同步檢波器課件

本章主要內(nèi)容：1、概述第六章調(diào)幅信號的解調(diào)2、二極管大信號包絡(luò)檢波器3、同步檢波器1本章主要內(nèi)容：第六章調(diào)幅信號的解調(diào)2、二極管大信號包絡(luò)檢波從調(diào)幅波中不失真地還原出原調(diào)制信號。一、檢波電路的功能從頻譜上看，檢波也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將調(diào)幅波的邊頻或邊帶頻譜搬移到原調(diào)制信號的頻譜處。6.1檢波概述2從調(diào)幅波中不失真地還原出原調(diào)制信號。一、檢波電路的功能331、包絡(luò)檢波

二、檢波電路的分類2、同步檢波

檢波器的輸出電壓直接反映輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化規(guī)律，只適合于普通調(diào)幅波的檢波。在檢波器的輸入端加一個與本地載波信號同頻同相的同步信號實現(xiàn)檢波，主要用于DSB調(diào)幅波和SSB調(diào)幅波的檢波。三、檢波電路的組成產(chǎn)生包含原調(diào)制信號的新頻率成分取出原調(diào)制信號輸入回路非線性器件低通濾波器41、包絡(luò)檢波二、檢波電路的分類2、同步檢波一、大信號檢波的工作原理6.2二極管大信號包絡(luò)檢波器（一）電路組成

+-uiDRC+-uiRui+-Crd由輸入回路、二極管D和RC低通濾波器組成。

RC低通濾波電路的作用：

（1）對低頻調(diào)制信號uΩ來說，電容C的容抗，電容C相當(dāng)于開路，電阻R就作為檢波器的負(fù)載，其兩端產(chǎn)生輸出低頻解調(diào)電壓。（2）對高頻載波信號uc來說，電容C的容抗，電容C相當(dāng)于短路，起到對高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號。

5一、大信號檢波的工作原理6.2二極管大信號包絡(luò)檢波器（一1.輸入為等幅波時設(shè)檢波器未加輸入電壓時，電容C上沒有儲存電荷。輸入等幅信號為Ui=UimCOS(Wct)（二）工作原理分析

61.輸入為等幅波時設(shè)檢波器未加輸入電壓時，電容C上沒有儲+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiDRCui+-Crdididi充i充i放i放+-+-7+uD-+uoiduD=ui-uoRi充+uoi圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（1）當(dāng)輸入信號ui為等幅波時，那么載波正半周時二極管正向?qū)?，輸入高頻電壓通過二極管對電容C充電，充電時間常數(shù)為rdC。因為rdC較小，充電很快，電容上電壓建立的很快,輸出電壓uo很快增長。

--------充電過程id+-+-uo+

uD-DRC+-ui8圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（1）當(dāng)輸入圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形作用在二極管D兩端上的電壓為ui與uo之差，即uD=ui-uo。所以二極管的導(dǎo)通與否取決于uD。當(dāng)uD=ui-uo>0，二極管導(dǎo)通；當(dāng)uD=ui-uo<0，二極管截止。

id+-+-uo+

uD-DRC+-ui9圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形作用在二極管圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（2）ui達(dá)到峰值開始下降以后，隨著ui的下降，當(dāng)ui=uo，即uD=ui-uo=0時，二極管D截止。C把導(dǎo)通期間儲存的電荷通過R放電。因放電時常數(shù)RC較大，放電較緩慢。-----放電過程

i放+-+-uo+

uD-DRC+-ui10圖6-4輸入等幅波時輸出電壓、電流波形（2）ui達(dá)到峰值開結(jié)論：?在實際電路中，為了提高檢波性能，RC取值足夠大，滿足RC>>1/wc、R>>rD的條件，此時可認(rèn)為Uo≈Uim?

當(dāng)輸入信號Ui的幅度增大或減小時，檢波器輸出電壓Uo也隨之近似成比例地增大或減小。11結(jié)論：112.輸入普通調(diào)幅信號（AM波）時檢波器工作過程圖6-5輸入為調(diào)幅波包絡(luò)檢波波形結(jié)論：輸出電壓uo(t)隨著調(diào)幅波的包絡(luò)而變化，從而獲得調(diào)制信號，完成了檢波作用。122.輸入普通調(diào)幅信號（AM波）時檢波器工作過程圖6-5輸入二、大信號檢波器的技術(shù)指標(biāo)（一）電壓傳輸系數(shù)Kd（檢波效率）定義：13二、大信號檢波器的技術(shù)指標(biāo)（一）電壓傳輸系數(shù)Kd（檢波效率）若設(shè)輸入信號輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓uDiDuoUimθ如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線（注意在大信號輸入情況下是允許的），則有：+uD-ui+-CDR+-uoUBZ當(dāng)時則14若設(shè)輸入信號輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓uDiDuoU可見有兩部分：低頻調(diào)制分量：直流分量：有另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達(dá)式：而當(dāng)很大時，（如）代入上式可得：15可見有兩部分：低頻調(diào)制分量：直流分量：有另外，①當(dāng)D和R確定后，θ即為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關(guān)。表明輸入調(diào)幅波的包絡(luò)與輸出信號之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波。則輸出信號為：②

當(dāng)，但理想值。一般當(dāng)，一般計算方法為：當(dāng)輸入信號為：討論：16①當(dāng)D和R確定后，θ即為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，則輸出（二）等效輸入電阻Rid包絡(luò)檢波器常作為超外差接收機(jī)中放末級的負(fù)載，故其輸入阻抗對前級的有載Q值及回路阻抗有直接影響，這也是包絡(luò)檢波器的主要缺點。檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，Rid是對載波頻率信號呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號為等幅載波信號+-uo中放末級RsDRCsCLsisRid+-ui

忽略二極管導(dǎo)通電阻rd上的損耗功率，由能量守恒的原則，檢波器輸入端口的高頻功率，全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻R上消耗的功率。17（二）等效輸入電阻Rid包絡(luò)檢波器常作為超外差即有

又因Kd=cosθ≈1，所以

（三）失真1、頻率失真當(dāng)輸入信號是調(diào)制頻率為的調(diào)幅波時，輸出端B點的電壓頻譜應(yīng)包含，且各頻率分量的振幅比值應(yīng)該與原調(diào)制信號一致，否則將失真。CRLRDCcui+-AB為了取出低頻調(diào)制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示。后級放大器18即有又因Kd=cosθ≈1，所以（三）失真1、頻率失產(chǎn)生頻率失真的原因：電容C和Cc對不同的頻率具有不同的容抗值避免產(chǎn)生頻率失真的條件：2、非線性失真二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號失真產(chǎn)生非線性失真的原因：二極管大信號檢波的非線性失真非常小。這是由于輸出電壓是二極管的反向偏壓，具有負(fù)反饋作用，能使非線性失真減小。19產(chǎn)生頻率失真的原因：電容C和Cc對不同的頻率具有不同的容抗3、惰性失真RC過大，放電太慢，使得輸入AM信號包絡(luò)的變化率>RC放電的速率產(chǎn)生惰性失真的原因：會造成輸出波形不隨輸入信號包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。一般為了提高檢波效率和濾波效果，總希望選取較大的R、C值，但如果R、C取值過大，使R、C的放電時間常數(shù)所對應(yīng)的放電速度小于輸入信號（AM）包絡(luò)下降速度時，tui(t)與uo(t)uo(t)ui(t)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：在任何時刻，電容C上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號的變化率，即203、惰性失真RC過大，放電太慢，使得輸產(chǎn)生設(shè)輸入信號AM信號：電容C

通過R

放電，通過C

的電流為包絡(luò)信號為：包絡(luò)的變化率為：而流過R

的電流為21設(shè)輸入信號AM信號：電容C通過R放電，通過C的電流為包則有由于為檢波器輸出電壓則所以不產(chǎn)生惰性失真的條件為：為避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證A值取最大時仍有故令:22則有由于為檢波器輸出電壓則所以不產(chǎn)生惰性失真的條件為：為即：可解得：有可見，ma、Ω越大，包絡(luò)變化越快，要求RC的值就應(yīng)該越小。當(dāng)，不失真條件變?yōu)?、負(fù)峰切割失真產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的原因：+UAB

-+-UR+uΩ-CRLRDCcui+-AB23即：可解得：有可見，ma、Ω越大，包絡(luò)變化越快，要求RC的值

Uim(1-ma)Uim

URUR

此電壓在Cc上恒定，通過分壓，在R上有：

由于UR對檢波二極管D來說相當(dāng)于一個反向偏置電壓，會影響二極管的工作狀態(tài)。

在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會低于UR,當(dāng)UR>Uim(1-ma)，二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生負(fù)峰切割失真。24Uim(1-ma)UimURUR避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：輸入調(diào)幅波的包絡(luò)的最小值Uim(1-ma)必須大于或等于UR即可得式中，RΩ=RL//R為檢波器輸出端的交流負(fù)載電阻，而R為直流負(fù)載電阻。

三、檢波器設(shè)計及元件參數(shù)的選擇

+-uΩ中放末級RidRLCDRCsLsRsisCc（1）

回路有載要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。一般：

25避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：輸入調(diào)幅波的包絡(luò)的最小值Uim(（2）為保證輸出的高頻紋波?。?）

為了減少輸出信號的頻率失真要求：（4）

為了避免惰性失真：（5）

為了避免底部切割失真：或要求：26（2）為保證輸出的高頻紋波?。?）為了減少輸出信號的頻率失6.3同步檢波器同步：在輸入端外加一個與原載頻信號同頻同相的本地載頻信號一、同步檢波器的組成二、工作原理（一）輸入為雙邊帶調(diào)幅波乘法器低通濾波器uiu0本地載波uΩ輸入已調(diào)波：本地載波：276.3同步檢波器同步：在輸入端外加一個與原載頻信號同頻同則乘法器輸出為：則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號為：本地載波DSB信號經(jīng)過低通濾波器后被過濾28則乘法器輸出為：則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號為：（二）輸入為單邊帶調(diào)幅波輸入已調(diào)波：本地載波：則乘法器輸出為：經(jīng)過低通濾波器后被過濾則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號為：29（二）輸入為單邊帶調(diào)幅波輸入已調(diào)波：本地載波：則乘法器設(shè)本地載頻信號與輸入載頻的不同步量為,相位不同步量為，即三、本地載頻信號不同步的影響（一）輸入為雙邊帶調(diào)幅波乘法器輸出為：則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號為：30設(shè)本地載頻信號與輸入載頻的不同步量為,相位三

當(dāng)頻