1、4.4.1 包絡(luò)檢波器,實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波過程的電路為包絡(luò)檢波器。 包絡(luò)檢波器根據(jù)所用器件不同，可分為二極管包絡(luò)檢波器和三極管包絡(luò)檢波器；根據(jù)信號的大小不同，又可,分為小信號平方律檢波器和大信號檢波器。,4.4.1,4.4 調(diào)幅信號的解調(diào)電路,1.工作原理,由圖4.4.1可見, 當(dāng)加在二極管上的正向電壓為,設(shè),流過二極管的電流,4.4.1,二極管峰值包絡(luò)檢波器的原理電路如圖4.4.1所示,一、二極管峰值包絡(luò)檢波器,4.4.1,若,工作原理可以由圖4.4.2描述。,圖4.4.2 輸入信號為高頻等 幅正弦波的檢波過程,4.4.1,（二極管包絡(luò)檢波動(dòng)畫）,當(dāng)輸入為調(diào)幅波時(shí)的檢波器工作波形如圖4.4.3所示

2、。,圖4.4.3 輸入為調(diào)幅波情況下的檢波器工作波形,4.4.1,（二極管檢波器工作波形動(dòng)畫）,2.性能指標(biāo),（1） 檢波效率：,（4.4.1）,可以證明,（4.4.2）,（2）等效輸入電阻,(4.4.3),證明：功率守恒，輸入功率：,輸出功率：,于是,所以,（4.4.4）,4.4.1,圖4.4.4 中頻放大器與檢波器級聯(lián),在接收設(shè)備中，檢波器前接有中頻放大器，如圖4.4.4所示。所以，等效輸入電阻,就是中頻放大器,的負(fù)載。所以從增加中頻放大器增益、提高接收機(jī)靈敏度的角度出發(fā)，應(yīng)盡量加大,的增大同樣受到檢波器中非線性失真的限制。,4.4.1,解決以上矛盾的一個(gè)有效方法是采用圖4.4.5所示的三

3、極管射極包絡(luò)檢波電路。由圖可見，就其檢波物理過程而言，它利用發(fā)射結(jié)產(chǎn)生與二極管包絡(luò)檢波器相似的工作過程，不同的僅是輸入電阻比二極管檢波器增大了 倍。這種電路,適宜于集成化，在集成電路中得,到了廣泛的應(yīng)用。,4.4.1,圖4.4.5 三極管射極 包絡(luò)檢波電路,（1）惰性失真（對角線切割失真）,惰性失真如圖4.4.6所示。,產(chǎn)生的原因：它是在調(diào)幅波包絡(luò)下降時(shí)，由于時(shí)間常數(shù)太大（圖中時(shí)間,內(nèi)），電容C的放電速度跟不上,3、二極管包絡(luò)檢波器中的失真,圖4.4.6 惰性失真（惰性失真動(dòng)畫）,輸入電壓包絡(luò)的下降速度。這種非線性失真是由于C的惰性太大引起的，所以稱為惰性失真。,避免惰性失真的條件：,(4.4

4、.5),時(shí)也不產(chǎn)生失真，應(yīng)滿足,4.4.1,（2）底部切割失真（負(fù)峰切割失真）,負(fù)峰切割失真產(chǎn)生的原因： 檢波器的直流負(fù)載阻抗,與交流（音頻）負(fù)載阻抗,通常情況下，檢波器輸出須通過耦合電容,4.4.1,檢波器輸出是在一個(gè)直流電壓上迭加了一個(gè)音頻交流信號，即,為了有效地將檢波后的低頻信號耦合到下一級電路，要求,上，這個(gè)直流分量,的大小近似為輸入載波的振幅，即,上的分壓為,（4.4.6）,此電壓反向加在二極管兩端，如圖4.4.7所示。,4.4.1,圖4.4.8 負(fù)峰切割失真 （底邊切割失真動(dòng)畫）,當(dāng)輸入調(diào)幅波的調(diào)制系數(shù),較小時(shí)，這個(gè)電壓的存在不致影響二極管的工作。,當(dāng)調(diào)制系數(shù),造成二極管截止，結(jié)果

5、造成輸出低頻電壓負(fù)峰切割掉了。如圖4.4.8(b)所示。,4.4.1,真也愈易產(chǎn)生。,避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：,由圖4.4.8（a）可見，要防止這種失真的產(chǎn)生，必須使包絡(luò)線的最小電平大于或等于,，即滿足,或,（4.4.7）,4.4.1,圖4.4.8 負(fù)峰切割失真,通常情況下，圖4.4.7中，,容量較大，對音頻來說，,可以認(rèn)為是短路。因此，檢波器的交流負(fù)載阻抗,為,（4.4.8）,檢波器的直流負(fù)載阻抗,（4.4.9）,顯然,（4.4.10）,實(shí)際上，現(xiàn)代設(shè)備一般采用,很大的集成運(yùn)放，不,會(huì)產(chǎn)生底部切割失真。,4.4.1,4.4.1,在分離元件的電路中，通常采用如圖4.4.9所示的分負(fù)載電路。

6、依此減少,圖4.4.10 收音機(jī)中的實(shí)際二極管檢波電路,4.4.1,例如，圖4.4.10是某收音機(jī)二極管檢波器的實(shí)際電路。,4.4.1,(2),和,的選擇,首先根據(jù)下述考慮確定,的乘積值。,1）從提高檢波電壓傳輸系數(shù)和高頻濾波能力考慮，,應(yīng)盡可能大。工程上，要求它的最小值滿足下列條件,4.4.1,因此，要同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，,可供選用的數(shù),值范圍由下式確定：,（4.4.11）,值確定后，一般可按下列考慮分配RL和C的數(shù)值。, 為保證所需的檢波輸入電阻,，,的最小值應(yīng)滿足,下列條件,或,（4.4.12）, 為避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真， 的最大允許值應(yīng)滿下列條件：,（4.4.13）,4.4.1,若采

7、用集成運(yùn)放作為低頻放大級，該條件可以忽略。因此，要同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件,的取值范圍應(yīng)為,（4.4.14）, 當(dāng),選定后，就可按,乘積值求得,，但應(yīng)檢,驗(yàn)求得的,值是否滿足下列條件,（4.4.15）, 當(dāng)采用分負(fù)載電路時(shí),和,的數(shù)值可按,進(jìn)行分配，而,和,均可取為,。,4.4.1,二、并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器,有些情況下，需要在中頻放大器和檢波器之間接入隔直流電容，以防止中頻放大器的集電極饋電電壓加到檢波器上，為此可以采用并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器。如圖4.4.11所示。,圖4.4.11 并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器,4.4.1,電路的工作波形如圖4.4.12所示。,圖4.4.12 并聯(lián)型包絡(luò)檢波器工作波形

8、,當(dāng),時(shí)，可以證明,（4.4.16）,4.4.1,顯然比串聯(lián)型電路的等效輸入電路小，不利于提高中頻放大器的電壓增益。圖4.4.13為并聯(lián)型包絡(luò)檢波器的實(shí)際電路。,4.4.1,圖4.4.13 并聯(lián)型包絡(luò)檢波器的實(shí)際電路,同步檢波（Synchronous Detector）又稱為相干檢波，主要用于解調(diào)DSB和SSB信號，有乘積型和疊加型兩種方式，其組成框圖分別為圖4.4.14所示。,4.4.2,4.4.2 同步檢波器,圖4.4.14 兩種方式同步檢波器的組成框圖 （a）乘積型 （b） 疊加型,一、乘積型同步檢波器,乘積型同步檢波器的原理在4.1.2中已討論過，這里不再贅述。,1、當(dāng)同步信號與發(fā)送端

9、的載波信號不同頻同相的情況下，解調(diào)輸出的信號會(huì)是怎樣呢？,若同步信號,與發(fā)射端載波不同步，二者之間存在,一相位差,，其一般表示式為,（4.4.17）,表示兩個(gè)載波之間的頻率誤差，即,（4.4.18）,4.4.2,則乘法器的輸出為,低通濾波器的輸出為,（4.4.19）,從上式可以看出，相角,的存在將直接影響解調(diào)輸出。,若,是一常數(shù)，即同步信號與發(fā)射端載波的,相位差始終保持恒定，同頻不同相，則解調(diào)輸出的低頻分量仍與原調(diào)制信號成正比，只不過振幅有所減小。,4.4.2,與發(fā)射,端載波之間不再同頻，這時(shí)式（4.4.19）為,（4.4.20）,2、同步信號的獲得,獲得,的電路（稱之為載波恢復(fù)或載波提取電路

10、）,也各不相同，如圖4.4.15所示。,4.4.2,圖4.4.15 同步檢波器方框圖,圖4.4.16 解調(diào)AM信號時(shí)的載波恢復(fù)電路的框圖,（2）若是解調(diào)雙邊帶信號，由于雙邊帶信號不含固定的載波分量，不能用限幅濾波法得到同步信號，此時(shí)可以采用非線性變化方法，組成方框圖如圖4.4.17（a）所示，其工作波形如圖（b）所示。,4.4.2,（1）若是解調(diào)AM波，載波恢復(fù)電路的組成框圖見圖4.4.16。,圖4.4.17 解調(diào)DSB信號時(shí)的載波恢復(fù)電路的組成框圖及工作波形,4.4.2,如若輸入信號為單頻率調(diào)制的DSB信號，即,經(jīng)平方器后的輸出為,（4.4.21）,經(jīng)過帶通濾波器取出,（4.4.22）,經(jīng)過

11、二分頻可得到同步信號，大家可自行分析當(dāng)輸入為多頻率調(diào)制的DSB信號情況下的工作過程。,4.4.2,（3）、解調(diào)單邊帶信號，可在發(fā)射端發(fā)射單邊帶信號的同時(shí)發(fā)射導(dǎo)頻信號，在接收端采用高選擇性的窄帶濾波器從輸入信號中取出該導(dǎo)頻信號，經(jīng)過放大后即可作為同步信號?；虿捎酶叻€(wěn)定度的晶體振蕩器產(chǎn)生指定頻率的同步信號，但這種方法產(chǎn)生的同步信號不可能與原載頻同步，只能將這種不同步量限制在允許的范圍內(nèi)。,4.4.2,圖4.4.18 MC1596組成的同步檢波電路,4.4.2,3、乘積型同步檢波電路舉例,圖4.4.18是用MC1596組成的同步檢波電路。普通調(diào)幅信號或雙邊帶調(diào)幅信號經(jīng)耦合電容后從y通道、腳輸入，同步

12、信號從x通道、腳輸入。腳單端輸出后經(jīng)RC型低通濾波器取出解調(diào)信號,二、疊加型同步檢波器,將輸入信號與同步信號疊加后，合成包絡(luò)反映調(diào)制信號變化的普通調(diào)幅信號，再利用包絡(luò)檢波器實(shí)現(xiàn)解調(diào)，原理電路如圖4.4.19所示。,圖4.4.19 疊加型同步檢波器,若,當(dāng),為雙邊帶信號時(shí)，,4.4.2,（4.4.23）,的AM調(diào)幅信號，利用包絡(luò)檢波器可以解調(diào)出所需要的音頻信號。,4.4.2,合成電壓,（4.4.24）,式中：,（4.4.25）,合成信號的包絡(luò)和相角均受到調(diào)制信號的控制，不能不失真地反映原調(diào)制信號的變化規(guī)律。所以，一般情況下，由包絡(luò)檢波器構(gòu)成的疊加型同步檢波器不能對單邊帶信號實(shí)現(xiàn)線性解調(diào)。,4.4.2,將 改寫為,（4.4.26）,假若滿足一定的條件，失真可以減小到允許值。,（4.4.27）,進(jìn)一步忽略上式中的三次方及其以上的各項(xiàng)，經(jīng)三角變換后可得,（4.4.28