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2023-04-08 09:29

二極管包絡(luò)檢波實(shí)驗(yàn)

二極管包絡(luò)檢波實(shí)驗(yàn)

 
一、      實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
4． 加深對(duì)二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波工作原理的理解。
5． 掌握用二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波（AM）解調(diào)的方法。了解濾波電容數(shù)值對(duì)AM波解調(diào)影響。
6． 了解電路參數(shù)普通調(diào)幅波（AM）解調(diào)影響。
 
二、實(shí)驗(yàn)使用儀器
1．集成乘法調(diào)幅實(shí)驗(yàn)板、二極管包絡(luò)檢波實(shí)驗(yàn)板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬(wàn)用表
三、實(shí)驗(yàn)基本原理與電路
1. 二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波工作原理
 
       
圖2-1 大信號(hào)檢波電路                       圖2-2大信號(hào)檢波原理
 
 
圖2-1是二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波電路，圖2-2表明了大信號(hào)檢波的工作原理。輸入信號(hào)為正并超過(guò)和上的時(shí)，二極管導(dǎo)通，信號(hào)通過(guò)二極管向充電，此時(shí)隨充電電壓上升而升高。當(dāng)下降且小于時(shí)，二極管反向截止，此時(shí)停止向充電并通過(guò)放電，隨放電而下降。充電時(shí)，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(shí)，因電阻比大的多（通常），放電慢，故的波動(dòng)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(dāng)輸入信號(hào)的幅度增大或減少時(shí)，檢波器輸出電壓也將隨之近似成比例地升高或降低。當(dāng)輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)，檢波器輸出電壓就隨著調(diào)幅波的包絡(luò)線而變化，從而獲得調(diào)制信號(hào)，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(chēng)為峰值包絡(luò)檢波器。
2.二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波效率
檢波效率又稱(chēng)電壓傳輸系數(shù)，用表示。它是檢波器的主要性能指標(biāo)之一，用來(lái)描述檢波器將高頻調(diào)幅波轉(zhuǎn)換為低頻電壓的能力。定義為：
                
當(dāng)檢波器輸入為高頻等幅波時(shí)，輸出平均電壓，則定義為
                                   
這兩個(gè)定義是一致的，對(duì)于同一個(gè)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(luò)檢波器當(dāng)很大而很小時(shí)，輸出低頻電壓振幅只略小于調(diào)幅波包絡(luò)振幅，故略小于1，實(shí)際上在80%左右。并且足夠大時(shí)，為常數(shù)，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(guān)系，所以又把二極管峰值包絡(luò)檢波稱(chēng)為線性檢波。檢波效率與電路參數(shù)、、以及信號(hào)大小有關(guān)。它很難用一個(gè)簡(jiǎn)單關(guān)系式表達(dá)，所以簡(jiǎn)單的理論計(jì)算還不如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算可靠。如要更精確一些，則可查圖表并配以必要實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到。
3.二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器輸入電阻
輸入電阻是檢波器的另一個(gè)重要的性能指標(biāo)。對(duì)于高頻輸入信號(hào)源來(lái)說(shuō)，檢波器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載，此負(fù)載就是檢波器的等效輸入電阻。
                                                                     
上式說(shuō)明，大信號(hào)輸入電阻等于負(fù)載電阻的一半再除以。例如，當(dāng)=0.8，時(shí)，則。
由此數(shù)據(jù)可知，一般大信號(hào)檢波比小信號(hào)檢波輸入電阻大。
3.二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器檢波失真
檢波輸出可能產(chǎn)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(duì)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(hào)檢波器中，并且是小信號(hào)檢波器中不可避免的失真，對(duì)于大信號(hào)檢波器這種失真影響不大，主要是后兩種失真。
 (1) 對(duì)角線失真。如圖2-3電路所示。

圖2 -3 對(duì)角線失真原理圖
避免對(duì)角線失真的條件是
                                             
   上式表明或大，則包絡(luò)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(shè)，不產(chǎn)生割底失真的條件為
                   
由該式可見(jiàn)，調(diào)制系數(shù)愈大或檢波器交直流電阻之比愈小，則愈容易產(chǎn)生割底失真。
3.實(shí)驗(yàn)電路
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
 1．普通調(diào)幅波（AM）的檢波。
 2. 對(duì)角線失真觀測(cè)與防止。
 3. 割底失真觀測(cè)與防止。
 
五、實(shí)驗(yàn)步驟
  1．普通調(diào)幅波（AM）的檢波
（1）集成乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路板上產(chǎn)生調(diào)幅系數(shù)ma為0.3（參考值）的普通調(diào)幅波（AM） ，由二極管包絡(luò)檢波模塊IN1端加入，由TP1點(diǎn)監(jiān)測(cè)波形與幅度。
（2）連接J1，J2斷開(kāi)，在TP2觀察檢波后不失真信號(hào)，并記錄波形, 并計(jì)算電壓傳輸系數(shù)Kd（TP1波形相與TP2波形相比）。
（3）連接J1，J2為上，調(diào)整RW1、RW2，可在輸出端觀察經(jīng)放大之后的信號(hào)。
2. 對(duì)角線失真觀測(cè)與防止。
   連接J1， J2斷開(kāi)，由IN1端加入普通調(diào)幅波（AM），調(diào)節(jié)集成乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路板上產(chǎn)生的普通調(diào)幅波（AM）的調(diào)幅系數(shù)ma、調(diào)制信號(hào)頻率Ω、二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波實(shí)驗(yàn)電路上電位器RW1，在TP2點(diǎn)觀測(cè)圖2-6所示對(duì)角線失真（惰性失真）波形圖。

圖2 -6 對(duì)角線失真波形圖
 
調(diào)節(jié) ma 、調(diào)制信號(hào)頻率、二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波實(shí)驗(yàn)電路上電位器RW1，使對(duì)角線失真消失，驗(yàn)證避免對(duì)角線失真條件：
 
                  
表2-1   避免對(duì)角線失真測(cè)試表：
  Ω ma 負(fù)載
第一次      
第二次      
第三次      
   注：負(fù)載在測(cè)TP2時(shí)為R1//R2+RW1;TP3時(shí)為R1//R2+RW1//R3+RW2
3. 割底失真觀測(cè)與防止。
連接J1，J2斷開(kāi)，調(diào)節(jié)集成乘法器幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路板上產(chǎn)生的普通調(diào)幅波（AM）的調(diào)幅系數(shù)ma、二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波實(shí)驗(yàn)電路上電位器RW1、RW2，在TP3 觀測(cè)圖2-7所示割底失真波形圖。

圖2 -7 割底失真波形圖
調(diào)節(jié) ma 、 RW1、RW2，使割底失真消失，驗(yàn)證避免割底失真條件：

表2-2   避免割底失真測(cè)試表：
  ma R2+RW1 R3+RW2
第一次      
第二次      
第三次      
            
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．整理按實(shí)驗(yàn)步驟所得的數(shù)據(jù)，繪制記錄的波形。
2．畫(huà)出對(duì)角線失真、割底失真波形圖。
3．分析并驗(yàn)證二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波電路不能解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。
4.總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲得的體會(huì)。

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