同步檢波器課件

本章主要內容：1、概述第六章調幅信號的解調2、二極管大信號包絡檢波器3、同步檢波器1本章主要內容：第六章調幅信號的解調2、二極管大信號包絡檢波從調幅波中不失真地還原出原調制信號。一、檢波電路的功能從頻譜上看，檢波也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將調幅波的邊頻或邊帶頻譜搬移到原調制信號的頻譜處。6.1檢波概述2從調幅波中不失真地還原出原調制信號。一、檢波電路的功能331、包絡檢波

二、檢波電路的分類2、同步檢波

檢波器的輸出電壓直接反映輸入高頻調幅波包絡變化規(guī)律，只適合于普通調幅波的檢波。在檢波器的輸入端加一個與本地載波信號同頻同相的同步信號實現(xiàn)檢波，主要用于DSB調幅波和SSB調幅波的檢波。三、檢波電路的組成產生包含原調制信號的新頻率成分取出原調制信號輸入回路非線性器件低通濾波器41、包絡檢波二、檢波電路的分類2、同步檢波一、大信號檢波的工作原理6.2二極管大信號包絡檢波器（一）電路組成

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

RC低通濾波電路的作用：

（1）對低頻調制信號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，其兩端產生輸出低頻解調電壓。（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。

5一、大信號檢波的工作原理6.2二極管大信號包絡檢波器（一1.輸入為等幅波時設檢波器未加輸入電壓時，電容C上沒有儲存電荷。輸入等幅信號為Ui=UimCOS(Wct)（二）工作原理分析

61.輸入為等幅波時設檢波器未加輸入電壓時，電容C上沒有儲+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiDRCui+-Crdididi充i充i放i放+-+-7+uD-+uoiduD=ui-uoRi充+uoi圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（1）當輸入信號ui為等幅波時，那么載波正半周時二極管正向導通，輸入高頻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很快增長。

--------充電過程id+-+-uo+

uD-DRC+-ui8圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（1）當輸入圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形作用在二極管D兩端上的電壓為ui與uo之差，即uD=ui-uo。所以二極管的導通與否取決于uD。當uD=ui-uo>0，二極管導通；當uD=ui-uo<0，二極管截止。

id+-+-uo+

uD-DRC+-ui9圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形作用在二極管圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（2）ui達到峰值開始下降以后，隨著ui的下降，當ui=uo，即uD=ui-uo=0時，二極管D截止。C把導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。-----放電過程

i放+-+-uo+

uD-DRC+-ui10圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（2）ui達到峰值開結論：?在實際電路中，為了提高檢波性能，RC取值足夠大，滿足RC>>1/wc、R>>rD的條件，此時可認為Uo≈Uim?

當輸入信號Ui的幅度增大或減小時，檢波器輸出電壓Uo也隨之近似成比例地增大或減小。11結論：112.輸入普通調幅信號（AM波）時檢波器工作過程圖6-5輸入為調幅波包絡檢波波形結論：輸出電壓uo(t)隨著調幅波的包絡而變化，從而獲得調制信號，完成了檢波作用。122.輸入普通調幅信號（AM波）時檢波器工作過程圖6-5輸入二、大信號檢波器的技術指標（一）電壓傳輸系數(shù)Kd（檢波效率）定義：13二、大信號檢波器的技術指標（一）電壓傳輸系數(shù)Kd（檢波效率）若設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：+uD-ui+-CDR+-uoUBZ當時則14若設輸入信號輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓uDiDuoU可見有兩部分：低頻調制分量：直流分量：有另外，還可以證明導通角的表達式：而當很大時，（如）代入上式可得：15可見有兩部分：低頻調制分量：直流分量：有另外，①當D和R確定后，θ即為恒定值，與輸入信號大小無關，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關。表明輸入調幅波的包絡與輸出信號之間為線性關系，故稱為線性檢波。則輸出信號為：②

當，但理想值。一般當，一般計算方法為：當輸入信號為：討論：16①當D和R確定后，θ即為恒定值，與輸入信號大小無關，則輸出（二）等效輸入電阻Rid包絡檢波器常作為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，這也是包絡檢波器的主要缺點。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。若設輸入信號為等幅載波信號+-uo中放末級RsDRCsCLsisRid+-ui

忽略二極管導通電阻rd上的損耗功率，由能量守恒的原則，檢波器輸入端口的高頻功率，全部轉換為輸出端負載電阻R上消耗的功率。17（二）等效輸入電阻Rid包絡檢波器常作為超外差即有

又因Kd=cosθ≈1，所以

（三）失真1、頻率失真當輸入信號是調制頻率為的調幅波時，輸出端B點的電壓頻譜應包含，且各頻率分量的振幅比值應該與原調制信號一致，否則將失真。CRLRDCcui+-AB為了取出低頻調制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示。后級放大器18即有又因Kd=cosθ≈1，所以（三）失真1、頻率失產生頻率失真的原因：電容C和Cc對不同的頻率具有不同的容抗值避免產生頻率失真的條件：2、非線性失真二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號失真產生非線性失真的原因：二極管大信號檢波的非線性失真非常小。這是由于輸出電壓是二極管的反向偏壓，具有負反饋作用，能使非線性失真減小。19產生頻率失真的原因：電容C和Cc對不同的頻率具有不同的容抗3、惰性失真RC過大，放電太慢，使得輸入AM信號包絡的變化率>RC放電的速率產生惰性失真的原因：會造成輸出波形不隨輸入信號包絡而變化，從而產生失真，這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。一般為了提高檢波效率和濾波效果，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)所對應的放電速度小于輸入信號（AM）包絡下降速度時，tui(t)與uo(t)uo(t)ui(t)避免產生惰性失真的條件：在任何時刻，電容C上電壓的變化率應大于或等于包絡信號的變化率，即203、惰性失真RC過大，放電太慢，使得輸產生設輸入信號AM信號：電容C

通過R

放電，通過C

的電流為包絡信號為：包絡的變化率為：而流過R

的電流為21設輸入信號AM信號：電容C通過R放電，通過C的電流為包則有由于為檢波器輸出電壓則所以不產生惰性失真的條件為：為避免產生惰性失真，必須保證A值取最大時仍有故令:22則有由于為檢波器輸出電壓則所以不產生惰性失真的條件為：為即：可解得：有可見，ma、Ω越大，包絡變化越快，要求RC的值就應該越小。當，不失真條件變?yōu)?、負峰切割失真產生負峰切割失真的原因：+UAB

-+-UR+uΩ-CRLRDCcui+-AB23即：可解得：有可見，ma、Ω越大，包絡變化越快，要求RC的值

Uim(1-ma)Uim

URUR

此電壓在Cc上恒定，通過分壓，在R上有：

由于UR對檢波二極管D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)。

在輸入調幅波包絡的負半周峰值處可能會低于UR,當UR>Uim(1-ma)，二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調幅波包絡的變化而產生負峰切割失真。24Uim(1-ma)UimURUR避免產生負峰切割失真的條件：輸入調幅波的包絡的最小值Uim(1-ma)必須大于或等于UR即可得式中，RΩ=RL//R為檢波器輸出端的交流負載電阻，而R為直流負載電阻。

三、檢波器設計及元件參數(shù)的選擇

+-uΩ中放末級RidRLCDRCsLsRsisCc（1）

回路有載要大：這應該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。一般：

25避免產生負峰切割失真的條件：輸入調幅波的包絡的最小值Uim(（2）為保證輸出的高頻紋波小（3）

為了減少輸出信號的頻率失真要求：（4）

為了避免惰性失真：（5）

為了避免底部切割失真：或要求：26（2）為保證輸出的高頻紋波?。?）為了減少輸出信號的頻率失6.3同步檢波器同步：在輸入端外加一個與原載頻信號同頻同相的本地載頻信號一、同步檢波器的組成二、工作原理（一）輸入為雙邊帶調幅波乘法器低通濾波器uiu0本地載波uΩ輸入已調波：本地載波：276.3同步檢波器同步：在輸入端外加一個與原載頻信號同頻同則乘法器輸出為：則經低通濾波器后的輸出信號為：本地載波DSB信號經過低通濾波器后被過濾28則乘法器輸出為：則經低通濾波器后的輸出信號為：（二）輸入為單邊帶調幅波輸入已調波：本地載波：則乘法器輸出為：經過低通濾波器后被過濾則經低通濾波器后的輸出信號為：29（二）輸入為單邊帶調幅波輸入已調波：本地載波：則乘法器設本地載頻信號與輸入載頻的不同步量為,相位不同步量為，即三、本地載頻信號不同步的影響（一）輸入為雙邊帶調幅波乘法器輸出為：則經低通濾波器后的輸出信號為：30設本地載頻信號與輸入載頻的不同步量為,相位三

當頻