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1、二极管包络检波实验,Sunday,October 15,2023 卢 莎,卢莎,2,实验目的,加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。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。了解滤波电容数值对AM波解调影响。了解电路参数普通调幅波（AM）解调影响。,卢莎,3,实验仪器,集成乘法调幅实验板二极管包络检波实验板低频信号源模块高频信号发生器20MH双踪示波器万用表,卢莎,4,工作原理,R是负载电阻，数值较大；C是负载电容，取值依据：在高频时，其阻抗远小于R，可视为短路；在低频（调制频率）时，其阻抗远大于R，可视为开路。此时输入的高频信号电压VI较大。,二极管包络检波工作原理：
2、利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程来完成调制信号的提取。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。,卢莎,5,工作原理-充电过程,在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流id很大，使电容器上的电压VC很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图中所示。,卢莎,6,工作原理-放电过程,Vc建立后通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。电容器C上的电压VC和输入信号电压Vi共同决定二极管导通与否。当高频信号的瞬时值小于Vc时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电阻R放电。由于放
3、电时间常数RC远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。,卢莎,7,工作原理,t1-t2：充电时间t2-t3：放电时间,卢莎,8,工作原理,只要充电很快，即充电时间常数RdC很小(Rd为二极管导通时的内阻)；而放电时间常数足够慢，即放电时问常数RC很大，满足RdCRC，就可使输出电压的幅度接近于输入电压的幅度。由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电压周期，所以输出电压的起伏是很小的，可看成与高频调幅波包络基本一致。高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同，故输出电压就是原来的调制信号，达到了解调的目的
4、。,卢莎,9,工作原理,卢莎,10,质量指标,二极管大信号包络检波效率二极管大信号包络检波器输入电阻 二极管大信号包络检波器检波失真,卢莎,11,检波效率,检波效率又称电压传输系数，用Kd表示，用来描述检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力。二极管包络检波器当RC很大而Rd很小时，输出低频电压振幅只略小于调幅波包络振幅，故Kd略小于1，实际上在80%左右。R足够大时，Kd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R、C、Rd以及信号大小有关。,卢莎,12,输入电阻,对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此负
5、载就是检波器的等效输入电阻Rin。上式说明，大信号输入电阻Rin等于负载电阻的一半再除以Kd。一般大信号检波比小信号检波输入电阻大。,卢莎,13,检波失真,理想情况下，包络检波器的输出波形应与调幅波包络线的形状完全相同，但实际上，检波器的输出波形存在某些失真。失真：惰性失真、负峰切割失真、非线性失真、频率失真。,卢莎,14,惰性失真,惰性失真（对角线切割失真）产生的原因是由于负载电阻R与负载电容C的时间常数RC太大所引起的,卢莎,15,惰性失真,为了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度。即不产生惰性失真的条件必须满足：上式表明ma或大，则
6、包络线变化快、CR放电慢，这些都促成发生放电失真。,卢莎,16,负峰切割失真,负峰切割失真（底部切割失真）产生的原因是检波器输出常用隔直流电容与下级耦合，检波器的直流负载与交流负载不相等，调制度相当大引起的。,卢莎,17,负峰切割失真,不产生割底失真的条件为R是检波器的直流负载，而R是检波器的低频交流负载。可见，为了防止底部切割失真，检波器交流负载与直流负载之比不得小于调幅系数ma。,卢莎,18,非线性失真,非线性失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。造成检波器的输出音频电压不能完全和调幅波的包络成正比。但如果负载电阻R选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即可
7、以忽略。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。,卢莎,19,频率失真,频率失真由耦合电容和滤波电容引起。耦合电容主要影响检波的下限频率，滤波电容的容抗应在上限频率时，不产生旁路作用。在音频范围内，耦合电容一般为几uF，滤波电容为0.01uF。,卢莎,20,实验电路,共射级放大电路：反向180，放大检波输出信号,卢莎,21,实验步骤,1、普通调幅波的包络检波（1）集成乘法器幅度调制电路产生普通调幅波（AM）a、直流电压调整（万用表）：调节RW1使1496的PIN6、PIN12的直流电压尽可能相等。调节RW2使1496的PIN1、PIN4的直流电压尽可能相等。b、调制信号：
8、低频信号源模块产生频率600Hz峰峰值600mV的正弦波；输出接集成乘法调幅电路模块的IN3。低频信号源模块跳线 插左边两孔 载波信号：高频信号发生器产生频率10MHz，amp30mV的正弦波；输出接集成乘法调幅电路模块的IN1。c、调整RW1、RW2，输出端得到普通调幅波，OUT端用示波器观察。,卢莎,22,实验步骤,（2）接入二极管包络检波模块IN1端，记录TP1点AM波的波形，峰峰值，频率（3）连接J1、J2断开，调整RW1，在TP2观察检波后不失真信号，记录波形,计算电压传输系数Kd（TP1波形包络峰-峰值与TP2波形峰-峰值之比）。（4）连接J2下，调整RW2，在TP3端观测检出的波形，记录不失真的波形，峰峰值，频率。（5）记录波形不失真时候的调制系数ma，调制信号频率，负载RW1，RW2,卢莎,23,实验步骤,3.观察波形惰性失真分别增大,增大ma（调节集成乘法器幅度调制实验电路板上的RW2），RW1，当波形出现失真时，记录此时波形以及对应的,ma，负载。,负载在TP2时为R1/R2+RW1;TP3时为R1/R2+RW1/R3+RW2,卢莎,24,实验步骤,4.观察波形割底失真把波形调回不失真状态，分别增大ma，调节RW1，RW2,当波形出现失真时，记录此时波形以及对应的ma，RW1，RW2。,
