檢波器電路設(shè)計(jì)

1、檢波器電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、 理解二極管的操作原理2、 理解二極管檢波器的基本原理和基本工作原理二、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)二極管檢波電路。2、對(duì)二極管檢波電路的特性進(jìn)行仿真3、設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)該包括二極管檢波的基本工作原理以及仿真分析。三、基本原理1、二極管的工作原理從根本上來說，二極管是個(gè)非線性的直流的電壓電流的阻抗，用公式可看出其特性：當(dāng) q：電荷k：玻耳茲曼常數(shù)（） T：絕對(duì)溫度n：理想因數(shù) 理想因數(shù)n和二極管的結(jié)構(gòu)有關(guān)，值為12。使用于肖特基勢(shì)壘二極管的n值大約為1.2。 圖8.1 二極管等價(jià)模型將二極管的電壓值代入到公式8.2中：這里， ：直流偏壓 ：交流小信號(hào)電壓可以將公式8.1在點(diǎn)進(jìn)行泰勒

2、級(jí)數(shù)展開：這里，顯示為直流偏流從的第一個(gè)和第二個(gè)派生得出公式84和85：這里， 二極管的合阻抗， 二極管的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)率因此，公式83和公式86可以用直流偏流和交流偏壓i的和來表示：當(dāng)只使用公式86的前三項(xiàng)來替代稱為小信號(hào)近似，對(duì)于大多數(shù)的檢波器來說這是比較適宜的解決方式。2、二極管的檢波原理用二極管的非線性原理可以檢測(cè)振幅已調(diào)的載波。在這種情況下，二極管的電壓表現(xiàn)為：這里， 已調(diào)信號(hào)頻率， 載波頻率· 調(diào)頻指數(shù)交流電的二極管電流值為：用公式88替代87，二極管的輸出電流值為：使用低通濾波器，從非必需的頻率成分中只提取需要的輸出頻率成分是可能的。電流頻率為，這與輸入電流的功率成比例。這種

3、平方關(guān)系對(duì)于二極管檢波器來說是普遍出現(xiàn)的情況，但只存在于對(duì)輸入功率的范圍進(jìn)行限制時(shí)。如果輸入功率太高的話，小信號(hào)的情況將不會(huì)出現(xiàn)，輸出將達(dá)到飽和狀態(tài)。四、設(shè)計(jì)過程1、檢波器設(shè)計(jì)說明Frequencey Range2.45GHzS11-10 dB2、檢波器等效電路3、 原理圖的繪制打開ADS軟件如圖選擇file-new-workplace如圖：彈出如圖所示對(duì)話框：在workspace name一欄中輸入工作組的名字，一直點(diǎn)擊next直到出現(xiàn)下圖所示的對(duì)話框 ：點(diǎn)擊finish，新建一個(gè)工作組如圖：選擇file-new-schematic如圖： 彈出如圖所示對(duì)話框：點(diǎn)擊OK，新建一個(gè)原理圖如下圖：

4、按照等效電路圖從元件庫中找到所需要的元件。雙擊元件，彈出如圖所示對(duì)話框，設(shè)置其參數(shù)：在工具欄找到按鈕，單擊按鈕，鼠標(biāo)指針變?yōu)槿鐖D所示十字，按照等效電路圖，把元件的一個(gè)端點(diǎn)它所對(duì)應(yīng)的另一個(gè)元件的端點(diǎn)連接起來，如圖。接線完畢，完成原理圖的繪制，如下圖：四、對(duì)原理圖的仿真：1、直流仿真：直流仿真是所有仿真的基礎(chǔ)，它可執(zhí)行電路的拓?fù)錂z查以及直流工作點(diǎn)掃描和分析。選擇simulate-simulation setup如圖：彈出如下對(duì)話框：點(diǎn)擊simulate，彈出如下對(duì)話框：點(diǎn)擊next，彈出如下對(duì)話框：選中DC，點(diǎn)擊finish，彈出如下：在空白區(qū)域單擊左鍵，如下:點(diǎn)擊close，把電源和原理圖的輸入

5、端相連，電阻和原理圖的輸出端相連，如下：點(diǎn)擊simulate-simulate，如下：選擇simulate，得到其直流仿真圖如下：2、交流仿真, 交流仿真能獲取小信號(hào)傳輸參數(shù)，如電壓增益，電流增益，線性噪聲電壓，電流。在設(shè)計(jì)無源電路和小信號(hào)有源電路如LNA時(shí)，此仿真器十分有用。交流仿真過程和直流仿真相似，只是在仿真類型選擇的環(huán)節(jié)，選擇AC，如下：3、S-parameterSimulation微波器件在小信號(hào)時(shí)，被認(rèn)為工作在線性狀態(tài)，是一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò);在大信號(hào)工作時(shí)，被認(rèn)為工作在非線性狀態(tài)，是一個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)。通常采用S參數(shù)分析線性網(wǎng)絡(luò)，諧波平衡法分析非線性網(wǎng)絡(luò)。S參數(shù)是入射波和反射波建立的一組線性

6、關(guān)系，在微波電路中通常用來分析和描述網(wǎng)絡(luò)的輸入特性。S參數(shù)中的S11，和S22反映了輸入輸出端的駐波特性，S21反映了電路的幅頻和相頻特性以及群時(shí)延特性，S12反映電路的隔離性能。S-parameterSimulation仿真時(shí)將電路視為一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)，在工作點(diǎn)上將電路線性化，執(zhí)行線性小信號(hào)分析，通過其特定的算法，分析出各種參數(shù)值，因此S-parameterSimulation可以分析線性S-parameter，線性噪聲參數(shù)，傳輸阻抗（Zij）以及傳輸導(dǎo)納（Yij）。前期過程和DC相似，在選擇仿真類型時(shí)，選擇S-parameterSimulation，如下：?jiǎn)螕鬴inish，結(jié)果如下：在各個(gè)端口前點(diǎn)擊左鍵，如下：用線把兩個(gè)對(duì)應(yīng)的端口連接起來，如下：點(diǎn)擊simulate-simulate，如下：選擇simulate，得到其S-parameterSimulation仿真圖如下：五、心得體會(huì)ADS是一款功能很強(qiáng)大的軟件，不僅可以實(shí)現(xiàn)高頻電路的仿真，還可以實(shí)現(xiàn)微波電路的仿真。并且包含直流仿真，交流仿真，S參數(shù)仿真等多種仿真功能，是一款專業(yè)的射頻開發(fā)工具。通過ADS軟件的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己在微波理論知識(shí)