实验六 AM包络检波仿真电路

实验六 AM 包络检波仿真电路

一、实验目的

1．掌握二极管包络检波的原理及电路设计方法。

2．了解二极管包络检波电路中元件选择要求及对检波器性能的影响； 3. 学会检波器的检测方法。

二、实验仪器

1．计算机（EWB 仿真软件）

三﹑实验原理 1．二极管包络检波器

调幅波的解调是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器，同步检波器。本实验主要完成二极管

包络检波。

二极管包络检波器是包络检波中最简单、最常用的一种电路。它适合于解调含有较大载波分量电平的AM 波（俗称大信号，通常要求峰-峰值为1V 以上）。它具有电路简单，

检波线性好，易于实现等优点。电路构成如图4-6-1所示： 图4-6-1包络检波器电路图

图中D 为检波二极管，C 、L R 为检波负载，C 起高频旁路作用。当输入电压

s u 为正半

周时，二极管D 导通，电流对C 迅速充电，由于二极管的正向电阻D R 较小，C 上的电压很快上升到峰值；当s u 由最大下降时，D 截止，C 通过L R 放电，由于D L R R ，所以放电很慢，C 上的电压稍有下降。第二个周期

正半周上升到 C 上的电压后，二极管D 再次导通。这样循环往复的结果，在C 、L R 上得到包含直流分量、低频调制信号分量和微小高频信号分量的低频输出电压o u ，

如图4-6-2所示。 图4-6-2

2．检波器的非线性失真

在二极管峰值型检波器中，如果电路参数选择不恰当，将出现两种特有失真，

（1）惰性失真：

在二极管峰值型检波器中，如果检波负载

时间常数C R L 太大，则电容C 的放电速度很慢，C 的两端电压不能随输入已调波包络而迅速变化，就会产生输出信号的非线性失真，这种非线性失真是因电容放电的惰性引起的，故称为惰

性失真，如图4-6-3所示。 图4-6-3

由此可知，在二极管峰值型检波器中，RC 时间常数的选择很重要，RC 时间常数过大，则会产生惰性失真。RC 常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑，当满足max

a 2a L L 1Ω-≤m m C R 时，可避免惰性失真。

（2）负峰（底部）切割失真

一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图4-6-4所示， 为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：min

min

L 1

C 1

R Ω>>Ω>>d L d C R 或

通常C d 取值较大(一般为5～10μF)，在C d 两端的直流电压DC U 大小近似等于载波电压振

幅：Uim K U d D C = 图4-6-4

DC U 经R 和R L 分压后在R 上产生的直流电压为：R R R U

U L

DC R *+=

由于R U 对检波二极管VD 来说相当于是一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。

在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于R U ,当)1(U a im R M U ->时，二极管截止，检波输出信号不

跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。如图4-6-5所示： 图4-6-5

显然，L R 越小，U R 分压值越大，底部切割失真越容易产生；另外，a m 值越大，调幅波包络的振幅a m im U 越大，调幅波包络的负峰值)1(a im M U -越小，底部切割失真也越易产生。

要防止这种失真，必须要求调幅波包络的负峰值)1(a im M U -大于直流电压R U 。即：

R R R U m L

im

a im *+≥

-)1(U

避免底部切割失真的条件为：

R

R R

R

R R R R m L L L

a Ω

=

=

+≤||

式中，R R R L //=Ω为检波器输出端的交流负载电阻，而R 为直流负载电阻。

四．实验任务与要求

1．实验电路及说明

仿真实验用二极管包络检波器，如图4-6-6所示：

图4-6-6 二极管包络检波器电路图

图中，二极管D1为非线性变换器件，R1、R3和C1、C2构成低通滤波器，也为检波器直流负载，C3为检波信号输出耦合电容，R4为检波器的交流负载。控制开关K1、K2、K3为验证检波器失真而设置。

2.实验内容及步骤

①二极管包络检波器解调全载波调幅信号

（1）按图4-6-6构建仿真实验电路。检波二极管选用“理想”属性，输入信号选用电源库中的调幅“AM”信号源，参数设置要求为：载波频率465KHz，调制信号频率2KHz，调制度≤30%，1VP-P。

（2）将控制开关K1、K2、K3均置“右”，K2“右”。

（3）用示波器分别观察并记录检波器正常工作时输入/输出信号波形。

（4）按表4-6-1所列数据要求，分别改变输入调幅波的调制系数，观察并记录实验结果。表 4-6-1

（2）观察检波器的惰性失真

保持以上设置不变，仅将控制开关K2搬置“左”，即将检波直流负载电阻由3.3K变为100K，观察并记录输出信号波形，并与检波器正常工作波形进行比较。体会惰性失真现象。尔后将K2还原。

（3）观察检波器的负削峰失真

保持以上设置不变，仅将控制开关K3搬置“左”，即将检波交流负载电阻由22K变为390Ω，观察并记录输出信号波形，并与检波器正常工作波形进行比较。体会负峰切割失真

现象。尔后将K2还原

（4）二极管检波器不接滤波电路

保持以上设置不变，仅将控制开关K1搬置“左”，即将检波器的低通滤波器开路，观察并记录输出信号波形，体会晶体二极管单向整流特性与滤波器作用。

五﹑思考题及实验报告要求

①思考题

1、检波失真有哪几种，与电路的那些参数有关，如何形成？

2、抑制载波双边带调幅波能否用本单元电路检出信号？实验验证你的结论。

②实验报告要求

1、在正常检波负载的情况下，作输入中频信号幅度与检波输出幅度的对应关系表。

2、画出观察到的对角线失真和负峰失真波形，并进行分析说明。