二极管包络检波实验

　　一、 实验目的

　　4. 加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。

　　5. 掌握用二极管大信号包络检波器实现普通调幅波(AM)解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解调影响。

　　6. 了解电路参数普通调幅波(AM)解调影响。

　　二、实验使用仪器

　　1.集成乘法调幅实验板、二极管包络检波实验板

　　2.20MH双踪示波器

　　3. 万用表

　　三、实验基本原理与电路

　　1. 二极管大信号包络检波工作原理

　　图2-1 大信号检波电路 图2-2大信号检波原理

图2-1是二极管大信号包络检波电路，图2-2表明了大信号检波的工作原理。输入信号

为正并超过

和

上的

时，二极管导通，信号通过二极管向

充电，此时

随充电电压上升而升高。当

下降且小于

时，二极管反向截止，此时停止向

充电并通过

放电，

随放电而下降。充电时，二极管的正向电阻

较小，充电较快，

以接近

上升的速率升高。放电时，因电阻

比

大的多(通常

)，放电慢，故

的波动小，并保证基本上接近于

的幅值。如果

是高频等幅波，则

是大小为

的直流电压(忽略了少量的高频成分)，这正是带有滤波电容的整流电路。当输入信号

的幅度增大或减少时，检波器输出电压

也将随之近似成比例地升高或降低。当输入信号为调幅波时，检波器输出电压

就随着调幅波的包络线而变化，从而获得调制信号，完成检波作用，由于输出电压

的大小与输入电压的峰值接近相等，故把这种检波器称为峰值包络检波器。

　　2.二极管大信号包络检波效率

检波效率又称电压传输系数，用

表示。它是检波器的主要性能指标之一，用来描述检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力。

定义为：

当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压

，则

定义为

这两个定义是一致的，对于同一个检波器，它们的值是相同的。由于检波原理分析可知，二极管包络检波器当

很大而

很小时，输出低频电压振幅只略小于调幅波包络振幅，故

略小于1，实际上

在80%左右。并且

足够大时，

为常数，即检波器输出电压的平均值与输入高频电压的振幅成线性关系，所以又把二极管峰值包络检波称为线性检波。检波效率与电路参数

、

、

以及信号大小有关。它很难用一个简单关系式表达，所以简单的理论计算还不如根据经验估算可靠。如要更精确一些，则可查图表并配以必要实测数据得到。

　　3.二极管大信号包络检波器输入电阻

输入电阻是检波器的另一个重要的性能指标。对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此负载就是检波器的等效输入电阻

。

上式说明，大信号输入电阻

等于负载电阻的一半再除以

。例如

，当

=0.8，时，则

。

　　由此数据可知，一般大信号检波比小信号检波输入电阻大。

　　3.二极管大信号包络检波器检波失真

　　检波输出可能产生三种失真：第一种，由于检波二极管伏安特性弯曲引起的失真;第二种是由于滤波电容放电慢引起的失真，它叫对角线失真;第三种是由于输出耦合电容上所充的直流电压引起的失真，这种失真叫割底失真。其中第一种失真主要存在于小信号检波器中，并且是小信号检波器中不可避免的失真，对于大信号检波器这种失真影响不大，主要是后两种失真。

　　(1) 对角线失真。如图2-3电路所示。

　　图2 -3 对角线失真原理图

　　避免对角线失真的条件是

上式表明

或

大，则包络线变化快、

放电慢，这些都促成发生放电失真。

　　(2)割底失真。如图2-4所示。

　　(a) (b)

　　图2-4 割底失真原理及波形图

设

，不产生割底失真的条件为

由该式可见，调制系数

愈大或检波器交直流电阻之比

愈小，则愈容易产生割底失真。

　　3.实验电路

　　四、实验内容

　　1.普通调幅波(AM)的检波。

　　2. 对角线失真观测与防止。

　　3. 割底失真观测与防止。

　　五、实验步骤

　　1.普通调幅波(AM)的检波

　　(1)集成乘法器幅度调制实验电路板上产生调幅系数ma为0.3(参考值)的普通调幅波(AM)
，由二极管包络检波模块IN1端加入，由TP1点监测波形与幅度。

　　(2)连接J1，J2断开，在TP2观察检波后不失真信号，并记录波形, 并计算电压传输系数Kd(TP1波形相与TP2波形相比)。

　　(3)连接J1，J2为上，调整RW1、RW2，可在输出端观察经放大之后的信号。

　　2. 对角线失真观测与防止。

　　连接J1，
J2断开，由IN1端加入普通调幅波(AM)，调节集成乘法器幅度调制实验电路板上产生的普通调幅波(AM)的调幅系数ma、调制信号频率Ω、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1，在TP2点观测图2-6所示对角线失真(惰性失真)波形图。

　　图2 -6 对角线失真波形图

　　调节 ma 、调制信号频率、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1，使对角线失真消失，验证避免对角线失真条件：

　　表2-1 避免对角线失真测试表：

　　3. 割底失真观测与防止。

　　连接J1，J2断开，调节集成乘法器幅度调制实验电路板上产生的普通调幅波(AM)的调幅系数ma、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1、RW2，在TP3
观测图2-7所示割底失真波形图。

　　图2 -7 割底失真波形图

　　调节 ma 、 RW1、RW2，使割底失真消失，验证避免割底失真条件：

　　表2-2 避免割底失真测试表：

　　六、实验报告要求

　　1.整理按实验步骤所得的数据，绘制记录的波形。

　　2.画出对角线失真、割底失真波形图。

　　3.分析并验证二极管大信号包络检波电路不能解调抑制载波的双边带调幅波。

　　4.总结由本实验所获得的体会。

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