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調幅電路調幅電路 1.1.分類分類 2.2.基極調幅電路基極調幅電路 3.3.集電極調幅電路集電極調幅電路 4.4.模擬乘法器調幅電路模擬乘法器調幅電路 3 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 1 1、調幅電路的類別、調幅電路的類別 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 行調制。行調制。 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 放大器放大已調幅信放大器放大已調幅信 號，得到所要求功率號，

2、得到所要求功率 的調幅波。的調幅波。 2 2、基極調幅電路（欠壓狀態(tài)）、基極調幅電路（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 用調制信號控制丙類諧振功放的用調制信號控制丙類諧振功放的 基極偏壓基極偏壓，從而實現調幅。，從而實現調幅。 高頻載波高頻載波 低頻調制低頻調制 調幅波調幅波 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調制信號調制信號u u ( (t t) )經低頻變 經低頻變 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 用調制信號控制丙類諧振功放的用調制信號控制丙類諧振功放的 集電極集電極電壓，從而實現調幅。電壓，從而實現調幅。 上節(jié)回顧上節(jié)回顧 3 3、集電極調幅電路（過壓狀態(tài)）、集電極調幅電路（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引到被調放大器引到被調放大器V V的基的基 極，極， u調制信號調制信號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， 相串聯， 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：實現兩個模擬信號相乘。作用：實現兩個模擬信號相乘。 上節(jié)回顧上節(jié)回顧-調幅電路調幅電路 YXMO uuAu 4 4、模擬乘法器調幅電路、模擬乘法器調幅電路 (1) (1) 模擬乘法器簡介模擬乘法器簡介 符號： 乘積系數，常數，單位乘積系數，常數，單位1/V1/V 7 作用：實現兩個模擬信號相乘。作用：實現兩個模擬信

5、號相乘。 上節(jié)回顧上節(jié)回顧-調幅電路調幅電路 4 4、模擬乘法器調幅電路、模擬乘法器調幅電路 (2) (2) 調幅電路調幅電路 8 8 5.45.4檢波器檢波器 1.1.概述概述 2.2.大信號包絡檢波器大信號包絡檢波器 3.3.惰行失真惰行失真 4.4.切割失真切割失真 本節(jié)內容本節(jié)內容 【本節(jié)要求本節(jié)要求】 u掌握振幅解調的基本原理掌握振幅解調的基本原理 u掌握二極管包絡檢波器的典型電路、工作原理，掌握二極管包絡檢波器的典型電路、工作原理， 了解其參數的選擇方法，掌握避免惰性失真、負峰了解其參數的選擇方法，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模擬乘法器調幅電路實例模擬乘法器調幅電路實例 9 普通調幅波波形普通調幅波波形 N模擬乘法器調幅電路實例模擬乘法器調幅電路實例 雙邊帶平衡調幅波形雙邊帶平衡調幅波形 5.4 5.4 振幅檢波電路振幅檢波電路 【定義定義】 u從高頻調幅信號中取出原調制信號的過程從高頻調幅信號中取出原調制信號的過程稱為稱為 振幅解調，或振幅檢波，簡稱檢波。振幅解調，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】 從高頻調幅波中從高頻調幅波中解調解調出原調制信號出原調制信號 11

7、5.4 5.4 振幅檢波電路振幅檢波電路 【定義定義】 u從高頻調幅信號中取出原調制信號的過程從高頻調幅信號中取出原調制信號的過程稱為稱為 振幅解調，或振幅檢波，簡稱檢波。振幅解調，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】 從高頻調幅波中從高頻調幅波中解調解調出原調制信號出原調制信號 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 振幅解調基本原理振幅解調基本原理 適用普通調幅波的檢波適用普通調幅波的檢波 一、包絡檢波電路一、包絡檢波電路 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幅信號的包絡變化規(guī)律檢波輸出電壓直接反映高頻調幅信號的包絡變化規(guī)律 適用三種調幅波的檢波，但通常用于解調適用三種調幅波的檢波，但通常用于解調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、大信號包絡檢波器、大信號包絡檢波器 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 絡檢波？為什么？絡檢波？為什么？ uDSBD

9、SB和和SSBSSB信號，包絡復雜，必須使用同步信號，包絡復雜，必須使用同步 檢波。檢波。 15 從頻譜關系看振幅解調過程從頻譜關系看振幅解調過程 5.4.1 5.4.1 振幅解調基本原理振幅解調基本原理 u檢波的輸入信號是高頻載 波和邊頻分量，輸出是低 頻調制信號 u在頻域上的作用在頻域上的作用 是將振幅調制信是將振幅調制信 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：檢波器實本質：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可用乘法器實現可用乘法器實現 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) 設設 rrmc (

10、)cosu tUt=， 則則 5.4.1 5.4.1 振幅解調基本原理振幅解調基本原理 17 u解調輸出電壓 高頻分量，可以被 低通濾波器濾除 5.4.2 5.4.2 二極管包絡檢波電路二極管包絡檢波電路 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 當滿足當滿足Usm0.5V，RC1/w wc , RrD 時，時， 可認為可認為 Uom Usm18 u當檢波器輸入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通，并給負載電容CL充電，充電 常數為CLRV (RV為V的正向導通電阻)

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這時二極管導通與否，由電容器上的電壓uo與輸入電壓ui共同決定。 當高頻輸入電壓的幅度下降到小于uo時，二極管處于截止狀態(tài)， 電容器則通過RL放電，由于放電時間常數RLCL CLRV ,故放電速 度慢。 當uo下降得不多時，二極管又導通，重復上述充放電過程。 5.4.2 5.4.2 二極管包絡檢波電路二極管包絡檢波電路 一、電路與工作原理一、電路與工作原理 調幅波包絡檢波波形調幅波包絡檢波波形 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 設設 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=+ 直流直流解調輸出信號解調輸出信號 根據輸入檢波電路的高頻功率根據輸入檢

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 二極管包絡檢波電路二極管包絡檢波電路 u電路輸入的調幅波電壓 u檢波器輸 出電壓 u檢波電壓傳輸系數， 又稱檢波效率 u當R足夠大時，為 常數，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，可近似認為與高頻已調波的包絡基本 一致，故稱為包絡檢波。 理想情況下，大信號包絡檢波器的輸出波形應 與輸入調幅波的包絡形狀完全相同。 但是實際上，二者總會有一些差別，即檢波器 產生了失真。如果電路參數選擇不當，二極管 包絡檢波器將會

14、產生它所特有的惰性失真和負 峰切割失真。 21 5.4.2 5.4.2 二極管包絡檢波電路二極管包絡檢波電路 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，以致跟不上調的放電速度太慢，以致跟不上調 幅波包絡的下降速度幅波包絡的下降速度 ，出現如，出現如 圖所示的失真現象。圖所示的失真現象。 (1) 形成原因 (2) 波形現象 (3) 避免條件 uUo在t1t2時刻產生了失真，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 二極管包絡檢波電路二極管包絡檢波電路 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。 現象現象 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 二極管包絡檢波電路二極管包絡檢波電路 當當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 得輸入調幅

16、得輸入調幅 波包絡的大波包絡的大 小在某個時小在某個時 段小于段小于U URL RL， ， 導致導致V V在這段在這段 時間截止，時間截止， 產生非線性產生非線性 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，負峰切割失真本質上是由于檢波器交、直也就是說，負峰切割失真本質上是由于檢波器交、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、二極管包絡檢波電路的元件選擇四、二極管包絡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，提供盡可能大的指標，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 正向導通電阻、結電容要小，導通電壓要低。正向導通電阻、結電容要小，導通電壓要低。 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