振幅调制与解调电路.ppt

4.4振幅调制与解调电路振幅调制与解调电路振幅调制电路振幅调制电路二极管包络检波电路二极管包络检波电路同步检波电路同步检波电路二极管包络检波电路二极管包络检波电路一、工作原理一、工作原理1 1电路电路图图 4 4-4-4-4 4原理电路原理电路只适用于只适用于AMAM波的解调波的解调 由工作在受输入信号控制的开关工作状态的检波二极由工作在受输入信号控制的开关工作状态的检波二极管管D D 和和R RL LC C 低通滤波器串联组成，称为串联型二极管包络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。检波电路，为大信号检波电路。R RL LC C 电路的作用：电路的作用：1 1）检波器的负载；检波器的负载；2 2）高频旁路）高频旁路元件参数应满足元件参数应满足：与二极管整流过程相同。设二极管的与二极管整流过程相同。设二极管的VD(on)=0，伏安特性：，伏安特性：2原理原理 (1)D 导通时，导通时，vS 向向 C 充电，充电，=RDC；(2)D 截止时，截止时，C 向向 RL 放电，放电，=RLC。1）、检波过程就是信号源通过二极管给电容充电和电）、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；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；）、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）、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；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）、二极管电流中的平均分量即为检波输出电流，其在负载电阻在负载电阻RL上产生的电压即为检波输出电压。上产生的电压即为检波输出电压。图图 4-4-5检波电路波形检波电路波形即即 vAV=VAV+V mcos t 且且其其值值与与输输入入调调幅幅信信号号包包络络 Vm0(1+Macos t)成正比成正比 VAV=dVm0，V m=dMaVm0 d：检检波波电电压压传传输输系系数数(检检波系数波系数)，恒小于，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充放电达到动态平衡后，输出电压便将稳定在平均值值 vAV 上下按角频率上下按角频率 c 作锯齿状波动作锯齿状波动。(1)D 的作用的作用原理上，原理上，D 起着受输入起着受输入电压控制的开关作用电压控制的开关作用。(2)D 导通与截止时间与导通与截止时间与 RLC 大小有关大小有关RLC C 向向 RL的的放放电电速速度度 C 的的泄泄放放电电荷荷量量 D 导通时间导通时间 锯齿波动锯齿波动 vAV 增大。增大。为提高检波性能，为提高检波性能，RLC 取值应足够大。当满足取值应足够大。当满足和和 RL RD 的的条条件件时时，可可以以认认为为，VAV Vm，即即检检波波电电压压传传输输系系数数 d 趋趋于于 1，而而叠叠加加在在 vAV 上上的的残残余余高高频频(输输出出纹纹波波)电电压趋于压趋于 0。3讨论讨论二、输入电阻二、输入电阻1负载效应负载效应检检波波器器作作为为中中频频放放大大器器的的输输出出负负载载，可可以以用用检检波波输输入电阻入电阻 Ri 来表示这种负载效应。来表示这种负载效应。检波器中频放大器2检波输入电阻检波输入电阻 Ri(1)Ri 定义定义 输入高频电压振幅对二极管电流输入高频电压振幅对二极管电流 i 中基波分量振幅的比中基波分量振幅的比值。值。(2)Ri 的求法的求法可近似从能量守恒原理求得。可近似从能量守恒原理求得。(3)Ri 的作用的作用图图 4-4-7三极管射极三极管射极包络检波电路包络检波电路(4)负载效应的抑制负载效应的抑制减减小小负负载载效效应应，必必须须增增大大 Ri，即即增增大大 RL。但但增增大大 RL，受受检检波波器器惰惰性性失失真真(下下面面介介绍绍)的的限限制制。解解决决办办法法：采用三极管射极包络检波电路。采用三极管射极包络检波电路。原理：原理：发射结等效检波二极管；发射结等效检波二极管；输入电阻比二极管检波器增输入电阻比二极管检波器增大了大了(1+)倍倍(该检波电路广泛应用于在集成电路中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四、大信号检波和小信号检波(1)大信号检波大信号检波(包络检波包络检波)条条件件：二二极极管管伏伏安安特特性性可可用用原原点点转转折折的的两两段段折折线线逼逼近近(即即输输入入电电压压足足够够大大，二二极极管管工工作作在在导导通通区区和和截截止止区区时时)故故二极管包络检波的这种工作状态称为二极管包络检波的这种工作状态称为大信号检波大信号检波。实实际际电电路路：均均外外加加正正向向偏偏置置电电压压(或或电电流流)，克克服服 VD(on)的的影影响响。在在这这种种情情况况下下，工工程程上上，可可认认为为输输入入高高频频电电压压振振幅幅大大于于 500 mV 以以上上就就能能保保证证二二极极管管检检波波器器工工作作在在大大信信号检波状态。号检波状态。(2)小信号检波小信号检波 条条件件：vS 振振幅幅 Vm 足足够够小小(几几至至十十几几毫毫伏伏)，此此时时，二二极管应设有很小的偏置电流。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五、二极管包络检波电路中的失真 设：设：vS(t)=Vm0(1+Macos t)cos ct，要求：要求：（1）Vm0(1-Ma)500 mV（2 2）RLC 的低通滤波器带宽应大于的低通滤波器带宽应大于 Fmax。1惰性失真惰性失真(1)产生原因产生原因增增大大 RL 和和 C 值值，可可提提高高检检波波电电压压传传输输系系数数和和高高频频滤滤波波能能力力。但但过过大大，二二极极管管截截止止期期间间 C 通通过过 RL 的的放放电电速速度度过过慢慢跟跟不不上上输输入入调调幅幅波波包包络络的的下下降降速速度度，输输出出电电平平就就会会产产生生惰惰性性失真失真。(a)(b)图图 4-4-9惰性失真惰性失真(a)不产生惰性失真不产生惰性失真(b)产生惰性失真产生惰性失真(2)避免产生惰性失真的条件避免产生惰性失真的条件必须在任何一个高频周期内，必须在任何一个高频周期内，C 通过通过 RL 的放电速度大的放电速度大于等于包络的下降速度，即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：单音调制时不产生惰性失真的充要条件：(3)分析分析Ma和和 越越大大，包包络络的的下下降降速速度度越越快快，不不产产生生惰惰性性失失真真所要求的所要求的 RLC 值必须越小。值必须越小。多多音音调调制制时时，作作为为工工程程估估算算，和和 Ma 应应取取其其中中的的最最大大值。一般按值。一般按 maxRLC 1.5 计算计算。2负峰切割失真负峰切割失真(a)图图 4-4-10负峰的切割失真负峰的切割失真(1)检波器的检波器的交直流负载交直流负载CC：隔隔直直电电容容，要要求求它它对对 呈交流短路；呈交流短路；Ri2：下级电路的下级电路的输入电阻输入电阻。检波器的检波器的交流负载：交流负载：ZL(j )RL/Ri2直流负载：直流负载：ZL(0)=RLZL(j)ZL(0)，且，且 ZL(j)ZL(0)(2)负峰切割失真负峰切割失真图图 4-4-10负峰的切割失真负峰的切割失真当当输输入入调调幅幅波波电电压压的的 Ma 较较大大时时，由由于于交交、直直流流负负载载不不等等，输输出出音音频频电电压压在在其其负负峰峰值值附附近近被被削削平平的的现象，称为现象，称为负峰切割失真。负峰切割失真。(3)失真的原因失真的原因检波器的输出电压：检波器的输出电压：检波器的输出电流：检波器的输出电流：其中：其中：（4 4）避免负峰切割失真的条件避免负峰切割失真的条件Ma 越大，或越大，或 Ri2 越小，失真越大越小，失真越大图图 4-4-11二极管检波器的改进电路二极管检波器的改进电路3 3 改进措施改进措施出出发发点点：减减小小交交、直直流流负载电阻的差别。负载电阻的差别。方法方法 1：将将 RL 分成分成 RL1 和和 RL2，当，当 RL 维持一定时，维持一定时，RL1 越大，交、直流负载电阻的越大，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。：进一步滤除高频分量，提高高频滤波能力。方方法法 2：当当 Ri2 过过小小时时，在在 RL 和和 Ri2 之之间间插插入入高高输输入入阻阻抗的射随器。抗的射随器。同步检波电路同步检波电路1作用作用：解调双解调双/单边带信号单边带信号图图 4-4-13用二极管包络检波器构用二极管包络检波器构成的同步检波器成的同步检波器2电路电路：相乘器相乘器+低通低通二极管包络检波二极管包络检波3原理原理：vS 与与 vr 叠加，合成为普通调幅信号叠加，合成为普通调幅信号例：单音调制的双边带调制例：单音调制的双边带调制若若 Vrm Vm0，Ma 1，合合成成了了不不失失真真的的调调幅幅信信号号，可可通通过包络检波器检波。过包络检波器检波。4同步检波的关键同步检波的关键：产生与载波同频同相的同步信号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对双边带，可从已调波信号取出例：双边带调制信号例：双边带调制信号取平方，取平方，取角频率为，取角频率为 2 c 的分量的分量二分频，可获同步信号二分频，可获同步信号 c。对对单单边边带带，若若发发射射导导频频信信号号，可可通通过过窄窄带带滤滤波波器器从从接接收收信信号号中中取取出出，放放大大后后作作为为同同步步信信号号；若若不不发发射射导导频频信信号号，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。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：频谱搬移电路的组成模型：AM、DSB、SSB调制信号调制信号表达式，频谱，包络，实现模型；表达式，频谱，包络，实现模型；相乘器电路：相乘器电路：线性时变工作状态，开关工作状态（单、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）；成、分析方法）；混频器：混频器：混频失真；混频失真；振幅调制与解调电路：振幅调制与解调电路：二极管包络检波电路（电路特点、二极管包络检波电路（电路特点、检波失真）；检波失真）；