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串联型二极管峰值包络检波器

大信号(0.5v以上)检波器,也称包络检波器。
1、串联型二极管峰值包络检波器
该种检波器的原理电路如图5.5-10a所示。在电路中,信号源u1、二极管vd和检波负载rlcl是串联相接的,故称之为串联型二极管峰值包络检波器。电路是利用vd单向导电和检波负载rlcl充放电而工作的。vd的寻通与否决定于高频输入电压u1和输出电压uo(即电容cl上的电压ucl)之差(u1-u0),在高频信号正半周(u1-u0)﹥0期间vd导通,流过vd的高频电流id对cl导通时充电,充电时间常数为rdcl(rd很小为vd导通时的内阻)很小,u0在很短时间内就接近高频电压zui大值。在(u1-u0)﹤0期间,vd截止,电容cl通过rl放电,由于放电时间常数rlcl(》rdcl)远大于高频信号周期,故放电很慢,这样不煌地循环反复充放电,就得到如图5.5-10b中电压波形。由于u0与u1的幅度相当接近,峰值包络检波由此而得名。
图5.5-10c为检波二极管电流电压波形,id呈脉冲状,其幅度随u1包络的变化而变化,id中含有的平均电流udev在负载rl上的压降即为输出电压uo。可以证明,当u1=uc(1+macosot)cosoct时uo中调制信号分量uoo为:
式中θ为二极管导通时通角之半,它为仅与rd与rl有关的一个常数。θ、rl、rd三者的关系为:
r1d决定于θ,即取决于rd/rl,因此,也可根据rd/rl值,通过表5.5-3查出r1d值。
包络检波器常有两种非线性失真:一是对角切割失真、二是负峰切割失真。
图5.5-11示出对角切割失真情况。产生该种失真的原因是检波电路的时间常数rlcl选得过大,以使电容cl的放电速率跟不上包络变化速率所造成的。为了避免对角切割失真的产生,对于单音调制选取时间常数rlcl时必须满足下式
上式表明,ma的欧越大,包络下降速度越快,避免产生对角切割失真所要求的rlcl值就越小。在多音调制时,作为工程估算,欧和ma应取其中的zui大值。
图5.5-12示出负峰切割失真情况。它是由检波器的低频交流负载电阻与直流负载电阻rl不同而引起的。造成交直流负载电阻不同的原因是数值较大的隔直流电容cc的存在。在稳态病况下cc上有一直流电压u=(≈uc),它在rl上压降为:
url对二极管而言是负的。当ma较大时,输入调幅波包络的负半周可能低于url,在这期间(f1~f2)二极管截止,因此,产生如图5.5-12c的波形失真,它将输出低频电压负峰切割。欲不产生此类失真,必须保证(uc-mauc)url即:
图5.5-13是半导体收音体中检波级及有关附加电路的典型实例。r1、r2、rl2组成外加正向偏置电路。通过-6v电源给二极管vd提供一固定的正向偏流(通常在20~50ua左右),用以提高检波效率。r2c3组成低通滤波器,用来滤除rl2两端输出中的低频交流分量,取出其中的直流分量,加到前级中放管的基极,作为自动增益控制电压。检波器的输出滤波电路,接成x型滤波电路,这样不但可以进一步滤除输出电压中的残余高频分量,而且有利避免产生负峰切割失真。
图5.5-14是电视接收机图像检波器的实际电路。由于调制信号为高达6mhz的图像信号,为保证不产生对角切割失真,且避免检波后频率处产生频率失真,电容c1选得比较小。由于c1较小,只靠它滤除高频分量还不够,为此又接入lc2滤波器。电阻r2与二极管串联,能改善检波线性,这时传输系数有所下降,但一般改变不大。
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