检波与混频电路学习笔记

RCma sint1 1 ma cos t1
1
实际上不同的t1，UAM (t) 和 uC下降速度不同。
为在任何时刻都避免产生惰性失真，必须保证A值取最大时仍有
Amax
1
故令: dA 0
dt
显然，(2R)底L越部小切，割UR失分真压值越大，底部切割失真越容易产生；另外，
mU在包压i要am1连值RC通U络()L1防dR接越常两-原的。m止如大C端因负即aCd)这图，d的取越：峰1种所调直值小m一值in示失幅流较，般U，真或波电大i底为m(为，包压(部1了一-R能络必U切m取L般CD有a的须割出C)d为，效振失要大低5大地幅～真求于频小传m11也m调调直i0n近a输μU越制幅流F似i检m易信)电波越等，波产号大后生，，u的i+-。检调低波幅频器波V调与DC包制后络信级+-U的号R低负C，R+d频U峰要D放C值-求R后大L 级：器+u-放Ω大(的t)器
uD
的另） 外，还则可有以：证明导通角的表达式：
θ
id (ttg)这g时d 二uA极M管u伏o (t安)特性用折线近似，电导gD可视为常数,
而当有tgg当：du因Ucotg(此tidm)R(峰131很U时值3大imgmi(d包d时11a(R2t5c)，络om5s(0检如aco波t )scg电odtsR)路co13>c仅s5t03适,θu很Uo合(小itm于)时co大)s信 m号aU工im作co。s
cC
c
c
② 为避免惰性失真,应有
RC
1
M
2 a
M amax
。代入已知条件,
图(b)：电容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为 直流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。
由于充放电过程交替进行, 因此uo波形呈锯齿状变化。可以 归纳出以下几条规律:
(1) 由于rdC<<RC, 故uo上升快, 下降慢。
(2) 除了起始几个周期外, 二极管导通时间均在输入高频振荡信 号的峰值附近, 如t4～t5, t6～t7, …, 且时间很短, 或者说, 其导通 角θ很小。
检波与混频电路学习笔记 (线性频率变换电路)
1 检波电路
检波器概述 (1) 作用 从高频调幅波中解调出原调制信号 (2) 实质 检波器实际上是一种频谱搬移电路
(3) 分类
1 二极管大信号包络检波器
ZL
1. 大信号包络检波的工作原理 (1) 电路组成
它是由输入回路、二极管VD和RC低 通滤波器组成。
流负载
R1
R2比RL原电路增大。通常 R2 RL
R1 0.1 ~ 0.2, R2
以免分压过大使输出到后级的信号减小过多。
图 4.5 改进后的二极管峰值包络检波器
4. 检波器设计及元件参数的选择
(1) 回路有载QL 要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。
一般：QL cCs (Rs // Rid ) 1
会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，这种失 真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。
(2) 产生惰性失真的原因： R、C过大使二极管在截止期间C的
放电速度太慢，以致跟不上调幅波包络的下降速度。输入AM
信号包络的变化率>RC放电的速率ui(t)与uc(t) (3)避免产生惰性失真的条件：
u i(t)与uo(t) ui(t) uo(t)
ui(t)达到峰值开始下降以后，随
着ui(t)的下降，当ui(t)= uo(t)，即uD=
t
ui-uo=0时，二极管VD截止。C把导
通期间储存的电荷通过R放电。因放 uo(t)
uΩ(t) Δuc
电时常数RC较大，放电较缓慢。
UDC
t
检波器的有用输出电压：uo(t)=uΩ(t)+UDC
(3) 在正常情况下, 导通角θ越小, uo曲线与ui的包络线越接近。 若θ趋近于0, 则uo曲线就几乎完全反映了ui的包络线即调制信号 波形, 此时检波效率最高, 失真最小。
2. 电路主要性能指标
VD
(1) 检波效率ηd
定义：d
输出uo中低频分量振幅 输入ui中调制分量振幅
U om M aU im
Uim
cos
t
可代见入uo上(t )式有可两得部U：分D：C直 3U流g3分mdcR量os：U3t
3πrd DCR U
im
cos
低频调制分量：u (t ) Um cos t
其中：Um maUim cos
忽略二极3 管3导 通电3阻3rπd上rD的损耗功率， 由能量守恒的原g则d R，检波器R输入端口的高
包含了直流及低频调制分量。
t
峰值包络检波器的应用型输出电路
VD
Cd
+ （a） u-i
+
+UDC - +
C uo R
RL uΩ
-
-
（b）
+ u-i
VD
Rφ
+
+
C uo R Cφ UDC
-
-
图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢 复后的原调制信号uΩ，一般常作为接收机的检波电路。
+ u-i
+ uDC
+
R
uo
-
若设输入信号
如征输其有果曲uu出 中iD以线仅信由信右d（号uu当号于为iA图为注M电振仅gmu所DU意o流au为幅在U示oo在(Um导tui常大Um)的Ai通大m,Mo则数信折m(角信1与加m线时u号。号ao在调U表mm,工输二iaθm制示aU才作入c极c二i信moo为时管情ss极号两况常,管t二振端)下数的cc极的幅oo是伏,ss电η管M允安d压c也a的特许tU才导im近为通似常电成数压u线,o才此性可时i关D以输系忽出。略，
Rid
3. 包络检波器的失真
在二极管峰值型检波器中，存在着两种特有失真 惰性失真
： (1) 惰性失真
底部切割失真
一般为了提高检波效率和滤波效果，（C越大，高频波纹越小），总
希望选取较大的R，C值，但如果R，C 取值过大，使R，C的放电时间
常数 RC 所对应的放电速度小于输入信号(AM)包络下降速度时，
m max max
(5) 为了避免底部切割失真： m RL 或 RL // R
R RL
R
为了使二极管峰值包络检波器能正常工作, 避免失真, 必须 根据输入调幅信号的工作频率与调幅指数以及实际负载RL, 正
确选择二极管和R、C、Cc的值。 例3给出了一个设计范例。
例 3 已知普通调幅信号载频fc=465kHz, 调制信号频率范 围为300 Hz～3400 Hz, Ma=0.3, RL=10 kΩ, 如何确定图4.5所示二 极管峰值包络检波器有关元器件参数?
电压建立的很快,输出电压uo(t) 很快增长 。
作用在二极管VD两端上的电压为
+
ui(t)与uo(t)之差，即uD= ui- uo。所以二 极管的导通与否取决于uD
ui -
uD= ui- uo
rd i充 C + i放
-
+
R uo
-
当uD= ui- uo>0，二极管导通； 当uD= ui- uo<0 ，二极管截止。
抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响，这也是峰值检波器的
主要缺点。
检波器的输入电阻Rid是为研究检波器
中放末级
对其输入谐振回路影响的大小而定义的，
VD +
+
因而，Rid是对载波频率信号呈现的参量。 is Rs Ls Cs ui C R uo
若设输入信号为等幅载波信号
-
-
ui Uim cos ct
解： 一般可按以下步骤进行:
1) 检波二极管通常选正向电阻小
(500 Ω以下)、 反向电阻大(500kΩ以上)、结电容小的点接触 型锗二极管, 注意最高工作频率应满足要求。
2) RC时间常数应同时满足以下两个条件:
①电容C对载频信号应近似短路,故应有
1 R,或RC 1 , 通常取 RC 5 ~ 10 ;
理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为:
ZL
()
Z Z
(c ) ( )
0 R
+ uD -
(2) 工作原理分析
+
当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波 正半周时二极管正向导通，输入高频电压
ui
通过二极管对电容C充电，充电时间常数 -
+ VD
+
ui
id + R -C
uo
-
-
为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上
in2 t
)cos 0
t0
另的那可可外峰在么见实解，值t电，1有时际得。在容m刻应：即二RaC，c包C用通极oΩus络过中管C越的R，截t大1放U变由止，m电imm化于a瞬信(ma的1率2调间号a电:制，m包压信a电络U;关c号o容A变Mss系t i总两(化nt为)t占端越)：t有所快umC一保a，(t持1定)要Ui的的m求Ucso电频RiimnsC压(2带1的t近1(Ω值tm似m就ain等c～应o1于sΩ该输mm越ta1x入)a小e，2信。tR并号Ct1
则即输有②出2U信当RRi2mi号d R为：d2URiu2mo(t又)因d ηcddo=Uscioms(θ1≈1ma
源自文库
cos
t )
所以
1 Rid 2 R
但 d 1 理想值 d 1 一般当 gR 50，d 0.9
（2）检波的等效输入电阻 Rid 峰值检波器常作为超外差接收机中放末级的负载，故其输入阻
uc(t)
在任何时刻，电容C上电压的
变化率应大于或等于包络信号的
变化率，即
uC U AM (t )
t
t
t ui(t)
若即包(设4：络)dd分输At信入析号信R：为C号：A2UmMAaM(信1(t号)m：a cUuo1isim(m1tU)acciomomss(1a tcto2msRCa mtc)oa2s2 st
RL // R
R
R R
由此式可以看出, 交流负载R′与直流负载R越接近, 可允许的
调幅指数越大。 在实际电路中, 有两种措施可减小交直流负载之间的差别。
一是在检波器与下一级电路之间插入一级射随器, 即增大RL的 值。二是采用图4.5所示的改进电路, 将检波器直流负载R分成
R1和R2两部分。显然,在直流负载不变的情况下, 改进电路的交
+
+ VD
ui
ui
R C
-
-
RC低通滤波电路有两个作用：
①对低频调制信号uΩ来说，电容C的
容抗 1 R ，电容C相当于开路，电阻
C
R就作为检波器的负载，其两端产生输
+ ui -
rd C R
出低频解调电压 于短②路对，高起频到载对波高信频号电u流c来的说旁，路电作容用C，的即容滤抗除1c高C 频 R信，号电。容C相当
且 用各最ut频大C 率调tt1分制量度R所m1Cm对aUx应和im的最(1调高 制m调a系制c数o频sm率atΩ也1 )m不ax来相检同验，有设无计惰检性波失器真时，，其应检该
R验1所C公U以式im要(为1求在matc1oRs C时t1刻) 不m产1ma生xUmm惰immm2性maaxxa失si真n的t1条则件有为：：A
中放末级
(2) 为发保证输出的高频纹波小
VD
Cd
+
要求：
RC Tc
Tc 即 RC
为高频载波周期
1
c
is
Rs Ls Cs
R C
Rid
RL uΩ -
(3) 为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）
要求：
RC RLCd
1 max
1
m
in
Ωmin
Ωmax
(4) 为了避免惰性失真：要求：RC 1 mm2 ax
于UD载UC经i波m (R1电和压mRa振L)分幅压RUUD后iCmR=在LKRRdU上im产生 避的免直底流部电切压割为失：真的条件为：
mUaRRRRULRDRCL LRRLR// R
R R
ui Uim (1 ma cos t ) cos ct Uim (1 ma cos t )
Ui m
UR Uim(1-ma) UR
ui(t)
ηdUim
频功讨率论：①Ui当2m VD和R确定后，θ即为恒定值，与输入信号大小无关，
亦即检波2效Rid率恒定，与输入信号的值无关。表明输入已调波的包络t 与全输部出转信换号为之输间出为端线负性载关电系阻，R故上称消为耗线性检波
的一功般率计算d2U方i2m 法为：当输入信号为：ui Uim (1 ma cos t ) cos ct
图 4.2 二极管峰值包络检波器的包络检波波形
检波器的实际输出电压为： ui(t)与uo(t) ui(t) uo(t)
uo(t)+Δuc= uΩ(t)+UDC+Δuc
当电路元件选择正确时，高
t
频纹波电压Δuc很小，可以
忽略，输出电压为：
uo(t)
uΩ(t)
Δuc
uo(t)=uΩ(t)+UDC
UDC
式端相中的当由，交于于R流一UΩR负个=对R载反检L/电/向波R阻为偏二，检置极而波电管R器压V为输D，直来出会说影 流响负二载极电管阻的。工作状态。 在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR ,当 UR> Uim(1-ma)
二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。
ma
RL R RL