高频 二极管包络检波

实验七二极管包络检波实验

121180166 赵琛

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．加深对二极管大信号包络检波典型电路的理解。

3．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，掌握滤波电容数值对AM波解调的影响，掌握惰性失真产生的原因和消除方法。4．掌握检波电路参数对普通调幅波（AM）解调的影响，掌握负峰切割失真产生的原因和消除方法。

二、实验使用仪器

1．集成乘法调幅实验板、二极管包络检波实验板

2．100MH泰克双踪示波器

3. FLUKE万用表

4. 高频信号源

图7-1是二极管大信号包络检波电路，图7-2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 00)()(==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。

4.二极管大信号包络检波器检波失真

检波输出可能产生三种失真：第一种，由于检波二极管伏安特性弯曲引起的失真；第二种是由于滤波电容放电慢引起的失真，它叫对角线失真，又称惰性失真；第三种是由于输出耦合电容上所充的直流电压引起的失真，这种失真叫割底失真，又称负峰切割失真。其中第一种失真主要存在于小信号检波器中，并且是小信号检波器中不可避免的失真，对于大信号检波器这种失真影响不大，主要是后两种失真。

(1) 对角线失真。如图7-3电路所示。

t u

u i u 0

图7 -3 对角线失真原理图

避免对角线失真的工程计算近似条件是：

a a

L m m CR 21-<Ω

上式表明a m 或Ω大，则包络线变化快、L CR 越大，则电容放电放电越慢，这

d L

L L i L L i i L i i L L a R R R R R R R R R R R R R m ~11=⋅+=+=+-≤ 由该式可见，调制系数a m 愈大或检波器交直流电阻之比L

L R R ~愈小，则愈容易产生割底失真。

4.实验电路

二极管大信号包络检波实验电路如图7-5。

图7-5 二极管大信号包络检波实验电路 电路原理:

已调幅波（AM ）波从TP1处加入，二极管D 一般选用高频检波二极管（2AP 系列），电容C1 ，C2是检波电容，改变滑动变阻器RW1的抽头位置，可以改变

检波电路的直流电阻，在TP2处可以观察到检波器输出的低频调制信号的波形（包括惰性失真的波形），改变滑动变阻器RW2的抽头位置，可以改变检波电路的交流电阻，在TP3处可以观察到检波器输出的低频调制信号的波形，（包括负峰切割失真的波形）。晶体管T1构成共射极电压放大，改变滑动变阻器RW3的抽头位置，可以控制解调输出的调制信号的幅度，晶体管T2构成射极跟随器，电容C5是输出隔直电容，最后在TP5处可以观察到解调并放大后的调制信号。

四、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m a 为0.2的普通调幅波（AM ），由IN1端加入，如图7-6所示，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，如图7-7所示，记录波形，测量总的直流电阻值，并计算电压传输系数K d （分别测量TP1波形的包络和TP2波形出的幅度，然后根据前面电压传输系数的定义进行计算）。

500.0340.0170.0)()(====ΩΩcm a m cm a m d U m U U m U η

计算的结果大约在0.5左右，也基本符合预期。