晶体管检波电路的设计分解.doc

高频电子线路课程设计说明书 晶体管检波电路设计 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 完成时间： 摘 要包络检波电路有很多种，无源的有二极管检波，有源的有三极管、运放等；还有单向检波、桥式检波、同步检波等等。最简单的，也是用得最多的就是二极管和三极管。 若之前用三极管检波可以实现，那么还是用三极管的吧。要检查几个方面：1、输入信号的幅度是否足够大，电流回路是否完整；2、三极管的偏置应是微导通或略低于导通，保证单向性；3、输出信号需滤波，幅度应符合后级使用要求，否则应加以放大。 用二极管检波也无不妥，要检查几个方面：1、输入信号的幅度是否足够大，要保证使二极管导通，并注意电流回路是否完整；2、给二极管加偏压，使之微导通，保证正向波形电压顺利通过、反向波形被截止，波形完整；3、检波后的信号需滤波，幅度应符合后级使用要求，否则应加以放大。检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。 常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。关键词： 检波；二极管；频率特性；包络检波目录第一章 系统分析31.1设计课题任务和技术指标31.2基本原理3第二章 设计课题的仿真分析晶体管检波电路虚拟实现82.1设计课题的参数选择82.2晶体三极管混频器设计及课题的仿真结果92.3 软件仿真中出现的问题及解决方法11第三章 硬件电路组装调试123.1 使用主要仪器和仪表123.2 测试电路的方法和技巧123.3 测试数据123.4 调试中出现的故障12第四章 电路总结12第五章 元器件清单13第六章 收获和体会15参考文献16第一章 系统分析1.1设计课题任务和技术指标1、模块电路设计（采用Multisim软件仿真设计电路）1）采用晶体管完成一个振幅解调电路的设计2）AM信号m<0.83）音频信号4）电压传输系数>0.5,2、高频电路制作、调试 HM108-2 AM收音机的制作、调试、使用和故障的排出。1.2基本原理图11(a)是二极管峰值包络检波器的原理电路。它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。在该电路中一般要求输入信号的幅度在0.5V以上，所以二极管处于大信号工作状态，又称为大信号检波电路。(1-1)式中,c为输入信号的载频,在超外差接收机中则为中频I为调制频率。在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为(1-2)图1-1二极管峰值包络检波器(a) 原理电路 (b)二极管导通 (c)二极管截止对检波器的基本要求：() 检波效率要高衡量一个检波器检波效率的一个参数是电压传输系数 V 。它定义为检波器输出调幅电压的幅值m (与检波器输入调幅包络变化幅值m 之比，即 () 避免对角线失真在检波电路中，如果检波负载电路的时间常数 RC 太大，则滤波电容 上的电压可能跟不上调幅波包络线幅度的变化，就会产生对角线失真。在调制系数 a 和最高调制频率max确定的条件下，避免对角线失真() 负峰切割要小负峰切割失真是由于检波器的直流负载和交流负载不同而引起的。在图 1-2 中，检波器的直流负载为 = 1+w1。而实际检波电路的输出端（图中的 B 端）常经耦合电容 (图中 1）送至下一级负载（图中2和w2），故检波器交流负载为 r =( 1+w1) / ( 2+w2) 。若调幅波的调幅系数 a 比较大，且直流分量小于低频分量的振幅（图 1-2（b）中 (m''0)，则调幅波包络的波谷处被切割，出现了负峰切割失真。避免负峰切割失真的条件是：对于晶体管电路，下级放大器的输入电阻i 约为 25k。如果 a 在 0.30.8 的范围内，则 的取值范围为 110 k。（3）.输入电阻Ri检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容Ci,如图68所示。输入电阻是输入载波电压的振幅Um与检波器电流的基频分量振幅I1之比值,即(6-12)输入电阻是前级的负载,它直接并入输入回路,影响着回路的有效Q值及回路阻抗。由式(611),有(6-13)当gDR50时,很小,sin-3/6,cos1-2/2,代入上式,可得(6-14)检波器的输入阻抗（4）检波器的失真1)惰性失真在二极管截止期间,电容C两端电压下降的速度取决于RC的时常数。了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度,即如果输入信号为单音调制的AM波,在t1时刻其包络的变化速度为二极管停止导通的瞬间,电容两端电压uC近似为输入电压包络值,即uC=Um(1+mcost)。从t1时刻开始通过R放电的速度为将上2个式代入可得 实际上,不同的t1,U(t)和Cu的下降速度不同,为避免产生惰性失真,必须保证A值最大时,仍有Amax1。故令dadt1=0,得代入式中,得出不失真条件如下:2) 底部切削失真底部切削失真又称为负峰切削失真。产生这种失真后。这种失真是因检波器的交直流负载不同引起的。 因为Cg较大,在音频一周内,其两端的直流电压基本不变,其大小约为载波振幅值UC,可以把它看作一直流电源。它在电阻R和Rg上产生分压。在电阻R上的压降为调幅波的最小幅度为UC(1-m),要避免底部切削失真,应满足第二章 设计课题的仿真分析晶体管检波电路虚拟实现2.1设计课题的参数选择图2.1 晶体管检波电路 图2.2 三级管检波电路三极管检波电路有如下特点： 1、与二极管相比，在失真系数相当下，其检波效率大大提高，功率增益接近0db，而二极管检波器的功率增益约为-20db。 2、输入阻抗高，由二极管检波的1-2千欧提高到20千欧左右，这可使B2次级匝数增大，有利于改善AGC的控制。 3、因为检波管BG2接成发射极输出器，所以其输出阻抗小约500欧，只有二极管检波器的1/2-1/3，使其带负载能力增强。 4、传输系数高，比二极管检波约大2-3倍，这使末级中放管不容易产生阻塞现象。用三极管检波可以实现。要检查几个方面：1、输入信号的幅度是否足够大，电流回路是否完整；2、三极管的偏置应是微导通或略低于导通，保证单向性；3、输出信号需滤波，幅度应符合后级使用要求，否则应加以放大。用二极管检波也无不妥，要检查几个方面：1、输入信号的幅度是否足够大，要保证使二极管导通，并注意电流回路是否完整；2、给二极管加偏压，使之微导通，保证正向波形电压顺利通过、反向波形被截止，波形完整；3、检波后的信号需滤波，幅度应符合后级使用要求，否则应加以放大。相比之下，由于实验软件的元件限制以及用二极管比较容易实现。2.2晶体三极管混频器设计及课题的仿真结果综上所述，图 2.1比较适合本设计。下图就是本课程设计的总电路图： 本课程设计-晶体管检波实验电路如图二极管包络检波器主要由二极管和RC低通滤波电路组成。二极管导通时，输入信号向C充电，充电时常数为RC，充电快；二极管截止时，C向R放电，放电快。在输入信号作用下，二极管导通和截止不断重复，直到充放电达到平衡后，输出信号跟踪了输入信号的包络。如果参数选择不当，二极管包络检波器会产生惰性失真和负峰切割失真。惰性失真是由于RC过大而造成的，负峰切割失真主要是由于交直流等效电阻不同造成的。AM调制信号数据根据实验要求AM信号m<0.8；音频信号；电压传输系数>0.5,实际实验中为了使波形相对的好看一些我们选用调制系数为0.3，载波频率为100kHz，满足实验要求 所以实验波形为：2.3 软件仿真中出现的问题及解决方法1、电阻R1,R2是什么电阻?为什么要采用这种连接方式？若二极管开路，接收机能接受到信号吗？电阻R1,R2是检波器的直流负载电阻，采用这种连接方式目的是减小检波器交、直流负载的差别，避免产生负峰切割失真。若二极管开路，收音机无法接受到信号。2、当改变高频信号源的载波频率时，会影响解调信号的波形么，为什么？ 答：当改变高频信号源的输出频率时，不管是输入信号频率还是本振信号频率，输出中频波的波形基本不变，只是频率改变，这是因为变频器只是改变信号频率，并不改变其波形，且中频频率为，当你改变或是时，显然会变，所以输出信号只有频率的变化，波形并不改变。3、为什么会出现失真，应改变哪些元件的参数？答：为了避免产生惰性失真要求RC的值应该越小，而底部切割失真是由于检波器的直流负载电阻不等于交流负载电阻，而且调制系数相当大引起的。所以为了避免这两种失真需要对R1、R2、C1、C2进行计算与选择。4、解调信号为什么会出现毛刺，如何解决减小毛刺？答：毛刺是由于电容的充放电引起的，为了使得检波器输出的低频信号的高频波纹较小，要求RC>>T（即高频载波的周期）。第三章 硬件电路组装调试3.1 使用主要仪器和仪表1、 螺丝刀 1把2、 万用表 1台3、 电烙铁 1台4、 焊锡丝 若干5、 稳压源 1台3.2 测试电路的方法和技巧测量第一级到第五级的静态工作点的电流是否在要求的电流范围内即可3.3 测试数据第一级静态工作点：0.25mA第二级静态工作点：0.595mA第三级静态工作点：0.712mA第四级静态工作点：3.8mA第五级静态工作点：12.71mA3.4 调试中出现的故障有几个工作点的电流超过了规定的范围，但不影响收音机的整体工作，另外收音机仅能收到几个频段，音量有限。实验中，我主要检查了个焊点是否有虚焊，确保元器件的接法是否正确，并在使用稳压源时先测试其电压再接入电路，确保工作电压的稳定及在正常范围内，保证了电路不被烧坏。第四章 电路总结本次设计中的二极管包络检波器主要由二极管和RC低通滤波电路组成。二极管导通时，输入信号向C充电，充电时常数为RC，充电快；二极管截止时，C向R放电，放电快。在输入信号作用下，二极管导通和截止不断重复，直到充放电达到平衡后，输出信号跟踪了输入信号的包络。如果参数选择不当，二极管包络检波器会产生惰性失真和负峰切割失真。惰性失真是由于RC过大而造成的，负峰切割失真主要是由于交直流等效电阻不同造成的。这次课程设计我们按照课程设计上的程序以及导师指导下一步一步完成，先复习检波电路的原理，然后选择电路，计算关键元件的值，学习Multisim的使用，最后连线调试出预期的混频和滤波效果,然后做出实际电路。第五章 元器件清单仿真实验：序号元件名称及标号标称值1信号源Ui0.45V/5kHz2载波Uc1.5V/100kHz3电阻器R15104电阻器R28k5电阻器R350k6电容器C10.005uF7电容器C20.005uF8电容器C310uF9检波二极管D21N414810双踪示波器Xsc1硬件实验：位号名称规格位号名称规格R1电阻100KC11元片电容0.022FR22KC12元片电容0.022FR3100C13元片电容0.022FR420KC14电解电容100FR5150C15电解电容100FR662KB1磁棒BS1355R751天线线圈R81KB2振荡线圈（红）R9680B3中周（黄）R1051KB4中周（白）R111KB5中周（黑）R12220B6输入变压器（蓝、绿）R1324KB7输入变压器（黄、红）W电位器5KD1二极管1N4148C1双联CBM223PD2二极管1N4148C2元片电容0.022FD3二极管1N4148C3元片电容0.01FV1三极管9018HC4电解电容4.7FV2三极管9018HC5元片电容0.022FV3三极管9018HC6元片电容0.022FV4三极管9018HC7元片电容0.022FV5三极管9013HC8元片电容0.022FV6三极管9013HC9元片电容0.022FV7三极管9013HC10电解电容4.7FY21/2扬声器8第六章 收获和体会通过这次高频电子线路的设计，我掌握了设计一个高频电路的基本方法和基本步骤，实际解决了设计中出现的问题，增强了寻找问题，解决问题的能力,使我对高频电子线路这门课程有了更深一步的了解和掌握.此次设计的成功不仅帮助我们更好地掌握书本知识，尤其重要的是增强了我们的自信，培养了我们独立思考的能力！本学期我学习了高频电路的知识，对高频有了较深了理解。熟悉了很多电路的作用及用途。利用我所学的知识设计这样一个电路，有一定难度。在做开题报告时我对检波的认识只限于基本原理和理论-在通信接受机中，检波电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频（中频）的高频已调波信号。调幅信号频谱宽度不变，包络形状不变。正式开始设计后，在对电路的实现中，我先学习了Multisim软件的使用，这个虚拟电子实验室可以仿真各种电路。应用过程中我发现这个软件确实功能强大，操作简单，可以免去直接用硬件做实验带来的各种麻烦。而且这个软件是英文版的，使我的专业英语的词汇量大大增加。同时对设计格式的严格要求，也让我掌握了WORD 的一些高级编辑技巧。在这一个礼拜的课程设计中遇到过各种困难，有学习软件时的困难，有调试时的学术问题。在导师和同学的帮助下，终于克服了困难。从中我学习到遇到问题时怎么分析问题，解决问题，如何分清主次。课程设计使我获益良多，它将很好地衔接理论与实际的工作实践。参考文献1、高频电子线路 王卫东 电子工业出版社 2009.32、基于Multisim2001的电子电路计算机仿真设计与分析 黄智伟 电子工业出版社 2004.73、Multisim 9在电工电子技术中的应用 董玉冰 清华大学出版社 2008.11