高頻電子線路完整章節(jié)課件_10(5-3)

1、1 1 主講教師主講教師: :付麗華付麗華 2015-16(1)2015-16(1) 2 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 5.35.3調(diào)幅電路調(diào)幅電路 1.1.分類分類 2.2.基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路 3.3.集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路 4.4.模擬乘法器調(diào)幅電路模擬乘法器調(diào)幅電路 3 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 1 1、調(diào)幅電路的類別、調(diào)幅電路的類別 u一般置于發(fā)射機的一般置于發(fā)射機的 最后一級，是在功率最后一級，是在功率 電平較高的情況下進電平較高的情況下進 行調(diào)制。行調(diào)制。 u一般置于發(fā)射機的一般置于發(fā)射機的 前級，再由線性功率前級，再由線性功率 放大器放大已調(diào)幅信放大器放大已調(diào)幅信 號，得到所要求功率號，

2、得到所要求功率 的調(diào)幅波。的調(diào)幅波。 2 2、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)）、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)） 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 (2) (2) 電路及波形電路及波形 (1) (1) 基本原理基本原理 用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的 基極偏壓基極偏壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。，從而實現(xiàn)調(diào)幅。 高頻載波高頻載波 低頻調(diào)制低頻調(diào)制 調(diào)幅波調(diào)幅波 u載波載波u uc c( (t t) )由高頻變壓器由高頻變壓器 TrTr1 1加到基極，加到基極， u調(diào)制信號調(diào)制信號u u ( (t t) )經(jīng)低頻變 經(jīng)低頻變 壓器壓器TrTr2 2加到基極回路，加到基極回路， C C2 2為高頻旁路電容，為高頻旁

3、路電容，C C1 1和和 C Ce e對高、低頻信號均起對高、低頻信號均起 旁路作用，旁路作用，L,CL,C諧振在載諧振在載 頻頻f fc c上上 4 用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的 集電極集電極電壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。電壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 3 3、集電極調(diào)幅電路（過壓狀態(tài)）、集電極調(diào)幅電路（過壓狀態(tài)） (1) (1) 基本原理基本原理 (2) (2) 電路及波形電路及波形 u載波載波u uc c( (t t) )通過高頻變壓器通過高頻變壓器 TrTr1 1引到被調(diào)放大器引到被調(diào)放大器V V的基的基 極，極， u調(diào)制信號調(diào)制信號u u ( (t t) )

4、通過低頻變 通過低頻變 壓器壓器TrTr2 2加到加到V V集電極回路，集電極回路， 且與電源電壓且與電源電壓V VCC CC相串聯(lián)， 相串聯(lián)， C C1 1、 、 C C2 2為高頻旁路電容， 為高頻旁路電容， uL,CL,C諧振在載頻諧振在載頻f fc c上。上。 5 6 作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。 上節(jié)回顧上節(jié)回顧-調(diào)幅電路調(diào)幅電路 YXMO uuAu 4 4、模擬乘法器調(diào)幅電路、模擬乘法器調(diào)幅電路 (1) (1) 模擬乘法器簡介模擬乘法器簡介 符號： 乘積系數(shù)，常數(shù)，單位乘積系數(shù)，常數(shù)，單位1/V1/V 7 作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。作用：實現(xiàn)兩個模擬信

5、號相乘。 上節(jié)回顧上節(jié)回顧-調(diào)幅電路調(diào)幅電路 4 4、模擬乘法器調(diào)幅電路、模擬乘法器調(diào)幅電路 (2) (2) 調(diào)幅電路調(diào)幅電路 8 8 5.45.4檢波器檢波器 1.1.概述概述 2.2.大信號包絡(luò)檢波器大信號包絡(luò)檢波器 3.3.惰行失真惰行失真 4.4.切割失真切割失真 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容 【本節(jié)要求本節(jié)要求】 u掌握振幅解調(diào)的基本原理掌握振幅解調(diào)的基本原理 u掌握二極管包絡(luò)檢波器的典型電路、工作原理，掌握二極管包絡(luò)檢波器的典型電路、工作原理， 了解其參數(shù)的選擇方法，掌握避免惰性失真、負峰了解其參數(shù)的選擇方法，掌握避免惰性失真、負峰 切割失真的方法。切割失真的方法。 u掌握同步檢波電路的組成模

6、型與基本原理掌握同步檢波電路的組成模型與基本原理 N模擬乘法器調(diào)幅電路實例模擬乘法器調(diào)幅電路實例 9 普通調(diào)幅波波形普通調(diào)幅波波形 N模擬乘法器調(diào)幅電路實例模擬乘法器調(diào)幅電路實例 雙邊帶平衡調(diào)幅波形雙邊帶平衡調(diào)幅波形 5.4 5.4 振幅檢波電路振幅檢波電路 【定義定義】 u從高頻調(diào)幅信號中取出原調(diào)制信號的過程從高頻調(diào)幅信號中取出原調(diào)制信號的過程稱為稱為 振幅解調(diào)，或振幅檢波，簡稱檢波。振幅解調(diào)，或振幅檢波，簡稱檢波。 【主要要求主要要求】 u檢波效率高、失真小、輸入電阻較高。檢波效率高、失真小、輸入電阻較高。 【作用作用】 從高頻調(diào)幅波中從高頻調(diào)幅波中解調(diào)解調(diào)出原調(diào)制信號出原調(diào)制信號 11

7、5.4 5.4 振幅檢波電路振幅檢波電路 【定義定義】 u從高頻調(diào)幅信號中取出原調(diào)制信號的過程從高頻調(diào)幅信號中取出原調(diào)制信號的過程稱為稱為 振幅解調(diào)，或振幅檢波，簡稱檢波。振幅解調(diào)，或振幅檢波，簡稱檢波。 【主要要求主要要求】 u檢波效率高、失真小、輸入電阻較高。檢波效率高、失真小、輸入電阻較高。 【作用作用】 從高頻調(diào)幅波中從高頻調(diào)幅波中解調(diào)解調(diào)出原調(diào)制信號出原調(diào)制信號 12 1313 5.4 5.4 檢波器檢波器 分類分類 1 1、檢波器概述、檢波器概述 5.4.1 振幅解調(diào)基本原理振幅解調(diào)基本原理 適用普通調(diào)幅波的檢波適用普通調(diào)幅波的檢波 一、包絡(luò)檢波電路一、包絡(luò)檢波電路 二、同步檢波電

8、路二、同步檢波電路 檢波輸出電壓直接反映高頻調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律檢波輸出電壓直接反映高頻調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律 適用三種調(diào)幅波的檢波，但通常用于解調(diào)適用三種調(diào)幅波的檢波，但通常用于解調(diào)DSB、SSB ur(t) 與載波同頻同相與載波同頻同相 的同步信號的同步信號 ur(t)AMXY X Y LPF us(t) uO(t) uO(t) 乘積型同步檢波電路組成模型乘積型同步檢波電路組成模型 14 2 2、大信號包絡(luò)檢波器、大信號包絡(luò)檢波器 5.4 5.4 檢波器檢波器 【問題與討論問題與討論】：DSBDSB和和SSBSSB信號可否使用包信號可否使用包 絡(luò)檢波？為什么？絡(luò)檢波？為什么？ uDSBD

9、SB和和SSBSSB信號，包絡(luò)復(fù)雜，必須使用同步信號，包絡(luò)復(fù)雜，必須使用同步 檢波。檢波。 15 從頻譜關(guān)系看振幅解調(diào)過程從頻譜關(guān)系看振幅解調(diào)過程 5.4.1 5.4.1 振幅解調(diào)基本原理振幅解調(diào)基本原理 u檢波的輸入信號是高頻載 波和邊頻分量，輸出是低 頻調(diào)制信號 u在頻域上的作用在頻域上的作用 是將振幅調(diào)制信是將振幅調(diào)制信 號頻譜不失真地號頻譜不失真地 搬回原來的位置，搬回原來的位置， u本質(zhì)：檢波器實本質(zhì)：檢波器實 際上是一種際上是一種頻譜頻譜 搬移搬移電路；電路； u可用乘法器實現(xiàn)可用乘法器實現(xiàn) 16 同步檢波電路的工作原理同步檢波電路的工作原理(例例5.4.1) 設(shè)設(shè) rrmc (

10、)cosu tUt=， 則則 5.4.1 5.4.1 振幅解調(diào)基本原理振幅解調(diào)基本原理 17 u解調(diào)輸出電壓 高頻分量，可以被 低通濾波器濾除 5.4.2 5.4.2 二極管包絡(luò)檢波電路二極管包絡(luò)檢波電路 一、電路與工作原理一、電路與工作原理 穩(wěn)定在穩(wěn)定在U UO O上。上。 RCRC增大則增大則U UO O增大增大 當(dāng)滿足當(dāng)滿足Usm0.5V，RC1/w wc , RrD 時，時， 可認(rèn)為可認(rèn)為 Uom Usm18 u當(dāng)檢波器輸入ui(t)為高頻 等幅信號時，其輸出電壓 為uo(t)， u電路接通后，載波正半周二極管導(dǎo)通，并給負載電容CL充電，充電 常數(shù)為CLRV (RV為V的正向?qū)娮?

11、很小，充電電流很大，CL上的 電壓uo(t)很快就接近高頻輸入電壓的最大值，這個電壓建立后， 又通過信號源反向加到二極管兩端，此時二極管上端電壓 uv=ui(t)-uo(t)。 u這時二極管導(dǎo)通與否，由電容器上的電壓uo與輸入電壓ui共同決定。 當(dāng)高頻輸入電壓的幅度下降到小于uo時，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)， 電容器則通過RL放電，由于放電時間常數(shù)RLCL CLRV ,故放電速 度慢。 當(dāng)uo下降得不多時，二極管又導(dǎo)通，重復(fù)上述充放電過程。 5.4.2 5.4.2 二極管包絡(luò)檢波電路二極管包絡(luò)檢波電路 一、電路與工作原理一、電路與工作原理 調(diào)幅波包絡(luò)檢波波形調(diào)幅波包絡(luò)檢波波形 要求要求Usm0.5V

12、，RC1/w wc , RrD 二極管處于大信號工作狀態(tài)，故稱大信號檢波器二極管處于大信號工作狀態(tài)，故稱大信號檢波器19 二、檢波效率與輸入電阻二、檢波效率與輸入電阻 1. 1. 檢波效率檢波效率h hd 設(shè)設(shè) sm0ac (1cos)cosuUmtt=+ 0 (1cos) Odma uUmth=+W h hd 1，一般，一般80% 2. 輸入電阻輸入電阻 Ri R Ri i = = 輸入高頻電壓振幅輸入高頻電壓振幅 二極管電流基波分量振幅二極管電流基波分量振幅 2 i R R 則則 dm0dam0 cosUmUthh=+ 直流直流解調(diào)輸出信號解調(diào)輸出信號 根據(jù)輸入檢波電路的高頻功率根據(jù)輸入檢

13、波電路的高頻功率 近似等于檢波負載獲得功率可得近似等于檢波負載獲得功率可得 20 5.4.2 5.4.2 二極管包絡(luò)檢波電路二極管包絡(luò)檢波電路 u電路輸入的調(diào)幅波電壓 u檢波器輸 出電壓 u檢波電壓傳輸系數(shù)， 又稱檢波效率 u當(dāng)R足夠大時，為 常數(shù)，為線性檢波 【說明】 從圖中可以看到，雖然電容兩端的電壓uo有些 起伏，但由于充電快，放電慢，uo實際上的起 伏很小，可近似認(rèn)為與高頻已調(diào)波的包絡(luò)基本 一致，故稱為包絡(luò)檢波。 理想情況下，大信號包絡(luò)檢波器的輸出波形應(yīng) 與輸入調(diào)幅波的包絡(luò)形狀完全相同。 但是實際上，二者總會有一些差別，即檢波器 產(chǎn)生了失真。如果電路參數(shù)選擇不當(dāng)，二極管 包絡(luò)檢波器將會

14、產(chǎn)生它所特有的惰性失真和負 峰切割失真。 21 5.4.2 5.4.2 二極管包絡(luò)檢波電路二極管包絡(luò)檢波電路 三、惰性失真與負峰切割失真三、惰性失真與負峰切割失真 22 amax 2 a LL 2 1 mF m CR R RL L C CL L過大使二極管在截止期間過大使二極管在截止期間C CL L 的放電速度太慢，以致跟不上調(diào)的放電速度太慢，以致跟不上調(diào) 幅波包絡(luò)的下降速度幅波包絡(luò)的下降速度 ，出現(xiàn)如，出現(xiàn)如 圖所示的失真現(xiàn)象。圖所示的失真現(xiàn)象。 (1) 形成原因 (2) 波形現(xiàn)象 (3) 避免條件 uUo在t1t2時刻產(chǎn)生了失真，這種非線性失真是由于 CL上的電荷來不及放掉的惰性引起的，故

15、稱為惰性 失真，又稱為對角切割失真。 三、惰性失真與負峰切割失真三、惰性失真與負峰切割失真 5.4.2 5.4.2 二極管包絡(luò)檢波電路二極管包絡(luò)檢波電路 2. 負峰切割失真負峰切割失真 原因：原因：檢波電路的交流負載電阻和直流負檢波電路的交流負載電阻和直流負 載電阻相差太大。載電阻相差太大。 現(xiàn)象現(xiàn)象 o w wc t uO u W W o w wc t 23 三、惰性失真與負峰切割失真三、惰性失真與負峰切割失真 5.4.2 5.4.2 二極管包絡(luò)檢波電路二極管包絡(luò)檢波電路 當(dāng)當(dāng)R RL L比比R Ri2 i2大得 大得 多的情況下，多的情況下， U URL RL就很大使 就很大使 得輸入調(diào)幅

16、得輸入調(diào)幅 波包絡(luò)的大波包絡(luò)的大 小在某個時小在某個時 段小于段小于U URL RL， ， 導(dǎo)致導(dǎo)致V V在這段在這段 時間截止，時間截止， 產(chǎn)生非線性產(chǎn)生非線性 失真。失真。 其底部被切其底部被切 去，形成去，形成 “負峰切割負峰切割 失真失真”。 24 也就是說，負峰切割失真本質(zhì)上是由于檢波器交、直也就是說，負峰切割失真本質(zhì)上是由于檢波器交、直 流負載不等而引起，為此可采用如圖的措施來減小交流負載不等而引起，為此可采用如圖的措施來減小交 直流負載的差別。直流負載的差別。 5.4 5.4 檢波器檢波器 )1 ( aim mU ) ( L （直流負載 交流負載） R R L R 為了避免負峰切

17、割失真，必須 因而： im 2iL L RL U RR R U 2iL 2i a RR R m L L2i / R RR R 2L1L RR 2i2L1L / RRR 三、惰性失真與負峰切割失真三、惰性失真與負峰切割失真 四、二極管包絡(luò)檢波電路的元件選擇四、二極管包絡(luò)檢波電路的元件選擇 原則：原則：滿足滿足非線性失真非線性失真指標(biāo)，提供盡可能大的指標(biāo)，提供盡可能大的h hd 、Ri 。 1. 檢波二極管的選擇檢波二極管的選擇 2. R、C的選擇的選擇 正向?qū)娮?、結(jié)電容要小，導(dǎo)通電壓要低。正向?qū)娮?、結(jié)電容要小，導(dǎo)通電壓要低。 通常選用點接觸型鍺二極管。通常選用點接觸型鍺二極管。 L a a i R m m RR max max 1 2 maxmax 2 max 1105 W W a a c m m RC w w D