教学设备

二极管包络检波实验

 
一、      实验目的
4． 加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。
5． 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。
6． 了解电路参数普通调幅波（AM）解调影响。
 
二、实验使用仪器
1．集成乘法调幅实验板、二极管包络检波实验板
2．20MH双踪示波器
3. 万用表
三、实验基本原理与电路
1. 二极管大信号包络检波工作原理
 
       
图2-1 大信号检波电路                       图2-2大信号检波原理
 
 
图2-1是二极管大信号包络检波电路，图2-2表明了大信号检波的工作原理。输入信号为正并超过和上的时，二极管导通，信号通过二极管向充电，此时随充电电压上升而升高。当下降且小于时，二极管反向截止，此时停止向充电并通过放电，随放电而下降。充电时，二极管的正向电阻较小，充电较快，以接近上升的速率升高。放电时，因电阻比大的多（通常），放电慢，故的波动小，并保证基本上接近于的幅值。如果是高频等幅波，则是大小为的直流电压（忽略了少量的高频成分），这正是带有滤波电容的整流电路。当输入信号的幅度增大或减少时，检波器输出电压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。定义为：
                
当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压，则定义为
                                   
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很大而很小时，输出低频电压振幅只略小于调幅波包络振幅，故略小于1，实际上在80%左右。并且足够大时，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、、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。
                                                                     
上式说明，大信号输入电阻等于负载电阻的一半再除以。例如，当=0.8，时，则。
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
检波输出可能产生三种失真：第一种，由于检波二极管伏安特性弯曲引起的失真；第二种是由于滤波电容放电慢引起的失真，它叫对角线失真；第三种是由于输出耦合电容上所充的直流电压引起的失真，这种失真叫割底失真。其中第一种失真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，对于大信号检波器这种失真影响不大，主要是后两种失真。
 (1) 对角线失真。如图2-3电路所示。

图2 -3 对角线失真原理图
避免对角线失真的条件是
                                             
   上式表明或大，则包络线变化快、放电慢，这些都促成发生放电失真。
（2）割底失真。如图2-4所示。
 
 
              
                （a）                               （b）
图2-4 割底失真原理及波形图
设，不产生割底失真的条件为
                   
由该式可见，调制系数愈大或检波器交直流电阻之比愈小，则愈容易产生割底失真。
3.实验电路