相敏检波电路的工作原理
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
2.移相器相敏检波器实验
实验二移相器相敏检波器实验一、实验目的：了解移相器、相敏检波器的工作原理。
二、基本原理：1、移相器工作原理：图2—1为移相器电路原理图与调理电路中的移相器单元面板图。
图2—1 移相器原理图与面板图图中，IC1、R1、R2、R3、C1构成一阶移相器（超前），在R2=R1的条件下，其幅频特性和相频特性分别表示为：K F1(jω)=Vi/V1=-(1-jωR3C1)/(1+jωR3C1)K F1(ω)=1ΦF1(ω)=-л-2tg-1ωR3C1其中：ω=2лf,f为输入信号频率。
同理由IC2,R4,R5,Rw,C3构成另一个一阶移相器（滞后），在R5=R4条件下的特性为：K F2(jω)=Vo/V1=-(1-jωRwC3)/(1+jωRwC3)K F2(ω)=1ΦF2(ω)=-л-2tg-1ωRwC3由此可见，根据幅频特性公式，移相前后的信号幅值相等。
根据相频特性公式，相移角度的大小和信号频率f及电路中阻容元件的数值有关。
显然，当移相电位器Rw=0，上式中ΦF2=0，因此ΦF1决定了图7—1所示的二阶移相器的初始移相角：即ΦF=ΦF1=-л-2tg-12лfR3C1若调整移相电位器Rw，则相应的移相范围为：ΔΦF=ΦF1-ΦF2=-2tg-12лfR3C1+2tg-12лfΔRwC3已知R3=10KΩ,C1=6800p,△Rw=10kΩ,C3=0.022μF,如果输入信号频率f一旦确定，即可计算出图2—1所示二阶移相器的初始移相角和移相范围。
2、相敏检波器工作原理：图2—2为相敏检波器（开关式）原理图与调理电路中的相敏检波器面板图。
图中，AC 为交流参考电压输入端，DC为直流参考电压输入端，Vi端为检波信号输入端，Vo端为检波输出端。
图2—2 相敏检波器原理图与面板图原理图中各元器件的作用：C1交流耦合电容并隔离直流；A1反相过零比较器，将参考电压正弦波转换成矩形波（开关波+14V ～ -14V）；D1二极管箝位得到合适的开关波形V7≤0V（0 ～ -14V），为电子开关Q1提供合适的工作点；Q1是结型场效应管，工作在开或关的状态；A2工作在反相器或跟随器状态；R6限流电阻起保护集成块作用。
相敏检波电路
电子与信息工程学院控制科学与工程系 在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔 铁损耗)，差动变压器的等效电路如图。 初级线圈的复数电流值为
R21
R1 e M1 ～ 21 L21 L1 L22 M2 ～ e22 R22 e2
I 1
e1 R1 jL1
I1
e1
～
ω—激励电压的角频率； e1—激励电压的复数值； 由于Il的存在，在次级线圈中产 生磁通
e1 e2 e21 e22 j M1 M1 R1 jL1
其幅数 输出阻抗 或
M 1 M 2 e1 e2 2 2 R1 L1
R R j L L Z 21 22 21 22
Z
R21 R22 2 L21 L22 2
2．选用合适的测量线路
采用相敏检波电路不仅可鉴别衔铁移动 方向，而且把衔铁在中间位置时，因高 次谐波引起的零点残余电压消除掉。如 图，采用相敏检波后衔铁反行程时的特 性曲线由1变到2，从而消除了零点残余 电压。
1 -x 2 +x 0
相敏检波后的输出特性
电子与信息工程学院控制科学与工程系
3．采用补偿线路
N1I 1 21 Rm1
22
N1 I 1 Rm 2
e1初级线圈激励电压 L1,R1初级线圈电感和电阻 M1,M1 分别为初级与次级线圈 1,2 间的互感 L21,L22两个次级线圈的电感 R21,R22两个次级线圈的电阻
Rm1及Rm2分别为磁通通过初级线圈及两个次级线圈的磁阻， N1为初级线圈匝数。
～220V 稳压电源
振荡器 V
差动变压器
相敏检波电路
这种变送器可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输出信号电 压为(0～50)mV，精度为1.5级。
相敏检波电路工作原理及工作过程
相敏检波电路工作原理及工作过程相敏检波电路工作原理及工作过程相敏检波器有两种：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、什么是相敏检波电路？相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。
2、为什么要采用相敏检波？包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。
第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。
对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。
为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。
3、相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成上最主要的区别是什么？相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化的方向，同时相敏检波电路还具有选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。
从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。
有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。
4、相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处？它们又有哪些区别？将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带调幅信号us，将双边带调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。
这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。
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射频和微波信号处理的设备，其工作原理基于信号的相位差引起输出电压变化的原理。
具体工作原理如下：
1. 进行信号混频：将待测信号与载波信号进行混频，产生一个中频信号。
2. 通过低通滤波：将混频后的中频信号通过低通滤波器，滤除高频成分，得到一个纯净的中频信号。
3. 产生参考信号：通过一个参考信号发生器产生一个参考电压或参考频率的信号，并与原始信号进行比较。
4. 使用相移器：将待测信号与参考信号进行相移，通常相移180度。
5. 相干检波：将相移后的信号与混频后的中频信号相乘，并通过低通滤波器进行滤波，得到一个直流信号。
该直流信号的幅度与相位差有关。
6. 输出结果：最后，根据相移后信号的幅度来测量相位差的大小，并通过输出电压或者其他形式的输出来展现。
总结，相敏检波器通过将待测信号与参考信号相乘，并通过低通滤波器进行滤波，输出和相位差相关的信号，实现对相位差的测量。
相敏检波器
1 2 3 4 2 4 1 4 实验二十相敏检波器实验一、实验目的 说明由施密特开关电路及运放组成的相敏检波电路的原理。
二、实验原理相敏检波电路如图所示： 图为输入信号端 ，为交流参考电压输入端，为输出端。
为直流参考电压输入端。
当、端 输入控制电压信号时，通过差动放大器的作用使 D 和 J 处于开关状态， 从而把端输入的正弦信号转换成半波整流信号。
三、实验所需部件相敏检波器、移相器、音频振荡器、直流稳压电源、低通滤波器、电压表、示波器四、1.实验步骤将音频振荡器频率幅度旋钮居中，输出信号信号（0°或 180°均可），接相敏检波器输入端。
2.3.将直流稳压电压 2V 档输出电压（正负均可）接相敏检 波器端。
示波器两通道分别接相敏输入、输出端，观察输入、输出波形的相位关系和幅集学科优势- 5 -求改革创新4 25 6值关系。
4.改 变端参考电压的极性，观察输入、输出波形的相位和幅值关系。
由此可以得出结论：当参考电压为正时，输入与输出同相，当参考电压为负时，输入与输出反相。
5.将音频振荡器 0°端输出信号送入移相器输入端，移相器的输出端与相敏检波器的参考输入端连接，相敏检波器的信号输入端接音频 0°输出。
6.用示波器两通道观察附加观察插口 、的波形。
可以看出，相敏检波器中整形电路的作用是将输入的正弦波转换成方波，使相敏检波器中的电子开关能正常工作。
7.20V 。
8. 9.将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通输出端接数字电压表示波器两通道分别接相敏检波器输入输出端。
适当调节音频振荡器幅值旋钮和移相器“移相”旋钮，观察示波器中波形变化和电压表电压值变化，然后将相敏检波器的输入端改接至音频振荡器 180°输出端口， 观察示波器和电压表的变化。
由此可以看出，当相敏检波器的输入信号和开关信号反相时，输出为正极性的全波整流信号，电压表只是正极性方向最大值，反之，则输出负极性的全波整流波形， 电压表指示负极性的最大值。
相敏检波电路
二极管相敏检波电路电路如图 4 - 15 所示。
VD1、VD2、VD3、 VD4 为四个性能相同的二极管, 以同一方向串联成一个闭合回路, 形成环形电桥。
输入信号u2(差动变压器式传感器输出的调幅波电压)通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线。
参考信号u0通过变压器T2加入环形电桥的另一个对角线。
输出信号uL 从变压器Ｔ1与Ｔ2的中心抽头引出。
平衡电阻R 起限流作用, 避免二极管导通时变压器T2的次级电流过大。
RL 为负载电阻。
u0的幅值要远大于输入信号u2的幅值, 以便有效控制四个二极管的导通状态, 且u0和差动变压器式传感器激磁电压u1由同一振荡器供电， 保证二者同频、同相（或反相）。
由图 4 -16（a ）、（c ）、(d)可知, 当位移∆x > 0时, u2与u0同频同相, 当位移∆x< 0时, u2与u0 同频反相。
∆x> 0时, u2与u0为同频同相, 当u2与u0均为正半周时, 见图 4 - 15（a ）, 环形电桥中二极管VD1、ＶD4截止, VD2、VD3导通, 则可得图 4 - 15（b ）的等效电路。
2002012n u u u == 1222212n u u u == 根据变压器的工作原理, 考虑到O 、M 分别为变压器T1、 T2的中心抽头, 则有u01= u02=202n u (4 - 29) u21= u22=122n u −(4 - 30) 式中 n1#, n2为变压器T1、T2的变比。
采用电路分析的基本方法, 可求得图 4 - 15（b ）所示电路的输出电压uL 的表达式:)2(112L L L R R n u R u += 同理当u2与u0均为负半周时, 二极管VD2、VD3截止, VD1、 VD4导通。
其等效电路如图 4 - 15（c ）所示, 输出电压uL 表达式与式(4 -31）相同, 说明只要位移Δx>0, 不论u2与u0是正半周还是负半周，负载RL 两端得到的电压uL 始终为正。