高频电子技术任务7-调幅收音机的制作与调试课件.ppt
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1、任务任务7 7 调幅收音机的制作与调试调幅收音机的制作与调试 理解检波的基本原理;掌握二极管包理解检波的基本原理;掌握二极管包络检波电路的基本原理和电路组成;了解络检波电路的基本原理和电路组成;了解其它检波电路的工作原理;掌握包络检波其它检波电路的工作原理;掌握包络检波的两种失真;了解调幅收音机电路的工作的两种失真;了解调幅收音机电路的工作原理;掌握分立元件收音机的电路安装、原理;掌握分立元件收音机的电路安装、焊接和整机组装工艺焊接和整机组装工艺 。要要 求求 :任务任务7 7 调幅收音机的制作与调试调幅收音机的制作与调试v检 波 、 检 波 方 法检 波 、 检 波 方 法v二 极 管 包
2、络 检 波 、 同 步 检 波二 极 管 包 络 检 波 、 同 步 检 波v分 立 收 音 机 的 安 装 与 调 试分 立 收 音 机 的 安 装 与 调 试v收 音 机 的 故 障 诊 断 与 排 除收 音 机 的 故 障 诊 断 与 排 除知识点:知识点:v模 拟 幅 度 的 检 波 原 理模 拟 幅 度 的 检 波 原 理v分 立 收 音 机 的 安 装 与 调 试分 立 收 音 机 的 安 装 与 调 试重点和难点重点和难点学习情境用学习情境用MultisimMultisim仿真测试调幅信号的解调仿真测试调幅信号的解调u 仿真目的仿真目的 1 . 进一步了解调幅波的性质,掌握调幅波
3、的解进一步了解调幅波的性质,掌握调幅波的解调方法。调方法。 2 . 掌握二极管峰值包络检波的原理。掌握二极管峰值包络检波的原理。 3 . 掌握包络检波器的主要性能指标,检波效率掌握包络检波器的主要性能指标,检波效率及各种波形失真的现象,分析产生的原因并考虑克服及各种波形失真的现象,分析产生的原因并考虑克服的方法。的方法。 图7-1 AM普通调幅波信号解调电路图 学习情境用学习情境用MultisimMultisim仿真测试调幅信号的解调仿真测试调幅信号的解调u 仿真电路仿真电路图7-2 AM调幅波和解调波信号波形图学习情境用学习情境用MultisimMultisim仿真测试调幅信号的解调仿真测试
4、调幅信号的解调 1. 观察普通调幅波波形以及解调后的信号波形。 2观察普通调幅波解调中的惰性失真、底部切割失真现象。(1) 改变电路中的参数:C1=50nF,R1=50k,重新仿真该电路发现什么现象?(2) 改变信号源的调制指数m=0.8,其他保持不变,重新仿真该电路发现什么现象?学习情境用学习情境用MultisimMultisim仿真测试调幅信号的解调仿真测试调幅信号的解调u 测试内容测试内容解调与调制过程相反,从高频调幅波中取出原调制信号的过程,称为振幅解调,也称振幅检波,简称检波。从频谱上看,高频已调波包含高频载波和边频分量,检波电路输出是原低频调制信号,它在频域上的作用是将振幅调制信号
5、频谱不失真地搬回到原来的位置。图7-3给出了这种变化关系。知识链接一振幅解调的基本原理知识链接一振幅解调的基本原理图7-3 检波电路的频谱变换(AM)分类:同步检波器(相干检波器)、非同步检波器(非相干检波器) 。非同步检波器的组成框图 图7-4 非同步检波器的组成框图同步检波器的组成框图图7-5 同步检波器的组成框图知识链接一振幅解调的基本原理知识链接一振幅解调的基本原理u 检波器的分类和组成检波器的分类和组成 1 1工作原理工作原理 二极管包络检波电路如图7-6(a)所示,它由二极管V和 低通滤波器串联组成。一般要求输入信号的幅度在05 V以上,所以二极管处于大信号工作状态,故又称为大信号
6、检波器。 图7-6 二极管包络检波器及其检波波形 (a)电路 (b)电压波形 (c)电流波形知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路在 us正半周内,二极管导通, us通过二极管向电容C充电,因二极管的正向导通电阻为(rD1gD),且rD R,所以充电时间常数为rD C;在us负半周内,二极管截止,C通过电阻R放电,放电时间常数为RC。由于rD R,所以,在每个周期内,二极管导通时充电很快,而截止时放电很慢,将在这种不断充、放电过程中逐渐增长,如图7-6(b)所示。由于负载的反作用,由图7-6(a)可见,作用在二极管两端的电压为us uO ,只有当us uO时二极管才导通,所以
7、随着uO的逐渐增大,二极管每个周期的导通时间逐渐减小,而截止时间逐渐增大,如图7-6(b)所示。知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路 RC电路的作用有两个:一是作为检波器的负载;二是起高频滤波作用。在实际电路中,为了提高检波性能, RC的取值应满足 , ,RrD 的条件,此处C是载波角频率,max是调制信号的最高角频率,此时可认为 UOUsm。通常取 RC (7-1) C1)105(CRC1max1RC知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路当输入信号us 的幅度增大或减小时,检波器输出电压uO 也将随之近似成比例地升高或降低。当输入信号为调幅波时,检波器输
8、出电压 uO就随着调幅波的包络线而变化,从而获得调制信号,完成了检波作用,其检波波形如图7-7所示。由于输出电压uO 的大小与输入电压的峰值接近相等,故把这种检波器称为峰值包络检波器。 图7-7 调幅波包络检波波形知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路1 1检波效率检波效率 若检波电路输入调幅波电压为若检波电路输入调幅波电压为 由于包络检波电路输出电压与输入高频电压振幅成正比,所以,由于包络检波电路输出电压与输入高频电压振幅成正比,所以,检波器输出电压检波器输出电压u uo等于等于 (7-27-2) 式中,式中, d称为检波电压传输系数,又称检波效率。称为检波电压传输系数,又
9、称检波效率。 d小于小于1 1,而近似等于而近似等于1 1,实际电路中,实际电路中d在在8080左右。当左右。当 R R足够大时,足够大时, d为常为常数,故为线性检波。数,故为线性检波。u 二、检波效率与输入电阻二、检波效率与输入电阻知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路)cos(1 00tmUuamd)cos(00tmUUamdmdd)cos()cos(10ttmUucamS知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路(2)输入电阻)输入电阻 Ri 对于高频输入信号源来说,检波电路相当于一个负对于高频输入信号源来说,检波电路相当于一个负载,此负载就是检波电路的
10、输入电阻载,此负载就是检波电路的输入电阻 Ri ,它定义为输入,它定义为输入高频电压振幅对二极管电流中基波分量振幅之比。根据输高频电压振幅对二极管电流中基波分量振幅之比。根据输入检波电路的高频功率与检波负载所获得的平均功率近似入检波电路的高频功率与检波负载所获得的平均功率近似相等,可求得检波电路的输入电阻相等,可求得检波电路的输入电阻 R Ri i R/2R/2 (7-37-3)知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路1.惰性失真惰性失真 为了提高检波效率和滤波效果,常希望选取较大的RC值,但是当RC选得过大,电容器上的端电压便不能紧跟输入调幅波的幅度下降而及时放电,这样,输出
11、电压将跟不上调幅波的包络变化而产生失真,如图7-8所示,这种失真称为惰性失真。 图7-8 惰性失真波形知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路u 三、惰性失真与负峰切割失真三、惰性失真与负峰切割失真调制信号角频率调制信号角频率越高,调幅系数越大,包络下降速度就越快,越高,调幅系数越大,包络下降速度就越快,惰性失真就越严重。要克服这种失真,必须减小惰性失真就越严重。要克服这种失真,必须减小RCRC的数值,使电容器的数值,使电容器的放电速度加快,因此要求的放电速度加快,因此要求 RCRC (7-47-4)在多频调制时,作为工程估算,式(在多频调制时,作为工程估算,式(7-47-4)
12、中)中m应取最大调幅系应取最大调幅系数,数, 应取最高调制角频率,因为在这种情况下最容易产生惰性失应取最高调制角频率,因为在这种情况下最容易产生惰性失真。真。 aamm21知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路 2. 2. 负峰切割失真负峰切割失真在实际电路中,检波电路的输出端一般需要经过一个隔直电容在实际电路中,检波电路的输出端一般需要经过一个隔直电容 C Cc c,与下级电路相连接,如图与下级电路相连接,如图7-97-9(a a)所示。当检波电路输入单频调制的)所示。当检波电路输入单频调制的调幅信号时,如图调幅信号时
13、,如图7-97-9(b b)所示,如调幅系数)所示,如调幅系数m比较大时,因检波电比较大时,因检波电路的直流负载电阻路的直流负载电阻R R与交流负载电阻与交流负载电阻R R L L数值相差较大,有可能使输出数值相差较大,有可能使输出的低频电压的低频电压u u在负峰值附近被削平,如图在负峰值附近被削平,如图7-97-9(c c)所示,把这种失真)所示,把这种失真称为负峰切割失真。称为负峰切割失真。 图7-9 负峰切割失真 (a)检波电路 (b)输入电压波形 (c)输出电压波形知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路根据分析,根据分析,R R L L与与R R 满足下面关系满足下面
14、关系 (7-57-5)式(式(7-57-5)中,)中, m m a x为多频调制时的最大调幅系数。为多频调制时的最大调幅系数。式(式(7-57-5)说明)说明 ,R R L L与与R R 大小越接近,不产生负峰切割失大小越接近,不产生负峰切割失真所允许的真所允许的m值就越接近于值就越接近于1 1,或者说,当,或者说,当m一定时,一定时,R R L L越大、越大、 R R越小,负峰切割失真就越不容易产生。越小,负峰切割失真就越不容易产生。maxaLmRR知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路在实际电路中,有两种措施可减小交直流负载之间的差别。一是在检波器与下一级电路之间插入一级
15、射随器,即增大RL的值。二是采用图7-6所示的改进后电路,将检波器直流负载R分成R1和R2两部分。显然,在直流负载不变的情况下,改进后电路的交流负载R1 R2 RL ( R2 RL )比原电路增大。通常取R1 / R2 0.10.2,以免分压过大使输出到后级的信号减小过多。知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路图7-10 改进后的二极管峰值包络检波器 知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路4二极管并联检波电路二极管并联检波电路如图7-11所示。并联检波器与串联检波器的工作原理相似。图7-11 二极管并联检波电路知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络
16、检波电路由图7-11可见,并联检波器的输出电压uo并不等于uc ,而等于us与uc的差值,即uo us uc 。其中不仅含有直流、低频电压,还含有输入高频电压。因此,输出端还需加接低通滤波器,将高频成分滤除,如图7-11中虚线右边电路所示。 与串联检波电路比较,由于并联检波器中R通过C 直接与输入信号源并联,因而R必然消耗输入高频信号的功率。根据能量守恒原理,可以求得并联检波器的输入电阻为 (7-6)RRi31知识链接二二极管包络检波电路知识链接二二极管包络检波电路用模拟乘法器实现的同步检波(如图7-12所示)图7-12 同步检波知识链接三同步检波电路知识链接三同步检波电路 u 一、乘积型同步
17、检波电路一、乘积型同步检波电路(1)当输入us(t)为双边带调幅波时,即ttUtucsmscoscos)()()()(tutuAtursMOttUUAcrmsmM2coscos22cos1costtUUAcrmsmM11coscoscos222MsmrmMsmrmcA U UtA U Utt tUtUUAtuOmrmsmMOcoscos21)(则相乘器输出电压为 式(7-7)右边第一项是所需的解调输出电压,而第二项为高频分量,可被低通滤波器滤除,所以低通滤波器输出电压为 (7-8) (7-7)知识链接三同步检波电路知识链接三同步检波电路 tUtucsms)cos()()()()(tutuAtu
18、rsMOttUUAccrmsmMcos)cos(tUUAtUUAcrmsmMrmsmM)2cos(21cos211( )coscos2OMsmrmOmutA U UtUt (2)当输入us(t)为单边带调幅波时,即则相乘器输出电压为式(7-9)右边第一项是所需的解调输出电压,而第二项为高频分量,可被低通滤波器滤除,所以低通滤波器输出电压为(7-10) (上边带)(7-9) 知识链接三同步检波电路知识链接三同步检波电路 叠加型同步检波电路叠加型同步检波电路是将需解调的调幅信号与是将需解调的调幅信号与同步信号先进行叠加,然同步信号先进行叠加,然后用二极管包络检波电路后用二极管包络检波电路进行解调的
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