實(shí)驗(yàn)五 包絡(luò)檢波及同步檢波實(shí)驗(yàn).doc

實(shí)驗(yàn)五 包絡(luò)檢波及同步檢波實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 進(jìn)一步了解調(diào)幅波的原理,掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。2、 掌握二極管峰值包絡(luò)檢波的原理。3、 掌握包絡(luò)檢波器的主要質(zhì)量指標(biāo),檢波效率及各種波形失真的現(xiàn)象，分析產(chǎn)生的原因并思考克服的方法。4、 掌握用集成電路實(shí)現(xiàn)同步檢波的方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 完成普通調(diào)幅波的解調(diào)。2、 觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的解調(diào)。3、 觀察普通調(diào)幅波解調(diào)中的對(duì)角切割失真，底部切割失真以及檢波器不加高頻濾波時(shí)的現(xiàn)象。 三、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 信號(hào)源模塊 1塊2、 頻率計(jì)模塊（選用） 1塊3、 5 號(hào)板 1塊4、 6 號(hào)板 1塊5、 雙蹤示波器 1臺(tái)6、 萬(wàn)用表 1塊四、 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明檢波過(guò)程是一個(gè)解調(diào)過(guò)程，它與調(diào)制過(guò)程正好相反。檢波器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中還原出原調(diào)制的信號(hào)。還原所得的信號(hào)，與高頻調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)變化規(guī)律一致，故又稱為包絡(luò)檢波器。假如輸入信號(hào)是高頻等幅信號(hào)，則輸出就是直流電壓。這是檢波器的一種特殊情況，在測(cè)量?jī)x器中應(yīng)用比較多。例如某些高頻伏特計(jì)的探頭，就是采用這種檢波原理。若輸入信號(hào)是調(diào)幅波，則輸出就是原調(diào)制信號(hào)。這種情況應(yīng)用最廣泛，如各種連續(xù)波工作的調(diào)幅接收機(jī)的檢波器即屬此類。從頻譜來(lái)看，檢波就是將調(diào)幅信號(hào)頻譜由高頻搬移到低頻，如圖11-1所示（此圖為單音頻調(diào)制的情況）。檢波過(guò)程也是應(yīng)用非線性器件進(jìn)行頻率變換，首先產(chǎn)生許多新頻率，然后通過(guò)濾波器，濾除無(wú)用頻率分量，取出所需要的原調(diào)制信號(hào)。常用的檢波方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。全載波振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，無(wú)法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，所以采用同步檢波方法。圖11-1 檢波器檢波前后的頻譜1、二極管包絡(luò)檢波的工作原理當(dāng)輸入信號(hào)較大(大于0.5伏)時(shí)，利用二極管單向?qū)щ娞匦詫?duì)振幅調(diào)制信號(hào)的解調(diào)，稱為大信號(hào)檢波。大信號(hào)檢波原理電路如圖12-2（a）所示。檢波的物理過(guò)程如下：在高頻信號(hào)電壓的正半周時(shí)，二極管正向?qū)ú?duì)電容器C充電，由于二極管的正向?qū)娮韬苄?，所以充電電流iD很大，使電容器上的電壓VC很快就接近高頻電壓的峰值。充電電流的方向如圖12-2（a）圖中所示。這個(gè)電壓建立后通過(guò)信號(hào)源電路，又反向地加到二極管D的兩端。這時(shí)二極管導(dǎo)通與否，由電容器C上的電壓VC和輸入信號(hào)電壓Vi共同決定.當(dāng)高頻信號(hào)的瞬時(shí)值小于VC時(shí)，二極管處于反向偏置，管子截止，電容器就會(huì)通過(guò)負(fù)載電阻R放電。由于放電時(shí)間常數(shù)RC遠(yuǎn)大于調(diào)頻電壓的周期，故放電很慢。當(dāng)電容器上的電壓下降不多時(shí)，調(diào)頻信號(hào)第二個(gè)正半周的電壓又超過(guò)二極管上的負(fù)壓，使二極管又導(dǎo)通。如圖12-2（b）中的tl至t2的時(shí)間為二極管導(dǎo)通的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)又對(duì)電容器充電，電容器的電壓又迅速接近第二個(gè)高頻電壓的最大值。在圖12-2（b）中的t2至t3時(shí)間為二極管截止的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)電容器又通過(guò)負(fù)載電阻R放電。這樣不斷地循環(huán)反復(fù)，就得到圖12-2（b）中電壓的波形。因此只要充電很快，即充電時(shí)間常數(shù)RdC很小(Rd為二極管導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻)：而放電時(shí)間常數(shù)足夠慢，即放電時(shí)問(wèn)常數(shù)RC很大，滿足RdCRC，就可使輸出電壓的幅度接近于輸入電壓的幅度，即傳輸系數(shù)接近l。另外，由于正向?qū)щ姇r(shí)間很短，放電時(shí)間常數(shù)又遠(yuǎn)大于高頻電壓周期(放電時(shí)的基本不變)，所以輸出電壓的起伏是很小的，可看成與高頻調(diào)幅波包絡(luò)基本一致。而高頻調(diào)幅波的包絡(luò)又與原調(diào)制信號(hào)的形狀相同，故輸出電壓就是原來(lái)的調(diào)制信號(hào)，達(dá)到了解調(diào)的目的。本實(shí)驗(yàn)電路如圖12-3所示，主要由二極管D及RC低通濾波器組成，利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢波，所以RC時(shí)間常數(shù)的選擇很重要。RC時(shí)間常數(shù)過(guò)大，則會(huì)產(chǎn)生對(duì)角切割失真又稱惰性失真。RC常數(shù)太小，高頻分量會(huì)濾不干凈。綜合考慮要求滿足下式： 其中：m為調(diào)幅系數(shù)，為調(diào)制信號(hào)最高角頻率。當(dāng)檢波器的直流負(fù)載電阻R與交流音頻負(fù)載電阻R不相等，而且調(diào)幅度又相當(dāng)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)峰切割失真（又稱底邊切割失真），為了保證不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真應(yīng)滿足。12、同步檢波（1）同步檢波原理同步檢波器用于對(duì)載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波器的名稱由此而來(lái)。外加載波信號(hào)電壓加入同步檢波器可以有兩種方式：圖11-4 同步檢波器方框圖圖11-5 同步檢波器電路圖一種是將它與接收信號(hào)在檢波器中相乘，經(jīng)低通濾波器后檢出原調(diào)制信號(hào)，如圖11-4(a)所示；另一種是將它與接收信號(hào)相加，經(jīng)包絡(luò)檢波器后取出原調(diào)制信號(hào)，如圖11-4(b)所示。本實(shí)驗(yàn)選用乘積型檢波器。設(shè)輸入的已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號(hào)1，即 本地載波電壓 本地載波的角頻率0準(zhǔn)確的等于輸入信號(hào)載波的角頻率1，即1=0,但二者的相位可能不同；這里表示它們的相位差。這時(shí)相乘輸出（假定相乘器傳輸系數(shù)為1） 低通濾波器濾除21附近的頻率分量后，就得到頻率為的低頻信號(hào) 由上式可見(jiàn)，低頻信號(hào)的輸出幅度與成正比。當(dāng)=0時(shí)，低頻信號(hào)電壓最大，隨著相位差加大，輸出電壓減弱。因此，在理想情況下，除本地載波與輸入信號(hào)載波的角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱為“同步檢波”。（2）實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明實(shí)驗(yàn)電路如圖11-5（見(jiàn)本實(shí)驗(yàn)后）所示，采用MC1496集成電路構(gòu)成解調(diào)器，載波信號(hào)加在8、10腳之間，調(diào)幅信號(hào)Vi經(jīng)C20（0.33uF）加在1、4腳之間，相乘后信號(hào)由12腳輸出，經(jīng)低通濾波器、同相放大器輸出。五、 實(shí)驗(yàn)步驟一、二極管包絡(luò)檢波1、解調(diào)全載波調(diào)幅信號(hào) （1）m30%的調(diào)幅波檢波 從J2處輸入465KHZ、峰峰值Vp-p=0.5V1V、 m100的調(diào)幅波。將它們依次加至解調(diào)器調(diào)制信號(hào)輸入端Vi，并在解調(diào)器的載波輸入端Vw加上與調(diào)幅信號(hào)相同的載波信號(hào),分別記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號(hào)相比。2、解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，加至圖11-3的調(diào)制信號(hào)輸入端Vi，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號(hào)相比較。六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、通過(guò)一系列檢波實(shí)驗(yàn),將下列內(nèi)容整理在表內(nèi):輸入的調(diào)幅波波形M30%m=100%抑制