设计与实现包络检波器.docx

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1、20232023学年第一学期04nlSft高频电子线路课程设计汇报题目：包络检波器日勺设计与实现专业：电子信息工程班级：11电信1班姓名：指导教师：冯锁电气工程学院任务书课题名称包络检波器的设计与实现指导教师(职称)执行时间20232023学年第一学期第16周学生姓名学号承担任进程安排12月8号课设理论讲解及仿真软件简介、学生练习使用软件12月9号电路图理论设计12月10号仿真分析12月11号整顿、撰写阐明书12月12号进行测试或答辩设计内容、规定1 .原理分析及电路图设计2 .用有关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试(1)大信号峰值包络检波B观测分析；(2)包络检波的惰性失真0观测分析；

2、(3)负峰切割失真0观测分析；(4)观测负峰切割失真是所用电阻为电位器，阻值不一样步，失真状况分析；(5)检波器电压传播系数计算。O调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，一般称为检波。检波广义的检波一般称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它0振幅变化提取调制信号0过程；对调频波，是从它B频率变化提取调制信号0过程;对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以构成最简朴的调幅波检波电路。调幅波解调措施

3、有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广0是二极管包络检波器，不管哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器构成0同步检波电路进行解调。不过，一般调幅信号来说,它B载波分量被克制掉,可以直接运用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，一般将这种振幅检波器称为包络。为了生动直观的分析检波电路，运用了最新电子仿真软件Multisimll.O进行二极管包络检波虚拟试验,Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、试验效果理想等长处。计算机虚拟仿真作为高频电子线路试验的辅助手段,是一种很好日勺选择,可以加深学生对某些抽象枯燥理论0理解，从而到达提高高频电子线路课程教学

4、质量B目的。目录第1章设计目的及原理错误!未定义书签。1.1设计目的和规定41. 1设计原理4第2章指标参数的计算错误!未定义书签。1.1 电压传播系数的计算错误!未定义书签。2. 2参数0选择设置8第3章Multisim的仿真成果及分析11总结.16答辩记录及评分表.18第1章设计目的及原理1.1 设计目的和规定通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算等环节。深入提高分析处理实际问题的能力，发明一种动脑动手、独立开展电路试验的机会，锻炼分析、处理高频电子电路问题的实际本领，真正实现由书本知识向实际能力的转化；通过经典电路的设计与制作，加深对基本原

5、理的理解，增强学生的实践能力。规定：掌握串、并联谐振回路及耦合回路、高频小信号调谐放大器、高频功率放大器、混频器、幅度调制与解调、角度调制与解调B基本原理，实际电路设计及仿真。设计规定及重要指标：用检波二极管设计一AM信号包络检波器，并且可以实现如下指标。 输入AM信号：载波频率20OkHZ正弦波。 调制信号：1KHZ正弦波，幅度为2V,调制度为40%。 输出信号：无明显失真，幅度不小于6V1.2 设计原理调幅调制和解调在理论上包括了信号处理，模拟电子，高频电子和通信原理等知识，波及比较广泛。包括了多种不一样信息传播的最基本的原理，是大多数设备发射与接受0基本部分。由于本次课题规定调制信号幅度

6、不小于IV,而输出信号不小于5V,因此本课题设计需要运用放大电路。本次试验采用二极管包络检波以及运算放大电路。在确定电路后。运用EAD软件MUItisim进行仿真来验证设成果。总设计框图如1-1：输入信号T非线性器件T二极管包络检波器运放电路射输出信号。图1-1二极管包络检波0工作原理:检波B物理过程如下：在高频信号电压的正半周期，二极管正向导通并对电容C充电，由于二极管正向导通电阻很小，因此充电电流I很大，是电容的电压VC很快就靠近高频电压峰值，充电电流方向如下图1-3所示：图1-3这个电压建立后，通过信号源电路，又反向地加到二极管D的两端。这时二极管与否导通，由电容C上B电压VC和输入电压

7、Vi共同决定。当高频信号B瞬时值不不小于VC时，二极管处在反向偏置，处在截止状态。电容就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远不小于调频电压周期，故放电很慢。当电容上B电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管导通。如图3中tl到12的时间为二极管导通（如图1-4）的时间，在此时间内又对电容充电，电容的电压又迅速靠近第二个高频的最大量。如图3中t2至t3时间为二极管截止（如图1-5）的时间，在次时间内电容又通过负载R放电。这样不停地反复循环。因此，只要充电很快，即充电时间常数RdC很小（Rd为二极管导通时时内阻）而放电时间很慢即放电时间常数RC很大，就能使传

8、播系数靠近1。此外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远不小于高频周期，因此输出电压VC时起伏很小，可当作与高频调幅波包络基本一致，而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相似，故输出电压VC就是本来的调制信号，到达解调得目的。图1-6根据上述二极管包络检波的工作原理可设计出符合本次课程设计“包络检波器的设计与实现”检波器，其原理电路图如图1-7所示。图1-7包络检波器电路图第2章包络检波器指标参数的计算2.1 电压传播系数计算等幅载频：L=VsVi=CoSPVamVxuxi=CJOSAM波：KfVX成与小A有关，与包络无关二匕为常数理想：7iAD,。一0,用二1理想：RW,O-0,府二12.

9、2 参数的选择设置FS较小时，工作于非线性区；较小时，而0非线性作用tO处理:A足够大时,他的非线性作用I,副内直流电压负反馈作用t。但（比）过大时，将产生：（a）惰性失真（r放跟不上冲的变化）；（b）负峰切割失真（交流负载变化引起）。（a）惰性失真（如图）图2-1由图可见，不产生惰性失真的条件：PS包络在A点的下降速率WCBU放电速率即:71LTiit=RCYm率.（b）负峰切割失真（交流负载B影响及/B选择）图2-2C为耦合电容（很大）直流负载为：R交流负载为：交二（破）/（加冠）YC很大，在一种周期内，陀（不变时）次二依B=陀M（AML）由图：临界不失真条件：min-Vc-m心JVS-加

10、VS=Vs（1一加）m较大时,若次%min,则产生失真。则规定:Jl11*三i=rc三-例：疗O.3,庐4.7kQ时，规定：危22kQ；加0.8,庐4.7k。时，规定：凡24.7kQ；即：/较大时，规定负载阻抗队较大（负载较轻）。图2-3检波器的改善电路彳直二府+应R交二周+（应应）/（应+几）=周+7?交即:后足够大时，E交0影响减小，不易负峰切割失真。但用过大时，VQB幅度下降，一般取用/位=0.广0.2(2)检波电路后接射随(Ai大)，即检波电路的几大。(3)晶体管和集成电路包络检波，为直接耦合方式，不存在6b第3章MUItiSiIn的仿真成果及分析如下图所示为Multisim的仿真原理

11、图XSCl图3-1仿真原理图a）假如将仿真原理图中开关A、C闭合，打开仿真按钮，此时二极管包络检波后的波形，如下图:图3-2检波不失真波形此时输出的为正弦波，输出波形不失真，与试验规定相符。b）假如将仿真原理图中开关B、C闭合，打开仿真按钮，此时二极管包络检波后的波形，如下图:Tl 2T2-T1TneIl-SOlms11.501ms0.OsChannel-A 8.154 V 8.154 V 0.0 VCharmd-B2.171 V2.171 V0.0 VExt. triggerTknebaseScale： 500 USQVX pos.(Dv): OLd FAddl FbmHajbIChannd

12、AScale： 10 VQvY po5.(Dw): -0.8IacU o 1(dcJ 3CKaroIB Scale: 2 VQV Y pos.(Dv): 0.6 If n ltnr Jt-I 。TnQgerEdge：EV) a Level: 0-vTvoe fSto. 1 (NarAutol Nonel图3-3惰性失真的波形此时输出波形呈锯齿状变化，输出发生了失真，为惰性失真，与试验规定相符。C）假如将仿真原理图中开关A、D闭合，再将滑动变阻器旋钮移到100%,虽然电路接。电阻为最大。打开仿真按钮，观测示波器，可得到二极管包络检波后的波形，如下图：TimebaseScale: 5 usvXpo

13、s.(Div): 0血网丽丽ChanneIA ChameIB TriggerScale： 10 Vv Sce: 2 VM Edge: 国王囚Y pos.(Div): -1.4Y pos.(Div): |1 Level:q-VAC- dc J函同(Sl9 Type Sg. I Nor.Auto None图3-4切割失真此时发现输出0正弦波底部被切割了一部分,输出发生了失真,为底部切割失真,与试验规定相符。再次旋动滑动变阻器到75乐观测示波器，看到输出波形如下图:图3-5切割失真发现输出的正弦波底部也被切割了一部分，发生了失真，为底部切割失真,与试验规定相符。与图3-4相比，发现图3-5切割的更多

14、，即失真变大。继续旋动滑动变阻器到50%,观测示波器，看到输出波形如下图:图3-6切割失真发现输出的正弦波底部也被切割了一部分，发生了失真，为底部切割失真，与试验规定相符。与图3-4与图3-5相比，发现图3-6切割的更多，即失真更大。结论：滑动变阻器接入电阻越小越易发生切割失真，即失真越明显。总结这次的设计，给自己的印象很深刻。通过本次试验的课题设计，对本课题有了一定0理解。不过，在对该课题有一定0理解0前提下，也发现了诸多问题,当然，都是自身0局限性。认识到理论与实践之间的差距，联络实际时应用去理解知识比一大堆理论来的直接与清晰明了。在设计中难免会碰到诸多学习中不会注意到的问题，例如说在调制中在取某些值后输出是失真的波形，在设计开始并没有想过会存在那样多的问题，当着手时才发现要完毕一种信号的调制与解调，在元器件、电路和取值都要有一部分的规定。当然，在设计中也碰到诸多学习上B问题，有些地方