm為:由于uy控制了差分電路的跨導(dǎo)gm，使輸出uo中含有uxuy相乘項，故稱為變跨導(dǎo)乘法器。變跨導(dǎo)乘法器輸出電壓uo中存在非相乘項，而且要求uy≥ube3，只能實現(xiàn)二象限相乘。ECRCRCVT3VT2VT1uyuxREube1ube2ic2ic1Ioube3uoRcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6Io①基本電路結(jié)構(gòu)VT1，VT2，VT3，VT4為雙平衡的差分對，VT5，VT6差分對分別作為VT1，VT2和VT3，VT4雙差分對的射極恒流源。

四、吉爾伯特（Gilbert）乘法器1、Gilbert乘法單元電路是一種四象限乘法器，也是大多數(shù)集成乘法器的基礎(chǔ)電路。VT1VT2VT3VT4VT5VT6RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6Io②工作原理分析

根據(jù)差分電路的工作原理：

又因輸出電壓：+ux-+uy-+uo-iAiBi2i1i3i4i5i6當輸入為小信號并滿足：RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6Io+ux-+uy-+uo-iAiBi2i1i3i4i5i6

而標度因子

分析：只有當輸入信號較小時，具有較理想的相乘作用，ux，uy均可取正、負兩極性，故為四象限乘法器電路，但因其線性范圍小，不能滿足實際應(yīng)用的需要。VT5VT6RyIoyIoyRcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6RyVT5VT6Ry2、具有射極負反饋電阻的Gilbert乘法器使用射極負反饋電路Ry，可擴展uy的線性范圍，Ry取值應(yīng)遠大于晶體管T5,T6的發(fā)射極電阻，即有當加入信號uy時，流過Ry的電流為：iAiB+ux-+uo-iY有+uy-iYi5i6+uy-考慮如果ux<UT=26mV時，IoyIoyRcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6RyiAiB+ux-+uo-iYi5i6+uy-均為正RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6IoyIoyRyVD1VD2VT7VT8R1RxIoxIox3、線性化Gilbert乘法器電路具有射極負反饋電阻的雙平衡Gilbert乘法器，盡管擴大了對輸入信號uy的線性動態(tài)范圍，但對輸入信號ux的線性動態(tài)范圍仍較小，在此基礎(chǔ)上需作進一步改進，下圖為改進后的線性雙平衡模擬乘法器的原理電路，其中VD1，VD2，VT7，VT8構(gòu)成一個反雙曲線正切函數(shù)電路。uxux'uyuoVD1VD2VT7VT8R1RxIoxIoxRcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6IoyIoyRyVD1VD2VT7VT8R1RxIoxIoxuxuyux'工作原理分析：i7ixi8VT7，VT8，Rx，Iox構(gòu)成線性電壓—電流變換器?！嘤?/p>

而為二極管D1與D2上的電壓差，即:+UD1-+UD2-iD1iD2RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6IoyIoyRyVD1VD2VT7VT8R1RxIoxIoxuxuyux'i7ixi8iyiAiBuo

利用數(shù)學(xué)關(guān)系：，則上式可寫成：（1）代入（2）可得：其中標度因子：

可見大大擴展了電路對ux和uy的線性動態(tài)范圍，改變電阻Rx或Iox可很方便地改變相乘器的增益。

+UD1-+UD2-iD1iD2(3)MC1596平衡調(diào)幅電路為DSB信號若存在直流電位I為AM信號解調(diào)：是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號的過程。又稱振幅檢波器。從頻譜上看：解調(diào)也是信號頻譜的線性搬移過程，將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端。解調(diào)過程和調(diào)制過程相對應(yīng)，不同的調(diào)制方式對應(yīng)于不同的解調(diào)。振幅調(diào)制解調(diào)AM調(diào)制

DSB調(diào)制

SSB調(diào)制包絡(luò)檢波同步檢波

峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波乘積型同步檢波疊加型同步檢波6.1概述——檢波?調(diào)幅解調(diào)的分類?調(diào)幅解調(diào)的方法

1.包絡(luò)檢波t調(diào)幅波調(diào)幅波頻譜ωc+Ωωc-Ωωcω輸出信號頻譜Ωω包絡(luò)檢波輸出t非線形電路低通濾波器t調(diào)幅波t調(diào)幅波t調(diào)幅波包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t由于DSB和SSB信號的包絡(luò)不同于調(diào)制信號，不能用包絡(luò)檢波器，只能用同步檢波器，但需注意：同步檢波過程中，為了正常解調(diào)，必須恢復(fù)載波信號，而所恢復(fù)的載波必須與原調(diào)制載波同步（即同頻同相）。乘法器低通濾波器uDSBu'ou'Ω2.同步檢波包絡(luò)檢波器

加法器uDSBu'ou'ΩuAM解調(diào)載波

(1)電壓傳輸系數(shù)Kd

?檢波電路的主要技術(shù)指標是指檢波電路的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。

當檢波電路的輸入信號為高頻等幅波，即ui(t)=Uimcosωct時，Kd定義為輸出直流電壓Uo與輸入高頻電壓振幅Uim的比值，即

當輸入高頻調(diào)幅波ui(t)=Uim(1+macosΩt)cosωct時，Kd定義為輸出低頻信號Ω分量的振幅UΩm與輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化的振幅maUim的比值，即

(2)等效輸入電阻Rid

因為檢波器是非線性電路，Rid的定義與線性放大器是不相同的。Rid定義為輸入高頻等幅電壓的振幅Uim，與輸入端高頻脈沖電流基波分量的振幅之比，即

?檢波電路的主要技術(shù)指標(3)非線性失真系數(shù)Kf

非線性失真的大小，一般用非線性失真系數(shù)Kf表示。當輸入信號為單頻調(diào)制的調(diào)幅波時，Kf定義為：

UΩ、U2Ω、U3Ω…分別為輸出電壓中調(diào)制信號的基波和各次諧波分量的有效值。

(4)高頻濾波系數(shù)F

檢波器輸出電壓中的高頻分量應(yīng)該盡可能的被濾除，以免產(chǎn)生高頻寄生反饋，導(dǎo)致接收機工作不穩(wěn)定。

高頻濾波系數(shù)的定義為，輸入高頻電壓的振幅Uim與輸出高頻電壓的振幅Uoωm的比值，即在輸入高頻電壓一定的情況下，濾波系數(shù)F越大，則檢波器輸出端的高頻電壓越小，濾波效果越好。通常要求F≥(50～100)。

6.5二極管檢波電路——大信號1.大信號包絡(luò)檢波的工作原理

(1)電路組成

ZL+-uiVDRC+-uiRui+-Crd由輸入回路、二極管VD和RC低通濾波器組成。

RC低通濾波電路有兩個作用：

①對低頻調(diào)制信號uΩ來說，電容C的容抗，電容C相當于開路，電阻R就作為檢波器的負載，其兩端產(chǎn)生輸出低頻解調(diào)電壓。

②對高頻載波信號uc來說，電容C的容抗，電容C相當于短路，起到對高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號。

理想情況下，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的阻抗為:

(2)工作原理分析

+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiVDRCui+-Crd當輸入信號ui(t)為調(diào)幅波時，那么載波正半周時二極管正向?qū)ǎ斎敫哳l電壓通過二極管對電容C充電，充電時間常數(shù)為rdC。因為rdC較小，充電很快，電容上電壓建立的很快，輸出電壓uo(t)很快增長。作用在二極管VD兩端上的電壓為ui(t)與uo(t)之差，即uD=ui-uo。所以二極管的導(dǎo)通與否取決于uD

當uD=ui-uo>0，二極管導(dǎo)通；當uD=ui-uo<0

，二極管截止。

ui(t)達到峰值開始下降以后，隨著ui(t)的下降，當ui(t)=uo(t)，即uD=ui-uo=0時，二極管VD截止。C把導(dǎo)通期間儲存的電荷通過R放電。因放電時常數(shù)RC較大，放電較緩慢。

檢波器的有用輸出電壓：uo(t)=uΩ(t)+UDCUDCuΩ(t)tuo(t)Δucui(t)uo(t)ui(t)與uo(t)tididi充i充i放i放+-+-檢波器的實際輸出電壓為：

uo(t)+Δuc=uΩ(t)+UDC+Δuc當電路元件選擇正確時，高頻紋波電壓Δuc很小，可以忽略,輸出電壓為：

uo(t)=uΩ(t)+UDC包含了直流及低頻調(diào)制分量。

圖(a)：電容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔離，輸出信號為解調(diào)恢復(fù)后的原調(diào)制信號uΩ，一般常作為接收機的檢波電路。圖(b)：電容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被電容Cφ旁路，輸出信號為直流分量UDC，一般可作為自動增益控制信號（AGC信號）的檢測電路。UDCuΩ(t)Δuctuo(t)ui(t)uo(t)ui(t)與uo(t)t

峰值包絡(luò)檢波器的應(yīng)用型輸出電路+-UDC（b）ui+-CVDRφRCφ+-uoui+-CVDRL+-uΩRCd+UDC-+-uo（a）若設(shè)輸入信號輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓uDiDuoUimθ如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線（注意在大信號輸入情況下是允許的），則有：當時有：可見有兩部分：低頻調(diào)制分量：其中：直流分量：(1)電壓傳輸系數(shù)Kd

（檢波效率）定義：2.電路主要性能指標

+uD-ui+-CVDR+-uo有為電流導(dǎo)通角。其中另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達式：而當很大時，(如>50)代入上式可得：（2）檢波的等效輸入電阻峰值檢波器常作超外差接收機中放末級的負載，故其輸入阻抗對前級的有載Q值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波器的主要缺點。討論：①當VD和R確定后，θ即為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò)與輸出信號之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波

則輸出信號為：②

當?shù)硐胫狄话惝?，一般計算方法為：當輸入信號為：檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，Rid是對載波頻率信號呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號為等幅載波信號:+-uo中放末級RsVDRCsCLsisRid+-uiKdUimui(t)t忽略二極管導(dǎo)通電阻rd上的損耗功率，由能量守恒原則，檢波器輸入端的高頻功率全部轉(zhuǎn)換為輸出端負載電阻R上消耗的功率

即有

又因Kd=cosθ≈1

所以(1)

惰性失真二極管峰值型檢波器中存在著兩種特有失真：惰性失真底部切割失真為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大，高頻波紋越?。?，總希望選取較大的R、C值，但如果R、C取值過大，使R、C的放電時間常數(shù)τ=RC所對應(yīng)的放電速度小于輸入信號(AM)包絡(luò)下降速度時，會造成輸出波形不隨輸入信號包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。(2)產(chǎn)生惰性失真的原因：輸入AM信號包絡(luò)的變化率>RC放電的速率(3)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：在任何時刻，電容C上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號的變化率，即：tui(t)與uc(t)uc(t)ui(t)3.檢波器的失真

另外，在二極管截止瞬間，電容兩端所保持的電壓近似等于輸入信號的峰值。即若設(shè)輸入信號AM信號：包絡(luò)信號為：在t1時刻包絡(luò)的變化率:那么電容C通過R放電的電壓關(guān)系為：

時刻不產(chǎn)生惰性失真的條件為：所以要求在(4)分析：則有：實際上不同的，和下降速度不同。為在任何時刻都避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證A值取最大時仍有故令:即：可解得：有實際應(yīng)用中，由于調(diào)制信號總占有一定的頻帶(Ωmin～Ωmax)，并且各頻率分量所對應(yīng)的調(diào)制系數(shù)ma也不相同，設(shè)計檢波器時，應(yīng)該用最大調(diào)制度mmax和最高調(diào)制頻率Ωmax來檢驗有無惰性失真，其檢驗公式為可見，ma，Ω越大，信號包絡(luò)變化越快，要求RC的值就應(yīng)該越小。

Uim(1-ma)(5)底部切割失真1)原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號，要求：Uim

UR二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生失真。當UR>

Uim(1-ma)UR或

通常Cd取值較大(一般為5～10μF)，在Cd兩端的直流電壓UDC，大小近似等于載波電壓振幅UDC=KdUim

UDC經(jīng)R和RL分壓后在R上產(chǎn)生的直流電壓為：

由于UR對檢波二極管VD來說相當于一個反向偏置電壓，會影響二極管的工作狀態(tài)。

在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負半周峰值處可能會低于UR,顯然，RL越小，UR分壓值越大，底部切割失真越容易產(chǎn)生；另外，ma值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的振幅maUim越大，調(diào)幅波包絡(luò)的負峰值Uim(1-ma)越小，底部切割失真也越易產(chǎn)生。

后級放大器ui+-CRLRVDCd+UDC-+-UR+uΩ(t)-要防止這種失真，要求調(diào)幅波包絡(luò)的負峰值Uim(1-ma)須大于直流電壓UR。即：避免底部切割失真的條件為：式中：RΩ=RL//R為輸出端的交流負載電阻，而R為直流負載電阻。一般：(1)

回路有載要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。為高頻載波周期(2)

為發(fā)保證輸出的高頻紋波小要求：

即4.檢波器設(shè)計及元件參數(shù)的選擇(3)

為了減少輸出信號的頻率失真（輸出信號為一個低頻限帶信號）要求：

ΩminΩmax(4)

為了避免惰性失真：要求：(5)

為了避免底部切割失真：或+-uΩ中放末級RidRLCVDRCsLsRsisCd1.小信號檢波概念輸入高頻信號的振幅小于0.2V，利用二極管伏安特性的彎曲部分進行頻率變換，然后通過低通濾波器實現(xiàn)檢波。2.小信號檢波器的工作原理因為是小信號輸入，檢波器需外加偏壓VQ使其靜態(tài)工作點位于二極管伏安特性的彎曲部分。

6.5二極管檢波電路——小信號小信號檢波的原理電路二極管的伏安特性在工作點Q附近，可表示為：由于輸出電壓很小，忽略輸出電壓的反作用，可得ud=ui+VQ

，則忽略高次項可得：經(jīng)低通濾波器取出。其中為直流電流增量，它代表二極管的檢波作用的結(jié)果。輸出電壓增量為：在輸入信號為高頻等幅波ui=Uimcosωit時，

輸入信號為普通調(diào)幅波時，因為ωi>>Ω，可以認為在ωi一周內(nèi)：可見輸出電壓除Ω分量外。還有2Ω的頻率成分，也就是產(chǎn)生了非線性失真。此電壓增量經(jīng)Cc隔直耦合在RL上得電壓為：這樣檢波后的輸出電壓增