檢波電路詳解.ppt

1、6.4.1概述,振幅解調(diào)(又稱檢波)是振幅調(diào)制的逆過(guò)程。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。 從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號(hào)不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近,因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。,6.4振幅解調(diào)(檢波)原理與電路,從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號(hào),輸入 AM信號(hào),檢出包絡(luò)信息,檢波器分類(lèi):,振幅調(diào)制過(guò)程：,解調(diào)過(guò)程,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,解調(diào)過(guò)程是和調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于不同的解調(diào)。,檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非

2、線性器件，RC低通濾波器。其如下圖所示,載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理,解調(diào)普通調(diào)幅波組成原理框圖,輸入電壓為v1，輸出電壓為v2，則檢波前后的波形如圖所示，輸出電壓v2是已恢復(fù)的原調(diào)制信號(hào)。,檢波前后的波形圖,串聯(lián)式二極管（大信號(hào)）包絡(luò)檢波器如圖(a)所示。圖中的RL、C為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)也起低通濾波器作用。一般要求檢波器的輸入信號(hào)大于0.5V，所以稱為大信號(hào)檢波器。,及,。,二極管（大信號(hào)）峰值包絡(luò)檢波器,RLC電路：,二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號(hào),一是起高頻濾波作用。,故必須滿足,及,串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器的物理過(guò)程,1. 工作原理,大信號(hào)的檢波的原理:主要是利

3、用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過(guò)程來(lái)完成調(diào)制信號(hào)的提取。,用分析高頻功放的折線近似分析法分析,Id=,S(vd-VBZ),VdVBZ,0,VdVBZ,若輸入信號(hào)為等幅波時(shí),對(duì)二極管加一正偏壓抵消VBZ,則電容C上的輸出電壓為,可以證明,若輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)則電容C上的輸出電壓為,若輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)則輸出電壓為,輸出電壓振幅為,輸出電壓與輸入信號(hào)的包絡(luò)成正比,2. 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo),1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率), -電流通角,R -檢波器負(fù)載電阻,Rd -檢波器二極管內(nèi)阻,當(dāng)RRd時(shí)，0，cos1。即檢波效率Kd接近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。,2)等效輸入電阻Rid,Vi

4、m - 輸入高頻電壓的振幅,Iim - 輸入高頻電流的的基波振幅,由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。,即大信號(hào)二極管的輸入電阻約等于負(fù)載電阻的一半。,通常,因此,負(fù)載R兩端的平均電壓為KdVim，因此平均電流,如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的原則，輸入到檢波器的高頻功率，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻上消耗的功率（注意為直流）,3) 失真,產(chǎn)生的失真主要有： 惰性失真；負(fù)峰切割失真； 非線性失真；頻率失真。,惰性失真(對(duì)角線切割失真)現(xiàn)象,3)失真, 惰性失真,惰性失真,原因:由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)RC

5、太大所引起的。這時(shí)電容 C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。,為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇RC的數(shù)值，使檢波器能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。,也就是要求,現(xiàn)象:,不產(chǎn)生失真的條件:,或?qū)懗?在工程上可按 maxRC1.5 計(jì)算。,電容放電,=,調(diào)幅波包絡(luò),包絡(luò)變化率,實(shí)際上，調(diào)制波往往是由多個(gè)頻率成分組成，即=minmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足,代入,得,負(fù)峰切割失真(底部切割失真),檢波器輸出常用隔直流電容Cc與下級(jí)耦合，如圖所示。Rg代表下級(jí)電路的輸入電阻。,考慮了耦合電容Cc和低放 輸入電阻Rg后的檢波電路,為了有效地傳送低頻信號(hào)，要求,在檢波過(guò)程中，Cc

6、兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻R和Rg分壓，在 R上得到的直流電壓為：,隔直電容Cc數(shù)值很大，可認(rèn)為它對(duì)調(diào)制頻率交流短路，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其兩端電壓VCVim。,負(fù)峰切割失真的現(xiàn)象,對(duì)于二極管來(lái)說(shuō)，VR是反偏壓，它有可能阻止二極管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。,負(fù)峰切割失真波形,為了避免底部切割失真，調(diào)幅波的最小幅度Vim(1ma)必須大于VR,即：,產(chǎn)生負(fù)峰切割失真原因:,不產(chǎn)生失真的條件:,實(shí)際電路中，為防止出現(xiàn)負(fù)峰切割失真，常采用分負(fù)載方法，即將R分為R1和R2兩部分，如圖所示，通常選用,D選用點(diǎn)接觸型鍺二極管2AP9（RD100），R1=680，R2=4.7k R4C3構(gòu)成低通濾波器。C3上僅有直流電

7、壓，它與輸入載波成正比，并加到中放級(jí)的基極作為偏壓，以便自動(dòng)控制該級(jí)增益。如果輸入信號(hào)強(qiáng)，C3上直流電壓大，則加到放大管偏壓大，增益下降，使檢波器輸出電壓下降。,為了更好地濾波，也將負(fù)載電容分成C1和C2兩部分。,., 非線性失真, 頻率失真,這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。,這種失真是由于耦合電容Cc和濾波電容C所引起的。,Cc的存在主要影響檢波的下限頻率min。,為使頻率為min時(shí)，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真， 必須滿足下列條件：,或,電容C的容抗應(yīng)在上限頻率max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它 應(yīng)滿足下列條件：,或,一般Cc約為幾F，C約為0.01F。,(用失真系數(shù)

8、Kf表示),抑制載波的雙邊帶信號(hào)和單邊帶信號(hào)，因其波形包絡(luò)不直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，不能用包絡(luò)檢波器解調(diào)，又因其頻譜中不含有載頻分量，解調(diào)時(shí)必須在檢波器輸入端另加一個(gè)與發(fā)射載波同頻同相并保持同步變化的參考信號(hào)，此參考信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)共同作用于非線性器件電路，經(jīng)過(guò)頻率變換，恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。這種檢波方式稱為同步檢波。,同步檢波有兩種實(shí)現(xiàn)電路:,同步檢波電路,乘積檢波電路,同步檢波實(shí)現(xiàn)模型,其原理電路見(jiàn)右,同步檢波原理電路,設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶,本地振蕩信號(hào),則它們的合成信號(hào),因此，通過(guò)包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。,包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路,已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號(hào),準(zhǔn)確

9、地等于輸入信號(hào)載波的角頻率,即,但二者的相位可能不同；這里表示它們的相位差。 這時(shí)相乘輸出（假定相乘器傳輸系數(shù)為1）,低通濾波器濾除,附近的頻率分量后，就得到頻率為的低頻信號(hào)，,本地載波電壓,本地載波的角頻率,乘積檢波電路,x,低通,由式可見(jiàn)，低頻信號(hào)的輸出幅度與,成正比。當(dāng),低頻信號(hào)電壓最大，隨著相位差加大，輸出電壓減弱。 在理想情況下，除本地載波與輸入信號(hào)載波的角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱為“同步檢波”。 乘積檢波也可用來(lái)解調(diào)普通調(diào)幅波，這時(shí)參考信號(hào)的作用僅是加強(qiáng)了輸入信號(hào)中的載波分量。 由上分析得在同步檢波中，需要有與發(fā)送端同頻同相的本地振蕩信號(hào)，才能完全恢復(fù)

10、原調(diào)制信號(hào)。,時(shí)，,產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)的方法： （1）由發(fā)送端發(fā)出導(dǎo)頻信號(hào)，控制本地振蕩器，使本地振蕩器的頻率和相位與發(fā)送端一致。 （2）對(duì)于雙邊帶調(diào)制來(lái)說(shuō)，可以從雙邊帶調(diào)制信號(hào)中提取所需的同頻同相的載波信號(hào)作本地振蕩信號(hào)。 對(duì)于單邊帶調(diào)制信號(hào)來(lái)說(shuō)，無(wú)法直接從單邊帶信號(hào)中提取載波信號(hào)，因此在發(fā)射單邊帶信號(hào)的同時(shí)，還發(fā)射受到一定程度抑制的載波信號(hào)（稱為導(dǎo)頻信號(hào)）。在接收端，用導(dǎo)頻信號(hào)控制本機(jī)振蕩信號(hào)使其同步中。 （3）采用鎖相方法從抑制載波的信號(hào)中提取載波。,，通過(guò)平方律運(yùn)算器，輸出電壓為,式中的K為系數(shù)。經(jīng)中心頻率為,的帶通濾波器取出,分量，而后由二分頻器將其變換為,，最后由中心角頻率為,的帶通濾波器進(jìn)一步濾除無(wú)用分量，并將取出的,分量進(jìn)行放大，就可作為所需的同頻同相參考信號(hào)。,由DSB信號(hào)中取出載波信號(hào)的實(shí)現(xiàn)框圖