[理学]项目单元3： 振幅解调电路ppt课件

1、工程单元3： 振幅解调电路 作用从已调信号中恢复出低频调制信号的过程，又称检波，是调幅的逆过程。 本质振幅解调电路实际上是一种频谱搬移电路。从频谱上看，调幅是利用模拟相乘器或其他非线性电路，将调制信号的频谱线性搬移到载频附近，并通过带通滤波器提取所需的信号。检波作为调幅的逆过程，必然再次利用相乘器其他非线性电路，将调制信号的频谱线性搬回到原来位置低频段，并通过低通滤波器提取所需要的信号。工程单元3： 振幅解调电路 分类包络检波和同步检波 包络检波是指检波器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法。这种方法只适用于AM波。 同步检波是本地载波和发送载波必须保持同频同相，即完全同步的检波方法。它

2、对于AM、DSB、SSB、VSB都适用，但解调AM信号比包络检波复杂，所以很少采用。工程单元3： 振幅解调电路 一、二极管包络检波电路1电路形式二极管串联型和二极管并联型，所谓串联和并联，指的是二极管VD和低通滤波器RLC的连接形式，如图5.31所示。 图5.31 二极管包络检波原理电路工程单元3： 振幅解调电路 下面主要讨论二极管串联型包络检波电路即：图a。一般要求输入信号的幅度在0.5V以上，所以二极管处于大信号工作状态，故又称大信号检波器。工程单元3： 振幅解调电路 2工作原理及物理过程 原理 利用二极管的单向导电特性和检波负载RLC的充放电过程实现调制信号的提取的。 物理过程 1 假定

3、二极管导通电压为零, 且伏安特性为:000)(uuugtiD工程单元3： 振幅解调电路 首先, 必须注意此电路的两个特点： 二极管导通与否, 不仅与输入电压有关, 还取决于输出电压, 即输出信号有反响作用。 二极管导通时, 电容充电, 充电时间常数为 r dC r d为二极管导通电阻； 二极管截止时, 电容放电, 放电时间常数为RLC。由于二极管导通电阻rd很小, 因此一般有: r dC RLC。 工程单元3： 振幅解调电路 2包络检波波形 图5.x5 二极管峰值包络检波器的包络检波波形工程单元3： 振幅解调电路 说明： 在t0t1时段, uiuo0, 二极管导通, 开场给电容充电, uo按指

4、数规律上升, 即AB曲线； 在t1t2时段, ui uo, 二极管截止, 电容通过电阻R放电, uo 按指数规律下降, 即BC曲线； 在t2t3时段, ui uo , 二极管再次导通, 给电容充电, uo再次上升, 即CD曲线； 在t3t4时段, ui uo , 二极管再次截止, 电容放电, uo再次下降, 即DE曲线； 由于充放电过程交替进展, 直到充放电到达动态平衡，因此uo波形呈锯齿状变化； 由于r dC RLC, 故uo上升快, 下降慢。 cosAVANLAVmuiRVUt工程单元3： 振幅解调电路 UAV与输入调幅信号包络Uom1+macost成正比， 为检波效应，值恒小于 对电容C

5、的要求omdAVUUomadmUmUd的，可以通过说明对低频信号是旁路的说明对高频信号是滤波,1,1LLcRCRC工程单元3： 振幅解调电路 输入AM信号时检波器工作过程图5.32 输入AM信号时检波器工作过程 工程单元3： 振幅解调电路 3输入电阻 图5.33 放大器和检波器级联 说明： 检波器的前级通常是一个调谐在载频的高Q值谐振回路, 检波 器相当于此谐振回路的负载工程单元3： 振幅解调电路 显然, 检波器对前级谐振回路等效电阻的影响是并联了一个阻值为Ri的电阻 输入电阻定义为：输入高频电压振幅Uom与二极管电流中基波分量I1m振幅的比值，即 由于二极管在大部分时间处于截止状态, 仅在输

6、入高频信号的峰值附近才导通, 所以检波器的瞬时输入电阻是变化的。1momiURI工程单元3： 振幅解调电路 输入电阻RiRL/2。可以利用功率守恒的原理求出此关系。 因检波器输入功率为 ， 输出功率为 忽略二极管上的功率损耗, 那么输入功率应与输出功率相等, 考虑到d1, 由此也可得到输入电阻RiRL/2。iomRU221LomdLoRURU22工程单元3： 振幅解调电路 Ri会使L1C1谐振回路的谐振电阻由RP减小到RP/Ri，如图5.33b所示。为了减小二极管检波器对谐振回路的影响，必须增大Ri，响应地就必须增大RL。但是，增大RL将受到检波器中非线性失真的限制。为理解决这个矛盾常采用三极

7、管射极包络检波电路。 图5.34 三极管包络检波器工程单元3： 振幅解调电路 它与二极管包络检波器工作过程相似，只不过其输入电阻电阻是二极管包络检波器的1+倍，这种电路适宜于集成化，在集成电路中得到了广泛的应用。 4二极管包络检波电路中的失真 1 惰性失真 产生原因 RLC取值过大造成的工程单元3： 振幅解调电路 失真过程对角切割失真 RLC取值的大小决定了截止期电容放电速度的快慢，假设RLC取值太大，在调幅波包络线下降部分,电容放电速度过慢, 导致uo的下降速率比包络线的下降速率慢, 那么在紧接其后的一个或几个高频周期内二极管上为负电压, 二极管不能导通, 造成uo波形与包络线的失真。由于这

8、种失真来源于电容来不及放电的惰性, 故称为惰性失真。工程单元3： 振幅解调电路 现象 图5.35 惰性失真波形图 在t1t2时间段内出现了惰性失真。 工程单元3： 振幅解调电路 防止惰性失真的方法 使得在截止期内电容放电的速度可以跟得上包络变化的速度 用数学公式表示： 定量分析 防止产生惰性失真的条件如下： 可见, 调幅指数越大, 调制信号的频率越高, 时间常数RC的允许值越小。工程上可按照 计算。dttmdUdtdVaomCcos1电容21aLamR Cm5 . 1maxCRL工程单元3： 振幅解调电路 2负峰切割失真底部切割失真 产生原因及现象 检波器输出是在一个直流电压上迭加了一个交流调

9、制信号, 故需要用隔直流电容将解调后的交流调制信号耦合到下一级进展放大或其它处理。下一级电路的输入电阻即作为检波器的实际负载, 如图5.36 a所示。 工程单元3： 振幅解调电路 图5.36 负峰切割失真工程单元3： 振幅解调电路 为了有效地将检波后的低频信号耦合到下一级电路, 要求耦合电容Cc的容抗远远小于 所以Cc的值很大。这样, 中的直流分量几乎都落在Cc上, 这个直流分量的大小近似为输入载波的振幅 。所以Cc可等效为一个电压为 的直流电压源。 此电压源在 上的分压为：LRomUomULRomLLLRURRRUL工程单元3： 振幅解调电路 这意味着检波器处于稳定工作时, 其输出端 上将存

10、在一个固定电压 。当输入调幅波 的值小于 时, 二极管将会截止。 也就是说, 电平小于 的包络线不能被提取出来, 出现了失真, 如图5.36 b、c所示。由于这种失真出如今调制信号的底部, 故称为底部切割失真。 LRLRUsuLRULRU工程单元3： 振幅解调电路 防止负峰切割失真的方法 由图5.36 b可以看出, 调幅信号的最小振幅或包络线的最小电平为 , 所以, 要防止底部切割失真, 必须使包络线的最小电平大于或等于 , 即： 其中：交流负载 直流负载 由此式可以看出, 交流负载与直流负载越接近, 可允许的调幅指数越大。 aommU1LRUomLLLaomURRRmU1 LLLLLaRZR

11、RRmLLLRRjZ/ LLRZ0工程单元3： 振幅解调电路 减小交、直流负载电阻值差异的检波电路 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, 改进电路的交流负载 比原电路增大。通常 ，以免分压过大使输出到 后级的信号减小过多。而C2的作用是用来进一步滤除高频分量。LLLLLRRRRjZ2212.01.021LLRR工程单元3： 振幅解调电路 3非线性失真 由于二极管伏安曲线的非线性，会产生 的二次谐波、三次谐波等分量。 4频率失真 由耦合电容CC和滤波电容C所引起，会使某些频率成分被滤掉，因此，需要满足： 一般上）加到率以内的信号能通过，使最高频率（即上限频处的信

12、号能通过影响频率下限，使低频LLCLRCRCCRC,1,1maxminFCFCC01.0为，为几 收音机中的实际二极管检波电路 工程单元工程单元3 3： 振幅解调电路振幅解调电路 工程单元3： 振幅解调电路 二、同步检波电路1叠加型同步检波电路 电路模型 图5.38 叠加型同步检波电路模型工程单元3： 振幅解调电路 工作原理将双边带信号与同步信号叠加，叠加后的信号是普通调幅波，然后再经包络检波器，解调出调制信号。 DSB信号 同步信号 其中， 即变成了AM信号了，然后，利用前一节所讲的包络检波，就可以得 到调制信号。ttUUAucmcmmscoscostUucrmrcostUtUUAuucrmmcmmrscos)cos(ttUUUAUcrmmcmmrmcoscos1ttmUcaomcoscos11,rmmcmmarmomUUUAmUU工程单元3： 振幅解调电路 2乘积型同步检波电路 电路模型 图5.39 乘积型同步检波