大信號(0.5V以上)檢波器,也稱
包絡檢波器。
1、串聯型二極管峰值包絡檢波器
該種檢波器的原理電路如圖5.5-10A所示。在電路中,信號源U1、二極管VD和檢波負載RLCL是串聯相接的,故稱之為串聯型二極管峰值包絡檢波器。電路是利用VD單向導電和檢波負載RLCL充放電而工作的。VD的尋通與否決定于高頻輸入電壓U1和輸出電壓UO(即電容CL上的電壓UCL)之差(U1-U0),在高頻信號正半周(U1-U0)﹥0期間VD導通,流過VD的高頻電流ID對CL導通時充電,充電時間常數為RDCL(RD很小為VD導通時的內阻)很小,U0在很短時間內就接近高頻電壓zui大值。在(U1-U0)﹤0期間,VD截止,電容CL通過RL放電,由于放電時間常數RLCL(》RDCL)遠大于高頻信號周期,故放電很慢,這樣不煌地循環反復充放電,就得到如圖5.5-10B中電壓波形。由于U0與U1的幅度相當接近,峰值包絡檢波由此而得名。
圖5.5-10C為檢波二極管電流電壓波形,ID呈脈沖狀,其幅度隨U1包絡的變化而變化,ID中含有的平均電流UDEV在負載RL上的壓降即為輸出電壓UO。可以證明,當U1=UC(1+MACOSOT)COSOCT時UO中調制信號分量UOO為:
式中θ為二極管導通時通角之半,它為僅與RD與RL有關的一個常數。θ、RL、RD三者的關系為:
R1D決定于θ,即取決于RD/RL,因此,也可根據RD/RL值,通過表5.5-3查出R1D值。
包絡檢波器常有兩種非線性失真:一是對角切割失真、二是負峰切割失真。
圖5.5-11示出對角切割失真情況。產生該種失真的原因是檢波電路的時間常數RLCL選得過大,以使電容CL的放電速率跟不上包絡變化速率所造成的。為了避免對角切割失真的產生,對于單音調制選取時間常數RLCL時必須滿足下式
上式表明,MA的歐越大,包絡下降速度越快,避免產生對角切割失真所要求的RLCL值就越小。在多音調制時,作為工程估算,歐和MA應取其中的zui大值。
圖5.5-12示出負峰切割失真情況。它是由檢波器的低頻交流負載電阻與直流負載電阻RL不同而引起的。造成交直流負載電阻不同的原因是數值較大的隔直流電容CC的存在。在穩態病況下CC上有一直流電壓U=(≈UC),它在RL上壓降為:
URL對二極管而言是負的。當MA較大時,輸入調幅波包絡的負半周可能低于URL,在這期間(F1~F2)二極管截止,因此,產生如圖5.5-12C的波形失真,它將輸出低頻電壓負峰切割。欲不產生此類失真,必須保證(UC-MAUC)URL即:
圖5.5-13是半導體收音體中檢波級及有關附加電路的典型實例。R1、R2、RL2組成外加正向偏置電路。通過-6V電源給二極管VD提供一固定的正向偏流(通常在20~50UA左右),用以提高檢波效率。R2C3組成低通濾波器,用來濾除RL2兩端輸出中的低頻交流分量,取出其中的直流分量,加到前級中放管的基極,作為自動增益控制電壓。檢波器的輸出濾波電路,接成X型濾波電路,這樣不但可以進一步濾除輸出電壓中的殘余高頻分量,而且有利避免產生負峰切割失真。
圖5.5-14是電視接收機圖像檢波器的實際電路。由于調制信號為高達6MHZ的圖像信號,為保證不產生對角切割失真,且避免檢波后頻率處產生頻率失真,電容C1選得比較小。由于C1較小,只靠它濾除高頻分量還不夠,為此又接入LC2濾波器。電阻R2與二極管串聯,能改善檢波線性,這時傳輸系數有所下降,但一般改變不大。