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1、4.4 振幅调制与解调电路,4.4.1 振幅调制电路,4.4.2 二极管包络检波电路,4.4.3 同步检波电路,4.4.2 二极管包络检波电路,一、工作原理,1电路,图 4-4-4 原理电路,只适用于AM波的解调,由工作在受输入信号控制的开关工作状态的检波二极管D 和RLC 低通滤波器串联组成，称为串联型二极管包络检波电路，为大信号检波电路。,RLC 电路的作用：1） 检波器的负载；2）高频旁路,元件参数应满足：,与二极管整流过程相同。设二极管的VD(on)=0，伏安特性：,2原理,(1)D 导通时，vS 向 C 充电， = RDC；,(2)D 截止时，C 向 RL 放电， = RLC。,1）
2、、检波过程就是信号源通过二极管给电容充电和电容对负载电阻放电交替进行的过程；,2）、输出电压具有负反馈作用；,3）、二极管只在输入高频振荡的峰值附近导通，且时间极短，其输出电压波形必与输入信号包络成正比；,4）、二极管电流中的平均分量即为检波输出电流，其在负载电阻RL上产生的电压即为检波输出电压。,图 4-4-5 检波电路波形,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,d ：检波电压传输系数(检波系数)，恒小于 1。,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
3、角频率 c 作锯齿状波动。,(1)D 的作用,原理上，D 起着受输入电压控制的开关作用。,(2)D 导通与截止时间与 RLC 大小有关,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。当满足 和 RL RD 的条件时，可以认为，VAV Vm，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。,3讨论,二、输入电阻,1负载效应,检波器作为中频放大器的输出负载，可以用检波输入电阻 Ri 来表示这种负载效应。,2检波输入电阻 Ri,(1)Ri 定义,输入高频电压振幅对二极管电流 i
4、 中基波分量振幅的比值。,(2)Ri 的求法可近似从能量守恒原理求得。,(3)Ri 的作用,图 4-4-7 三极管射极 包络检波电路,(4)负载效应的抑制,减小负载效应，必须增大 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：采用三极管射极包络检波电路。,原理：, 发射结等效检波二极管；, 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)。,四、大信号检波和小信号检波,(1)大信号检波(包络检波), 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
5、大信号检波。, 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, 条件：vS 振幅 Vm 足够小(几至十几毫伏)，此时，二极管应设有很小的偏置电流。,五、二极管包络检波电路中的失真,设： vS(t) =Vm0(1+Macos t)cosct，要求：,（1） Vm0(1 - Ma) 500 mV,（2）RLC 的低通滤波器带宽应大于 Fmax。,1惰性失真,(1)产生原因,增大 RL 和 C 值，可提高检波电压传输系数和高频滤波能力。但过大，二极管
6、截止期间 C 通过 RL 的放电速度过慢跟不上输入调幅波包络的下降速度，输出电平就会产生惰性失真。,(a) (b) 图 4-4-9 惰性失真 (a)不产生惰性失真 (b)产生惰性失真,(2)避免产生惰性失真的条件,必须在任何一个高频周期内，C 通过 RL 的放电速度大于等于包络的下降速度，即,单音调制时不产生惰性失真的充要条件：,(3) 分析,Ma和 越大，包络的下降速度越快，不产生惰性失真所要求的 RLC 值必须越小。,多音调制时，作为工程估算， 和 Ma 应取其中的最大值。一般按 maxRLC 1.5 计算 。,2负峰切割失真,(a) 图 4-4-10 负峰的切割失真,(1)检波器的交直流
7、负载,CC ： 隔直电容，要求它对 呈交流短路；,Ri2 ：下级电路的输入电阻。,检波器的交流负载：,ZL( j ) RL / Ri2,直流负载：ZL(0) = RL,ZL(j) ZL(0)，且 ZL(j) ZL(0),(2)负峰切割失真,图 4-4-10 负峰的切割失真,当输入调幅波电压的 Ma 较大时，由于交、直流负载不等，输出音频电压在其负峰值附近被削平的现象，称为负峰切割失真。,(3)失真的原因,检波器的输出电压：,检波器的输出电流：,其中：,（4） 避免负峰切割失真的条件,Ma 越大，或 Ri2 越小，失真越大,图 4-4-11 二极管检波器的改进电路,3 改进措施,出发点：减小交、
8、直流负载电阻的差别。,方法 1：将 RL 分成 RL1 和 RL2，当 RL 维持一定时， RL1 越大，交、直流负载电阻的差值就越小，但输出音频电压也就越小。为了折中地解决这个矛盾，实用电路中常取 RL1/ RL2 = 0.1 0.2。,C2：进一步滤除高频分量，提高高频滤波能力。,方法 2：当 Ri2 过小时，在 RL 和 Ri2 之间插入高输入阻抗的射随器。,4.4.3 同步检波电路,1作用：解调双/单边带信号,图 4-4-13 用二极管包络检波器构成的同步检波器,3原理：vS 与 vr 叠加，合成为普通调幅信号,例：单音调制的双边带调制,若 Vrm Vm0 ，Ma 1，合成了不失真的调
9、幅信号，可通过包络检波器检波。,4同步检波的关键：产生与载波同频同相的同步信号, 对双边带，可从已调波信号取出,例：双边带调制信号,取平方， ，取角频率为 2c 的分量,二分频，可获同步信号 c 。, 对单边带，若发射导频信号，可通过窄带滤波器从接收信号中取出，放大后作为同步信号；若不发射导频信号，接收端只能采用高稳定度晶体振荡器产生指定的同步信号。,内容小结,频谱搬移电路的组成模型：AM、DSB、SSB调制信号表达式，频谱，包络，实现模型；,相乘器电路：线性时变工作状态，开关工作状态（单、双向开关函数的意义及应用），二极管环行混频器（电路组成、分析方法）；,混频器：混频失真；,振幅调制与解调电路：二极管包络检波电路（电路特点、检波失真）；,