教學設備

二極管包絡檢波實驗

 
一、      實驗目的
4． 加深對二極管大信號包絡檢波工作原理的理解。
5． 掌握用二極管大信號包絡檢波器實現普通調幅波（AM）解調的方法。了解濾波電容數值對AM波解調影響。
6． 了解電路參數普通調幅波（AM）解調影響。
 
二、實驗使用儀器
1．集成乘法調幅實驗板、二極管包絡檢波實驗板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬用表
三、實驗基本原理與電路
1. 二極管大信號包絡檢波工作原理
 
       
圖2-1 大信號檢波電路                       圖2-2大信號檢波原理
 
 
圖2-1是二極管大信號包絡檢波電路，圖2-2表明了大信號檢波的工作原理。輸入信號為正并超過和上的時，二極管導通，信號通過二極管向充電，此時隨充電電壓上升而升高。當下降且小于時，二極管反向截止，此時停止向充電并通過放電，隨放電而下降。充電時，二極管的正向電阻較小，充電較快，以接近上升的速率升高。放電時，因電阻比大的多（通常），放電慢，故的波動小，并保證基本上接近于的幅值。如果是高頻等幅波，則是大小為的直流電壓（忽略了少量的高頻成分），這正是帶有濾波電容的整流電路。當輸入信號的幅度增大或減少時，檢波器輸出電壓也將隨之近似成比例地升高或降低。當輸入信號為調幅波時，檢波器輸出電壓就隨著調幅波的包絡線而變化，從而獲得調制信號，完成檢波作用，由于輸出電壓的大小與輸入電壓的峰值接近相等，故把這種檢波器稱為峰值包絡檢波器。
2.二極管大信號包絡檢波效率
檢波效率又稱電壓傳輸系數，用表示。它是檢波器的主要性能指標之一，用來描述檢波器將高頻調幅波轉換為低頻電壓的能力。定義為：
                
當檢波器輸入為高頻等幅波時，輸出平均電壓，則定義為
                                   
這兩個定義是一致的，對于同一個檢波器，它們的值是相同的。由于檢波原理分析可知，二極管包絡檢波器當很大而很小時，輸出低頻電壓振幅只略小于調幅波包絡振幅，故略小于1，實際上在80%左右。并且足夠大時，為常數，即檢波器輸出電壓的平均值與輸入高頻電壓的振幅成線性關系，所以又把二極管峰值包絡檢波稱為線性檢波。檢波效率與電路參數、、以及信號大小有關。它很難用一個簡單關系式表達，所以簡單的理論計算還不如根據經驗估算可靠。如要更精確一些，則可查圖表并配以必要實測數據得到。
3.二極管大信號包絡檢波器輸入電阻
輸入電阻是檢波器的另一個重要的性能指標。對于高頻輸入信號源來說，檢波器相當于一個負載，此負載就是檢波器的等效輸入電阻。
                                                                     
上式說明，大信號輸入電阻等于負載電阻的一半再除以。例如，當=0.8，時，則。
由此數據可知，一般大信號檢波比小信號檢波輸入電阻大。
3.二極管大信號包絡檢波器檢波失真
檢波輸出可能產生三種失真：第一種，由于檢波二極管伏安特性彎曲引起的失真；第二種是由于濾波電容放電慢引起的失真，它叫對角線失真；第三種是由于輸出耦合電容上所充的直流電壓引起的失真，這種失真叫割底失真。其中第一種失真主要存在于小信號檢波器中，并且是小信號檢波器中不可避免的失真，對于大信號檢波器這種失真影響不大，主要是后兩種失真。
 (1) 對角線失真。如圖2-3電路所示。

圖2 -3 對角線失真原理圖
避免對角線失真的條件是
                                             
   上式表明或大，則包絡線變化快、放電慢，這些都促成發(fā)生放電失真。
（2）割底失真。如圖2-4所示。
 
 
              
                （a）                               （b）
圖2-4 割底失真原理及波形圖
設，不產生割底失真的條件為
                   
由該式可見，調制系數愈大或檢波器交直流電阻之比愈小，則愈容易產生割底失真。
3.實驗電路