二极管电路总结

刘亚郡（0839011） 通信电子线路期末作业 2011-6-5
二极管电路总结
一、 二极管平衡混频器
工作原理:V 1m>>V 2m , V 1m>>V D(on) v 1(t )=V 1msin ω1t ;v 2(t )=V 2msin ω2t
v 1控制 D1 、 D2开关工作. 若v 1>0， D1、D2导通 ；若v 1<0，D1、D2截止.则
实现相乘条件: i 经LC 中频带通滤波器,中心频率谐振在ωI = ωL- ωc 上,
即可实现混频。

二、 二极管环形混频器
工作原理：其中vL 为本振信号vL=VLmcos ωLt vs=Vsm(1+Macos Ωt)cos ωct
vL 控制D1、D2开关函数为K1(ωLt)，
vL 控制D3、D4的开关函数为K1(ωLt-π)，则 iI=
iII=
i 经LC 中频带通滤波器，中心频率谐振在
上，BW3dB=2，则实现
混频
三、 单二极管调幅电路 工作原理：当U C>>U Ω时,流过二极管的电流i D
实现调幅只能产生AM 信号： 四、 二极管平衡调制电路
工作原理：当U C>>U Ω时，能够产生DSB 信号。

I L C ωωω=-12
12
1L m i
υωω±cos cos 22
()()D D D D C c D D
C c C c g g g
i U U t U t
g g
U
t U t ωπωωππ
ΩΩ=+Ω++-Ω+-Ω+⋅⋅⋅
u D1
£(t)
Ω+=u u u C D 1Ω
-=u u u C D 2))(()(11Ω+==u u t K g u t K g i C C D D C D D ωω))(()(22Ω-==u u t K g u t K g i C C D D C D D ωωΩ=-=u t K g i i i C D D D L )(221ω
i L中包含F分量和(2n+1)f c±F(n=0,1,2,…)分量,
若输
出滤波器的中心频率为f c,带宽为2F,谐振阻抗为R L,
平衡调制一种实际电路:
工作原理：在u1=uΩ,u2=u C的情况下：
经滤波后,有
六、双桥构成的环形调制电路
工作原理：调制电压反向加于两桥的另一对
角线上。

如果忽略晶体管输入阻抗的影
响,则图中u a(t)为
因晶体管交流电流i C=αi e≈i e=u e(t)/R e,所以输
出电压为
七、二极管峰值包络检波器
V D和R C低通滤波器组成。

式中,ωc为输入信号的载频,在超外差接收机中则
,RC网络的阻抗Z应为
检波原理：(1)检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容
对电阻R放电的交替重复过程。

(2)由于RC时常数远大于输入电压载波周期,放电慢,使得二极管负极
永远处于正的较高的电位(因为U o≈U m)。

(3)二极管电流i D包含平均分量(此种情况为直流分量)I av及高频分量。

二极管包络检波器输出电路如下所示：
44
2()2[cos cos3]cos
3
8
cos
L D
c D c c
o L D c
i g K t u g t t U t
u R g U t t
ωωω
ππ
ω
π
ΩΩ
Ω
'
==-+
⋅⋅⋅Ω
=
1
1
1
1
()()
4
()cos cos
a c
d
L
o c
e d
R
u t u K t
R r
R R
u t U t
R R r
ω
π
Ω
Ω
'
=
+
=-Ω
+
2
()0()
c
Z Z R
ω=Ω=
u C
U1U2
u i
U3u C U4
U A
U B
通断断
通
(a)
(b)
(c)
U o
u o
i D
U av
(a)(b)
检波器的实际电路： 其特点如下
八、二极管并联检波器 其原理电路、波形、实际电路如左图：
工作原理：根据能量守恒原理,实际加到
并联型检波器中的高频功率,一部分消耗 在R 上,一部分转换为输出平均功率, 即 当U av ≈U C 时(U C 为载波振幅)有
九、二极管小信号检波器
工作原理：小信号检波是指输入信号振幅在几 毫伏至几十毫伏范围内的检波。

这时,二极管的 伏安特性可用二次幂级数近似,即 一般小信号检波时K d 很小,可以忽略平均电压负 反馈效应,认为 将它代入上式,可求得i D 的平均分量和高频基波分 量振幅为
若用ΔI av=I av-a 0表示在输入电压作用下产生的平均电流增量,则 相应的K d 和R i 为 若输入信号为单音调制的A M 波,因Ω<<ωc,可用包络函数U (t)代替U m
u i
R £
£
«
(a)(c)(b)u C
V D u
D
R 1
C g
R g
C 1
R V D
E
c
C c
u D
t
t
t 000
u
C
u i
222
2223
C C av
i i
U U U R R R R R ≈+
≈0t
Q 2012D D D
i a a u a u =++cos D i aV i m c u u u u U t ω=-≈≈2
021112aV m
m
I a a U I a U =+≈2
212
aV aV m
U I R a U ∆=∆≈211
1
21
aV d m
m m i D U K a RU U U R r I a ∆=====2
2222221(1cos )2
111[(1)2cos cos2]222
aV m m U a RU m t a RU m m t m t ∆=+Ω=++Ω+Ω
十、乘积型解调器
工作原理：设输入信号为DSB 信号,即
u s=U scos Ωt cos ωc t ,本地恢复载波u r=U rcos(ωr t +φ), 这两个信号相乘
经低通滤波器的输出,且考虑ωr-ωc=Δωc 在低通 滤波器频带内,有 由上式可以看出,当恢复载波与发射载波同频同相时, 即ωr=ωc,φ=0,则 u o=U ocos Ωt 乘积型解调器实际电路如左图所示： 十一、叠加型同步检波器
工作原理：是将
DSB 或SSB 信号插入恢复载波,使之
成为或近似为AM 信号,
再利用包络检波器将调制信号恢复出来。

对DSB 信号言,只要加入的恢复载波电压在数值上满足一定的关系,
就可得到一个不失真的AM 波。

设单频调制的单边带信号(上边带)为
u s=U scos(ωc+Ω)t =U scos Ωt cos ωc t -U ssin Ωt sin ωc t
十二、平衡同步检波电路 工作原理：可以减小解调器输出电压的非线性失真。

它由 两个检波器构成平衡电路,上检波器输出如式,下检波器的输出 u o2=K d U r(1-mcos Ωt )
则总的输出：uo =u o1-u o2=2Kd U r m cos Ωt
如图所示：u s+u r=(U scos Ωt +U r)cos ωc t -U ssin Ωt sin ωc t = U m(t )cos[ωc t +φ(t )] -u s+u r=(-U scos Ωt +U r)cos ωc t +U ssin Ωt sin ωc t =U m2(t )cos[ωc t +φ2(t )]
t
U U t
U t t U t U U t U s r s s s r m Ω-Ω-=Ω+Ω-=cos sin arctan
)()sin ()cos ()(2222φ)
()cos 1(cos 21cos 21cos 2)(22
22
2s r r r r s
r s s r s
r
m U U t m U t m m U t U U U U t U U U U t U >>Ω-≈Ω-+=Ω-⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=Ω-+=
{cos cos cos()1
cos cos[()]cos[()]2
s r s c r s r r c r c u u U t t t t U U t t t ωωϕωωϕωωϕ=Ω+=Ω-++++cos()cos o o c u U t t
ωϕ=∆+Ωu u £«
u o
£
)cos 1(1t m U K u r d o Ω+=；)cos 1(2t m U K u r d o Ω-=；检波器输出：)(t U K u m d o = 十三、变容二极管直接调频电路 1. 变容二极管全部接入电路
特点：优点：用变容管作为回路总电容，这种直接调频方法的频偏大，调制灵敏度高；缺点：振荡器载频频率稳定度不高，变容二极管的电容不仅受直流偏压和调制电压的控制，同时受高频振荡电压的控制。

2. 变容管作为回路总电容全部接入回路
最大频偏减小了P 了载波频率稳定度。

3. 实际电路举例如下图所示：
4. 双变容背靠背连接
特点：对直流偏置和调制信号而言，两变容管 并联，其工作特点和受调制状态相同；对高频 振荡信号，两变容管串联。

其振荡频率和等效 电容为
十四、变容二极管对晶体管振荡器直接调频电路 变容二极管作用：由图可知,变容二极管相当 于晶体振荡器中的微调电容,它与C 1、C 2的 串联等效电容作为石英谐振器的负载电容C L 。

由于晶体振荡器的频率稳定度很高。

变容二 极管的变化所引起调频波的频偏很小，这个偏 移值不会超过晶体串联、并联两个谐振频率差
R
b1
C b
C j
L
(b)
10 k (a)(b)
值的一半。

十五、变容二极管调相电路(间接调频电路) 1. 单回路变容器调相器
工作原理：它将受调制信号控制的变容管作 为振荡回路的一个元件。

L c1、L c2为高频 扼流圈,分别防止高频信号进入直流电源及
调制信号源中。

高Q 并联振荡电路的电压、
电流间相移为:
当Δφ＜π/6时,tan φ≈φ,上式简化为 设输入调制信号为U Ωcos Ωt ,
(此处为回路谐振频率的偏移)为
当Δφ＜π/6时,tan φ≈φ,上式简化为
2. 三级回路级联的移相器
十六、微分鉴频电路
工作原理：设调制信号为u Ω=f (t),调频波为：
对此式直接微分可得：
十七、斜率鉴频电路
1. 单回路斜率鉴频器及其波形
2arctan()
o
f Q f ϕ∆∆=-
出
入
f ∆
3 1 1 Ω
u o
00()cos[()]
()[()]sin[()]t FM c f t FM c f c f u t U t k f d u t u U k f t t k f d dt ωττωωττ=+==-++⎰⎰U U t
∆ f
(t)
(b)
2双离谐平衡鉴频器
特点：双离谐鉴频器的输出是取两个带
通响应之差,即该鉴频器的传输特性或鉴 频特性,如图（b ）中的实线所示。

其中 虚线为两回路的谐振曲线。

从图看出,
它可获得较好的线性响应,失真较小,灵 敏度也高于单回路鉴频器。

十八、叠加型相位鉴频电路
鉴频特性曲线
2. 电容耦合相位鉴频器
工作原理：(b)是图(a)的简化等效电路，则 i 1(R 1+R L)-i 2R L=u c1 ；i 2(R 2+R L)-i 1R L=u c2 u o=(i 2-i 1)R L 当R 1=R 2=R 时，可得
当f =f c 时，U D1=U D2, i 1=i 2,但以相反方向流过 负载RL,所以输出电压为零；
f
C
£«
u o2u o £«£o
0(f 0
)∆ f (t)∆f (f)U
t (a)
(b)f
(或2 )
∆f f a
¢Ù¢Ú
f 0
(c)
t
0U
o
2
C
L 4
C
C L
4
(a)(b)
(c)
212121211()()
22c c o L o c c d D D u u u R R u u u K U U -=+=-=-
当f >f c 时，U D1>U D2, i 1>i 2,输出电压为负； 当f <f c 时，U D1<U D2, i 1<i 2，输出电压为正。

二十、正交鉴频器
原理：由左图是某电视机伴音集成电路， 它包括限幅中放(V 1 ,V 2;V 4、V 5;V 7、Ｖ8 为三级差分对放大器，V 3、V 6和V 9为三 个射极跟随器)、内部稳压(V D1～V D5、 V 10)和鉴频电路三部分。

其传输函数为
● 移相网络机器相频特性如下所示：
二十一、晶体鉴频器原理电路
原理：电容C 与晶体串联后接到调频信号源。

V D1、R 1 ,C 1和V D2、R 2、C 2为两个二极管 包络检波器。

为了保证电路平衡，通常V D1 与V D2性能相同，R 1=R 2,C 1=C 2。

● 晶体鉴频器的鉴频特性
211
111()()111()j C jQ LC R L H j j j C j C R L
ωωωωξωωω+-==++
+-u FM (t)U 0
f q f 0
f c。