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          調(diào)制電路與解調(diào)電路詳解

          作者: 時間:2011-03-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          二、幅度檢波電路

          從調(diào)幅波中取出調(diào)制信號的過程,稱為幅度檢波,常用的檢波電路有三種:小信號平方律檢波,大信號包絡(luò)全波和乘積檢波,對檢波器的要求有以下三點:
          (1)檢波效率(電壓傳輸系數(shù))
          若檢波器輸入等幅高頻電壓峰值為Uc,檢波后的輸出電壓為Uo,則檢波效率K定義為:K=Uo/Uc
          若檢波器輸入為包絡(luò)調(diào)幅波,則檢波效率寂靜義為輸出低頻電壓幅度UΩ與輸入高頻電壓包絡(luò)幅度 mUc之比:
          K=UΩ/mUc
          式中:m是調(diào)幅系數(shù)。K越大說明同樣的輸入情況下可以得到較大的低頻輸出信號,即檢波效率高。
          (2)檢波失真
          它反映輸出低頻電壓波形和輸入已調(diào)波包括形狀的符合程度。
          (3)輸入電阻Ri
          由檢波器輸入端看進(jìn)去的等效電阻稱為輸入電阻Rio,通常檢波器接于中頻放大器的輸出端,Ri看作是它的負(fù)載。因此,Ri越大對中頻放大器的影響就會越小,
          1、小信號平方律檢波器

          圖5(a)是小信號檢波電路。其特點是:(1)輸入高頻信號ui(t)的幅度為幾十毫伏量級;(2)選擇適當(dāng)?shù)钠秒妷菏构ぷ鼽cQ處于伏安特性的彎曲段上[見圖5(b)],在整個高頻信號周期內(nèi)均有電流通過二極管。經(jīng)理論分析得該檢波器的輸出電壓u2與輸入電壓Uc成正比,平方律檢波正是由此得名,其參數(shù)如下:
          (1)檢波效率K=UΩ/mUc=Ra2Uc/(1+a1R [考題輸出電壓反作用]
          式中:R為檢波器負(fù)載電阻,Uc為高頻調(diào)幅波的載波幅度,a1、a2為與工作點電流有關(guān)的系數(shù),在室溫情況下其值近似為:
          a1=38Io 及 a2=0.74×10Io (Io的單位為安培)
          若檢波器的工作點電流選定為Io=20微安,R=4.7千歐, Uc=50毫伏則檢波效率為:
          K=Ra2Uc/(1+a1R)=(4.7×10×0.47×10×20×10×50×10)/(1+38×20×10×4.7×10)=0.76
          (2)非線性失真,由于二次諧波與基波相距很近,不易清除干凈,故常用二次諧波失真系數(shù)y來估計失真的大小。其值為:
          y=m/4
          由式可見,調(diào)幅系數(shù)m越大則y越大,失真越嚴(yán)重,一般情況下m≈30%,則y≈7.5%
          (3)輸入阻抗Ri,指數(shù)波頻率為ωc的交流阻抗。從圖5(a)中可見,對ωc而言,C看作短路,所以Ri等于二極管的交流電阻rd,在室溫情況下其值為:
          Ri=rd=26×10/Io
          若Io=20微安,則Ri=(26×10)/20×10 =1.3千歐
          小信號檢波的缺點是:輸入阻抗低,非線性失真嚴(yán)重,

          2、大信叼峰值包絡(luò)檢波
          如圖6(a)是大信號檢波電路,由于輸出電壓交流部分與調(diào)制信號最大值成正比,故又稱為直線性檢波,其特點是:(1)輸入電壓幅度一般500毫伏以上;(2)沒有偏置電壓E,由于輸出電壓的反作用,實際上工作點處于u0的區(qū)段[見圖6(b)]。因此,大信號檢波二極管,在載波一周期內(nèi),只有一段時間尋通,而另一段時間截止。大信號峰值二極管檢波器的主要參數(shù)計算如下:
          K=cosθ


          圖5


          圖6

          式中:θ為半導(dǎo)通角,它取決于rd/R值,兩者關(guān)系為
          rd/R=(tgθ-θ)/π
          可根據(jù)rd/R值,通過表一直接查出K值
          (2)輸入阻抗Ri
          Ri/R=(tgθ-θ)/(θ-sinθcosθ)
          可見,輸入阻抗Ri決定于θ角,即決定于rd/R值,因此,可以根據(jù)rd/R值,通過表一直接查出輸入阻抗Rio
          (3)檢波失真
          常有兩類失真:一類對角切割失真,二是底邊切割失真,
          圖7示出對角切割失真情況,產(chǎn)生該失真的原因是濾波時間常數(shù)RC選得過大,以致濾波電容的放電速率跟不上包絡(luò)變化速率所造成的,要防止對角切割失真現(xiàn)象,時間常數(shù)RC應(yīng)滿足下式關(guān)系:RC(/m)×(TΩ/2π)式中:m為調(diào)幅系數(shù),TΩ=2π/Ω,若m=0.3時,則得RC0.5TΩ

          圖 7

          另一種切割失真是由于檢波器的低頻交流負(fù)載與直流負(fù)載電阻不同而引起的,通常檢波被輸出的低頻電壓經(jīng)耦合電路[圖7(a)中的R1C1]再送至低頻放大器中去由于C1數(shù)值很大,(約為10微法)它的兩端降有直流電壓為載波幅度的平均值Uco若R1R時,該電壓大部分落在R兩端上,以致在音頻包絡(luò)負(fù)半波時,輸入電壓可能低于R兩端的直流電壓,于是二極管截止,輸出信號不再隨輸入信號包絡(luò)的下降而改變,產(chǎn)生如圖7-b的底邊切割失真,要避免此失真,應(yīng)滿足下式
          mR1/(R1+R)
          式中:R為直流電阻,交流電阻R-=R//R1。不失真條件可寫為mR-/Ro、圖8(a)是晶體管收音機(jī)的濾波電路,R1R2濾除464千赫載波信號的濾波器,電源-Ec經(jīng)R3、R4供給二極管幾十微安的偏置電流,接入偏置電流的目的是提高檢波效率,M點電壓經(jīng)C3、C4濾波后送至前級產(chǎn)生自動增益控制。
          圖8(b)是電視接收機(jī)的濾波電路,由于調(diào)制信號為高達(dá)6兆赫的圖象信號,為防止對角切割失真,電容C1只選10皮法,但只靠它濾除載波還不夠,還要接入LC2濾波器,二極管串接小電阻200歐使信號增大,補(bǔ)償二極管內(nèi)阻的減小,從而使傳輸系數(shù)相對穩(wěn)事實上,檢波線性也得到改善。

          圖8 收音機(jī)和電視機(jī)的檢波電路


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