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学习要点: 掌握检波原理及检波器的构成 了解几种检波器的特点和适用范围 掌握大信号峰值检波器的惰性失真及 负峰切割失真.

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2 学习要点: 掌握检波原理及检波器的构成 了解几种检波器的特点和适用范围 掌握大信号峰值检波器的惰性失真及 负峰切割失真

3 7-3-1 概述 概述 小信号平方律检波 小信号平方律检波 退出 大信号峰值包络检波 大信号峰值包络检波 同步检波 同步检波

4 7-3-1 概述 —— 从调幅波中还原出原调制信号,也是调幅过程的逆变换过程 检波过程 —— 从高频信号中取出其包络线的过程。如下图,设 检波器的输入 u 1 ,输出 u 2 。 a 图中: u 1 为等幅正弦波, u 2 为直流电压( u 1 的包络)。测量 仪器中检波头的工作过程就是这样。 b 图中: u 1 为调幅波, u 2 为原调制信号(调幅波 u 1 的包络)。 无线电广播收音机及电视机中的检波情况就是这样。 c 图中: u 1 为脉冲调幅波, u 2 为脉冲信号。雷达接收机中检波过 程就是这样。

5 检波器输入与输出的波形关系

6 检波器构成 —— 由非线性器件及滤波器两部分组成。 检波器分类 ——1 )由非线性元件分:二极管、三极管检波器 2 )由输入信号大小分:小信号平方律检波和 大信号峰值包络检波 同步检波 检波器组成方框图方框图如图所示: 检波原理 —— 应用非线性器件对输入进行频率变换,产生许多 新的频率分量,其中含有原调制信号频率成分, 并通过滤波器将其选出,把其余频率分量加以抑制

7 7-3-2 小信号平方律检波 —— 指输入信号小于几十 mV 的检波。广泛用于测量仪器中 1. 工作原理 U D —— 外加直流偏压,控制静态工作点,如 “ 小信号平方律检 波电压电流关系图 ” 所示曲线上的 Q 点; u g —— 高频输入电压; D—— 检波二极管; R L —— 检波负载; C L —— 高频滤波电容。

8 设高频输入: u g = U cm cosωt (等幅正弦波),由于 Q 点在 非线性区,使 i D 不对称,如上图所示。

9 当输入电压 u g 较小时(小信号), i D 可近似以平方律特性关 系式表示: ( I 0 :二极管静态工作点电流; a 1 、 a 2 :常数) 将 u g =U cm cosω c t 代入上式可得 式中第三项,是由二极管非线性产生的,是输入高频等 幅正弦电压 u g 通过平方律检波后所产生的平均分量,即直流 成分 检波负载为 R L C L 并联电路。 C L 为高频滤波电容,可将成 分滤除,使检波输出电压 u o 为:

10 讨论: 1 )当输入电压 u g =0 时,检波输出电压为 u o =I o R L ; 2 )当 u g ≠0 时,检波输出电压增量为: 可见输出电压与输入电压振幅U cm 的平方成正比,所谓 小信号平方律检波就是由此而得名。常用于检测信号功率。 因而小信号平方律检波器常用于电子测量仪器中。 同理可得:当输入调幅波时,检波器输出低频电压振幅: 2. 主要技术指标 电压传输系数 —— 当输入高频等幅信号时,输出直流电压

11 当输入调幅波时,对输出低频电压成分 说明: K d 、均与 U cm 成正比,当 U cm ↓→ 电压传输系数 ↓ ,这 就是小信号平方律检波的缺点。 大信号峰值包络检波 —— 指检波器输入电压在 500mV 以上。广泛用于无线电超外 差接收机如广播、通信、电视、雷达接收机等。 1 .工作原理:

12 u g —— 高频输入信号,通常为调幅波或脉冲调制波; D—— 检波二极管; R L 、 C L —— 检波负载电阻及滤波电容。 u g 、 D 及 R L C L 为串联形式,因而称之为串联型检波器。

13 大信号峰值包络检波与小信号平方律检波的不同 ——D 在输入高频信号一周期内只有小部分时间导通(因 i D 的 平均分量在 R L C L 两端产生较大平均电压,这一电压又立即反 向作用于 D 两端)。 讨论:开始工作时 t=0 ,滤波电容 C L 两端还未存储电荷,即 C L 端 压 u o =0 。 (1) u g 为等幅高频信号( u g = U cm cosωt ) —— 在 u g > 0→D 导通 →u g 通过 D 对 C L 充电 →u o ↑→D 两端电压为 (u g - u o ) →u g - u o =0→D 由通为止 →C L 对 R L 慢放电 →uo↓ → 直到 (u g - u o )>0 电容 C L 再次被充电。 C L 充、放电等效电路及有关波形如下图所示。 C L 的反复充、放电过程即为大信号峰值包络检波的过程。

14 (2)u g 为调幅波高频信号 —— 若 u g 为调幅波,不难理解其电容充放电的波形( u o )是 随着调幅波的包络线而变化的。只要将其中的高频波纹加以 滤除,便可得到与调幅包络相同的低频信号,即为原调制信 号。如下图所示。因此,称 “ 大信号峰值包络检波器 ” 。

15 2 .非线性失真 —— 大信号峰值检波器,若元件选择不当,易产生惰性失 真及负峰切割失真

16 1 )惰性失真:若增大 R L C L 值可提高检波电压传输系数,且 能提高滤波性能。但过分增大 R L C L 值,会减 慢 C L 放电速度,以致跟不上调幅波振幅包络 的下降,产生如下图所示的惰性失真。 惰性失真

17 2 )负峰切割失真:实际中,检波器要经过隔直电容 Cc 与下 一级放大器耦合,电路如下图。 检波器与负载的连接 uΩuΩ +ug_+ug_ 检波器对低频的交流负载为: R L ′= R L ∥ Rg ;而直流负 载为: R L 。当调幅系数 m a 比较大时,交流负载与直流负载 相差越大,有可能使输出的低频电压在负峰值附近被消平, 如图。

18 负峰切割失真示意图 同步检波 —— 包络检波器只用于普通调幅波的检波;同步检波器用于 而双边带及单边带信号的解调,如电视色度调制信号的解调等。 同步检波器特点 —— 输入电平低、效率高。

19 同步检波器组成方框图 设:图 a 中若输入双边带调制信号: 而同步信号: ,

20 则模拟乘法器的输出电压为: 低通滤波器可将( )的成分滤除, 输出电压 u o 为: u o = K M U cm U rm cosΩt=U Ωm cosΩt 课后小结 —— 见黑板

21 复习与提问:调幅电路有哪些种? 作业题: 1. 检波过程是指什么?画出检波器的组成框图。 2. 检波器的惰性失真、负峰切割失真是由什么原 因引起的? 3. 试画出惰性失真、负峰切割失真的图形。 思考题: 1. 小信号平方律检波管子工作于什么区域?为何称平 方律检波?主要特点及用途。 2. 大信号峰值包络检波器二极管工作在什么区域?对 输入信号有何要求?主要特点及用途。 3. 同步检波是指什么?画出同步检波器的组成框图, 说明实现同步检波的条件。 4. 同步检波器主要用于解调那种调幅波? 预习:混频和倍频


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