二极管检波实验报告

通讯电子电路实验调幅波信号的解调姓名:朱雄伟学号:20081139班级:02320802一、实验目的：1、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法；2、掌握二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真；3、掌握电路参数的选取方法，设计出合理的检波电路。二、实验软件：Multisim三、实验过程：实验内容1、输入信号为：载波频率为100KHz，幅值为10V，调制信号频率为1KHz，调制度m=30%实验电路如图：输出波形：（1）电路器件参数的选择原则二极管的选择：为了提高检波效率，应选取正向电阻小，反向电阻大，同时要求PN结电容小的管子。本次实验选择1N4151二极管。负载电阻R3和滤波电容C1的选择：R3和C1的选择需要综合考虑检波失真、检波效率和输出波形质量等方面因素。为了提高检波效率，R3应较大，C1较小，同时满足R3C1的值比较大；为了防止对角线失真，Ω一定的情况下R3C1不能过大；为了减小输出波形的纹波，R3C1不能过小。下面具体讨论数值计算过程。（2）对角线失真避免对角线失真的条件为：ΩR3C1＜√1−m2m。实验中Ω=1KHz,m=30%,所以可以计算出R3C1＜3.18×10-3。实验中选R3=50kΩ,C1=10nF，R3C1=0.5×10-3，满足要求。（3）割底失真不产生割底失真的条件是：m≤1--R3R3+Ri。本次实验直接用示波器观测输出结果，因此可视负载输入电阻为正无穷，即Ri=∞，可知本次实验不会产生割底失真。（4）检波效率η检波效率与电路参数R3、C1、rD以及信号的大小有关。η=UOmUcm=UO0.3×10V在上述电路参数条件下，如图所示，测得:Uo=4.677V/2=2.3385V所以η=2.3385V/3V≈78%检波电路应该作为上一级电路的负载，因此考虑了设置合理的输入电阻。如不考虑检波电路的输入电阻，电路图如下：通过调整合适的R3、C1值，检波效率可以近似为100%，输出如图：（5）纹波检波后应该尽量减小输出波形的纹波，以得到较为理想的解调结果。实验发现，纹波的大小和电容的放电时间常数，即R3C1，和载波频率的关系有关。载波频率一定的情况下，R3C1如果太小，小到放电时间常数可以与载波信号周期相比拟，就会出现较大的纹波。比如选R3=5kΩ，C1=10nF，则R3C1=5×10-5，而载波周期Tc=1/100k=10-5,此时就会产生较大纹波，如图：而如实验中，取R3C1=0.5×10-3，电容放电时间常数远小于载波信号周期，如图：可以测得本次实验输出结果的纹波大小如右图所示：ΔV=225.320mV前面已测得输出幅值：Uo=2.3385V可知ΔV/Uo≈0.0964，基本可以满足检波要求。实验内容2、加大调制信号的幅度，使m=100%，观察记录检波输出波形对角线失真：不失真条件ΩR3C1＜√1−m2m，而此时m=100%，即√1−m2m=0，所以不管R3、C1的值怎么选择，都必然会产生对角线失真，如图：割底失真：由于本次实验为理想情况，即Ri=∞，所以仍不会产生割底失真。但实际电路中，如果m=100%,就必然会产生失真割底失真，于是在实验中附加直流电源模拟负载影响，产生失真波形如图（同时有对角线失真）：因为此时输出已经产生了严重的失真，所以对检波效率和纹波的讨论已经失去意义。实验内容3、改变载波信号频率，fc=500kHz，其余条件不变，观察记录检波器输出端波形。输出波形如图：由于载波频率的增加，电容的充电和电容电压的保持更加充分，检波效率会有所提高；同时，由于载波信号周期的减小，使得输出波形的纹波明显减小，波形质量明显提高。如右图所示：ΔV=49.681mV，ΔV/Uo≈0.0212。四、实验分析与总结：1、实验电路中器件参数R3、C1的选择是在综合考虑了检波效率、检波失真和纹波大小等因素之后确定的，本次实验最终确定的R3=50kΩ,C1=10nF就是通过上述过程的分析计算得出的，基本满足了检波要求。2、本次检波电路实验基本上是在理想情况下进行，实际设计电路时还应考虑到上一级对检波电路的输入电阻以及下一级的负载电阻的影响，尤其是在考虑下一级电路时要避免割底失真。3、通过实验内容3得知，提高载波信号的频率，既有利于提高检波效率，又能使输出波形的纹波减小，提高输出波形的质量。4、实验最终的输出结果还原了调制信号的波形，检波效率和限制纹波都基本达到了要求，成功实现了检波。