§9.5 二极管大信号包络检波器 大信号包络检波是高频输入信号的振幅大于0.5伏时，利用二极管对电容C充电,加反向电压时截止，电容C上电压对电阻R放电这一特性实现检波的因为信号振幅较大，且二极管工作于导通和截止两种状态，分析方法可采用折线分析法9.5.1 大信号包络检波的工作原理 图9―22 二极管峰值包络检波器,图9―22(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 (9-48)式中，ωc为输入信号的载频，在超外差接收机中则为中频ωI；Ω为调制信号频率在理想情况下，由于电容C在高频时可视为短路，在低频时可视为开路，所以RC网络的阻抗Z应为 (9-49),图9―23 加入等幅波时检波器的工作过程,当加入等幅波时检波器的工作过程如图9―22(b)、(c)所示。
从这个过程可以得出下列几点：(1)检波过程就是信号源通过二极管给电容充电和电容对电阻R放电的过程2)由于电容充电时间常数rdC远小于电容放电的时间常数RC，使得电容上的电压接近于高频正弦波的峰值电压，所以叫二极管峰值包络检波器 (3)二极管电流iD包含直流分量Iav及高频分量图9―24 检波器的电流电压波形 图9―25 输入为AM信号时,检波器二极管的电压及电流波形,图9―26 包络检波器的电路 9.5.2 大信号检波电路的分析 二极管检波器是工作于非线性状态，输出电压由滤波电容通过充放电建立，而输出电压全部反馈到二极管两端，因此，要对其进行严格的数学分析就只能解非线性微分方程，这是较复杂的通常只对其稳定状态做工程近似分析图9-27 大信号检波原理图由电路图9-27可知，二极管两端所加电压 则 （9-50）,对应的二极管电流id为一重复频率i 的周期余弦脉冲，其通角为 ，振幅最大值为IDmax 当 uD>Ubz时， （9-51）在 Ubz=0， 的条件下，通角 近与检波器的电路参数rd和R有关。
也就是说，在检波器电路确定之后，无论输入高频等幅波还是调幅波，其通角 保持不变而 Ubz=0的条件，可以采用给检波电路加固定偏压的方法来获得，如图9-28所示：,图9-28 加固定偏压的检波电路9.5.3 大信号检波器的技术指标1.电压传输系数由于输入大信号，检波器工作在大信号状态，二极管的伏安特性可用折线近似考虑输入为等幅波，采用理想的高频滤波，并以通过原点的折线表示二极管特性(忽略二极管的导通电压VP)，则,(9-52) （9-53）gD=1/rd，为流通角，iD是周期性余弦脉冲, (9-54)由此可见，检波器电压传输系数Kd是检波器电流iD的通角的函数，求出 后，就可得Kd2. 流通角 二极管电流iD为一重复频率i 的周期余弦脉冲，其通角为 ，振幅最大值为IDmax 由（9-53）式， (9-55)其平均分量I0为 (9-56)基频分量为 (9-57)式中,α0(θ)、α1(θ)为电流分解系数。
,可得的近似表达式如下： (9-58)此处的R为检波器负载，gD为检波器内电导3. 等效输入电阻Rid检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容Ci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 （9-59） 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值及回路阻抗由功率关系可得：即大信号二极管的输入电阻约等于负载电阻的一半4.失真检波器实现对调幅信号进行解调，为了取出原调制频率Ω，通过耦合电容CC与下级输出电阻RL相连接如图9-29所示：,图9-29 大信号包络检波器电路检波电路的失真分为频率失真、非线性失真、惰性失真和负峰切割失真1)频率失真：由容抗对不同频率的信号的传输不同而引起的失真,又叫线性失真包络检波器输入信号是调制频率为Ωmin~Ωmax的调幅波，而低通滤波器RC具有一定的频率特性，电容C的主要作用是滤除调幅波中的载波频率分量，为此应满足 1/(iC)<
不同的C将产生不同的旁路作用这样便产生了频率失真为了不产生频率失真，应使电容C容抗对上限频率 Ωmax旁路作用要小，为此应满足 1/(ΩmaxC)>>R （9-61）,同样为了不因其频率失真，应使耦合电容CC对于下限频率Ωmin 的电压降很小，必须满足 1/(ΩminCC)<
图9-30 惰性失真,为了避免产生惰性失真，必须使电容C通过R放电的速率大于或等于包络的下降速率，即 (9-63)如果输入信号为单音调制的AM波，其包络UC=Um(1+mcosΩt)的变化速率为 (9-64)又,电容两端电压近似为输入电压包络值，即UC=uo= Um(1+mcosΩt) (9-65)求导法：令 (9-66)由式(9-66)式，为避免产生惰性失真，须保证A值最大时，仍有Amax≤1故令dA／dt=0,得 (9-67)代入式(9―65)，得出不失真条件如下： (9-68),(4)负峰切削失真负峰切削失真又称底部切削失真。
产生这种失真后，输出电压的波形如图9―31(c)所示 因为耦合电容Cc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UCｍ，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 (9-69)调幅波的最小幅度为UC(1-mａ)，由图9―31可以看出，要避免底部切削失真，应满足,(9-70)图9―31 底部切削失真,在实际应用中，为了提高RL，可在检波器和下级放大器之间插入一级射级跟随器，如下图所示： 图9―32 减小底部切削失真的电路,。