3_1精密检波电路剖析
检波电路分类及原理分析
举例：ADI公司的有效值检波器AD8362对不同信号的响应
由上图可以看出：RMS-DC变换检波电路对于不同的输入信号均具有良好 的输出线性和稳定性以及较宽的线形动态范围。
五、频谱仪如何实现功率测量
ATT 变频
RBW 包络检波
对数 放大器
VBW
采样和数据处理
检波方
式
A/D
显示
LO
频谱仪的信号功率检测实现如上图所示：输入信号经可变衰 减器（频谱仪的ATT）衰减后进行下变频处理，变频后的信 号经过可变带宽带通滤波器进行滤波（频谱仪的RBW）后 送入包络检波器进行信号的包络检测，经对数放大器放大后 （有些指标不用经过对数放大器）送入低通滤波器进行视频 滤波（频谱仪的VBW），再接下来就由微处理器控制信号的 采样方式（频谱仪的检波方式的选择）并进行A/D转换后送 至显示器显示。
RF信号功率检测技术
编写：朱俊杰
研发中心预研部射频室
2005年07月
目录
功率检测的意义 功率的定义 常用的几种单位之间的关系 功率检测常用的几种方法 频谱仪如何实现功率的测量 常用的功率检测方法适用范围比较 几种实际使用电路实测结果 总结
一、功率检测的意义
在测量方面的意义：准确的功率检测可以让 用户了解设备的当前工作状态。
六、常用的功率检测方法适用范围比较（续）
RMS-DC变换检波电路：此类产品的输出电压是对 应输入信号的有效值，所以又被称为“TRUE POWER”检波器。ADI公司的AD836*系列即为此类 产品。该类产品可以准确测量任意类型信号“真实” 功率，但该类器件与二极管检波器和对数检波器相 比的不足为价格较为昂贵（AD8362的网上公开价 格为$6.25),RMS-DC变换检波电路非常适用于峰值 因子不断变化的信号(如CDMA和WCDMA信号的功 率检测)。
三极管检波电路
三极管检波电路
在很多收音机中的检波器普遍都使用二极管，这里我向大家介绍一款三极管检波电路，电路如图JB-1所示。
该三极管检波电路是利用BG2的基-射极的PN结来完成检波任务的，自动增益控制电压从BG2的集电极取出，当输入信号增强时，通过BG2电流IC2增大，IC2的增大使得BG2的集电极电位降低，这又使末级中房管BG1的基极电位下降，从而是BG1的增益下降。
调整R2使BG1的集电极电流在0.3--0.7mA范围内，这时检波管BG2的静态工作电流约在20μA--40μA范围内。
三极管检波电路有如下特点：
1、与二极管相比，在失真系数相当下，其检波效率大大提高，功率增益接近0db，而二极管检波器的功率增益约为-20db。
2、输入阻抗高，由二极管检波的1--2千欧提高到20千欧左右，这可使B2次级匝数增大，有利于改善A GC的控制。
3、因为检波管BG2接成发射极输出器，所以其输出阻抗小约500欧，只有二极管检波器的1/2-1/3，使其带负载能力增强。
4、传输系数高，比二极管检波约大2-3倍，这使末级中放管不容易产生阻塞现象。
检波电路详解知识交流
3
3Rd
R
R ---检波器负载电阻 Rd ---检波器二极管内阻
当R>>Rd时，0，cos1。即检波效率Kd接近 于1，这是包络检波的主要优点。
2) 等效输入电阻Rid
R idV Iiim m 2K d V V iim m /R2K R d
Vim --- 输入高频电压的振幅 Iim --- 输入高频电流的的基波振幅
也就是要求 dvC(t) dV(t)
dt
ห้องสมุดไป่ตู้
dt
电容放电
dv c =
vc
dt
RC
调幅波包络 V ( t) V o1 m m a c o ts
包络变化率 dd(V t)t V om ma si nt dV dim tm a V im si n t
代入 d v c > d V i
dt dt
得 1m a 1(R C )20
检波电路详解
检波器分类: 同步检波 包络检波
解调过程是和调制过程相对应的，不同的调制方式对应于不同的解调。
振幅调制过程：
AM调制 DSB调制 SSB调制
峰值包络检波
包络检波：
解调过程
平均包络检波
同步检波：叠加型同步检波
乘积型同步检波
检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件， RC低通滤波器。其如下图所示
viVi cosit
对二极管加一正偏压抵消VBZ 则电容C上的输出电压为
vc vi cos
可以证明 3 3Rd R
S(vd-VBZ)
Id={ 0
Vd>VBZ Vd<VBZ
iD
-vC vD
精密检波电路
VD 引起的相对误差为 ：
V
(R 1 R 2) V D
2 A oR 2 V im
r引起的相对误差为
精 密 半 波 整 流 电 路
r
3.1.2
精 密 半 波 整 流 电 路
当vi<0时，运放的输出电压Vo`为正， 当 vi > 0 时，运放的输出电压 Vo`为负， 二极管 D1 截止，D2导通，相当于 二极管D2截止，D1导通，输出电压 反相比例放大器，其输出电压 Vo= -（R2／R1）Vi
Vo = 0
精 密 半 波 整 流 电 路
R 2
精 密 半 波 整 流 电 路
可见，在精密半波整流
电路中，二极管的阈值 电压VD 和非线性电阻r仍 会影响电路的输出而造 成误差； 由于负反馈的作用，这 种影响减小为原来的 1／Aoβ。
精 密 半 波 整 流 电 路
电路用作平均值测量， 当输入电压为正弦波时，输 出电压的平均值为：
波整流电路为基础，可 以构成精密全波整流电 路。这种电路不管输入 是正还是负，输出总是 正电压，故又称为绝对 值电路。
一、
精 密 全 波 整 流 电 路
Vo1
该电路由半波整流电路加加法器组 成。 取R1= R2= R3= R5= 2R4，R4=RO。
简单绝对值电路
精 密 全 波 整 流 电 路
精密半波整流电路的输出电压 为
0 Vo V i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
vi 0 vi 0
精 密 半 波 整 流 电 路
相敏检波电路工作原理
相敏检波电路工作原理
相敏检波电路是一种用于检测并提取调制信号的电路。
它的工作原理如下：
1. 输入信号：相敏检波电路的输入通常是一个高频载波信号和一个调制信号。
2. 相移：通过一个相移电路将输入的高频信号相位进行调整，使得它与调制信号的相位保持一致。
3. 相乘：将相位调整后的高频信号与原始的高频信号进行相乘。
这样做的目的是通过相乘操作将高频信号中的频率成分与调制信号的频率成分相乘，并将其他频率成分滤除。
4. 低通滤波：通过一个低通滤波器将相乘后的信号中的高频成分滤除，只保留与调制信号频率相近的低频成分。
5. 输出信号：经过滤波后，只剩下调制信号的低频成分，即提取出了调制信号。
这个输出信号可以用于后续的处理或者直接作为调制信号的提取结果。
相敏检波电路的工作原理依赖于相位调整、相乘和滤波等基本操作，通过这些操作可以有效提取出调制信号。
检波器的工作原理
检波器的工作原理标题：检波器的工作原理引言概述：检波器是一种用于检测和提取调制信号的电子设备。
它在无线通信、广播、雷达和其他许多应用中起着关键作用。
本文将详细介绍检波器的工作原理。
一、整流器1.1 直流整流器直流整流器是最简单的检波器类型之一。
它通过将交流信号转换为直流信号来进行检测。
直流整流器的工作原理是利用二极管的单向导电性质，将正半周的交流信号通过，而将负半周的信号阻断。
这样，输出信号就是输入信号的正半周波形。
1.2 平均检波器平均检波器是另一种常见的检波器类型。
它通过将交流信号整流为直流信号，并使用一个低通滤波器平滑输出信号。
平均检波器的工作原理是将交流信号整流为直流信号，然后通过低通滤波器去除高频成分，从而得到平均值。
这种检波器适用于对信号幅度的平均测量，如音频信号的测量。
1.3 峰值检波器峰值检波器是一种用于检测信号峰值的检波器。
它通过将交流信号整流为直流信号，并使用一个保持电路来捕捉信号的峰值。
峰值检波器的工作原理是将交流信号整流为直流信号，然后使用一个电容来存储信号峰值。
这种检波器适用于对信号幅度的瞬时测量，如雷达和通信系统中的应用。
二、调制解调器2.1 相干解调器相干解调器是一种用于解调调幅信号的检波器。
它通过与载波信号进行相干检测，提取载波信号的相位和幅度信息。
相干解调器的工作原理是将调制信号与本地载波信号进行乘法混频，然后通过低通滤波器去除高频成分，得到解调后的信号。
2.2 非相干解调器非相干解调器是一种用于解调调幅信号的检波器。
它通过直接检测调制信号的幅度来提取信息。
非相干解调器的工作原理是将调制信号整流为直流信号，并使用一个低通滤波器平滑输出信号。
这种解调器适用于信号幅度的测量，如广播接收机中的应用。
2.3 相位解调器相位解调器是一种用于解调调频信号的检波器。
它通过检测信号相位的变化来提取信息。
相位解调器的工作原理是将调制信号与本地参考信号进行相位比较，然后通过低通滤波器去除高频成分，得到解调后的信号。
包络检波电路_高频电子电路（第2版）_[共3页]
![包络检波电路_高频电子电路（第2版）_[共3页]](https://img.taocdn.com/s3/m/56d89898fe4733687f21aa9a.png)
高频电子电路（第2版）– 64 – 后者可以对任何调幅波进行检波。
3.3.1 包络检波电路包络检波器电路简单、效率高，在普通接收机中使用非常广泛。
包络检波电路如图3-27所示。
它由一个二极管与一个电阻、电容并联网络构成。
电路中电阻、电容并联网络为低通滤波器。
电路的输入电压较大，一般在500mV 以上。
1．工作原理设二极管为理想的，由于二极管的单向导电性，当载波的正半周时，二极管导通，电容C 被充电。
由于二极管的正向导通电阻很小，故充电时间常数很小，很快充到输入信号的峰值。
当输入信号下降时，电容C 上的电压大于输入信号电压，二极管反偏截止，电容通过电阻放电。
由于放电时间常数远大于充电时间常数，故放电缓慢。
当下一个正半周时，从输入电压大于电容C 上的电压时开始，二极管重新导通，再重复前面的过程。
其过程类似于半波整流加电容滤波，只是输入电压不是等幅波，输出电压具有频率为载频的纹波，经低通滤波器的滤波，可将其滤掉，取出的电压的变化将与包络的变化一致，达到检波的目的。
其输出波形如图3-28所示。
图3-27 包络检波电路 图3-28 二极管包络检波输出波形 2．性能分析（1）二极管的通角θ理论上讲，θ越小，输出电压越接近调幅波的包络，失真越小。
通角θ的分析方法类似于丙类功率放大器的折线分析法。
θ为θ≈ （3-27）式中，d g 为二极管正向特性折线化后的斜率。
只有在大信号时，二极管的伏安特性才能用折线近似，d g 近似为常数，故包络检波适宜大信号。
可见R 越大，θ越小。
（2）检波器的电压传输系数K d检波器的电压传输系数也称为检波效率。
它是指检波器的输出电压与输入高频电压振幅的比。
Ωm d a im cos U K M U θ=≈ （3-28） 式中，分子为输出端低频电压的振幅；分母为输入调幅波的包络变化的振幅；M a 为调幅系数。
显然，检波器的电压传输系数越大，说明在同样的输入电压时，得到的低频输出电压越大，。
测控电路 课后答案 第三章
第三章 信号调制解调电路3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。
而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。
为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。
调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。
在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。
一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。
也可以用脉冲信号作载波信号。
可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。
3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。
常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。
用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。
这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。
在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。
经过调制的载波信号叫已调信号。
3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。
调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。
常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。
调幅信号s u 的一般表达式可写为：t mx U u c m s cos )(ω+=式中 c ω──载波信号的角频率；m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。
图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。
图X3-1 双边带调幅信号a) 调制信号 b) 载波信号 c) 双边带调幅信号3-4 什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。
3_1精密检波电路
工 作 原 理
1 R1 = R2 = R3 = R4 2
则得 :
V０＝－Vi ＝－
可见，该电路实现了绝对值 可见， 该电路 阻 ， 匹配电阻， 匹配电阻， 电路， 电路， 电 选
四、 高精 度绝 对值 电路
Vi > 0，S1导通，S2断开； ， 导通， 断开； Vi < 0，S2导通，S1断开； ， 导通， 断开； 这种电路可对1mV左右的小信号进 左右的小信号进 这种电路可对 行检测，其误差小于0.05%。 行检测，其误差小于 。
峰 值 整 流 电 路
为正时， 截止， 导通， 当Vi为正时，D1截止，D2导通，电 很快被充电， 容C很快被充电，使Vc=Vi。， 很快被充电 Vo=Vi，即输出电压 o随着输入电 即输出电压V 压Vi的增大而增大，但不会超过Vi。 的增大而增大，但不会超过
工 作 原 理
当Vi增大到峰值后开始下降时，A1的 增大到峰值后开始下降时， 增大到峰值后开始下降时 同相端电压就小于反相端电压， 同相端电压就小于反相端电压，从而 使得D 导通， 截止。电容C处于记 使得 1导通，D2截止。电容 处于记 忆状态，其电压V 保持不变， 忆状态，其电压 c保持不变，则输出 电压Vo保持为输入信号的第一个峰值 电压 保持为输入信号的第一个峰值 重复上述过程。 Vimax。当Vi＞Vo时，重复上述过程。
工 作 原 理
导通， 截止。 当Vi ＞ 0时D1导通，D2 截止。 时 导通
工 作 原 理
A1的反相端电位与 2 反相端电位 的反相端电位与A 相等，且均等于V 此时R 相等，且均等于 i。此时 2 和 R3 上无电流（ 截止， 上无电流（因 D2 截止，R2 －R3两 端电位相等），因而R ），因而 端电位相等），因而 4上也不可能 有电流。所以 A2 为同相跟随器， 有电流。 为同相跟随器， 其输出电压为 ：Vo=Vi
检波电路详解
即大信号二极管的输入电阻约等于负载电阻的一半。 由于二极管输入电阻的影响，使输入谐振回路的Q值降
低，消耗一些高频功率。这是二极管检波器的主要缺点。
如果忽略二极管导通电阻上的损耗功率，则由能
量守恒的原则，输入到检波器的高频功率，应全部转 换为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为直流）
即有 Vim2
2 Ri
6.4 振幅解调(检波)原理与电路
6.4.1 概述
振幅解调(又称检波)是振幅调制的逆过程。它的作用是
从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。
从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失
真地从载波频率附近搬移到零频率附近,因此，检波器也属于
频谱搬移电路。
中放来
非线性 器件
到功放 低通 Fmax
f f1
cos[(21
)t
]
1 4
V1V0
cos[(21
)t
]
低通滤波器滤除 21 附近的频率分量后，就得到频率为的低频信号，
v
1 2
V1V0
cos cost
x
v0 O
v2 O
输电 入压 双振 边幅 带O
1- 1+
本波 地振 载幅
O
0
低通 v
相电
乘压 后振
O
幅
O 21- 21+
低压 频振 电幅
O
由式可见，低频信号的输出幅度与 cos 成正比。当 0 时，
中放级
82k R3
C5
D 5100p
680
C1
C2
5100p 30
R2
4.7k 为了更好地滤波，也将负载
+ Cd
电压绝对值电路之欧阳地创编
1、精密检波器电路用普通检波二极管作检波器时，由于其正向伏安特性不是线性的，因此在小信号下，检波失真相当严重。
另外，二极管的正向压降随温度而变，所以检波器的特性也受温度影响。
用运算放大器构成的精密检波器，能克服普通二极管的缺陷，得到与理想二极管接近的检波性能。
而且检波器的等效内阻及温度敏感性也比普通检波器好得多。
图 1 精密检波电路如图1所示：当Usr为负时，经放大器反相，U'sc>0，D2截止，D1导通。
D1的导通为放大器提供了深度负反馈，因此，放大器的反相输入端2为虚地点，检波器从虚地点经过R2输出信号。
所以Usc=0。
当Usr为正时，U'sc<0，所以D1截止，只要U'sc达到-0.7V，D2就导通，这时，可把D2的正向压降UD看成是放大器的输出失调电压，因此电路相当于反相输入的比例放大器，其传输特性为Usc=-(R2/R1)Usr=-Usr。
综上所述，上图的传输特性为Usc=0(Usr<0)；Usc=-Usr(uSR>0)。
2、绝对值电路如下图2所示，该电路是正输出绝对值电路。
以A1为中心组成的电路是精密检波器电路，以A2为中心组成的电路是加法器。
其工作原理如下：当输入信号为负时，检波器A1的输出电压vo1=0，加法器A2的输出电压为i i o v v R R v -=-=)(35（1）当输入信号为正时，检波器A1的输出电压i v R R vo 211-=，加法器A2的输出电压为i i o i v R R R R v R R v R R v R R vo 21453514535)(•+-=+-= （2）图 2 绝对值电路令R 1=R 2=R 3=R 5=2R 4，则 vo=vi综上所述，图的传输特性和理想特性曲线为：。
差动变压器精密绝对值检波电路的研究
差动变压器精密绝对值检波电路的研究柏受军;王鸣;杨元园【摘要】Detection circuit is the key to conditioning circuits of linear variable differential transformer displacement sensor. On the basis of the analysis of disadvantages of the traditional rectification circuit, precision absolute value detection circuit is designed. Circuit simulation and experimental results show that, stability and linearity of LVDT are improved by using precise absolute circuit.%检波电路是差动变压器位移传感器调理电路中的关键部分，在分析常用全波整流电路缺点的基础上，设计精密绝对值检波电路，并成功应用于传感器调理电路中．电路仿真和实验结果表明，利用精密绝对值电路町以提高差动变压器的线性度和稳定度．【期刊名称】《安徽工程大学学报》【年(卷),期】2012(027)003【总页数】4页(P48-51)【关键词】绝对值电路;差动变压器;位移传感器;检波电路【作者】柏受军;王鸣;杨元园【作者单位】安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室,安徽芜湖241000;安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室,安徽芜湖241000;安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室,安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】TP212位移测量是测控系统中一种最基本的测试工作，在众多位移传感器中，差动变压器式位移传感器是测量中等位移时应用最广泛的一种传感器，它具有结构简单，测量线性范围大，测量电路可靠，较好的分辨力和灵敏度，以及较低的价格等优点.差动变压器式位移传感器（差动变压器）是通过把被测位移量的变化转换成线圈互感的变化，实现位移的测量.差动变压器输出的是一个随衔铁位移变化的调幅波［1－2］，为了从输出的调幅波中解调出位移信号，常用的检波电路有二极管电桥全波整流电路和由运算放大器构成的全波精密整流电路，但是，前者对微弱信号检波时会产生较大误差，后者对大信号检波时会产生饱和现象.本文设计的精密绝对值电路既可以精确地对微弱信号检波，又可以做到对大信号检波的不失真，这对于适应量程范围变化很大的差动变压器系列产品有着重要意义.电路仿真和实验结果表明，采用设计的精密绝对值检波电路可以提高差动变压器的线性度和稳定性.1 差动变压器结构和工作原理螺管式差动变压器的结构示意图如图1所示，在圆形空心骨架上平绕初级线圈，两组次级线圈绕在初级线圈的外面，为了改善传感器的线性度，次级线圈一般采用台阶式绕法.根据变压器原理，当初级线圈加上一定频率的正弦波或方波激励信号e1，两组次级线圈就会输出感应电压e21、e22，移动衔铁位置改变初、次级线圈之间的互感系数，次级线圈输出的感应电压大小将发生变化，因此，差动变压器输出的是一个随衔铁位移变化的调幅波.为了从调幅波中还原出原来的位移信号，需要对传感器的输出进行解调（即检波）、放大和滤波，根据需要转换成便于处理和传输的电压或电流信号，使输出的电压或电流不但能够正比于铁芯的位移，而且还能反映铁芯的移动方向［3］.图1 差动变压器式位移传感器结构示意图2 常用全波整流电路及存在的问题从传感器输出的调幅波包络中提取调制信号，即衔铁的位移信号，先要对调幅波进行整流，得到调幅波包络变化的脉动电流，再以低通滤波器滤除高频分量，便可得到调制信号.整流电路一般利用二极管的单向导电性，将交流转换成脉动直流的. 2.1 二极管电桥全波整流电路图2a是常用的二极管电桥全波整流电路，图2b是利用PSPICE电路仿真软件对该电路进行仿真的波形，仿真时uI1取振幅为1V，频率为1KHz正弦波，二极管选取D1N4148.图2b的上图为输入波形，下图为输出波形，从输出波形可以看出有一段明显的死区，即当输入电压较小时，输出电压始终为0V.即使输入电压较大时，输出电压波形和输入电压正半周波形也不完全重合，两者相差两个二极管开启电压之和.这是由于二极管存在开启电压Uon，当输入电压幅值小于二极管开启电压Uon时，二极管均处于截止状态，输出电压始终为零.即使输入电压幅值足够大，输出电压也只反映输入电压大于Uon的那部分电压大小.因此，将该电路用于微弱信号检波时会产生较大的误差.图2 二极管电桥全波整流电路及其仿真波形2.2 全波精密整流电路为了消除二极管开启电压对微弱信号整流的影响，将二极管接入运算放大器的负反馈通路中，构成全波精密整流电路［4］如图3a所示.图3b是在频率为1KHz、振幅为1V的正弦交流电激励下的仿真波形，从仿真波形可以看出，输出波形没有出现图2b中明显的死区现象，且整流后的波形幅值没有明显减小，因而该电路明显减小了对微弱信号整流的影响.但是，该电路有个缺陷，就是当输入电压幅值较大时，输出会出现饱和现象［5－6］.图3c是在频率为1KHz、振幅为8V的正弦交流电激励下的仿真波形，可以看出仿真波形有明显的饱和现象.图3 全波精密整流电路及其仿真波形3 精密绝对值电路设计在差动变压器式位移传感器系列产品中，量程范围较宽，量程小的传感器次级线圈输出的电压较小，而大量程的传感器次级线圈输出的电压又特别大.为了提高检波精度，差动变压器检波电路采用了如图4a所示的精密绝对值电路.电路有3个部分组成，运放U1构成电压跟随器，起阻抗匹配的作用，抑制信号源和电缆电阻引起的误差.U2、R1、R2、D1、D2 构成反相的精密半波整流电路.U3、R3、R4、R5 构成2输入的反相求和运算电路.根据电压跟随器的性质，可知当uA＞0时，运放U2输出小于0，从而导致二极管D2导通，D1截止，因此当uA＜0时，运放U2输出大于0，从而导致二极管D1导通，D2截止，uB＝0.即根据反相求和运算电路，可得将式（1）和式（3）代入式（4），得为了使输出和输入满足式（6）的关系，电路中各电阻值要满足成比例配对，即R2∶R1＝1∶1，R5∶R3＝1∶1，R5∶R4＝2∶1.简单的方法是使用电位器，调整电阻的比值，但这种方法不能改善温度系数，而温度系数是高精度电路中的一个重要指标.为此，电路中使用了允许误差和温度系数成对性好的薄膜电阻排，可以有效解决这种矛盾.电路中的运算放大器使用了高精度OP放大器OP07.图4b是该绝对值电路在频率为1KHz，振幅为1V的正弦交流激励下的仿真波形，图4c是该绝对值电路在频率为1KHz，振幅为10V的正弦交流激励下的仿真波形，可以看出该电路没有出现小信号作用下输出的死区现象，也没有出现大信号激励下的饱和失真现象.图4 精密绝对值电路及其仿真波形4 应用与实验为了测试设计的精密绝对值电路的性能，设计含有检波电路的传感器调理电路，其原理框图如图5所示.测试用的传感器选择 WY－5D交流位移传感器，用频率为2KHz的方波信号进行激励，两组次级线圈输出电压分别检波后差动输出，再通过二阶低通滤波电路输出标准的电压信号.传感器位移的测量选用JDY－2型光学测长仪，输出电压的测量选用FLUKE45数字电压表（5位半）.表1是采用二极管电桥电路为检波电路后输出电压与位移的测量值，表2是采用本文设计的精密绝对值电路为检波电路后输出电压与位移的测量值.利用端点拟合法计算传感器线性度，前者为0.15%，后者可达到0.08%.实测结果表明，用精密绝对值检波电路测量的传感器线性度明显优于用二极管电桥全波整流检波电路.测试过程中发现，如果二极管电桥检波电路使用同一批次二极管，两种电路的温漂性能差别不大，但是，用不同批次的二极管，用精密绝对值检波电路的传感器温漂性能要好于用二极管电桥检波电路的传感器温漂性能.表3是用精密绝对值检波电路进行测试的传感器温度漂移数据，传感器的热灵敏度漂移达到40ppm/℃.图5 传感器测试调理电路原理框图表1 用二极管电桥检波电路的传感器测试结果距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv－5 －5 000.0－4 －4 011.3－2 －2 015.3－1 －1 009.5 1 1 005.3 2 2 014.5 4 4 012.8 5 5 003.0－3 －3 010.7003 3 009.6表2 用精密绝对值检波电路的传感器测试结果距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv－5 －5 000.0－4 －4 004.5－2 －2 007.3－1 －1 001.5 1 1 002.5 2 2 006.8 4 4 005.6 5 5 000.0－3 －3003.1003 3 004.5表3 用精密绝对值检波电路的传感器温漂测试结果距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 距离/m 实测值/mv 11 －4 500.0 15 －4 502.1 25 －4 506.0 30 －4 507.9 40 4 511.7 45 4 514.0 55 4 517.8 60 4 519.6 20 －4 503.935 4 509.550 4 516.35 结论通过分析常用的两种全波整流及其存在问题的基础上，设计了精密绝对值电路，并将其用于差动变压器检波电路中.从电路仿真和实验结果看，精密绝对值电路能够满足传感器转换电路的设计要求，并已经成功应用于某系列位移传感器调理电路中. 参考文献：［1］张国雄，李醒飞.测控电路：第4版［M］.北京：机械工业出版社，2011：5－7.［2］谭定忠.传感器与测试技术［M］.北京：中央广播电视大学出版社，2002：112－119.［3］严钟豪，谭祖根.非电量电测技术：第2版［M］.北京：机械工业出版社，1999：74－83.［4］童诗白，华成英.模拟电子技术基础：第3版［M］.北京：高等教育出版社，2001：440－442.［5］袁海文，李荣源，张勇.一种有源绝对值电路的缺陷分析和改进［J］.电工技术杂志，2001（1）：50－51.［6］陈国庆，方康玲，刘宇.一种精密有缘绝对值电路的改进与应用［J］.武汉科技大学学报，2005，28（4）：369－371.。
3_1精密检波电路
R1 R1 R2
因为：
Ao 1
最后得到：
精密半波整流输出电压表达式
精 密 半 波 整 流 电 路
R2 VD Vo ( Vi ) r R1 Ao R2 Ao
R2
精 密 半 波 整 流 电 路
可见，在精密半波整流
电路中，二极管的阈值 电压VD 和非线性电阻r仍 会影响电路的输出而造 成误差； 由于负反馈的作用，这 种影响减小为原来的 1／Aoβ。
r引起的相对误差为
精 密 半 波 整 流 电 路
r
r Ao R2
由于A。很大，所以上述误差是很 小的。例如，若Ao= 105 ， R1=R2= 10kΩ ，Vim= 1V，采用硅 二极管，其阈值电压VD = 0.5V， 二极管导通时最大电阻r =500kΩ ， 注意 则由上式计算出的相对误差分别 为：δ V ≈ 0，δ r = 0. l％。
二极管的伏安特性及等效电路
I I S (e
qV KT
1)
二 极 管 整 流 电 路 的 畸 变
为实现精密的线性整流，必须解 决两个问题：一是改善二极管的 非线性特性，以实现良好的线性 转换关系；二是减少二极管阈值 电压的影响，使其能对尽可能小 的输入信号进行转换。 采用运放和普通二极管组成的有 源整流电路，能有效的解决以上 两个问题。 按整流特性分：精密半波整流电 路、精密全波整流电路和峰值整 流电路。
精 密 半 波 整 流 电 路
注意：
精密整流电路的工作频率 在大信号时会受到运放压摆 率（SR）的限制，在小信号 时，又会受到运放-3dB带宽 （ fc ）的限制。 必须根据实际工作频率选择 合适的集成运算放大器，才 能保证整流器的整流精度。
三极管检波解读
武 夷 学 院课程设计报告数学与计算机学院课程名称：设计题目： 三极管检波电路 学生班级： 学生姓名： 指导教师：完成日期：2015-07-03课程设计项目研究报告目录目录第1 章项目简介 (1)1.1 项目名称 (1)1.2 开发人员 (1)1.3 指导教师 (1)第2 章项目研究意义 (1)2.1 课程设计原理 (1)2.2 研究意义 (1)第3 章任务概述 (2)3.1 系统设计要求 (2)3.2 任务要求 (2)第4 章采用的技术 (3)4.1 课程设计的方案设计论证 (3)4.2 设计描述 (3)第5 章课程设计项目进度表 (4)第6 章课程设计任务分配表 (5)第7 章达到的效果 (6)7.1 程序设计思想 (6)7.2 程序最终实现结果 (6)第8 章器件说明 (7)第9 章设计心得 (8)参考文献 (10)第 1 章项目简介1.1 项目名称三极管检波电路1.2 开发人员1.3 指导教师第 2 章项目研究意义2.1 课程设计原理从频谱关系看，调幅是把调制信号的频谱搬移到高频载波附近：检波则是把已调波中的边带信号不失真地从高频载波附近搬移到原来的位置，因此检波电路也是频谱搬移电路。
检波方法可分为两大类：包络检波和同步检波，包络检波是指检波器的输出电压直接反映高频调幅波包络变化规律的一种检波方法。
由于普通调幅波的包络反映了调制信号的规律，与调制信号成正比，因此包络检波适用于普通调幅波的解调。
2.2 研究意义三极管检波是利用非线性放大，也可以说是利用失真，非线性放大是比较正统的说法，说是失真则不正统。
正常的高频信号，一般放大后相对于一个高频信号和一个直流电的叠加，如果滤掉高频信号，就剩直流了。
但三极管一般都有个特点，就是非线性放大，如果电流比较小，放大倍数就比较小，随着电流的增大放大倍数会增大，但电流超过一定值后，如果电流再增大，放大倍数又会减小。
正是因为三极管有这个特性，所以在偏置电流比较小的时候，高频信号的负半周放大比较小，正半周放大比较大，经过这样放大的信号，如果滤掉高频信号，剩下的平均电压就不是简单的直流，而是随高频信号幅度变化而变化的直流，实际上也就是直流与低频信号的叠加，这样就实现了分离出低频信号——即检波。
晶体管检波电路的设计分解
高频电子线路课程设计说明书晶体管检波电路设计学生姓名：指导教师：专业：班级：完成时间：摘要包络检波电路有很多种，无源的有二极管检波，有源的有三极管、运放等；还有单向检波、桥式检波、同步检波等等。
最简单的，也是用得最多的就是二极管和三极管。
若之前用三极管检波可以实现，那么还是用三极管的吧。
要检查几个方面：1、输入信号的幅度是否足够大，电流回路是否完整；2、三极管的偏置应是微导通或略低于导通，保证单向性；3、输出信号需滤波，幅度应符合后级使用要求，否则应加以放大。
用二极管检波也无不妥，要检查几个方面：1、输入信号的幅度是否足够大，要保证使二极管导通，并注意电流回路是否完整；2、给二极管加偏压，使之微导通，保证正向波形电压顺利通过、反向波形被截止，波形完整；3、检波后的信号需滤波，幅度应符合后级使用要求，否则应加以放大。
检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。
检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。
常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。
常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。
关键词：检波；二极管；频率特性；包络检波目录第一章系统分析 (3)1.1设计课题任务和技术指标 (3)1.2基本原理 (3)第二章设计课题的仿真分析晶体管检波电路虚拟实现 (8)2.1设计课题的参数选择 (8)2.2晶体三极管混频器设计及课题的仿真结果 (9)2.3 软件仿真中出现的问题及解决方法 (11)第三章硬件电路组装调试 (12)3.1 使用主要仪器和仪表 (12)3.2 测试电路的方法和技巧 (12)3.3 测试数据 (12)3.4 调试中出现的故障 (12)第四章电路总结 (12)第五章元器件清单 (13)第六章收获和体会 (15)参考文献 (16)第一章 系统分析1.1设计课题任务和技术指标1、模块电路设计（采用Multisim 软件仿真设计电路） 1）采用晶体管完成一个振幅解调电路的设计 2）AM 信号m<0.8 3）音频信号kHZ F 5max4）电压传输系数>0.5, 2、高频电路制作、调试HM108-2 AM 收音机的制作、调试、使用和故障的排出。
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若把二极管D1、D2反接，
峰 值 整 流 电 路
可构成负峰值整流电路。 由正峰值和负峰值整流电 路可组成峰－峰值整流电 路。
峰 值 整 流 电 路
E W B 电 路
仿 真 波 形
电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现 称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推 出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它 具有这样一些特点：
R2
精 密 半 波 整 流 电 路
可见，在精密半波整流
电路中，二极管的阈值 电压VD 和非线性电阻r仍 会影响电路的输出而造 成误差； 由于负反馈的作用，这 种影响减小为原来的 1／Aoβ。
精 密 半 波 整 流 电 路
电路用作平均值测量， 当输入电压为正弦波时，输 出电压的平均值为：
2 R2Vim R2 R1 VD Vo (1 ) R1 R r 2 R2 Ao Vim 2 Ao
VD 引起的相对误差为 ：
V
( R1 R2 ) VD
2 Ao R2 Vim
r引起的相对误差为
精 密 半 波 整 流 电 路
r
r Ao R2
由于A。很大，所以上述误差是很 小的。例如，若Ao= 105 ， R1=R2= 10kΩ ，Vim= 1V，采用硅 二极管，其阈值电压VD = 0.5V， 二极管导通时最大电阻r =500kΩ ， 注意 则由上式计算出的相对误差分别 为：δ V ≈ 0，δ r = 0. l％。
R2 ' Vo (Vo VD ) R2 r
等 效 电 路 方 程
R2 R1 V Ao ( Vi Vo ) R1 R2 R1 R2
' o
两式联立求得 ：
R2 R2 VD Vo ( Vi ) 1 r R1 Ao R2 (1 ) Ao Ao
工 作 原 理
Vi < 0，D2截止，D1导通；
R2 Vo Vi R1
R3 R3 R6 Vo (1 )VB (1 )( )Vi R4 R4 R5 R6
工 作 原 理
R2 Vo Vi R1
单位增益：
R3 R5 0
大于单位增益
R4 R6
R1 R2
当Vi < 0时，V01> 0，D1止，D2 通→同向输入使得D4止，D3通。
工 作 原 理
R2 Vo Vi Vi R1
综合上述，电路的输出、输入关 系为
工 作 原 理
Vi，Vi 0 Vo Vi，Vi 0
即有 ：
工 作 原 理
Vo V i
所以该电路亦能实现绝对值运 算，而且仅需要一对匹配电阻。 但是该电路的输入电阻依然较 低，它取决于R1的大小，即：
四、 高精 度绝 对值 电路
Vi > 0，S1导通，S2断开；
Vi < 0，S2导通，S1断开；
这种电路可对1mV左右的小信号进 行检测，其误差小于0.05%。
3.1.4
峰 值 整 流 电 路
峰值整流电路是用来检测变 化的输入信号峰值的电路，最基 本的峰值电路是由半波整流电路、 记忆电容和缓冲放大器组成的反 馈电路。
峰 值 整 流 电 路
设电路的初始状态为Vi=0， Vc=Vo=0。
当Vi为正时，D1截止，D2导通
峰 值，电 容C很快被充电，使Vc=Vi。， Vo=Vi，即输出电压Vo随着输入电 压Vi的增大而增大，但不会超过Vi。
工 作 原 理
当Vi增大到峰值后开始下降时，A1的 同相端电压就小于反相端电压，从而 使得D1导通，D2截止。电容C处于记 忆状态，其电压Vc保持不变，则输出 电压Vo保持为输入信号的第一个峰值 Vimax。当Vi＞Vo时，重复上述过程。
R5 0 R3 0
R6 R4
小于单位增益
R3 R2 1 R1 R4 R6 R2 R1 R5 R6
精密半波整流电路的 电路组成，工作原理；
几种全波电路，各自 的优缺点。
小 结
精 密 全 波 整 流 电 路
>0
>0
\_
<0
D1 止 D2 通， Vo1 0 ， 当 Vi 0 时，
精 密 全 波 整 流 电 路
V01
R5 R5 Vo Vi V01 R3 R4 R5 R5 R2 Vi Vi Vi R3 R4 R1
精 密 全 波 整 流 电 路
精 密 半 波 整 流 电 路
注意：
精密整流电路的工作频率 在大信号时会受到运放压摆 率（SR）的限制，在小信号 时，又会受到运放-3dB带宽 （ fc ）的限制。 必须根据实际工作频率选择 合适的集成运算放大器，才 能保证整流器的整流精度。
精 密 半 波 整 流 电 路
3.1.3
绝对值电路：以精密半
精 密 全 波 整 流 电 路
波整流电路为基础，可 以构成精密全波整流电 路。这种电路不管输入 是正还是负，输出总是 正电压，故又称为绝对 值电路。
一、
精 密 全 波 整 流 电 路
Vo1
该电路由半波整流电路加加法器组 成。 取R1= R2= R3= R5= 2R4，R4=RO。
简单绝对值电路
（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机 屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图 需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可 直接从屏幕上选取； （2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与 实物相似，可以实时显示测量结果。 （3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多 种电路分析方法。 （4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路 分析、设计和制板软件交换数据。 （5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具， 利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵 活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行 情况，熟悉常用电子仪器测量方法。
EWB 软 件 简 介
3.1.5 整 流 电 路 的 应 用
在输入和输出之间具有最小的延迟时间 正输入和负输入延迟时间相似
不需要匹配二极管和调整电路
工 作 原 理
Vi > 0，D1截止，D2导通；
R6 VB ( )Vi R5 R6
V＋
R3 R3 R6 Vo (1 )VB (1 )( )Vi R4 R4 R5 R6
a
等 效 电 路
由回路 2得： 在 Vi < 0 时，由回路1得： 即
R R1 2 R 2 Vi ' ( V ) R R a o ' V 2 1 Vo o R V ) D Vo A ( 1 R2 (V Vo Vo ) R R i 1 2 R r R R R1 R2 2 1 2
Ri=R1
三、
高 输 入 阻 抗 绝 对 值 电 路
图所示电路，输入阻抗 由于同相输入电路的输
约等于两个运放的共模 入阻抗很高，若将半波 输入电阻的并联，可高 检波电路和加法电路都 达 10MΩ以上。 采用同相输入的形式就 能大大提高输入阻抗。
工 作 原 理
当Vi ＞ 0时D1导通，D2 截止。
分析输出电压与输入电压之间 的关系，并说明电路的功能
R2
R1
Vi V0 D
R3
V02
R4
二、 仅需 一对 匹配 电阻 的绝 对值 电路
R1 R2
当Vi > 0时，V01< 0，D1通，D2 止→同向输入使得D4通，D3止。
工 作 原 理
Vo Vi
二、 仅需 一对 匹配 电阻 的绝 对值 电路
工 作 原 理
A1的反相端电位与A2 反相端电位 相等，且均等于Vi。此时R2 和 R3 上无电流（因 D2 截止，R2 －R3两 端电位相等），因而R4上也不可能 有电流。所以 A2 为同相跟随器， 其输出电压为 ：Vo=Vi
工 作 原 理
当Vi < 0时D1截止，D2导通。
工 作 原 理
第 三 章 信 号 调 理 电 路
3.1
精密整流电路
二极管的整流特性，VD, r的 影响 精密半波电路的工作原理以及 误差分析 精密全波电路中的简单绝对值 电路
3.1
精 密 整 流 电 路
整流: 把正负极性交变的信号转换 成单极性的直流信号称为整流。 线性整流: 单极性的直流输出电压 与输入交流信号的幅值呈线性比 例关系的整流称为线性整流，又 称精密整流。
3.1.1
q—电子电荷量,1.6×10-19C
概 述
T—绝对温度(K) K—波尔兹曼常数,1.38×10-23J/K
二极管的伏安特性及等效电路
I I S (e
qV KT
1)
二 极 管 整 流 电 路 的 畸 变
为实现精密的线性整流，必须解 决两个问题：一是改善二极管的 非线性特性，以实现良好的线性 转换关系；二是减少二极管阈值 电压的影响，使其能对尽可能小 的输入信号进行转换。 采用运放和普通二极管组成的有 源整流电路，能有效的解决以上 两个问题。 按整流特性分：精密半波整流电 路、精密全波整流电路和峰值整 流电路。
精密半波整流电路的输出电压 为
0 Vo V i
vi 0 vi 0
精 密 半 波 整 流 电 路
精密半波整流器的波形
精 密 半 波 整 流 电 路
V0
0
特性曲线
Vi
如果需要对输入电压的正半周进 行检波，只要把图中的两个二极管同 时反接即可。