§7-3 检波器 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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§7-3 检波器 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

检波器 7-3-1 概述 7-3-2 小信号平方律检波 7-3-3 大信号峰值包络检波 7-3-4 同步检波 退出

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 7-3-1 概述 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u1,输出u2。 a图中:u1为等幅正弦波,u2为直流电压( u1的包络)。测量 仪器中检波头的工作过程就是这样。 b图中:u1为调幅波,u2为原调制信号(调幅波u1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:u1为脉冲调幅波,u2为脉冲信号。雷达接收机中检波过 程就是这样。

检波器输入与输出的波形关系

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

7-3-2 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 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 UD——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; ug——高频输入电压; D——检波二极管;RL——检波负载;CL——高频滤波电容。

设高频输入:ug=Ucmcosωt(等幅正弦波),由于Q点在非线性区,使iD不对称,如上图所示。

当输入电压ug较小时(小信号), iD可近似以平方律特性关系式表示: (I0:二极管静态工作点电流;a1、a2:常数) 将ug=Ucmcosωct 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ug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RLCL并联电路。CL为高频滤波电容,可将成分滤除,使检波输出电压uo为:

讨论:1)当输入电压ug=0时,检波输出电压为uo=IoRL; 可见输出电压与输入电压振幅Ucm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

7-3-3 大信号峰值包络检波 当输入调幅波时,对输出低频电压成分 说明:Kd、均与Ucm成正比,当Ucm↓→电压传输系数↓,这就是小信号平方律检波的缺点。 7-3-3 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:

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

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iD的平均分量在RLCL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CL两端还未存储电荷,即CL端 压uo=0。 (1) ug为等幅高频信号(ug=Ucmcosωt)—— 在ug>0→D导通→ug通过D对CL充电→uo↑→D两端电压为 (ug-uo) →ug-uo =0→D由通为止→CL对RL慢放电→uo↓ →直到(ug-uo)>0电容CL再次被充电。 CL充、放电等效电路及有关波形如下图所示。 CL的反复充、放电过程即为大信号峰值包络检波的过程。

(2)ug为调幅波高频信号——   若ug为调幅波,不难理解其电容充放电的波形(uo)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”。

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

1)惰性失真:若增大RLCL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RLCL值,会减 的下降,产生如下图所示的惰性失真。 惰性失真

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 uΩ + ug _ 检波器对低频的交流负载为:RL′= RL∥Rg ;而直流负载为:RL。当调幅系数ma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。

7-3-4 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。 负峰切割失真示意图 7-3-4 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。

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: ,

课后小结——见黑板 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uo为: 低通滤波器可将( )的成分滤除, 输出电压uo为: uo= KMUcmUrmcosΩt=UΩmcosΩt 课后小结——见黑板

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