包絡(luò)檢波電路中負(fù)峰切割失真的解決方法

朱里

摘 要：檢波，又稱解調(diào)，用以完成解調(diào)任務(wù)的電路就稱檢波器。檢波器廣泛應(yīng)用于無(wú)線電接收，空間電磁干擾，地震勘測(cè)和工程測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它的作用越來(lái)越重要。

關(guān)鍵詞：解調(diào)；包絡(luò)檢波；負(fù)峰切割失真

1 概述

本文首先簡(jiǎn)述了檢波的概念，接著詳細(xì)說(shuō)明了包絡(luò)檢波中負(fù)峰切割失真，最后針對(duì)負(fù)峰切割失真設(shè)計(jì)了不同的幾種電路，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比，確定出性能較好的檢波電路

檢波過(guò)程是一個(gè)解調(diào)過(guò)程，它與調(diào)制過(guò)程正相反，檢波方法可分為兩大類：包絡(luò)檢波和同步檢波。

產(chǎn)生的失真主要有：惰性失真；負(fù)峰切割失真，非線性失真，頻率失真，本文將主要針對(duì)負(fù)峰切割失真進(jìn)行分析和介紹

2 負(fù)峰切割失真（底邊切割失真）

負(fù)峰切割失真也稱底邊切割失真，這種失真是由于檢波器得直流負(fù)載電阻R與交流（音頻）負(fù)載電阻不相等，而且調(diào)幅度ma 又相當(dāng)大時(shí)引起的。

如上圖（a）所示，檢波器電路通過(guò)耦合電容Cc與輸入電阻為RL的低頻放大器相連接。CC的容量較大，對(duì)音頻來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為是短路。因此交流負(fù)載電阻RΩ等于直流負(fù)載電阻R與RL的并聯(lián)值，即

由于交，直流負(fù)載電阻不同，有可能產(chǎn)生失真。這種失真通常使檢波器音頻輸出電壓的負(fù)峰被切割，因此稱為負(fù)峰切割失真。

造成交直流負(fù)載電阻不同的原因是隔直流電容Cc的存在。在穩(wěn)定狀態(tài)下，Cc上有一個(gè)直流電壓Vc，其大小近似等于輸入高頻電壓的振幅Vim，即Vc≈Vim。由于Cc容量較大（幾微法），在音頻一周期內(nèi)，其上電壓Vc基本不變，因此可把它看作一個(gè)直流電源，他在電阻R和RL上產(chǎn)生分壓。電阻R上所分得電壓為

VR= VC*R/R+RL

≈Vim*R/R+RL

此電壓對(duì)二極管而言是負(fù)的。

輸入調(diào)幅波的調(diào)制系數(shù)ma較小時(shí)，這個(gè)電壓的存在不致影響二極管的工作。當(dāng)調(diào)制系數(shù)ma較大時(shí)，輸入調(diào)幅波低頻包絡(luò)的負(fù)半周可能低于VR，在這期間二極管將截止。直至輸入調(diào)幅波包絡(luò)負(fù)半周變到大于VR時(shí)，二極管才能恢復(fù)正常工作，因此，產(chǎn)生了圖1（b）所示的波形，它將輸出低頻電壓負(fù)峰切割。

顯然RL愈小，則VR分壓值愈大，這種失真愈易產(chǎn)生。要防止這種失真，必須滿足

上式就是不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件。因此，應(yīng)該對(duì)RΩ和R的差別提出要求。

當(dāng)ma=0.8-0.9時(shí)，RΩ和R的差別不應(yīng)超過(guò)10%和20%，R愈大，這個(gè)條件愈難滿足。因此直流負(fù)載電阻R的選擇還受負(fù)峰切割失真的限制。通常R取5-10kΩ。例：

m=0.3，R=4.7kΩ時(shí)，要求：RL≥2kΩ；

m=0.8，R=4.7kΩ時(shí)，要求：RL≥4.7kΩ；

即：m較大時(shí)，要求負(fù)載阻抗RL較大（負(fù)載較輕）。

3 解決方案

1、分負(fù)載包絡(luò)檢波電路

如圖2所示為分負(fù)載包絡(luò)檢波電路。RL檢波器后低頻放大器輸入電阻，其值一般為2-5kΩ，由上面介紹可知，RL愈小，VR分壓愈大，越容易產(chǎn)生失真，所以為了有更好的檢波效果，這里我選擇5kΩ。

R =R1+R2

RΩ=R1+（R2RL）/（R2+RL）= R1+R交

為了滿足條件RΩ/R〉ma，R=R1+R2不能選得太大，一般選R=5-10KΩ。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)R=5k時(shí)，mmax=0.5，當(dāng)R=10k時(shí)，mmax=0.33，因此這里選R2=5kΩ。

C1=C2=0.01μf，Cc=5μf。二極管選用接觸型二極管2AP9，導(dǎo)通時(shí)電阻約為100Ω。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，逐漸改變R1的阻值，得出如下結(jié)果：

從上表可以看出，R1逐漸增大，mmax也隨著增大，波形越不容易產(chǎn)生負(fù)峰切割失真。但隨著R1的增大，檢波波形幅度逐漸減小，原因是R1分壓過(guò)多。根據(jù)分負(fù)載條件，R1≈（1/5—1/10）R2，即為1k時(shí)最佳。

2、射隨包絡(luò)檢波電路的設(shè)計(jì)

射隨包絡(luò)檢波電路的圖形如3所示，圖中C=0.01μf，Cc=5μf，二極管選用接觸性二極管2AP9，導(dǎo)通時(shí)電阻約為100Ω，R=RL=5k，Rb=15kΩ，Re=5kΩ；晶體管的UBEQ=0.7v，rbb?=100Ω，β=50。

根據(jù)3.2.1的輸入電阻和輸出電阻的計(jì)算公式，得Ri=271kΩ，R0=320Ω，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，mmax=0.97，接近于一，效果明顯比分負(fù)載包絡(luò)檢波電路要好得多。

3、運(yùn)放包絡(luò)檢波電路的設(shè)計(jì)

如圖4所示為運(yùn)放包絡(luò)檢波電路的設(shè)計(jì)，圖中電壓跟隨器采用AD9620的芯片，電壓增益為0.994，輸入電阻為0.8MΩ，輸出電阻為40Ω，帶寬為600MHZ，轉(zhuǎn)換速率2000V/μs，其他各個(gè)元器件得值與圖1中元器件的值相同，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，檢波波形mmax=0.99。

4 總結(jié)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析，對(duì)比，最終確定出運(yùn)放包絡(luò)檢波電路的效果最好，在不失真情況下調(diào)制度最大。

在文章的第一節(jié)我就介紹過(guò)，檢波器按照工作特點(diǎn)不同，可分為包絡(luò)檢波器和同步檢波器。同步檢波器主要用于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)和殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。本次研究并未涉及同步檢波電路，雖然包絡(luò)檢波電路在電子領(lǐng)域中有著重要的地位，但同步檢波電路的抗干擾性能要比包絡(luò)檢波電路優(yōu)越，但它的電路比較復(fù)雜。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，這種解調(diào)技術(shù)應(yīng)用日益廣泛。而且目前集成射頻檢波器現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用，每當(dāng)要求更高的靈敏度和穩(wěn)定性時(shí)，集成射頻技術(shù)就有取代傳統(tǒng)二極管檢波器的趨向。所以在以后的學(xué)習(xí)工作中，要對(duì)這些檢波器加以關(guān)注和了解。

參考文獻(xiàn)

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