第4章振幅调制解调与混频电路2优秀课件
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② 分析：二极管工作 在伏安特性的弯曲部分。二 极管伏安特性采用幂级数逼 近，即
i a 0 a 1 v D a 2 v D 2
这时，二极管在整个高频周期内导通，检波器从信号源 获得到高频功率大部分消耗在 RD 上，加到二极管上的电压
vD vS(t) = Vmcosct，将它带入 i 的展开式：
ia0a1vSa2vS 2
a01 2a2Vm 2a1Vmcosct1 2a2Vm 2cos2ct
其中，所需的平均分量 IAV 由二次方项产生，其值为 a2Vm2/2，相应的输出平均电压 VAV 也与 Vm 的平方成正比， 故称之为平方律检波。
第4章振幅调制解调 与混频电路2
4.2.1 包络检波电路
普通调幅波，其载波分量未被抑制掉，可直接利用非 线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，勿须另加 同步信号，称包络检波器。
最常用的检波器：二极管包络检波器(在集成电路中， 主要采用三极管射极包络检波电路)。
一、工作原理
1．电路 类似二极管整流电路， 由 D 和低通滤波器 RLC 相串 接构成。
RLC C 向 RL的放电速度 C 的泄放电荷量
D 导通时间 锯齿波动 vAV 增大。
为提高检波性能，RLC
取值应足够大，要满足
RL
1
cC
和 RL>> RD 的条件。这时，根据上述讨论可以认为，VAV
Vm0，即检波电压传输系数 d 趋于 1，而叠加在 vAV 上的残
余高频(输出纹波)电压趋于 0。
② 实际电路：均外加正向偏置电压(或电流)，克服 VD(on) 的影响。在这种情况下，工程上，可认为输入高频电 压振幅大于 500 mV 以上就能保证二极管检波器工作在大信 号检波状态。
(2)小信号检波 ① 条件：vS 振幅 Vm 足够小(几 ~ 十几mV)，此时，二 极管应设有很小的偏置电流（图(a)电路：-VCC通过R实现）
vA V
MaVmo Vmo
t
VA V t
即 vAV = VAV + Vmcos t
且其值与输入调幅信号包络
Vm0(1 + Macos t) 成正比：
VAV = dVm0， Vm= dMaVm0= Ma VAV d ：检波电压传输系数(检波系数) 。
要求：大信号，即vs(t)的最小振 幅 V m 0(1M a)500m V ，二极管的伏 安特性才能用在原点转折的两段折 线逼近。
充放电达到动态平衡后，输出电压便将稳定在平均值
VAV 上下按角频率 c 作锯齿状波动。 VAV值与输入信号幅值 Vm0 成正比：
VAV = dVm0， d ：检波电压传输系数(检波系数)，恒小于 1。
当 且 RL RD
1 R L >> ωCC
时，VAV Vm0 ，即 d 1
，称
为理想检波，这时二极管大部分时间是截止的，导通时间
分量振幅的比值。
(2)Ri 的求法：可近似从能量守恒原理求得。
设输入高频等幅电压 vS(t) = Vm cosct，则检波器从输
入信号源获得的高频功率为Pi Vm 2/2Ri
输出平均功率
PL
设 D 导通时间很短，i
V
2 AV
在
RL RD
上消耗的功率可以忽略，
故 PL Pi ，又VAV Vm(检波电压传输系数 d 趋于 1)，由
包络检波电路。
原理：
Ri
(1)RE
2
(1)发射结等效检波二极管；
(2)输入电阻比二极管检波器增大了(1 + )倍(该检波
电路广泛应用于在集成电路中)。
三、大信号检波和小信号检波
(1)大信号检波(包络检波)
① 条件：二极管伏安特性可用原点转折的两段折线逼 近(即输入电压足够大，二极管轮流工作在导通区和截止区 时)，故二极管包络检波的这种工作状态称为大信号检波。
此可得：
Ri
1 2
RL
(3)Ri 的作用：使中频谐振回路的谐振电阻由 R1 减小到
(R1 // Ri) ，因此， iS 在谐振回路产生的高频电压振幅由未接
检波时的 Vm 下降到接检波后的 Vm。显然 Ri 越小，Vm 也就
越小于 Vm ，称负载效应。
(4)负载效应的抑制：减小负载
效应，须增大 Ri，即增大 RL。但增 大 RL，受检波器惰性失真(下面介绍) 的限制。解决办法：采用三极管射极
特点：检波二极管与负载 RL 相串联。
2．原理
（1）输入等幅信号：vS(t) = Vm0cosct，若其幅值足够
大，可设二极管伏安特性用在原点转折的两段折线逼近。
D 导通时，vS 向 C 充电，充 = RDC； D 截止时，C 向 RL 放电，放 = RLC；
同整流电路：
0～t1：D导通，vs(t)通过RD对C充电； vs(t)
t = t1：vs(t) = vo(t)；
t1～t2：D截止，vo(t)向RL放电；
t1 t2 t3
∵RL >> RD , ∴τ放 >>τ充；
t = t2：vs(t) = vo(t)；
t2～t3：类似0～t1，vs(t)通过RD对C充电。
I 1 RD
0
vo(t)
Vm0
V
V AV
t
开始时，Q充>Q放，→ vo(t)↑ → D的导通时间（t2-t3） ↓→Q充↓，Q放↑,最终Q充=Q放
二、输入电阻
1．等效电路 检波器前有中频放大器，其等效电路如图(b)： iS 和 L1C1R1 — 中频放大 器折算到检波器输入端的等效 电流源和输出谐振回路(调谐
在 c )。
2．物理意义 检波器作为中频放大器的
负载，可以用检波输入电阻 Ri 来表示这种负载效应。
(1)Ri 定义：输入高频电 压振幅对二极管电流 i 中基波
极短（导通角极小）。
（2）输入调幅信号：vS(t) = Vm0(1 + Macos t)cosct，
vAV应近似其包络。
由于 vAV Vm0，所以当输入信号的幅度变化时， vAV也
按同样规律变化。
vs(t)
充放电达到动态平衡后，
输出电压便将稳定在平均值
vAV 上下按角频率 c 作锯齿
状波动。
v o(t )
此外，二极管电流 i 为高度按输入调幅信号包络变化的
窄脉冲序列，如图(b)所示。
3．讨论
(1)D 的作用
原理上，D 起着受载波电压控制的开关作用。
wenku.baidu.com
实际上，受 RLC 电压反作用，D 仅在载波一个周期中 接近正峰值的一段时间(vS > vC)内导通(开关闭合)，而在大 部分时间内截止(开关断开)。
(2)D 导通与截止时间与 RLC 大小有关。
i a 0 a 1 v D a 2 v D 2
这时，二极管在整个高频周期内导通，检波器从信号源 获得到高频功率大部分消耗在 RD 上，加到二极管上的电压
vD vS(t) = Vmcosct，将它带入 i 的展开式：
ia0a1vSa2vS 2
a01 2a2Vm 2a1Vmcosct1 2a2Vm 2cos2ct
其中，所需的平均分量 IAV 由二次方项产生，其值为 a2Vm2/2，相应的输出平均电压 VAV 也与 Vm 的平方成正比， 故称之为平方律检波。
第4章振幅调制解调 与混频电路2
4.2.1 包络检波电路
普通调幅波，其载波分量未被抑制掉，可直接利用非 线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，勿须另加 同步信号，称包络检波器。
最常用的检波器：二极管包络检波器(在集成电路中， 主要采用三极管射极包络检波电路)。
一、工作原理
1．电路 类似二极管整流电路， 由 D 和低通滤波器 RLC 相串 接构成。
RLC C 向 RL的放电速度 C 的泄放电荷量
D 导通时间 锯齿波动 vAV 增大。
为提高检波性能，RLC
取值应足够大，要满足
RL
1
cC
和 RL>> RD 的条件。这时，根据上述讨论可以认为，VAV
Vm0，即检波电压传输系数 d 趋于 1，而叠加在 vAV 上的残
余高频(输出纹波)电压趋于 0。
② 实际电路：均外加正向偏置电压(或电流)，克服 VD(on) 的影响。在这种情况下，工程上，可认为输入高频电 压振幅大于 500 mV 以上就能保证二极管检波器工作在大信 号检波状态。
(2)小信号检波 ① 条件：vS 振幅 Vm 足够小(几 ~ 十几mV)，此时，二 极管应设有很小的偏置电流（图(a)电路：-VCC通过R实现）
vA V
MaVmo Vmo
t
VA V t
即 vAV = VAV + Vmcos t
且其值与输入调幅信号包络
Vm0(1 + Macos t) 成正比：
VAV = dVm0， Vm= dMaVm0= Ma VAV d ：检波电压传输系数(检波系数) 。
要求：大信号，即vs(t)的最小振 幅 V m 0(1M a)500m V ，二极管的伏 安特性才能用在原点转折的两段折 线逼近。
充放电达到动态平衡后，输出电压便将稳定在平均值
VAV 上下按角频率 c 作锯齿状波动。 VAV值与输入信号幅值 Vm0 成正比：
VAV = dVm0， d ：检波电压传输系数(检波系数)，恒小于 1。
当 且 RL RD
1 R L >> ωCC
时，VAV Vm0 ，即 d 1
，称
为理想检波，这时二极管大部分时间是截止的，导通时间
分量振幅的比值。
(2)Ri 的求法：可近似从能量守恒原理求得。
设输入高频等幅电压 vS(t) = Vm cosct，则检波器从输
入信号源获得的高频功率为Pi Vm 2/2Ri
输出平均功率
PL
设 D 导通时间很短，i
V
2 AV
在
RL RD
上消耗的功率可以忽略，
故 PL Pi ，又VAV Vm(检波电压传输系数 d 趋于 1)，由
包络检波电路。
原理：
Ri
(1)RE
2
(1)发射结等效检波二极管；
(2)输入电阻比二极管检波器增大了(1 + )倍(该检波
电路广泛应用于在集成电路中)。
三、大信号检波和小信号检波
(1)大信号检波(包络检波)
① 条件：二极管伏安特性可用原点转折的两段折线逼 近(即输入电压足够大，二极管轮流工作在导通区和截止区 时)，故二极管包络检波的这种工作状态称为大信号检波。
此可得：
Ri
1 2
RL
(3)Ri 的作用：使中频谐振回路的谐振电阻由 R1 减小到
(R1 // Ri) ，因此， iS 在谐振回路产生的高频电压振幅由未接
检波时的 Vm 下降到接检波后的 Vm。显然 Ri 越小，Vm 也就
越小于 Vm ，称负载效应。
(4)负载效应的抑制：减小负载
效应，须增大 Ri，即增大 RL。但增 大 RL，受检波器惰性失真(下面介绍) 的限制。解决办法：采用三极管射极
特点：检波二极管与负载 RL 相串联。
2．原理
（1）输入等幅信号：vS(t) = Vm0cosct，若其幅值足够
大，可设二极管伏安特性用在原点转折的两段折线逼近。
D 导通时，vS 向 C 充电，充 = RDC； D 截止时，C 向 RL 放电，放 = RLC；
同整流电路：
0～t1：D导通，vs(t)通过RD对C充电； vs(t)
t = t1：vs(t) = vo(t)；
t1～t2：D截止，vo(t)向RL放电；
t1 t2 t3
∵RL >> RD , ∴τ放 >>τ充；
t = t2：vs(t) = vo(t)；
t2～t3：类似0～t1，vs(t)通过RD对C充电。
I 1 RD
0
vo(t)
Vm0
V
V AV
t
开始时，Q充>Q放，→ vo(t)↑ → D的导通时间（t2-t3） ↓→Q充↓，Q放↑,最终Q充=Q放
二、输入电阻
1．等效电路 检波器前有中频放大器，其等效电路如图(b)： iS 和 L1C1R1 — 中频放大 器折算到检波器输入端的等效 电流源和输出谐振回路(调谐
在 c )。
2．物理意义 检波器作为中频放大器的
负载，可以用检波输入电阻 Ri 来表示这种负载效应。
(1)Ri 定义：输入高频电 压振幅对二极管电流 i 中基波
极短（导通角极小）。
（2）输入调幅信号：vS(t) = Vm0(1 + Macos t)cosct，
vAV应近似其包络。
由于 vAV Vm0，所以当输入信号的幅度变化时， vAV也
按同样规律变化。
vs(t)
充放电达到动态平衡后，
输出电压便将稳定在平均值
vAV 上下按角频率 c 作锯齿
状波动。
v o(t )
此外，二极管电流 i 为高度按输入调幅信号包络变化的
窄脉冲序列，如图(b)所示。
3．讨论
(1)D 的作用
原理上，D 起着受载波电压控制的开关作用。
wenku.baidu.com
实际上，受 RLC 电压反作用，D 仅在载波一个周期中 接近正峰值的一段时间(vS > vC)内导通(开关闭合)，而在大 部分时间内截止(开关断开)。
(2)D 导通与截止时间与 RLC 大小有关。