相敏检波器
相敏检波器的工作原理
相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种常用于射频（RF）和微波电路中的重要器件，它在通信系统、雷达系统、无线电接收机等领域都有着广泛的应用。
相敏检波器的作用是将输入信号转换成直流电压信号，以便后续的信号处理和分析。
那么，相敏检波器是如何实现这一功能的呢？接下来，我们将详细介绍相敏检波器的工作原理。
首先，我们需要了解相敏检波器的基本结构。
相敏检波器通常由一个相移器和一个乘法器组成。
相移器用于将输入信号进行相移处理，而乘法器则用于将相移后的信号与本地振荡器产生的参考信号相乘。
通过这样的处理，相敏检波器可以将输入信号中的调制信息提取出来，并转换成直流电压信号输出。
在实际工作中，相敏检波器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 输入信号相移处理，首先，输入信号经过相移器，与本地振荡器产生的参考信号相位对齐。
这一步骤是为了确保输入信号与参考信号在相位上保持一致，以便后续的乘法运算。
2. 乘法运算，经过相移处理的输入信号与本地振荡器产生的参考信号经过乘法器相乘。
在这一步骤中，乘法器将两个信号相乘，并输出乘积信号。
乘法运算的结果将包含输入信号的调制信息，这是相敏检波器实现信号检测的关键步骤。
3. 低通滤波，乘法运算得到的乘积信号经过低通滤波器进行滤波处理，去除高频成分，只保留调制信息的直流分量。
这样就得到了相敏检波器的输出信号，即转换后的直流电压信号。
通过以上步骤，相敏检波器实现了将输入信号转换成直流电压信号的功能。
在实际应用中，相敏检波器可以用于解调调幅、调频、调相等调制信号，实现信号的检测和解调。
同时，相敏检波器还可以用于测量输入信号的幅度、频率和相位等参数，具有广泛的应用价值。
总之，相敏检波器通过相移处理、乘法运算和低通滤波等步骤，实现了将输入信号转换成直流电压信号的功能。
它在射频和微波电路中扮演着重要的角色，为通信系统、雷达系统、无线电接收机等设备提供了可靠的信号处理和解调功能。
希望本文对相敏检波器的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。
相敏检波器 ppt课件
相关检测系统原理框图如下图所示。
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3.7.1 相敏检波器概述
1、系统工作原理 信号通道把输入的被测信号选频放大(初步滤除噪声)
(a)
uGS/V
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
iD/mA 可 变 UDS＝UGS－UGSoff
电
4阻区恒ຫໍສະໝຸດ 3流 2区
1
UGS ＝0V －0.5V
－1V －1.5V
－2V
0
5
10
15
20
截止 区
(b)
图3.7.3 JFET的 转移特性曲线和
(a)转移特性曲线； 击 穿 (b)输出特性曲线 区
与双极型晶体管不同，在JFET中，栅源
小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电 平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来 判断输入信号的 大小和极性。 用途：
数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等 技术领域，以及波形产生及变换等场合 。
运放工作在开环状态或引入正反馈。
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3.7.2 预备知识一——运算放大器的应用： 零电压比较器
时，沟道在漏极附近被局部夹断(称为预夹
断)，如图3.7.4(b)所示。此后，uDS再增大，电 压主要降到局部夹断区，而对整个沟道的导电
能力影响不大。所以uDS的变化对iD影响很小。
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
2. 可变电阻区
相敏检波器电路工作原理
引言大气电场为一矢量，晴天时大气中存在着方向垂直向下的负电场，雷雨天时由于雷暴云的影响，大气中为方向垂直向上的正电场。
大气电场仪在进行地面大气电场监测时，不仅要测量出被测电场的强度，还要辨别出被测电场的极性。
电场的极性通常采用相敏检波的方法来区别，因此需要在电场仪的前置放大电路中加入相敏检波器。
常用的相敏检波器有两种：一种由变压器和二极管桥组成，这种电路体积大，稳定性差；另一种则由模拟乘法器构成，性能上得到了很大提高，但价格高，调试麻烦。
为此，在研制大气电场仪的过程中，根据大气电场仪探头的结构特点和大气电场测试中对检波器的要求，利用光电开关、四通道模拟开关和运放组合设计一种结构简单，性能稳定的相敏检波器。
同时，为了对电场信号的极性进行有效可靠的鉴别，根据相敏检波理论，将通过调整光电开关的设置位置，保证感应电压信号与同步脉冲信号同相，以获得最大整流输出，从而准确辨别被测电场极性。
1 相敏检波电路设计大气电场仪传感器探头如图1所示，动片与小叶片形状相似，且上下位置对应一致，均固定在电机轴上，由无刷电机带动按一定的频率同时旋转。
感应片为分离的四片，相对的两片为一组，分为A，B两组，每组的形状与动片完全相同，动片和感应片均选用黄铜材料制成。
1．1 感应的微弱电压信号与同步脉冲信号当探头中的电机带动动片和小叶片转动时，感应片上产生了交流感应电流信号，该交流电流信号经I-V 转换电路后，得到交流感应电压信号V1(t)，在一个周期T内其表达式为：式中：I为电场仪探头输出的感应电流信号的幅度；R，C分别为I-V转换电路的反馈电阻和反馈电容；T为动片暴露和遮挡感应片A或B一次的时间；VRC为t=T／2时感应电压信号的等效幅度；K为一常数，在动片转动的同时，小叶片按同样的频率ω周期，通过光电开关的凹槽，发光二极管的光路被周期切断或通过，使光电三极管处于导通和截止两种状态，因此，在第一个周期T内，同步脉冲信号为Vc(t)，其表达式为：经对电路实验证明，此检波电路能很好地滤除谐波成分，同时，通过观察滤波之后直流电压的正负，可以辨别出被测电场极性。
相敏检波电路的作用 -回复
相敏检波电路的作用-回复相敏检波电路是一种通信电路中常用的电路，可以用于接收和解调调幅和调频信号。
它的作用是将高频信号转换成低频信号，从而提取出原始信息信号。
相敏检波电路主要由相敏检波器、滤波器和放大器组成。
它能够将调幅或调频信号的高频载波信号与低频信息信号分离，输出幅度或频率与信息信号相对应的直流或低频信号。
下面将详细介绍相敏检波电路的工作原理和作用。
首先，相敏检波电路的核心部分是相敏检波器。
相敏检波器是一种非线性元件，通常采用二极管或晶体管作为实现元件。
相敏检波器的作用是将输入的高频信号与本地振荡器的信号进行相乘，得到两个频率的乘积信号。
而相乘信号的频率是输入信号频率的两倍，通过低通滤波器可以将其滤除。
其次，滤波器的作用是在相敏检波器输出的频率翻倍信号中滤除高频成分，只保留低频信息信号。
滤波器通常采用电容、电感和电阻构成的低通滤波电路。
通过合适选择滤波器的参数，可以滤除不需要的高频成分，使得只有低频信号通过。
最后，放大器的作用是放大滤波器输出的低频信号，以增强信号的强度。
放大器通常包括运放电路或晶体管放大器。
放大器的增益可以根据具体的应用需求进行调整，以确保输出信号的合适幅度。
综上所述，相敏检波电路能够将调幅或调频信号转换成原始信息信号，具有以下几方面的作用：1. 信号解调：对于调幅信号，相敏检波电路将输入信号的振幅变化转变为输出信号的直流电压变化；对于调频信号，相敏检波电路将输入信号的频率变化转变为输出信号的直流电压变化。
这样，原始信息信号就可以通过相敏检波电路进行解调，还原为原始信号。
2. 信号检测：相敏检波电路能够将输入信号的高频部分滤除，只保留低频部分。
这样，在调幅或调频信号中包含的信息信号就可以被相敏检波电路提取出来。
相对于其他检波方法，相敏检波电路的检测效果更好，能够提供更高的信噪比和更低的失真。
3. 信号放大：相敏检波电路中的放大器能够放大滤波器输出的低频信号。
这对于一些较弱的输入信号非常有帮助，可以提高信号的强度，使其能够更好地被后续电路或设备处理。
相敏检波的应用特点
相敏检波的应用特点相敏检波作为一种常见的电子技术应用，具有许多独特的特点，使其在各种领域中得到广泛的应用。
本文将介绍相敏检波的应用特点，以帮助读者更好地理解和认识这一技术。
首先，相敏检波具有高灵敏度的特点。
相敏检波器能够在低信噪比环境下实现有效的信号检测和提取，使得它在弱信号接收和测量领域中具有重要的应用价值。
相敏检波器通过采用相位敏感的电路，能够对信号的相位信息进行高精度的检测，从而实现对信号的灵敏度增强。
其次，相敏检波具有宽频带特性。
相敏检波器能够在广泛的频率范围内进行工作，因此可以适用于多种不同频率信号的检测和处理。
这一特点使得相敏检波在无线通信、雷达系统、光通信等领域中得到广泛应用。
此外，相敏检波具有良好的线性度和动态范围。
相敏检波器的线性度指其输出信号与输入信号之间的线性关系程度，而动态范围则是指相敏检波器可以处理的最大信号幅度范围。
这两个特点保证了相敏检波器在测量和检测过程中能够提供准确、可靠的结果。
另外，相敏检波还具有较低的噪声水平。
噪声对于信号检测和提取过程中的干扰至关重要，而相敏检波器能够通过优化电路设计和采用适当的滤波技术来降低噪声水平，从而提高信号的检测性能和准确性。
最后，相敏检波器具有较高的稳定性和可靠性。
稳定性是指相敏检波器在长时间运行和各种工作条件下的性能保持能力，而可靠性则是指相敏检波器在各种环境和应力下的正常工作能力。
这两个特点使得相敏检波器在实际应用中能够稳定可靠地工作，并且能够适应不同的工作场景和要求。
总结起来，相敏检波作为一种重要的电子技术应用，具有高灵敏度、宽频带、良好的线性度和动态范围、低噪声水平以及高稳定性和可靠性等特点。
这些特点使得相敏检波在无线通信、测量仪器、传感器技术等众多领域中得到广泛应用，对于实现高精度的信号检测和提取具有重要的意义。
简述相敏检波器的作用及用法。
简述相敏检波器的作用及用法。
相敏检波器是一种电子设备，用于检测高频信号中的调制信号。
它可以将高频信号中的调制信息提取出来，并将其转换成低频信号输出。
相敏检波器的作用是将调制信号从高频转换到低频，以便于后续的处理和分析。
它常用于收音机、电视机、无线电通信等领域，用于接收和解调无线信号。
相敏检波器的用法如下：
1. 连接：将需要检测的高频信号输入到相敏检波器的输入端，连接好电源和地线。
2. 调节：根据实际需求，调节相敏检波器的增益、中心频率、带宽等参数。
3. 检测：将输出端连接到后续的处理设备或进行信号分析。
可以通过观察输出信号的变化来判断调制信号的特征。
需要注意的是，相敏检波器对输入信号的频率范围有一定要求，应根据信号的特性选择合适的相敏检波器。
另外，还需要注意相敏检波器的性能指标，如灵敏度、线性度、动态范围等，以确保信号的准确检测和解调。
相敏检波器的工作原理
相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种广泛应用于无线通信系统中的重要器件，它能够将高频信号转换成低频信号，用于接收和解调调制信号。
相敏检波器的工作原理主要基于相移和幅度调制的特性，下面我们将详细介绍相敏检波器的工作原理。
首先，我们来了解一下相敏检波器的基本结构。
相敏检波器主要由相移网络、幅度调制网络和滤波器组成。
相移网络用于将输入信号进行相移处理，幅度调制网络则用于调制信号的幅度，最后通过滤波器将信号进行滤波，得到所需的低频信号。
在相敏检波器中，输入的高频信号首先经过相移网络，相移网络会引入一个与输入信号频率成正比的相位变化，这样就实现了对输入信号的相位调制。
接着，经过幅度调制网络的调制，将相位调制的信号转换成幅度调制的信号。
最后，经过滤波器的滤波处理，得到所需的低频信号。
相敏检波器的工作原理可以用数学模型来描述。
假设输入信号为cos(ωt)，经过相移网络后变为cos(ωt+φ)，再经过幅度调制网络后变为Acos(ωt+φ)，其中A为幅度调制的系数。
最后经过滤波器滤波处理，得到低频信号。
可以看出，相敏检波器的工作原理主要是通过相位调制和幅度调制来实现对高频信号的处理。
相敏检波器在无线通信系统中有着重要的应用。
它可以用于接收调制信号，解调成基带信号，从而实现信号的传输和处理。
相敏检波器的工作原理简单清晰，结构也相对简单，因此在实际应用中具有较高的可靠性和稳定性。
总之，相敏检波器是一种重要的无线通信器件，它通过相位调制和幅度调制来实现对高频信号的处理，能够将高频信号转换成低频信号，用于接收和解调调制信号。
相敏检波器的工作原理简单清晰，结构相对简单，具有较高的可靠性和稳定性，因此在无线通信系统中有着广泛的应用。
相敏检波器实验报告
相敏检波器实验报告相敏检波器实验报告引言：相敏检波器是一种常用的电子器件，广泛应用于无线通信、雷达系统、光电传感器等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的相敏检波器电路，探索其工作原理和性能特点。
一、实验装置与原理实验所需的装置包括信号发生器、相敏检波器电路、示波器等。
相敏检波器电路由射频放大器、相移网络和低频滤波器组成。
其工作原理是将射频信号经过射频放大器放大后，通过相移网络将信号相位转换为幅度变化，再经过低频滤波器得到检波后的直流信号。
二、实验步骤1. 将信号发生器连接到射频放大器的输入端，设置合适的频率和幅度。
2. 将射频放大器的输出端连接到相移网络的输入端，调整相移网络的相位角。
3. 将相移网络的输出端连接到低频滤波器的输入端。
4. 将低频滤波器的输出端连接到示波器的输入端。
5. 调整示波器的参数，观察输出信号的波形和幅度。
三、实验结果与分析实验中我们选择了一个频率为1MHz的正弦信号作为输入信号，调整了射频放大器、相移网络和低频滤波器的参数，得到了相应的输出信号。
通过观察示波器上的波形，我们可以看到相敏检波器的输出信号是一个幅度随时间变化的直流信号。
这是因为相移网络将输入信号的相位转换为幅度变化，而低频滤波器则去除了高频成分，只保留了直流分量。
在实验中，我们还可以调整相移网络的相位角，观察输出信号的变化。
当相位角为0时，输出信号的幅度最大；而当相位角为90度时，输出信号的幅度为零。
这说明相敏检波器对输入信号的相位非常敏感，可以通过调整相位角来实现信号的检测和解调。
此外，我们还可以改变输入信号的频率和幅度，观察输出信号的变化。
当输入信号的频率较高时，相敏检波器的响应速度较快，但对噪声的抑制能力较差；而当输入信号的幅度较大时，相敏检波器的输出信号幅度也会相应增大。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了相敏检波器的工作原理和性能特点。
相敏检波器作为一种常用的电子器件，在通信和传感领域具有重要应用价值。
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3.7.1 相敏检波器概述
1、系统工作原理 信号通道把输入的被测信号选频放大 ( 初步滤除噪声 ) 后, 输给相敏检波器的一端; 参考通道在参考信号的触发下 , 输出相位可调的、与输 入信号同频的占空比1∶1的方波; 相敏检波器比较两路信号后输出直流信号; 直流放大器经低通滤波和进一步放大后输出直流信号 , 其幅度与两路输入信号幅度和它们的相位差成比例。 相敏检波器是相关检测的核心部件 , 它决定了测试系统 的准确度以及弱信号检测水平。
栅极，用G 或g表示 源极，用S或s表示 漏极，用 D或d表示
N型导电沟道 符号
P P型区 型区 # 符号中的箭头方向表示什么？ 返回首页
3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
一、结型场效应管的结构及工作原理
D N 型 P 沟 道 D G G S S (a ) S (b ) D P 型 N N 沟 道 D
–Uo(sat)
O
–Uo(sat)
电压传输特性
3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
结 型 场 效 应 管 (JunctionFieldEffectTransistor) 简 称JFET，有N沟道JFET和P沟道JFET之分。
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
(2)UGS固定，uDS增大，iD增大极小。说明在恒流 区， uDS 对 iD 的控制能力很弱。这是因为，当 uDS 较大时， UDG 增大，靠近漏区的 PN 结局部 变厚，当
|uDS-uGS|>|UGSoff|
(3)
时，沟道在漏极附近被局部夹断 ( 称为预夹 断)，如图3.7.4(b)所示。此后，uDS再增大，电 压主要降到局部夹断区，而对整个沟道的导电 能力影响不大。所以uDS的变化对iD影响很小。
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
当栅源负压UGS加大时，PN结变厚，并向N区 扩张，使导电沟道变窄，沟道电导率变小，电阻 变大，在同样的UGS下， ID变小；反之，| UGS |变 小，沟道变宽，沟道电阻变小， ID变大。当| UGS | 加大到某一负压值时，两侧PN结扩张使沟道全部 消失，此时， ID 将变为零。我们称此时的栅源电 压 UGS 为“夹断电压”，记为 UGSoff 。可见，栅源 电压UGS的变化，将有效地控制漏极电流的变化， 这就是JFET最重要的工作原理。
（2）输出效果
3.7.1 相敏检波器概述
三 相敏检波
（3）用途
将交流信号转换成直流用直流电压表获取其量 值信息。适用于传感器测量系统中没有设置交 流测量功能模块的情况。 直流电压表的正负可以反映输入电压和参考电 压的相位关系。适用于传感器测量中其可动部 分从中间点向两侧移动不同方向对应反相相位 信号的情况。
i D / mA ID SS 5
图 3.7.3 JFET 的转移特
4 3 2 1 －3 －2 －1 (a ) 0 u GS/ V
性曲线和输出特性曲线
(a)转移特性曲线；
(b)输出特性曲线
UG So ff
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
iD / mA
图 3.7.3 JFET 的
UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为零。
转移特性曲线如后图3.7.3(a)所示。 为了使输入阻抗大 ( 不允许出现栅流 iG) ，也为 了使栅源电压对沟道宽度及漏极电流有效地进行 控制，PN结一定要反偏，所以在N沟道JFET中， uGS必须为负值。
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
如果在栅极和源极之间加上负的电压 UGS， 而在漏极和源极之间加上正的电压 UDS ，那么， 在 UDS 作用下，电子将源源不断地由源极向漏极 运动，形成漏极电流 ID 。因为栅源电压 UGS 为负 ， PN 结反偏，在栅源间仅存在微弱的反向饱和 电流，所以栅极电流 IG≈0 ，源极电流 IS=ID 。这 就是结型场效应管输入阻抗很大的原因。
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3.7.1 相敏检波器概述
三 相敏检波
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3.以调幅波的载波为交流参考信号
以交流信号为参考信号的特殊情况； 条件
相敏检波模块的输入为调幅波； 参考信号为调幅波的载波； 在调制信号的正半周，调幅波与载波同相；在负 半周，调幅波与载波反相。
输出效果
在调制信号的正半周，输出正极性的半波~全波整流 信号。 在调制信号的负半周，输出负极性的半波~全波整流 信号。
用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等 技术领域，以及波形产生及变换等场合 。
运放工作在开环状态或引入正反馈。
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3.7.2 预备知识一——运算放大器的应用： 零电压比较器
理想运放工作在饱和区的特点： 1. 输出只有两种可能 +Uo (sat) 或–Uo (sat) 当 u+> u－ 时， uo = + Uo (sat) u+< u－ 时， uo = – Uo (sat) 不存在 “虚短”现象 2. i+= i－ 0 仍存在“虚断”现象 uo 电压传输特性 +Uo(sat) 饱和区
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
2、输出特性曲线
输出特性曲线表达以 UGS 为参变量时 iD 与 uDS 的关系。如图 3.7.3(b) 所示，根据特性曲线的各 部分特征，我们将其分为四个区域： 1.恒流区
恒流区相当于双极型晶体管的放大区。其主 要特征为： (1) 当 UGSoff<UGS<0 时， uGS 变化，曲线平移， iD 与 uGS符合平方律关系，uGS对iD的控制能力很强。
模块三 传感器原理及检测实训
相敏检波器
浙江经济职业技术学院
徐文
3.7相敏检波器
3.7.1 相敏检波器概述
3.7.2 预备知识一——运算放大器的应用：零电 压比较器
3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用：电 子开关 3.7.4 相敏检波器实验电路分析
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3.7.1 相敏检波器概述
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
D ID ＝ID SS(最大) UD S P
(a) UGS =0 ，沟道最宽， ID 最 大； (b) UGS 负压增大，沟道变窄 ， ID减小； (c) UGS 负压进一步增大，沟 道夹断， ID =0
G
N P
S (a )
图 3.7.2 栅源电压 UGS 对沟道及 ID 的控制作用示意图
G
P
G S
图3.7.1结型场效应管的结构示意图及其表示符号 (a)N沟道JFET；(b)P沟道JFET 返回首页
3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
N沟道JFET，是在一根N型半导体棒两侧 通过高浓度扩散制造两个重掺杂 P++ 型区，形 成两个PN结，将两个P++区接在一起引出一个 电极，称为栅极 (Gate) ，在两个 PN 结之间的 N 型半导体构成导电沟道。在 N型半导体的两端 各制造一个欧姆接触电极，这两个电极间加上 一定电压，便在沟道中形成电场，在此电场作 用下，形成由多数载流子——自由电子产生的漂 移电流。我们将电子发源端称为源极 (Source) ，接收端称为漏极 (Drain) 。在 JFET 中，源极 和漏极是可以互换的。
3.7.1 相敏检波器概述
三 相敏检波 （1）载波 （2）调制信号 （3）调幅波 （4）相敏检波输出
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3.以调幅波的载波为交流参考信号
（5）低通滤波器输出
3.7.2 预备知识一——运算放大器的应用： 零电压比较器
电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大 小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电 平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来 判断输入信号的 大小和极性。
可 变 UD S＝UG S－UG So f f 电 UG S＝0 V 4 阻 区 －0 .5 V 恒 3 －1V 流 2 区 －1.5V 1 －2V 0 5 截止区 10 (b ) 15 20 u DS/ V
转移特性曲线和
输出特性曲线
击 穿 区
(a)转移特性曲线；
(b)输出特性曲线
UG So f f
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3.7.1 相敏检波器概述
2、系统的作用 抑制噪声; 实现对正弦信号或调幅信号进行幅值和相位的检测。
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3.7.1 相敏检波器概述
3、实验系统的构成 移相器、相敏检波器电路模块的面板布局如图所示：
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3.7.1 相敏检波器概述
一 移相器
改变输入信号的相位并输出。
一个输入端口
iD f (uGS ) uDS C
(1)
理论分析和实测结果表明， iD 与 uGS 符合平方 律关系，即 uGS 2 iD I DSS (1 ) (2) UGSoff
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3.7.3 预备知识二——结型场效应管的应用： 电子开关
式中：IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值；