二极管包络检波器实验.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,实验任务与要求,1.,实验电路及说明,实验电路如图,1,。电路的前面部分是谐振中放，为检波器提供测量之用，它具有选频放大作用，中心频率谐振在,4MHZ,左右。由,D,、,L,、,C,、,R,1,、,R,W2,等组成检波器。,D,为非线性变换元件，,L,为检波器提供直流通路之用，,C,、,R,1,、,R,W2,为检波器负载。,Rg,为检波交流负载。,C,1,为观测波形失真而设，,33pF,、,6.8pF,及,R,W1,为测量检波输入阻抗而设。它们的接入分别用开关,K1,、,K2,、,K3,、,K4,来控制。,图,1.,检波器实验电路图,如下：,输入调幅波形如下：,检波输出图形如下：,2.,惰性失真：,仿真条件：,U,im,1V,，,F,1KHZ,R,L,10K,，接入,0.1f,电容，,m,50,，检波输出波形如图,8,。,3.,底部切割失真：,仿真条件,:U,im,1V,，,F,1KHZ,，,R,L,20k,不,接入,0.1uf,电容，,m,50%,，输出波形如图,9,。,1,、实验前，计算机仿真检波器当其输入信号分别是正弦波和调幅波时的输出波形并改变电路参数，观察惰性失真及负峰失真波形。,2,、基本命题,测量检波器的动特性曲线。,用信号源（,EE1641,）产生一个等幅信号,U,1,（,f1,2MHZ,），测量检波输出（*,U,2,是什么信号,?,）填表绘制特性曲线，并计算,U,1,0.7v,时的检波效率,Kd,？,*当输入信号为调幅信号,U,1,0.7v,F=400Hz,，,m=0.3,时，测量检波效率,Kd,？,实验表格如下：,观察调幅波包络失真情况。,测试条件：,U,1,0.7v,，,f=5MHz,F,400HZ,a,：当,R,L,10k,。接上,0.1,f,电容，改变,m,大小使输出包络信号由不失真到刚好出现对角线失真时，记下此时,m,数值。,b,：当,R,L,20K,。不接入,0.1f,电容，改变,m,大小，记下刚好出现底部切割失真时的,m,值并与理论值作比较。,测量检波器的输入阻抗,Z,测试条件：,R,L,=R,Lmin,测试方法：谐振法,测试原理：检波器的输入阻抗相对于谐振中放是一个负载，它的大小直接影响中放的频率特性（中心频,f,o,和通频带,B0.7,）接有检波器中放频率特性曲线如图,2,曲线,1,，去掉检波器时，频率特性变成曲线,2,。若用一电阻和电容代替检波器，调整电阻和电容的大小，使曲线,2,再回到曲线,1,的位置。中心频率和带宽均变得与曲线,1,一样，此时加的电阻和电容参数值就等效为检波器的输入电阻和电容。,图,2.,谐振法测检波器输入阻抗图如下：,扩展命题,a.,电路中,D,反接会有什么情况？用实验说明；,b.,若输入,AM,信号过小，会产生什么失真？用实验说明；,c.,若检波器滤波电容,C,过小，会产生什么失真？用实验说明；,d.,对,AM,波检波。从,U,1,和,U,2,处测量，有何差别？,e.,要想改善,R,g,对检波器的影响，可采取哪些方,法？,f.,什么叫自动增益控制？如何实现？,g.,图,3,是一个并联型检波电路，,D,采用,2AP9,，请自行设计各电路元件参数，完成对输入信号：载频,5MHz,，调制频率,F,1KHz,，,m,30%,的调幅波的检波，并仿真分析。,图,3.,并联型检波电路图如下：,实验报告要求,整理实验数据并作相应曲线,计算,实验内容中两种失真波形的理论,m,值。,实验说明及思路提示,二极管检波器工作原理及性能要求,大信号包络检波器其用途就是从调幅波中取出,低频调制信号。常用的是二极管检波，它是通过,二极管的非线性伏安特性进行频率变换，再通过,低通平滑滤波完成检波作用的。原理电路如图,4,。,对检波器的基本性能要求有：,1.,传输系数,K,d,大：,图,4.,检波器原理电路图如下：,当输入信号,U,i,为高频等幅正弦波时，检波输出为,直流电压，传输系数,K,d,表达式为：,K,d,=,检波输出直流电压,/,输入高频信号的振幅值,当检波器输入信号,U,i,为正弦调幅波时，则其输,出即为正弦信号，其传输系数,K,d,可由下式表示：,K,d,=,输出正弦电压振幅,/,输入已调波包络振幅,理论分析可知,K,d,只与电路有关（取决,g,D,R,L,），而,与输入信号无关。,若输入,U,S,U,C,（,1,mcost,）,cos,c,t,则检波输出,U,0,K,d,U,C,（,1,m cost,）,2.,输入阻抗高：,Z,i,可等效为一个电容,C,i,和一个电阻,R,i,并联。,R,i,大小与检波器内阻及导通角,有关。,C,i,与结电,容及引线分布电容有关。可见,R,i,越大,C,i,越小，,则检波电路对前级（谐振中放）的影响小。理,论分析可按功率守恒计算,R,i,，即有,(,输入为载波，输出为平均直流电压,),从上式可得：,可见：提高,R,L,对改善,R,i,有利。,3.,检波失真小：,检波器常有两种失真即惰性失真和底部切割失真。,a.,惰性失真：,主要原因是负载电阻、电容过大，在输入包络的下降,沿，因电容,的放电速度慢造成放电速度跟不上包络下降速度而产生输出交流失真，又称失随失真或对角线失真。失真除与负载有关外，还有输入信号的,m,值及调制频率,F,有关。理论分析不失真的条件为,失真现象见图,5,。,b.,底部切割失真：,图,5.,惰性失真波形图如下：,加入,Cg,后，交直流负载不再相等。直流负载,R,LD,=R,L,交流负载,R,L,=R,L,R,g,。因,U,0,=,K,d,U,C,(1,mcost,）,故直流电流,I,dc,=,K,d,U,c,/R,L,交流电流振幅,I,m,=mK,d,U,c,/R,L,R,g,。,若,R,g,选取不合适,(R,L,R,g,)m,，必有,I,m,I,dc,。平均电流会出现负值，因二极管具有单向导电性，负电流不会出现，造成截止，输出将随,Cg,的放电规律变化，,Cg,的取值很大,(,常取,10uf,左右,),，放电很慢，从而形成平底，造成失真。可见不失真的条件为：,为避免失真，可在检波器和,Rg,间加入一级射随器电路或,R,L,用部分接入方式实现。,图,6.,底部失真波形图如下：,设计计算,1.,设计原则,检波二极管选取原则：多用导通电压小，正向电阻小，反向电阻大，结电容小，最高工作频率高的二极管。一般多用点接触型锗二极管,2AP,系列。,2AP,系列二极管的参数请见书后附表。,负载,R,L,和,C,的选择,设计时考虑的原则：,a.,即,C,对载频等效旁路，对低频等效开路,.,b.,C,C,d,C,大相应,Cd,的作用减小，从而可忽略不计,.,c.,从系统而言,:R,L,R,i,R,L,K,d,即负载增加，对输入阻抗提高及传输效率的改善有利,.,d.R,L,会带来失真。此时可通过底部切割失真和惰性失真的理论计算公式合理给出,R,L,和,C.,2.,设计计算,技术,指标：载频,fc=4MHZ,，调制频率,F=400HZ,，,输入调幅系数,m,0.3.,已知条件：二极管用,2AP9,，其参数为,r,d,=100,，,C,d,1pf,下级等效输入阻抗为,10k,。,确定,R,L,和,C,根据前述设计原则,:,a.,以不出现底部失真来确定,R,Lmax,应有：,代入,m,0.3,，,Rg,=10K,有,R,Lmax,0.7,Rg/0.3,23.3k,故取标称最大值,R,lmax,=20,k,b.,以不出现惰性失真来确定电容,C,应有：,代入,R,lmax,=20,k,，,=2,F,从而确定,C,0.029,F,又因,1/,C,R,L,有,C,1/,R,L,0.13F,综合上述条件，取,C,4700Pf,Cg,为隔直电容，取做,10uf,工程估算,K,d,：,g,d,=1/r,d,，,因此,K,d,=cos=0.78,综合以上分析，考虑测试方便，可取负载,R,L,为,5.1k,电阻和,47k,电位器串联。,C,取,4700PF,为便于观察惰性失真，特用开关控制一并联,0.1F,电容。,精品课件,！,精品课件,！,仿真分析（仅供参考）,1.,输入信号为调幅波，,U,im,=1V,m=30%,F=1KHZ,，,R,L,=R,min,=51k,。输入输出波形对比如图,7(a),(b),由图可见，交流检波效率,K,d,=,U,m,/m,U,im,=0.25/0.3,0.83,检波器输入输出波形对比图如下：,