同步检波器课件

本章主要内容：1、概述第六章调幅信号的解调2、二极管大信号包络检波器3、同步检波器1本章主要内容：第六章调幅信号的解调2、二极管大信号包络检波从调幅波中不失真地还原出原调制信号。一、检波电路的功能从频谱上看，检波也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将调幅波的边频或边带频谱搬移到原调制信号的频谱处。6.1检波概述2从调幅波中不失真地还原出原调制信号。一、检波电路的功能331、包络检波

二、检波电路的分类2、同步检波

检波器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变化规律，只适合于普通调幅波的检波。在检波器的输入端加一个与本地载波信号同频同相的同步信号实现检波，主要用于DSB调幅波和SSB调幅波的检波。三、检波电路的组成产生包含原调制信号的新频率成分取出原调制信号输入回路非线性器件低通滤波器41、包络检波二、检波电路的分类2、同步检波一、大信号检波的工作原理6.2二极管大信号包络检波器（一）电路组成

+-uiDRC+-uiRui+-Crd由输入回路、二极管D和RC低通滤波器组成。

RC低通滤波电路的作用：

（1）对低频调制信号uΩ来说，电容C的容抗，电容C相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压。（2）对高频载波信号uc来说，电容C的容抗，电容C相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。

5一、大信号检波的工作原理6.2二极管大信号包络检波器（一1.输入为等幅波时设检波器未加输入电压时，电容C上没有储存电荷。输入等幅信号为Ui=UimCOS(Wct)（二）工作原理分析

61.输入为等幅波时设检波器未加输入电压时，电容C上没有储+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiDRCui+-Crdididi充i充i放i放+-+-7+uD-+uoiduD=ui-uoRi充+uoi图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（1）当输入信号ui为等幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo很快增长。

--------充电过程id+-+-uo+

uD-DRC+-ui8图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（1）当输入图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形作用在二极管D两端上的电压为ui与uo之差，即uD=ui-uo。所以二极管的导通与否取决于uD。当uD=ui-uo>0，二极管导通；当uD=ui-uo<0，二极管截止。

id+-+-uo+

uD-DRC+-ui9图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形作用在二极管图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（2）ui达到峰值开始下降以后，随着ui的下降，当ui=uo，即uD=ui-uo=0时，二极管D截止。C把导通期间储存的电荷通过R放电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。-----放电过程

i放+-+-uo+

uD-DRC+-ui10图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（2）ui达到峰值开结论：☺在实际电路中，为了提高检波性能，RC取值足够大，满足RC>>1/wc、R>>rD的条件，此时可认为Uo≈Uim☺

当输入信号Ui的幅度增大或减小时，检波器输出电压Uo也随之近似成比例地增大或减小。11结论：112.输入普通调幅信号（AM波）时检波器工作过程图6-5输入为调幅波包络检波波形结论：输出电压uo(t)随着调幅波的包络而变化，从而获得调制信号，完成了检波作用。122.输入普通调幅信号（AM波）时检波器工作过程图6-5输入二、大信号检波器的技术指标（一）电压传输系数Kd（检波效率）定义：13二、大信号检波器的技术指标（一）电压传输系数Kd（检波效率）若设输入信号输出信号为,则加在二极管两端的电压uDiDuoUimθ如果以右图所示的折线表示二极管的伏安特征曲线（注意在大信号输入情况下是允许的），则有：+uD-ui+-CDR+-uoUBZ当时则14若设输入信号输出信号为,则加在二极管两端的电压uDiDuoU可见有两部分：低频调制分量：直流分量：有另外，还可以证明导通角的表达式：而当很大时，（如）代入上式可得：15可见有两部分：低频调制分量：直流分量：有另外，①当D和R确定后，θ即为恒定值，与输入信号大小无关，亦即检波效率恒定，与输入信号的值无关。表明输入调幅波的包络与输出信号之间为线性关系，故称为线性检波。则输出信号为：②

当，但理想值。一般当，一般计算方法为：当输入信号为：讨论：16①当D和R确定后，θ即为恒定值，与输入信号大小无关，则输出（二）等效输入电阻Rid包络检波器常作为超外差接收机中放末级的负载，故其输入阻抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响，这也是包络检波器的主要缺点。检波器的输入电阻Rid是为研究检波器对其输入谐振回路影响的大小而定义的，因而，Rid是对载波频率信号呈现的参量。若设输入信号为等幅载波信号+-uo中放末级RsDRCsCLsisRid+-ui

忽略二极管导通电阻rd上的损耗功率，由能量守恒的原则，检波器输入端口的高频功率，全部转换为输出端负载电阻R上消耗的功率。17（二）等效输入电阻Rid包络检波器常作为超外差即有

又因Kd=cosθ≈1，所以

（三）失真1、频率失真当输入信号是调制频率为的调幅波时，输出端B点的电压频谱应包含，且各频率分量的振幅比值应该与原调制信号一致，否则将失真。CRLRDCcui+-AB为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示。后级放大器18即有又因Kd=cosθ≈1，所以（三）失真1、频率失产生频率失真的原因：电容C和Cc对不同的频率具有不同的容抗值避免产生频率失真的条件：2、非线性失真二极管伏安特性起始弯曲部分引起的信号失真产生非线性失真的原因：二极管大信号检波的非线性失真非常小。这是由于输出电压是二极管的反向偏压，具有负反馈作用，能使非线性失真减小。19产生频率失真的原因：电容C和Cc对不同的频率具有不同的容抗3、惰性失真RC过大，放电太慢，使得输入AM信号包络的变化率>RC放电的速率产生惰性失真的原因：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。一般为了提高检波效率和滤波效果，总希望选取较大的R、C值，但如果R、C取值过大，使R、C的放电时间常数所对应的放电速度小于输入信号（AM）包络下降速度时，tui(t)与uo(t)uo(t)ui(t)避免产生惰性失真的条件：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203、惰性失真RC过大，放电太慢，使得输产生设输入信号AM信号：电容C

通过R

放电，通过C

的电流为包络信号为：包络的变化率为：而流过R

的电流为21设输入信号AM信号：电容C通过R放电，通过C的电流为包则有由于为检波器输出电压则所以不产生惰性失真的条件为：为避免产生惰性失真，必须保证A值取最大时仍有故令:22则有由于为检波器输出电压则所以不产生惰性失真的条件为：为即：可解得：有可见，ma、Ω越大，包络变化越快，要求RC的值就应该越小。当，不失真条件变为4、负峰切割失真产生负峰切割失真的原因：+UAB

-+-UR+uΩ-CRLRDCcui+-AB23即：可解得：有可见，ma、Ω越大，包络变化越快，要求RC的值

Uim(1-ma)Uim

URUR

此电压在Cc上恒定，通过分压，在R上有：

由于UR对检波二极管D来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。

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负峰切割失真。24Uim(1-ma)UimURUR避免产生负峰切割失真的条件：输入调幅波的包络的最小值Uim(1-ma)必须大于或等于UR即可得式中，RΩ=RL//R为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直流负载电阻。

三、检波器设计及元件参数的选择

+-uΩ中放末级RidRLCDRCsLsRsisCc（1）

回路有载要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。一般：

25避免产生负峰切割失真的条件：输入调幅波的包络的最小值Uim(（2）为保证输出的高频纹波小（3）

为了减少输出信号的频率失真要求：（4）

为了避免惰性失真：（5）

为了避免底部切割失真：或要求：26（2）为保证输出的高频纹波小（3）为了减少输出信号的频率失6.3同步检波器同步：在输入端外加一个与原载频信号同频同相的本地载频信号一、同步检波器的组成二、工作原理（一）输入为双边带调幅波乘法器低通滤波器uiu0本地载波uΩ输入已调波：本地载波：276.3同步检波器同步：在输入端外加一个与原载频信号同频同则乘法器输出为：则经低通滤波器后的输出信号为：本地载波DSB信号经过低通滤波器后被过滤28则乘法器输出为：则经低通滤波器后的输出信号为：（二）输入为单边带调幅波输入已调波：本地载波：则乘法器输出为：经过低通滤波器后被过滤则经低通滤波器后的输出信号为：29（二）输入为单边带调幅波输入已调波：本地载波：则乘法器设本地载频信号与输入载频的不同步量为,相位不同步量为，即三、本地载频信号不同步的影响（一）输入为双边带调幅波乘法器输出为：则经低通滤波器后的输出信号为：30设本地载频信号与输入载频的不同步量为,相位三

当频率、相位不同步时，检出的低频信号将产生频率失6真和相位失真。（二）输入为单边带调幅波乘法器输出为：31当频率、相位不同步时，检出的低频信号将产生频注意：(1)同步检波的关键是乘积项，即前面介绍的具有乘积项的线性频谱搬移电路，只要后接低通滤波器都可实现同步检波。(2)同步检波无失真的关键是同步。则经低通滤波器后的输出信号为：

当频率、相位不同步时，检出的低频信号将产生频率失6真和相位失真。32注意：则经低通滤波器后的输出信号为：本章主要内容：1、概述第六章调幅信号的解调2、二极管大信号包络检波器3、同步检波器33本章主要内容：第六章调幅信号的解调2、二极管大信号包络检波从调幅波中不失真地还原出原调制信号。一、检波电路的功能从频谱上看，检波也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将调幅波的边频或边带频谱搬移到原调制信号的频谱处。6.1检波概述34从调幅波中不失真地还原出原调制信号。一、检波电路的功能3531、包络检波

二、检波电路的分类2、同步检波

检波器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变化规律，只适合于普通调幅波的检波。在检波器的输入端加一个与本地载波信号同频同相的同步信号实现检波，主要用于DSB调幅波和SSB调幅波的检波。三、检波电路的组成产生包含原调制信号的新频率成分取出原调制信号输入回路非线性器件低通滤波器361、包络检波二、检波电路的分类2、同步检波一、大信号检波的工作原理6.2二极管大信号包络检波器（一）电路组成

+-uiDRC+-uiRui+-Crd由输入回路、二极管D和RC低通滤波器组成。

RC低通滤波电路的作用：

（1）对低频调制信号uΩ来说，电容C的容抗，电容C相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压。（2）对高频载波信号uc来说，电容C的容抗，电容C相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。

37一、大信号检波的工作原理6.2二极管大信号包络检波器（一1.输入为等幅波时设检波器未加输入电压时，电容C上没有储存电荷。输入等幅信号为Ui=UimCOS(Wct)（二）工作原理分析

381.输入为等幅波时设检波器未加输入电压时，电容C上没有储+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiDRCui+-Crdididi充i充i放i放+-+-39+uD-+uoiduD=ui-uoRi充+uoi图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（1）当输入信号ui为等幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo很快增长。

--------充电过程id+-+-uo+

uD-DRC+-ui40图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（1）当输入图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形作用在二极管D两端上的电压为ui与uo之差，即uD=ui-uo。所以二极管的导通与否取决于uD。当uD=ui-uo>0，二极管导通；当uD=ui-uo<0，二极管截止。

id+-+-uo+

uD-DRC+-ui41图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形作用在二极管图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（2）ui达到峰值开始下降以后，随着ui的下降，当ui=uo，即uD=ui-uo=0时，二极管D截止。C把导通期间储存的电荷通过R放电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。-----放电过程

i放+-+-uo+

uD-DRC+-ui42图6-4输入等幅波时输出电压、电流波形（2）ui达到峰值开结论：☺在实际电路中，为了提高检波性能，RC取值足够大，满足RC>>1/wc、R>>rD的条件，此时可认为Uo≈Uim☺

当输入信号Ui的幅度增大或减小时，检波器输出电压Uo也随之近似成比例地增大或减小。43结论：112.输入普通调幅信号（AM波）时检波器工作过程图6-5输入为调幅波包络检波波形结论：输出电压uo(t)随着调幅波的包络而变化，从而获得调制信号，完成了检波作用。442.输入普通调幅信号（AM波）时检波器工作过程图6-5输入二、大信号检波器的技术指标（一）电压传输系数Kd（检波效率）定义：45二、大信号检波器的技术指标（一）电压传输系数Kd（检波效率）若设输入信号输出信号为,则加在二极管两端的电压uDiDuoUimθ如果以右图所示的折线表示二极管的伏安特征曲线（注意在大信号输入情况下是允许的），则有：+uD-ui+-CDR+-uoUBZ当时则46若设输入信号输出信号为,则加在二极管两端的电压uDiDuoU可见有两部分：低频调制分量：直流分量：有另外，还可以证明导通角的表达式：而当很大时，（如）代入上式可得：47可见有两部分：低频调制分量：直流分量：有另外，①当D和R确定后，θ即为恒定值，与输入信号大小无关，亦即检波效率恒定，与输入信号的值无关。表明输入调幅波的包络与输出信号之间为线性关系，故称为线性检波。则输出信号为：②

当，但理想值。一般当，一般计算方法为：当输入信号为：讨论：48①当D和R确定后，θ即为恒定值，与输入信号大小无关，则输出（二）等效输入电阻Rid包络检波器常作为超外差接收机中放末级的负载，故其输入阻抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响，这也是包络检波器的主要缺点。检波器的输入电阻Rid是为研究检波器对其输入谐振回路影响的大小而定义的，因而，Rid是对载波频率信号呈现的参量。若设输入信号为等幅载波信号+-uo中放末级RsDRCsCLsisRid+-ui

忽略二极管导通电阻rd上的损耗功率，由能量守恒的原则，检波器输入端口的高频功率，全部转换为输出端负载电阻R上消耗的功率。49（二）等效输入电阻Rid包络检波器常作为超外差即有

又因Kd=cosθ≈1，所以

（三）失真1、频率失真当输入信号是调制频率为的调幅波时，输出端B点的电压频谱应包含，且各频率分量的振幅比值应该与原调制信号一致，否则将失真。CRLRDCcui+-AB为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示。后级放大器50即有又因Kd=cosθ≈1，所以（三）失真1、频率失产生频率失真的原因：电容C和Cc对不同的频率具有不同的容抗值避免产生频率失真的条件：2、非线性失真二极管伏安特性起始弯曲部分引起的信号失真产生非线性失真的原因：二极管大信号检波的非线性失真非常小。这是由于输出电压是二极管的反向偏压，具有负反馈作用，能使非线性失真减小。51产生频率失真的原因：电容C和Cc对不同的频率具有不同的容抗3、惰性失真RC过大，放电太慢，使得输入AM信号包络的变化率>RC放电的速率产生惰性失真的原因：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。一般为了提高检波效率和滤波效果，总希望选取较大的R、C值，但如果R、C取值过大，使R、C的放电时间常数所对应的放电速度小于输入信号（AM）包络下降速度时，tui(t)与uo(t)uo(t)ui(t)避免产生惰性失真的条件：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523、惰性失真RC过大，放电太慢，使得输产生设输入信号AM信号：电容C

通过R

放电，通过C

的电流为包络信号为：包络的变化率为：而流过R

的电流为53设输入信号AM信号：电容C通过R放电，通过C的电流为包则有由于为检波器输出电压则所以不产生惰性失真的条件为：为避免产生惰性失真，必须保证A值取最大时仍有故令:54则有由于为检波器输出电压则所以不产生惰性失真的条件为：为即：可解得：有可见，ma、Ω越大，包络变化越快，要求RC的值就应该越小。当，不失真条件变为4、负峰切割失真产生负峰切割失真的原因：+UAB

-+-UR+uΩ-CRLRDCcui+-AB55即：可解得：有可见，ma、Ω越大，包络变化越快，要求RC的值

Uim(1-ma)Uim

URUR

此电压在Cc上恒定，通过分压，在R上有：

由于UR对检波二极管D来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。

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负峰切割失真。56Uim(1-ma)UimURUR避免产生负峰切割失真的条件：输入调幅波的包络的最小值Uim(1-ma)必须大于或等于