四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 任务4.3检波电路 4.3.1。资讯准备 。任务描述 1.了解检波的功能及类型： 2.理解同步检波的工作原理及实现方法： 3.理解大信号峰值包络检波器的工作原理及实现方法： 4.掌握大信号峰值包络检波器的设计方法及调整要点。 。资讯指南 资讯内容 获取方式 1.什么叫检波？检波有哪些类型，各有什么特点？ 阅读资料 2.同步检波是利用什么原理实现调幅信号的解调，基本电路有哪些？ 上网 3.大信号峰值包络检波器的基本电路及工作原理是什么？ 查阅图书 询问相关工作人员 4.大信号峰值包络检波器如何设计、调整要点有哪些？ 导学村材料 一、概述 1.检波器的功能 从高频调幅波中解调出原调制信号的过程，称为检波。完成这个功能的电路称为检波器。下面 我们分别从频谱和波形来理解检波的实质。 图431所示即检波前和检波后信号的频谱。从图可以看出，检波是调幅的逆过程，其频谱变 换与调幅刚好相反，就是将调幅波的频谱由高频不失真地搬到低频，其频谱向左搬移了f。可见， 检波器也是一种频谱搬移电路。 Uim NV 0 fe-Fn f-F fe fe+同 fc+Fn (a)输入信号频谱 www.scitc.com.cn 1/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 1 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 任务 4.3 检波电路 4.3.1 资讯准备 任务描述 1．了解检波的功能及类型； 2．理解同步检波的工作原理及实现方法； 3．理解大信号峰值包络检波器的工作原理及实现方法； 4．掌握大信号峰值包络检波器的设计方法及调整要点。 资讯指南 资讯内容 获取方式 1．什么叫检波？检波有哪些类型，各有什么特点？ 阅读资料 上网 查阅图书 询问相关工作人员 2．同步检波是利用什么原理实现调幅信号的解调，基本电路有哪些？ 3．大信号峰值包络检波器的基本电路及工作原理是什么？ 4．大信号峰值包络检波器如何设计、调整要点有哪些？ 导学材料 一、概述 1．检波器的功能 从高频调幅波中解调出原调制信号的过程，称为检波。完成这个功能的电路称为检波器。下面 我们分别从频谱和波形来理解检波的实质。 图 4-3-1 所示即检波前和检波后信号的频谱。从图可以看出，检波是调幅的逆过程，其频谱变 换与调幅刚好相反，就是将调幅波的频谱由高频不失真地搬到低频，其频谱向左搬移了 fC。可见， 检波器也是一种频谱搬移电路。 f c -F f c f c+F 1 f c -F 1 n f c+Fn f Uim /V O (a)输入信号频谱
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 Uom /V 、调制信号 0 FF (6)输出信号频谱 图4-3-1检波器的频谱变换过程（普通调幅） 下面再从信号波形变换角度来了解检波器的基本功能。图4-3-2和图4-33所示分别为检波器输 入高频等幅波和单频正弦信号调制的普通调幅波时，检波前和检波后信号的波形。 ui(t) 0 (a)输入信号波形 Uo 0 (6)输出信号波形 图4-3-2输入为高频等幅波时检波电路波形 西 ma乙Um (a)输入信号波形 www.scitc.com.cn 2/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 2 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 F1 F2 Fn Uom /V 调制信号 f O (b)输出信号频谱 图 4-3-1 检波器的频谱变换过程（普通调幅） 下面再从信号波形变换角度来了解检波器的基本功能。图 4-3-2 和图 4-3-3 所示分别为检波器输 入高频等幅波和单频正弦信号调制的普通调幅波时，检波前和检波后信号的波形。 u (t) i O t UIm (a)输入信号波形 t uo(t) Uo O (b)输出信号波形 图 4-3-2 输入为高频等幅波时检波电路波形 (a)输入信号波形
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 uo(t) Uom 0 (6)输出信号波形 图4-3-3输入为单频正弦信号调制的普通调幅波时检波电路波形 图4-3-2中，由于输入为高频等幅波，故输出为直流电压。而在图4-33中，检波器输入的信号 是随单频正弦信号规律而变化的普通调幅波，因此检波输出信号也是一单频正弦信号，并且是一种 与调制信号保持相同变化规律的信号。从以上分析可知，调幅过程是将低频调制信号“装载”到高 频载波上，而检波则是要从高频载波上“取出”调制信号。 2.检波器的分类和组成 根据检波方式不同，检波器可分为同步检波器（相干检波器）、非同步检波器（非相干检波器）， 前者需要接收方从所收信号中提出同步载波，而后者不需要。 由于检波器也是一种频谱搬移电路，所以组成检波器的核心元件也是模拟乘法器、二极管等非 线性器件，同时也需用低通滤波器滤除无用频率分量，取出原调制信号的频率分量。 (1)同步检波器 同步检波器的组成框图如图4-3-4()所示。同步检波器在工作时，必须给非线性器件输入一个与 载波同频同相的本地参考电压，即同步电压u,(t)=U,mcoS⊙，1。因此，检波器由乘法器（或其他非 线性器件以、低通滤波器和同步信号发生器组成，这种检波器就称为同步检波器，它适合于各种调幅 波的检波(AM、DSB、SSB)。 (2)非同步检波器 非同步检波器的组成框图如图43-4(6)所示。非同步检波器检波时不需要同步信号，由非线性器 件和低通滤波器构成，它只适合于普通调幅波(AM)的检波。这种检波器的输出信号（原调制信号） 与调幅波的包络变化规律一致，故称为包络检波器。 非线性器件 低通滤波器 ouo(t) u,) 同步信号发生器 (a)同步检波器的组成框图 山() 非线性器件 低通滤波器 ou(1) (6)非同步检波器的组成框图 图4-3-4检波器的组成框图 3.检波器的主要技术指标 www.scitc.com.cn 3/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 3 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 uo(t) t UΩ m O (b)输出信号波形 图 4-3-3 输入为单频正弦信号调制的普通调幅波时检波电路波形 图 4-3-2 中，由于输入为高频等幅波，故输出为直流电压。而在图 4-3-3 中，检波器输入的信号 是随单频正弦信号规律而变化的普通调幅波，因此检波输出信号也是一单频正弦信号，并且是一种 与调制信号保持相同变化规律的信号。从以上分析可知，调幅过程是将低频调制信号“装载”到高 频载波上，而检波则是要从高频载波上“取出”调制信号。 2．检波器的分类和组成 根据检波方式不同，检波器可分为同步检波器（相干检波器）、非同步检波器（非相干检波器）， 前者需要接收方从所收信号中提出同步载波，而后者不需要。 由于检波器也是一种频谱搬移电路，所以组成检波器的核心元件也是模拟乘法器、二极管等非 线性器件，同时也需用低通滤波器滤除无用频率分量，取出原调制信号的频率分量。 (1)同步检波器 同步检波器的组成框图如图 4-3-4(a)所示。同步检波器在工作时，必须给非线性器件输入一个与 载波同频同相的本地参考电压，即同步电压 u t U t r rm c ( ) = cos 。因此，检波器由乘法器(或其他非 线性器件)、低通滤波器和同步信号发生器组成，这种检波器就称为同步检波器，它适合于各种调幅 波的检波（AM、DSB、SSB）。 (2)非同步检波器 非同步检波器的组成框图如图 4-3-4(b)所示。非同步检波器检波时不需要同步信号，由非线性器 件和低通滤波器构成，它只适合于普通调幅波（AM）的检波。这种检波器的输出信号(原调制信号) 与调幅波的包络变化规律一致，故称为包络检波器。 非线性器件 同步信号发生器 低通滤波器 u (t) I u (t) o u (t) r (a)同步检波器的组成框图 非线性器件 低通滤波器 u (t) I u (t) o (b)非同步检波器的组成框图 图 4-3-4 检波器的组成框图 3．检波器的主要技术指标
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 (1)电压传输系数K, 电压传输系数用来说明检波器对高频信号的解调能力，又称为检波效率，用K。表示。 若检波器输入为高频等幅波，如图4-3-2所示，其振幅为Um,而输出直流电压为U。，则检波 器的电压传输系数 Kd= U im (4-3-1) 若检波器输入为高频调幅波，如图4-2-3所示，其包络振幅为mUm,而输出低频电压振幅为 Uom,则检波器的电压传输系数 Kd=- (4-3-2) Uim 显然，检波器的电压传输系数越大，则在同样输入信号的情况下，输出信号就越大，即检波效 率高。一般二极管检波器K,总小于1，K,越接近于1越好。 (2)输入电阻R 检波器的输入电阻R,是指从检波器输入端看进去的等效电阻，用来说明检波器对前级电路的影 响程度。定义R,为输入高频等幅波的电压振幅Um与输入高频脉冲电流中基波振幅Im之比 R=Uim/Iim (4-3-3) 二、检波电路 1.同步检波器 同步检波电路有两种实现方法：一种采用模拟乘法器实现，一种采用二极管包络检波器构成叠 加型同步检波器。 (1)用模拟乘法器实现的同步检波 用模拟乘法器实现的同步检波器电路模型如图4-3-5所示。4，(t)为送入检波器的高频调幅信号， 4,(t)为同步电压，一般取为4，()=U,cos@.1。 LPF 图4-3-5用模拟乘法器实现的同步检波电路 ①当输入4，(t)=Um(1+m。cos2t)coso,1为普通调幅波时 则乘法器的输出电压为 www.scitc.com.cn 4/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 4 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 (1)电压传输系数 Kd 电压传输系数用来说明检波器对高频信号的解调能力，又称为检波效率，用 Kd 表示。 若检波器输入为高频等幅波，如图 4-3-2 所示，其振幅为 Uim ，而输出直流电压为 Uo ，则检波 器的电压传输系数 im o d U U K = (4-3-1) 若检波器输入为高频调幅波，如图 4-2-3 所示，其包络振幅为 maUim ，而输出低频电压振幅为 U m ，则检波器的电压传输系数 a im m d m U U K = (4-3-2) 显然，检波器的电压传输系数越大，则在同样输入信号的情况下，输出信号就越大，即检波效 率高。一般二极管检波器 Kd 总小于 1， Kd 越接近于 1 越好。 （2）输入电阻 Ri 检波器的输入电阻 Ri 是指从检波器输入端看进去的等效电阻，用来说明检波器对前级电路的影 响程度。定义 Ri 为输入高频等幅波的电压振幅 Uim 与输入高频脉冲电流中基波振幅 im I 之比 i im im R =U / I (4-3-3) 二、检波电路 1．同步检波器 同步检波电路有两种实现方法：一种采用模拟乘法器实现，一种采用二极管包络检波器构成叠 加型同步检波器。 (1)用模拟乘法器实现的同步检波 用模拟乘法器实现的同步检波器电路模型如图 4-3-5 所示。 u (t) i 为送入检波器的高频调幅信号， u (t) r 为同步电压，一般取为 u t U t r rm c ( ) = cos 。 图 4-3-5 用模拟乘法器实现的同步检波电路 ①当输入 u t U m t t i im a c ( ) = (1+ cos )cos 为普通调幅波时 则乘法器的输出电压为 K XY o u u Y X (Z) M u r i z LPF u
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 u.(t)=Kyu;(t)u,(t)=KUi(1+m cost)cos2@ -kw.U+w.U.m.c0sCu+iKwU.V..cos2o kwU.Um.co(2m++U..mco2m- 可见，u.(t)中含有0、F、2f、2乐F共5个频率分量，经过低通滤波器LPF后滤去2乐、2f±F 高频分量，再经隔直电容后，就得到 u()=KUmcosI=Uo cosr (4-3-4) 式中，Um=0.5KwU,mUmm。。显然，检波输出信号为原调制信号。 ②当输入4，(t)=mU cos21cos0.1为双边带调幅波时 u.(1)=Kyu;(1)u,(t)=KUinUma cost cos @t +17+007S001年0)01一+17S001/1/y—= KwUmcos(2o.-)t 可见，.(t)中含有F、2±F共3个频率分量，经过LPF后滤去2fF两个高频分量，就得到 w(-KwU.U.m.cos-Uo-cosC (4-3-5) ③当输入4，()=0.5m,U,mcos(0.+2)1为单边带调幅波时 u()-Kwu(u.-K.U.U.m.codo.+tcos -jkw.V.m.cow+jkx.U.m.co42m.+ 1 4 可见，4.(t)中含有F、2+F共2个频率分量，经过LPF后滤去+F高频分量，就得到 u()=Kmcos=Uom cos (4-3-6) 由以上的分析可知，同步检波器的电压传输系为 (4-3-7) maUim 4 用模拟乘法器实现的同步检波器原理电路如图4-3-6所示。图中，电源采用12V单电源供电， 调幅信号，(t)通过0.1uF耦合电容加到1端，其有效值在几mv~100mV范围内都能不失真解调，同 步信号4，(t)通过0.1uF耦合电容加到8端，电平大小只要求能使双差分对管工作于开关状态 (50500mV之间)。输出端9经过RC的一个π型低通滤波器和一个1uF的耦合电容取出调制信号。 www.scitc.com.cn 5/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 5 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 K U U m t K U U m t K U U K U U m t K U U t u t K u t u t K U U m t t M r m i m a c M r m i m a c M i m r m M i m r m a M i m r m c z M i r M i m r m a c cos(2 ) 4 1 cos(2 ) 4 1 cos 2 2 1 cos 2 1 2 1 ( ) ( ) ( ) (1 cos ) cos2 + + − = + + + = = + 可见，u (t) z 中含有 0、F、2fc、2fc±F 共 5 个频率分量，经过低通滤波器 LPF 后滤去 2fc、2fc±F 高频分量，再经隔直电容后，就得到 u t K U U m t U t o = M rm i m a cos = m cos 2 1 ( ) (4-3-4) 式中， U m 5KMUrmUimma = 0. 。显然，检波输出信号为原调制信号。 ②当输入 u t m U t t i a im c ( ) = cos cos 为双边带调幅波时 K U U m t K U U m t K U U m t u t K u t u t K U U m t t M r m i m a c M i m r m a M r m i m a c z M i r M i m r m a c cos(2 ) 4 1 cos(2 ) 4 1 cos 2 1 ( ) ( ) ( ) cos cos2 − = + + + = = 可见，u (t) z 中含有 F、2fc±F 共 3 个频率分量，经过 LPF 后滤去 2fc±F 两个高频分量，就得到 u t K U U m t U t o = M rm i m a cos = m cos 2 1 ( ) (4-3-5) ③当输入 u t m U t i a im c ( ) = 0.5 cos( + ) 为单边带调幅波时 K U U m t K U U m t u t K u t u t K U U m t t M i m r m a M r m i m a c z M i r M i m r m a c c cos(2 ) 4 1 cos 4 1 cos( ) cos 2 1 ( ) ( ) ( ) = + + = = + 可见，u (t) z 中含有 F、2fc+F 共 2 个频率分量，经过 LPF 后滤去 2fc+F 高频分量，就得到 u t K U U m t U t o = M rm im a cos = m cos 4 1 ( ) (4-3-6) 由以上的分析可知，同步检波器的电压传输系为 m rm a im m d K U m U U K 4 1 = = (4-3-7) 用模拟乘法器实现的同步检波器原理电路如图 4-3-6 所示。图中，电源采用 12V 单电源供电， 调幅信号 u (t) i 通过 0.1uF 耦合电容加到 1 端，其有效值在几 mV~100mV 范围内都能不失真解调，同 步信号 u (t) r 通过 0.1uF 耦合电容加到 8 端，电平大小只要求能使双差分对管工作于开关状态 （50~500mV 之间）。输出端 9 经过 RC 的一个 π 型低通滤波器和一个 1uF 的耦合电容取出调制信号
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 0.1u 1.3k 0+12V 0.1u 50 800 3k 3k 0.1u 100 . 872 3 6 MC1596 k 4105 0.005u R>10k 0.005u 图4-3-6采用MC1596构成的同步检波器 (2)叠加型同步检波器 叠加型同步检波电路模型及电路如图437所示。它的工作原理是将双边带调制信号4，()与同 步信号4，()叠加，得到一个普通调幅波，然后再经过包络检波器（下节内容介绍），解调出调制信 号。 uo(t) 图4-3-7叠加型同步检波电路模型及电路 由以上的分析可知，同步检波器可用于各种调幅波的检波，且同步电压振幅U越大，则检波 器的电压传输系数也越大。 (3)同步信号的频率和相位偏差对检波的影响 前面在分析同步检波器的工作原理时，所取同步电压4，(t)与载波同频同相，即保持严格的同 步。若u,(t)与载波不能保持严格同步，即存在频偏△0、相偏△0，将对检波器有何影响呢？下面 以u,(t)=mU,mcos2tcos0.1双边带调幅信号检波过程为例简要分析。 ①4，(t)与载波同频不同相 设4，()=U,mcos(o,1+△p),则检波器输出信号为 u(-K..mcosAgcosOr (4-3-8) 式中，Uom=0.5KMU,Uimma cos△p。显然，如果△p为一个变化量，则检波输出电压将会失真。 www.scitc.com.cn 6/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 6 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 0.1u 800 0.1u 0.1u 0.1u 0.1u 0.005u 0.1u 0.005u 1 u 1 k 1 k 1 k 10k 5 0 100 1.3k 1 2 3 4 5 6 8 7 9 1 0 3 k 3 k 1 k RL > 10k +12V u u r I MC1596 图 4-3-6 采用 MC1596 构成的同步检波器 (2)叠加型同步检波器 叠加型同步检波电路模型及电路如图 4-3-7 所示。它的工作原理是将双边带调制信号 u (t) i 与同 步信号 u (t) r 叠加，得到一个普通调幅波，然后再经过包络检波器（下节内容介绍），解调出调制信 号。 u (t) I u (t) r RL C V u (t) O D 图 4-3-7 叠加型同步检波电路模型及电路 由以上的分析可知，同步检波器可用于各种调幅波的检波，且同步电压振幅 Urm 越大，则检波 器的电压传输系数也越大。 (3)同步信号的频率和相位偏差对检波的影响 前面在分析同步检波器的工作原理时，所取同步电压 u (t) r 与载波同频同相，即保持严格的同 步。若 u (t) r 与载波不能保持严格同步，即存在频偏 、相偏 ，将对检波器有何影响呢？下面 以 u t m U t t i a im c ( ) = cos cos 双边带调幅信号检波过程为例简要分析。 ① u (t) r 与载波同频不同相 设 u (t) =U cos( t + ) r rm c ，则检波器输出信号为 u t K U U m t o = M rm im a cos cos 2 1 ( ) (4-3-8) 式中， Um = 0.5KMUrmUimma cos 。显然，如果 为一个变化量，则检波输出电压将会失真
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 而当△p为定值时，检波器输出电压没有失真，但cos△p≤1，将使输出低频电压的振幅减小；如 △0=0，即参考电压与载波同频同相，则输出低频电压的振幅最大：如△0=90°，则4(t)=0。 显然，△0越小越好。 ②u,(t)与载波不同频同相 设4，(t)=U,mcos(0.+△o)1,则检波器输出信号为 u0-K,UU风，os (4-3-9) 此时，u()的振幅将是按cos△o变化的低频电压，产生了失真。 ③u,(t)与载波不同频不同相 设4，(t)=U,mcos[(o.+△o)t+△p],则检波器输出信号为 u.(t)=三KMU,Um cos(△ot+△p)cos2t (4-3-10) 此时，，(t)的振幅将是按cos(△ot+△p)变化的低频电压，也产生了失真。 综上所述，为了保证同步检波器不失真地解调出幅度尽可能大的信号，参考电压应与输入载波 同频同相，即实现二者的同步。在实际工作时，二者的频率必须相同，而允许有很小的相位差。但 如果是电视图像信号时也会有明显的相位失真，这一点要注意。 (4)同步信号的产生方法 若输入信号为普通调幅波，可将调幅波限幅去除包络线变化，得到的是角频率为⊙。的方波，用 窄带滤波器取出⊙成分的同步信号。 若输入信号为双边带调幅波，将双边带调制信号4，(t)取平方4(t),从中取出角频为2⊙。的 分量，经二分频将它变为角频率为⊙。的同步信号。 若输入信号为发射导频的单边带调幅波，可采用高选择性的窄带滤波器，从输入信号中取出该 导频信号，导频信号放大后就可作为同步信号。如果发射机不发射导频信号，则接收机就要采用高 稳定度晶体振荡器产生指定频率的同步信号。 2.大信号峰值包络检波器 (1)电路结构 大信号包络检波器只适于普通调幅波的检波。目前应用最广的是二极管包络检波器（集成电路 中多采用三极管射极包络检波器)，其电路如图4-3-8所示。 ,t) w(t 图4-3-8二极管包络检波器 该电路由二极管V和R、C组成的低通滤波器串接而成，R为检波负载电阻，C为检波负载电 www.scitc.com.cn 7/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 7 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 而当 为定值时，检波器输出电压没有失真，但 cos 1，将使输出低频电压的振幅减小；如 = 0 ，即参考电压与载波同频同相，则输出低频电压的振幅最大；如 0 = 90 ，则 uo (t) = 0 。 显然， 越小越好。 ② u (t) r 与载波不同频同相 设 u t U t r rm c ( ) = cos( + ) ，则检波器输出信号为 u t K U U m t t o = M rm im a cos cos 2 1 ( ) (4-3-9) 此时，u (t) o 的振幅将是按 cost 变化的低频电压，产生了失真。 ③ u (t) r 与载波不同频不同相 设 u (t) =U cos[( + )t + ] r rm c ，则检波器输出信号为 u t K U U m t t o = M rm i m a cos( + ) cos 2 1 ( ) (4-3-10) 此时，u (t) o 的振幅将是按 cos(t + ) 变化的低频电压，也产生了失真。 综上所述，为了保证同步检波器不失真地解调出幅度尽可能大的信号，参考电压应与输入载波 同频同相，即实现二者的同步。在实际工作时，二者的频率必须相同，而允许有很小的相位差。但 如果是电视图像信号时也会有明显的相位失真，这一点要注意。 (4)同步信号的产生方法 若输入信号为普通调幅波，可将调幅波限幅去除包络线变化，得到的是角频率为 c 的方波，用 窄带滤波器取出 c 成分的同步信号。 若输入信号为双边带调幅波，将双边带调制信号 u (t) i 取平方 ( ) 2 u t i ，从中取出角频为 2 c 的 分量，经二分频将它变为角频率为 c 的同步信号。 若输入信号为发射导频的单边带调幅波，可采用高选择性的窄带滤波器，从输入信号中取出该 导频信号，导频信号放大后就可作为同步信号。如果发射机不发射导频信号，则接收机就要采用高 稳定度晶体振荡器产生指定频率的同步信号。 2．大信号峰值包络检波器 (1)电路结构 大信号包络检波器只适于普通调幅波的检波。目前应用最广的是二极管包络检波器（集成电路 中多采用三极管射极包络检波器），其电路如图 4-3-8 所示。 u (t) AM I T C R R C D UO L L r c i2 V i u (t) D u (t) o u (t) Ω 图 4-3-8 二极管包络检波器 该电路由二极管 V 和 RL、CL组成的低通滤波器串接而成，RL为检波负载电阻，CL为检波负载电
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 容。变压器T,将前级的普通调幅波送到检波器的输入端，虚线所示的C为隔直电容，R2为后级输 入电阻。该电路输入的是大信号，即输入高频电压4，(t)的振幅在500mV以上，这时二极管就工作 在受un(t)控制的开关状态。 (2)工作原理 由图可知，二极管两端的电压4o(t)=4,(t)-4(t)，由于4，(t)是大信号，所以4。()也很大， 其反作用不能忽略。当up(t)>0时，二极管V导通：当uD(t)≤0，二极管V截止。R和C并联， 所以检波器的输出电压u(t)就是电容C两端的电压。 ①若输入4，(t)为高频等幅波 若4，(t)为高频等幅波(4，()=Umc0s@1),检波器的输入输出信号如图4-3-9所示。 (91o(9 Ⅲ()uo() Uim uo (AV (a)实际输入、输出信号波形 Auo(t) Uim (b)理想输出信号波形 图4-3-9当输入高频等幅波时的电路信号波形 若在t=0时C上没有电荷，即u()=0。此时4o(t)=4,(t)-4,(t)>0，二极管导通，形成 电流o对C充电，充电时间常数为t充=CL,由于r:很小，所以电容充电非常快，其u(t)电压 上升很快，如图439()第一段折线所示，该曲线非常陡峭。 当曲线上升到“1”点时，两曲线相交这一点，就表明()=，()，则4()=0，二极管处 在临界状态。当过“1”点后，4，(t)有下降趋势，此时4o(t)=4,()-u(t)0，二极管又导通，形 成电流6对C充电。如此反复，由于充电快，放电慢，在很短时间内就达到充放电的动态平衡。此 后，4，()便在平均值”4≈Um上下按频率无作锯齿状的小波动（低通滤波器非理想特性将导致 www.scitc.com.cn 8/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 8 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 容。变压器 Tr将前级的普通调幅波送到检波器的输入端，虚线所示的 Cc为隔直电容，Ri2 为后级输 入电阻。该电路输入的是大信号，即输入高频电压 u (t) i 的振幅在 500mV 以上，这时二极管就工作 在受 u (t) D 控制的开关状态。 (2)工作原理 由图可知，二极管两端的电压 u (t) u (t) u (t) D = i − o ，由于 u (t) i 是大信号，所以 u (t) o 也很大， 其反作用不能忽略。当 uD (t) 0 时，二极管 V 导通；当 uD (t) 0 ，二极管 V 截止。RL和 CL并联， 所以检波器的输出电压 u (t) o 就是电容 CL两端的电压。 ①若输入 u (t) i 为高频等幅波 若 u (t) i 为高频等幅波（ u t U t i im c ( ) = cos ），检波器的输入输出信号如图 4-3-9 所示。 Uim t uo (AV) uI (t) uo (t) uI (t) uo (t) O 1 2 3 4 (a)实际输入、输出信号波形 Uim t uo (t) O (b)理想输出信号波形 图 4-3-9 当输入高频等幅波时的电路信号波形 若在 t = 0 时 CL上没有电荷，即 uo (t) = 0 。此时 uD (t) = ui (t) −uo (t) 0 ，二极管导通，形成 电流 iD 对 CL充电，充电时间常数为 d L 充 = r C ，由于 rd很小，所以电容充电非常快，其 u (t) o 电压 上升很快，如图 4-3-9(a)第一段折线所示，该曲线非常陡峭。 当曲线上升到“1”点时，两曲线相交这一点，就表明 u (t) u (t) o = i ，则 uD (t) = 0 ，二极管处 在临界状态。当过“1”点后， u (t) i 有下降趋势，此时 uD (t) = ui (t) −uo (t) 0 ，二极管截止，CL 放电，放电时间常数为 R CL L 放 = ，其值比较大，所以电容放电非常慢，其 u (t) o 电压下降很慢， 如图 4-3-9(a)第二段折线所示，该曲线比较平缓。 当曲线下降到“2”点时，两曲线相交这一点，就表明 u (t) u (t) o = i ，则 uD (t) = 0 ，二极管处 在临界状态。当过“2”点后， u (t) i 有上升趋势，则 uD (t) = ui (t) −uo (t) 0 ，二极管又导通，形 成电流 iD 对 CL充电。如此反复，由于充电快，放电慢，在很短时间内就达到充放电的动态平衡。此 后， u (t) o 便在平均值 uo(Av) Uim 上下按频率 fc作锯齿状的小波动（低通滤波器非理想特性将导致
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 在C两端产生的残余高频电压)。 如果RC>T(T:为高频等幅波4(t)的周期)，则C放掉的电荷量很少，因此u(t)的锯齿波动很 小，一般可以忽略，则u(t)的波形就近似是u,()的包络，检波输出波形如图4-3-9b)所示。此时， 因u(t)≈Um,检波效率约为1。 ②若输入u,(t)为普通调幅波 设u,(t)=U,m(1+m,cos2)coso.1,此时检波器的工作过程与高频等幅波输入时很相似，只 是随着u,(t)幅度的增大或减小，u。(t)也作相应的变化。 由于电容存在充放电时间差，因此山(t)将是与调幅包络相似的有小锯齿波动的电压，如图 4-3-10()折线所示。忽略锯齿小波动后，其波形如图4-3-10b)所示。 r)1o) ur(t)uo(t) Uim (a)实际输入、输出信号波形 uo(1) Uim (b)理想输出信号波形 图4-3-10当输入单频普通调幅波时电路信号波形 由图4-3-10(b)可知，u.(t)≈Um(1+m cos21)=U,m+mUcos21,即u(t)可分解为个 直流分量U。=Um和一个按调幅波包络变化的低频分量42(t)=mU cos21。经过隔直电容C的 作用，在R2上就得到低频原调制信号4o(t)。由于检波器的输出电压u,(t)与输入高频调幅波u,(t) 的包络基本相同，故又称为峰值包络检波。 (3)主要性能分析 ①电压传输系数K 输入为高频等幅波时，K。=U。Um≈1； 当输入为单频普通调幅波时，K。=Uom/mUm≈1。 www.scitc.com.cn 9/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 9 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 在 CL两端产生的残余高频电压）。 如果 RLCL>>Tc(Tc为高频等幅波 u (t) i 的周期)，则 CL放掉的电荷量很少，因此 u (t) o 的锯齿波动很 小，一般可以忽略，则 u (t) o 的波形就近似是 u (t) i 的包络，检波输出波形如图 4-3-9(b)所示。此时， 因 o Uim u (t) ，检波效率约为 1。 ②若输入 u (t) i 为普通调幅波 设 u t U m t t i im a c ( ) = (1+ cos )cos ，此时检波器的工作过程与高频等幅波输入时很相似，只 是随着 u (t) i 幅度的增大或减小， u (t) o 也作相应的变化。 由于电容存在充放电时间差，因此 u (t) o 将是与调幅包络相似的有小锯齿波动的电压，如图 4-3-10(a)折线所示。忽略锯齿小波动后，其波形如图 4-3-10(b)所示。 (a)实际输入、输出信号波形 uo (t) Uim t O (b)理想输出信号波形 图 4-3-10 当输入单频普通调幅波时电路信号波形 由图 4-3-10(b)可知， u t U m t U m U t o ( ) im(1+ a cos ) = im + a imcos ，即 u (t) o 可分解为一个 直流分量 Uo =Uim 和一个按调幅波包络变化的低频分量 u t m U t ( ) = a imcos 。经过隔直电容 Cc的 作用，在 Ri2 上就得到低频原调制信号 u (t) 。由于检波器的输出电压 u (t) o 与输入高频调幅波 u (t) i 的包络基本相同，故又称为峰值包络检波。 (3)主要性能分析 ①电压传输系数 Kd 输入为高频等幅波时， Kd =Uo /Uim 1 ； 当输入为单频普通调幅波时， Kd = Um / maUim 1
四川信息职业技术学院 《高频电子技术》精品资源共享课 ②输入电阻R 当检波器输入为高频等幅波4，(t)=U,cos@,1,则检波器输入功率为P=U2m/(2R),输出 功率为P。=Um/R,(直流功率)，输入功率一部分转换为输出功率，一部分消耗在二极管的正向 电阻上。 由于二极管消耗的功率很小，可忽略不计，所以有卫=P。,又因u()≈Um,可得 Um(2R)≈U2m/R,计算可得检波器的输入电阻 R≈0.5R (4-3-10)】 三、检波器的失真 检波器的失真包括非线性失真、截止失真、频率失真、惰性失真和负峰切割失真。其中惰性失 真和负峰切割失真是大信号包络检波器特有的失真，应重点理解。 1.非线性失真 产生原因：是由于二极管伏安特性的非线性引起的，这时检波器的输出电压不能完全和调幅波 的包络成正比。 克服措施：如果负载电阻选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真 即可忽略。 2.截止失真 产生原因：是由于二极管存在导通电压Uow,当输入调幅波的振幅小于Uow时，二极管截止引 起的。 克服措施：使Um(1-m。)>UoN,则可避免截止失真；或者尽量采用锗管二极管。 3.频率失真 产生原因：是由于检波负载电容C和隔直电容C取值不合理引起的。其中C的作用是旁路高 频分量，若值太大，则其容抗值很小，将使有用的低频分量受到损失，引起频率失真。C的作用是 隔直流通低频分量，若值太小，则其容抗值很大，将使有用的低频分量受到损失，引起频率失真。 克服措施：若满足C,≤1/(R2x)和C。≥1(R22mm),，则可避免频率失真。在通常的音频 范围内，取值是容易满足的，一般C约为几μF,C约为0.01μF。 4.惰性失真 产生原因：检波负载R、C越大，C在二极管截止期间放电速度就越慢，则电压传输系数和高 频滤波能力就越高。但RC取值过大，将会出现二极管截止期间电容C对R放电速度太慢，这样 检波器的输出电压就不能跟随包络线变化，于是产生了惰性失真，如图4-3-11所示。 www.scitc.com.cn 10/18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组
www.scitc.com.cn 10 / 18 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组 《高频电子技术》精品资源共享课 ②输入电阻 Ri 当检波器输入为高频等幅波 u t U t i im c ( ) = cos ，则检波器输入功率为 /(2 ) 2 i Pi = U im R ，输出 功率为 L Po U om / R 2 = （直流功率），输入功率一部分转换为输出功率，一部分消耗在二极管的正向 电阻上。 由于二极管消耗的 功率很小， 可忽略不计 ，所以有 Pi = Po ，又因 o Uim u (t) ，可得 L U im /(2Ri ) U im / R 2 2 ，计算可得检波器的输入电阻 Ri 5RL 0. (4-3-10) 三、检波器的失真 检波器的失真包括非线性失真、截止失真、频率失真、惰性失真和负峰切割失真。其中惰性失 真和负峰切割失真是大信号包络检波器特有的失真，应重点理解。 1．非线性失真 产生原因：是由于二极管伏安特性的非线性引起的，这时检波器的输出电压不能完全和调幅波 的包络成正比。 克服措施：如果负载电阻选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真 即可忽略。 2．截止失真 产生原因：是由于二极管存在导通电压 UON，当输入调幅波的振幅小于 UON 时，二极管截止引 起的。 克服措施：使 Uim − ma UON (1 ) ，则可避免截止失真；或者尽量采用锗管二极管。 3．频率失真 产生原因：是由于检波负载电容 CL 和隔直电容 Cc 取值不合理引起的。其中 CL 的作用是旁路高 频分量，若值太大，则其容抗值很小，将使有用的低频分量受到损失，引起频率失真。Cc 的作用是 隔直流通低频分量，若值太小，则其容抗值很大，将使有用的低频分量受到损失，引起频率失真。 克服措施：若满足 1/( ) CL RLmax 和 1/( ) Cc Ri2min ，则可避免频率失真。在通常的音频 范围内，取值是容易满足的，一般 Cc约为几 μF，CL约为 0.01μF。 4．惰性失真 产生原因：检波负载 RL、CL越大，CL在二极管截止期间放电速度就越慢，则电压传输系数和高 频滤波能力就越高。但 RLCL 取值过大，将会出现二极管截止期间电容 CL 对 RL 放电速度太慢，这样 检波器的输出电压就不能跟随包络线变化，于是产生了惰性失真，如图 4-3-11 所示