实验四二极管包络检波实验

高频实验报告实验名称：二极管包络检波实验南京理工大学紫金学院电光系一、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、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。3、了解电路参数对普通调幅波（AM）解调影响。二、实验基本原理与电路1.二极管大信号包络检波工作原理uittu2u2uiUcmmaUcmU0UΩm直流成分U0图4-1大信号检波电路图4-2大信号检波原理图4-1是二极管大信号包络检波电路，图4-2表明了大信号检波的工作原理。输入信号)(tui为正并超过C和1R上的)(0tu时，二极管导通，信号通过二极管向C充电，此时)(0tu随充电电压上升而升高。当)(tui下降且小于)(0tu时，二极管反向截止，此时停止向C充电并通过LR放电，)(0tu随放电而下降。充电时，二极管的正向电阻Dr较小，充电较快，)(0tu以接近)(tui上升的速率升高。放电时，因电阻LR比Dr大的多（通常kRL10~5），放电慢，故)(0tu的波动小，并保证基本上接近于)(tui的幅值。如果)(tui是高频等幅波，则)(0tu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)(tui的幅度增大或减少时，检波器输出电压)(0tu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)(0tu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)(0tu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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定义为：cmamcmamdUmUUmU)()(调幅波包线变化的幅度检出的音频电压幅度当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压0U，则d定义为cmcmdUUUU00)()(检波电压的幅值整出的直流电压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CRL很大而Dr很小时，输出低频电压振幅只略小于调幅波包络振幅，故d略小于1，实际上d在80%左右。并且R足够大时，d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LR、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inR。dLinRR2~上式说明，大信号输入电阻inR等于负载电阻的一半再除以d。例如kRL1.5，当d=0.8，时，则kRin2.38.021.5。由此数据可知，一般大信号检波比小信号检波输入电阻大。3.二极管大信号包络检波器检波失真检波输出可能产生对角切割失真：是由于滤波电容放电慢引起的失真，也可称为惰性失真。(1)对角切割失真。如图4-3电路所示。tuuiu0图4-3对角线失真原理图避免对角线失真的条件是aaLmmCR21上式表明am或大，则包络线变化快、LCR放电慢，这些都促成发生放电失真1.实验电路二极管大信号包络检波实验电路如图4-4所示。图4-4二极管大信号包络检波实验电路三、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ma为0.3的普通调幅波（AM），由IN1端加入，由TP1点监测波形与幅度。TP1D1C1RW1C3123J3RW2TP3R4RW3T1T2C4R5R6R7C5TP4TP5C7R8LEDK包络检波R1C2+12IN1OUTJ2R2R3TP2JIL?CA4-0808（2）连接J1，J2断开，调整RW1、RW2在TP2观察检波后不失真信号，并记录波形,并计算电压传输系数Kd（TP1波形与TP2波形相比）。Kd=360mv/600mv=60%普通调幅波（AM）波形不失真信号波形2.对角切割失真观测与防止。产生的普通调幅波（AM）的调幅系数ma（即调节RW2）、调制信号频率Ω、二极管大信号包络检波实验电路上连接J1，J2断开，由IN1端加入普通调幅波（AM），调节集成乘法器幅度调制实验电路板上电位器RW1，在TP2点观测图4-5所示对角切割失真（惰性失真）波形图，其实测波形图如图4-6所示。tuuiu0图4-5对角切割失真波形图图4-6对角切割失真实测波形图调节ma、调制信号频率、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1，使对角切割失真消失，验证避免对角切割失真条件：aammCR21表4-1避免对角切割失真测试表：Ωma负载（R1+R2+RW1）第一次2．513K0.33.69K注：C1:0.01uFR1:510对角切割失真波形对角切割失真实测波形四、实验总结与体会本次实验，加深了对二极管包络检波工作原理的理解,掌握了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。