晶體管檢波電路的設(shè)計

1、 高頻電子線路課程設(shè)計說明書 晶體管檢波電路設(shè)計 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 摘 要包絡(luò)檢波電路有很多種，無源的有二極管檢波，有源的有三極管、運放等；還有單向檢波、橋式檢波、同步檢波等等。最簡單的，也是用得最多的就是二極管和三極管。 若之前用三極管檢波可以實現(xiàn)，那么還是用三極管的吧。要檢查幾個方面：1、輸入信號的幅度是否足夠大，電流回路是否完整；2、三極管的偏置應(yīng)是微導(dǎo)通或略低于導(dǎo)通，保證單向性；3、輸出信號需濾波，幅度應(yīng)符合后級使用要求，否則應(yīng)加以放大。 用二極管檢波也無不妥，要檢查幾個方面：1、輸入信號的幅度是否足夠大，要保證使二極管導(dǎo)通，并注意電流回路是否完整

2、；2、給二極管加偏壓，使之微導(dǎo)通，保證正向波形電壓順利通過、反向波形被截止，波形完整；3、檢波后的信號需濾波，幅度應(yīng)符合后級使用要求，否則應(yīng)加以放大。檢波二極管是用于把迭加在高頻載波上的低頻信號檢出來的器件，它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。檢波（也稱解調(diào)）二極管的作用是利用其單向?qū)щ娦詫⒏哳l或中頻無線電信號中的低頻信號或音頻信號取出來，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體收音機、收錄機、電視機及通信等設(shè)備的小信號電路中，其工作頻率較高，處理信號幅度較弱。 常用的國產(chǎn)檢波二極管有2AP系列鍺玻璃封裝二極管。常用的進口檢波二極管有1N34/A、1N60等。關(guān)鍵詞： 檢波；二極管；頻率特性；包絡(luò)檢波目錄第一章 系

3、統(tǒng)分析31.1設(shè)計課題任務(wù)和技術(shù)指標(biāo)31.2基本原理3第二章 設(shè)計課題的仿真分析晶體管檢波電路虛擬實現(xiàn)82.1設(shè)計課題的參數(shù)選擇82.2晶體三極管混頻器設(shè)計及課題的仿真結(jié)果92.3 軟件仿真中出現(xiàn)的問題及解決方法11第三章 硬件電路組裝調(diào)試123.1 使用主要儀器和儀表123.2 測試電路的方法和技巧123.3 測試數(shù)據(jù)123.4 調(diào)試中出現(xiàn)的故障12第四章 電路總結(jié)12第五章 元器件清單13第六章 收獲和體會15參考文獻16第一章 系統(tǒng)分析1.1設(shè)計課題任務(wù)和技術(shù)指標(biāo)1、模塊電路設(shè)計（采用Multisim軟件仿真設(shè)計電路）1）采用晶體管完成一個振幅解調(diào)電路的設(shè)計2）AM信號m<0.83

4、）音頻信號4）電壓傳輸系數(shù)>0.5,2、高頻電路制作、調(diào)試 HM108-2 AM收音機的制作、調(diào)試、使用和故障的排出。1.2基本原理圖11(a)是二極管峰值包絡(luò)檢波器的原理電路。它是由輸入回路、二極管VD和RC低通濾波器組成。在該電路中一般要求輸入信號的幅度在0.5V以上，所以二極管處于大信號工作狀態(tài)，又稱為大信號檢波電路。(1-1)式中,c為輸入信號的載頻,在超外差接收機中則為中頻I為調(diào)制頻率。在理想情況下,RC網(wǎng)絡(luò)的阻抗Z應(yīng)為(1-2)圖1-1二極管峰值包絡(luò)檢波器(a) 原理電路 (b)二極管導(dǎo)通 (c)二極管截止對檢波器的基本要求：() 檢波效率要高衡量一個檢波器檢波效率的一個參數(shù)

5、是電壓傳輸系數(shù) V 。它定義為檢波器輸出調(diào)幅電壓的幅值m (與檢波器輸入調(diào)幅包絡(luò)變化幅值m 之比，即 () 避免對角線失真在檢波電路中，如果檢波負載電路的時間常數(shù) RC 太大，則濾波電容 上的電壓可能跟不上調(diào)幅波包絡(luò)線幅度的變化，就會產(chǎn)生對角線失真。在調(diào)制系數(shù) a 和最高調(diào)制頻率max確定的條件下，避免對角線失真() 負峰切割要小負峰切割失真是由于檢波器的直流負載和交流負載不同而引起的。在圖 1-2 中，檢波器的直流負載為 = 1+w1。而實際檢波電路的輸出端（圖中的 B 端）常經(jīng)耦合電容 (圖中 1）送至下一級負載（圖中2和w2），故檢波器交流負載為 r =( 1+w1) / ( 2+w2)

6、 。若調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù) a 比較大，且直流分量小于低頻分量的振幅（圖 1-2（b）中 (m''0)，則調(diào)幅波包絡(luò)的波谷處被切割，出現(xiàn)了負峰切割失真。避免負峰切割失真的條件是：對于晶體管電路，下級放大器的輸入電阻i 約為 25k。如果 a 在 0.30.8 的范圍內(nèi)，則 的取值范圍為 110 k。（3）.輸入電阻Ri檢波器的輸入阻抗包括輸入電阻Ri及輸入電容Ci,如圖68所示。輸入電阻是輸入載波電壓的振幅Um與檢波器電流的基頻分量振幅I1之比值,即(6-12)輸入電阻是前級的負載,它直接并入輸入回路,影響著回路的有效Q值及回路阻抗。由式(611),有(6-13)當(dāng)gDR50時,很

7、小,sin-3/6,cos1-2/2,代入上式,可得(6-14)檢波器的輸入阻抗（4）檢波器的失真1)惰性失真在二極管截止期間,電容C兩端電壓下降的速度取決于RC的時常數(shù)。了避免產(chǎn)生惰性失真,必須在任何一個高頻周期內(nèi),使電容C通過R放電的速度大于或等于包絡(luò)的下降速度,即如果輸入信號為單音調(diào)制的AM波,在t1時刻其包絡(luò)的變化速度為二極管停止導(dǎo)通的瞬間,電容兩端電壓uC近似為輸入電壓包絡(luò)值,即uC=Um(1+mcost)。從t1時刻開始通過R放電的速度為將上2個式代入可得 實際上,不同的t1,U(t)和Cu的下降速度不同,為避免產(chǎn)生惰性失真,必須保證A值最大時,仍有Amax1。故令dadt1=0,

8、得代入式中,得出不失真條件如下:2) 底部切削失真底部切削失真又稱為負峰切削失真。產(chǎn)生這種失真后。這種失真是因檢波器的交直流負載不同引起的。 因為Cg較大,在音頻一周內(nèi),其兩端的直流電壓基本不變,其大小約為載波振幅值UC,可以把它看作一直流電源。它在電阻R和Rg上產(chǎn)生分壓。在電阻R上的壓降為調(diào)幅波的最小幅度為UC(1-m),要避免底部切削失真,應(yīng)滿足第二章 設(shè)計課題的仿真分析晶體管檢波電路虛擬實現(xiàn)2.1設(shè)計課題的參數(shù)選擇圖2.1 晶體管檢波電路 圖2.2 三級管檢波電路三極管檢波電路有如下特點： 1、與二極管相比，在失真系數(shù)相當(dāng)下，其檢波效率大大提高，功率增益接近0db，而二極管檢波器的功率增

9、益約為-20db。 2、輸入阻抗高，由二極管檢波的1-2千歐提高到20千歐左右，這可使B2次級匝數(shù)增大，有利于改善AGC的控制。 3、因為檢波管BG2接成發(fā)射極輸出器，所以其輸出阻抗小約500歐，只有二極管檢波器的1/2-1/3，使其帶負載能力增強。 4、傳輸系數(shù)高，比二極管檢波約大2-3倍，這使末級中放管不容易產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象。用三極管檢波可以實現(xiàn)。要檢查幾個方面：1、輸入信號的幅度是否足夠大，電流回路是否完整；2、三極管的偏置應(yīng)是微導(dǎo)通或略低于導(dǎo)通，保證單向性；3、輸出信號需濾波，幅度應(yīng)符合后級使用要求，否則應(yīng)加以放大。用二極管檢波也無不妥，要檢查幾個方面：1、輸入信號的幅度是否足夠大，要保證

10、使二極管導(dǎo)通，并注意電流回路是否完整；2、給二極管加偏壓，使之微導(dǎo)通，保證正向波形電壓順利通過、反向波形被截止，波形完整；3、檢波后的信號需濾波，幅度應(yīng)符合后級使用要求，否則應(yīng)加以放大。相比之下，由于實驗軟件的元件限制以及用二極管比較容易實現(xiàn)。2.2晶體三極管混頻器設(shè)計及課題的仿真結(jié)果綜上所述，圖 2.1比較適合本設(shè)計。下圖就是本課程設(shè)計的總電路圖： 本課程設(shè)計-晶體管檢波實驗電路如圖二極管包絡(luò)檢波器主要由二極管和RC低通濾波電路組成。二極管導(dǎo)通時，輸入信號向C充電，充電時常數(shù)為RC，充電快；二極管截止時，C向R放電，放電快。在輸入信號作用下，二極管導(dǎo)通和截止不斷重復(fù)，直到充放電達到平衡后，輸

11、出信號跟蹤了輸入信號的包絡(luò)。如果參數(shù)選擇不當(dāng)，二極管包絡(luò)檢波器會產(chǎn)生惰性失真和負峰切割失真。惰性失真是由于RC過大而造成的，負峰切割失真主要是由于交直流等效電阻不同造成的。AM調(diào)制信號數(shù)據(jù)根據(jù)實驗要求AM信號m<0.8；音頻信號；電壓傳輸系數(shù)>0.5,實際實驗中為了使波形相對的好看一些我們選用調(diào)制系數(shù)為0.3，載波頻率為100kHz，滿足實驗要求 所以實驗波形為：2.3 軟件仿真中出現(xiàn)的問題及解決方法1、電阻R1,R2是什么電阻?為什么要采用這種連接方式？若二極管開路，接收機能接受到信號嗎？電阻R1,R2是檢波器的直流負載電阻，采用這種連接方式目的是減小檢波器交、直流負載的差別，避

12、免產(chǎn)生負峰切割失真。若二極管開路，收音機無法接受到信號。2、當(dāng)改變高頻信號源的載波頻率時，會影響解調(diào)信號的波形么，為什么？ 答：當(dāng)改變高頻信號源的輸出頻率時，不管是輸入信號頻率還是本振信號頻率，輸出中頻波的波形基本不變，只是頻率改變，這是因為變頻器只是改變信號頻率，并不改變其波形，且中頻頻率為，當(dāng)你改變或是時，顯然會變，所以輸出信號只有頻率的變化，波形并不改變。3、為什么會出現(xiàn)失真，應(yīng)改變哪些元件的參數(shù)？答：為了避免產(chǎn)生惰性失真要求RC的值應(yīng)該越小，而底部切割失真是由于檢波器的直流負載電阻不等于交流負載電阻，而且調(diào)制系數(shù)相當(dāng)大引起的。所以為了避免這兩種失真需要對R1、R2、C1、C2進行計算與

13、選擇。4、解調(diào)信號為什么會出現(xiàn)毛刺，如何解決減小毛刺？答：毛刺是由于電容的充放電引起的，為了使得檢波器輸出的低頻信號的高頻波紋較小，要求RC>>T（即高頻載波的周期）。第三章 硬件電路組裝調(diào)試3.1 使用主要儀器和儀表1、 螺絲刀 1把2、 萬用表 1臺3、 電烙鐵 1臺4、 焊錫絲 若干5、 穩(wěn)壓源 1臺3.2 測試電路的方法和技巧測量第一級到第五級的靜態(tài)工作點的電流是否在要求的電流范圍內(nèi)即可3.3 測試數(shù)據(jù)第一級靜態(tài)工作點：0.25mA第二級靜態(tài)工作點：0.595mA第三級靜態(tài)工作點：0.712mA第四級靜態(tài)工作點：3.8mA第五級靜態(tài)工作點：12.71mA3.4 調(diào)試中出現(xiàn)的

14、故障有幾個工作點的電流超過了規(guī)定的范圍，但不影響收音機的整體工作，另外收音機僅能收到幾個頻段，音量有限。實驗中，我主要檢查了個焊點是否有虛焊，確保元器件的接法是否正確，并在使用穩(wěn)壓源時先測試其電壓再接入電路，確保工作電壓的穩(wěn)定及在正常范圍內(nèi)，保證了電路不被燒壞。第四章 電路總結(jié)本次設(shè)計中的二極管包絡(luò)檢波器主要由二極管和RC低通濾波電路組成。二極管導(dǎo)通時，輸入信號向C充電，充電時常數(shù)為RC，充電快；二極管截止時，C向R放電，放電快。在輸入信號作用下，二極管導(dǎo)通和截止不斷重復(fù)，直到充放電達到平衡后，輸出信號跟蹤了輸入信號的包絡(luò)。如果參數(shù)選擇不當(dāng)，二極管包絡(luò)檢波器會產(chǎn)生惰性失真和負峰切割失真。惰性失

15、真是由于RC過大而造成的，負峰切割失真主要是由于交直流等效電阻不同造成的。這次課程設(shè)計我們按照課程設(shè)計上的程序以及導(dǎo)師指導(dǎo)下一步一步完成，先復(fù)習(xí)檢波電路的原理，然后選擇電路，計算關(guān)鍵元件的值，學(xué)習(xí)Multisim的使用，最后連線調(diào)試出預(yù)期的混頻和濾波效果,然后做出實際電路。第五章 元器件清單仿真實驗：序號元件名稱及標(biāo)號標(biāo)稱值1信號源Ui0.45V/5kHz2載波Uc1.5V/100kHz3電阻器R15104電阻器R28k5電阻器R350k6電容器C10.005uF7電容器C20.005uF8電容器C310uF9檢波二極管D21N414810雙蹤示波器Xsc1硬件實驗：位號名稱規(guī)格位號名稱規(guī)格R

16、1電阻100KC11元片電容0.022FR22KC12元片電容0.022FR3100C13元片電容0.022FR420KC14電解電容100FR5150C15電解電容100FR662KB1磁棒BS1355R751天線線圈R81KB2振蕩線圈（紅）R9680B3中周（黃）R1051KB4中周（白）R111KB5中周（黑）R12220B6輸入變壓器（藍、綠）R1324KB7輸入變壓器（黃、紅）W電位器5KD1二極管1N4148C1雙聯(lián)CBM223PD2二極管1N4148C2元片電容0.022FD3二極管1N4148C3元片電容0.01FV1三極管9018HC4電解電容4.7FV2三極管9018HC

17、5元片電容0.022FV3三極管9018HC6元片電容0.022FV4三極管9018HC7元片電容0.022FV5三極管9013HC8元片電容0.022FV6三極管9013HC9元片電容0.022FV7三極管9013HC10電解電容4.7FY21/2揚聲器8第六章 收獲和體會通過這次高頻電子線路的設(shè)計，我掌握了設(shè)計一個高頻電路的基本方法和基本步驟，實際解決了設(shè)計中出現(xiàn)的問題，增強了尋找問題，解決問題的能力,使我對高頻電子線路這門課程有了更深一步的了解和掌握.此次設(shè)計的成功不僅幫助我們更好地掌握書本知識，尤其重要的是增強了我們的自信，培養(yǎng)了我們獨立思考的能力！本學(xué)期我學(xué)習(xí)了高頻電路的知識，對高頻有了較深了理解。熟悉了很多電路的作用及用途。利用我所學(xué)的知識設(shè)計這樣一個電路，有一定難度。在做開題報告時我對檢波的認識只限于基本原理和理論-在通信接受機中，檢波電路的作用在于將不同載頻的高頻已調(diào)波信號變換為同一個固定載頻（中頻）的高頻已調(diào)波信號。調(diào)幅信號頻譜寬度不變，包絡(luò)形狀不變。正式開始設(shè)計后，在對電路的實現(xiàn)中，我先學(xué)習(xí)了Multisim軟件的使用，這個虛擬電子實驗室可以仿真各種電路。應(yīng)用過程中我發(fā)現(xiàn)這個軟件確實功能強大，操作簡單，可以免去直接用硬件做實驗帶來的各種麻煩。而且這個軟件是英文版的，使我的專業(yè)英語的詞匯量大