二极管包络检波实验报告

自动化学院(系)电子信息工程专业1802班组姓名学号指导老师实验日期2020年6月3日实验名称二极管包络检波一、实验目的1、了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真的知识2、掌握二极管包络检波的原理。二、实验仪器设备multisim仿真软件三、实验原理及电路图成绩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。实验电路图：四、实验步骤及数据分析实验电路图如下所示1、将乘法器调幅实验中调好的m30%的全载波调幅信号（载波信号Vpp=50~100mV）加入Um，观察记录A1接A与A1不接A两种情况的输出波形，并与原来的调制信号作对比A接A1A不接A12、加大调制信号的幅度，使m=100%，观察记录输出波形；A接A1A不接A1A1D13、改变载波信号频率观察记录输出波形的变化。波形m30%m=100%调制信号解调输出是否失真否是4、用示波器比较二极管包络检波器和乘法器、同步检波器在同一载波信号频率下的检波效果，并比较改变载波频率检波效果有何异同。二极管包络检波器乘法同步检波器五、实验结果讨论1、从实验中观察A接A1和A不接A1的比较中可以看出，A接A1时，并联一个C，C变大，输出信号的幅度比A不接A1时要小，放电时间常数RC变大，放电变慢，输出波形与高频调幅波更接近，由此可见，大信号的检波过程，主要是利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程。2、从实验中观察调制信号m30%和m=100%时的输出波形可以看到，m30%时，输出波形不失真，m=100%时，输出波形发生失真，表明二极管包络检波对于m有限制。3、实验中比较二极管包络检波和乘法器同步检波可以得到，包络检波适用范围小，只适用于AM波解调，并且会因参数选择不当产生各种失真（底部切割失真、对角dao切割失真等），但解调电路较简单。同步检波适用范围广，AM波，DSB,SSB信号均可适用，并且检波效率高，检波线性好，乘法器输出电压中，不存在载波分量Wc,工作稳定等优点，但解调电路相对较复杂。