实验四二极管包络检波实验

高频实验报告

实验名称：二极管包络检波实验

南京理工大学紫金学院电光系

一、实验目的

1、加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。

2、掌握用二极管大信号包络检波器实现普通调幅波（AM）解调的方法。了

解滤波电容数值对AM波解调影响。

3、了解电路参数对普通调幅波（AM）解调影响。

图4-1是二极管大信号包络检波电路，图4-2表明了大信号检波的工作原理。输入信号)(t u i 为正并超过C 和1R 上的)(0t u 时，二极管导通，信号通过二极管向C 充电，此时)(0t u 随充电电压上升而升高。当)(t u i 下降且小于)(0t u 时，二极管反向截止，此时停止向C 充电并通过L R 放电，)(0t u 随放电而下降。充电时，二极管的正向电阻D r 较小，充电较快，)(0t u 以接近)(t u i 上升的速率升高。放电时，因电阻L R 比D r 大的多（通常Ω=k R L 10~5），放电慢，故)(0t u 的波动小，并保证基本上接近于)(t u i 的幅值。如果)(t u i 是高频等幅波，则)(0t u 是大小为0U 的直流电压（忽略了少量的高频成分），这正是带有滤波电容的整流电路。当输入信号

)(t u i 的幅度增大或减少时，检波器输出电压)(0t u 也将随之近似成比例地升高或

降低。当输入信号为调幅波时，检波器输出电压)(0t u 就随着调幅波的包络线而变化，从而获得调制信号，完成检波作用，由于输出电压)(0t u 的大小与输入电压的峰值接近相等，故把这种检波器称为峰值包络检波器。

2.二极管大信号包络检波效率

检波效率又称电压传输系数，用d η表示。它是检波器的主要性能指标之一，

用来描述检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力。d η定义为：

cm

a m

cm a m d U m U U m U ΩΩ=

=

)()(调幅波包线变化的幅度检出的音频电压幅度η

当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压0U ，则d η定义为

cm

cm d U U

U U 0

0)()(==

检波电压的幅值整出的直流电压η

这两个定义是一致的，对于同一个检波器，它们的值是相同的。由于检波原理分析可知，二极管包络检波器当C R L 很大而D r 很小时，输出低频电压振幅只略小于调幅波包络振幅，故d η略小于1，实际上d η在80%左右。并且R 足够大时，

d η为常数，即检波器输出电压的平均值与输入高频电压的振幅成线性关系，所

以又把二极管峰值包络检波称为线性检波。检波效率与电路参数L R 、C 、0r 以及信号大小有关。它很难用一个简单关系式表达，所以简单的理论计算还不如根据经验估算可靠。如要更精确一些，则可查图表并配以必要实测数据得到。

3.二极管大信号包络检波器输入电阻

输入电阻是检波器的另一个重要的性能指标。对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此负载就是检波器的等效输入电阻

in

R 。

d

L

in R

R η2~-

上式说明，大信号输入电阻

in

R 等于负载电阻的一半再除以

d

η。例如

Ω=k R L 1.5，当d η=0.8，时，则

Ω=⨯=

k R in 2.38.021

.5。

由此数据可知，一般大信号检波比小信号检波输入电阻大。 3.二极管大信号包络检波器检波失真

检波输出可能产生对角切割失真：是由于滤波电容放电慢引起的失真，也可称为惰性失真。

(1) 对角切割失真。如图4-3电路所示。

t

u

u i

u 0

图4-3 对角线失真原理图

避免对角线失真的条件是

a

a

L m m CR 2

1-<

Ω

上式表明a m 或Ω大，则包络线变化快、L CR 放电慢，这些都促成发生放电失真

1. 实验电路

二极管大信号包络检波实验电路如图4-4所示。

图4-4二极管大信号包络检波实验电路

三、实验内容

1．普通调幅波（AM ）的检波。

（1）集成乘法器幅度调制实验电路板上产生调幅系数ma 为0.3的普通调幅波（AM ） ，由IN1端加入，由TP1点监测波形与幅度。

（2）连接J1，J2断开，调整RW1、RW2在TP2观察检波后不失真信号，并记录波形, 并计算电压传输系数Kd（TP1波形与TP2波形相比）。

Kd=360mv/600mv=60%

普通调幅波（AM）波形

不失真信号波形

2. 对角切割失真观测与防止。

产生的普通调幅波（AM）的调幅系数ma（即调节RW2）、调制信号频率Ω、二极管大信号包络检波实验电路上连接J1， J2断开，由IN1端加入普通调幅波（AM），调节集成乘法器幅度调制实验电路板上电位器RW1，在TP2点观测图4-5所示对角切割失真（惰性失真）波形图，其实测波形图如图4-6所示。

t

u

u i

u0

图4-5 对角切割失真波形图

图4-6 对角切割失真实测波形图

调节 ma 、调制信号频率、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1，使对角切割失真消失，验证避免对角切割失真条件：

a

a

m

m

CR

2

1-

<

Ω

表4-1 避免对角切割失真测试表：

Ωma

负载

（R1+R2+RW1）第一次2．513K 0.3 3.69K

注：C1:0.01uF R1:510