太原理工大学高频实验三 集电极调幅与大信号检波.docxVIP

本科高频电子线路实验报告课程名称： 高频电子线路 实验名称：集电极调幅与大信号检波实验三 集电极调幅与大信号检波一、实验目的1、进一步加深对集电极调幅和二极管大信号检波工作原理的理解；2、掌握动态调幅特性的测试方法；3、掌握利用示波器测量调幅系数ma的方法；4、观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。二、实验原理1、原理(1) 集电极调幅的工作原理集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。集电极调幅的基本原理电路如图3—1所示：图3－1 集电极调幅原理电路图中，设基极激励信号电压（即载波电压）为：则加在基射极间的瞬时电压为调制信号电压υΩ 加在集电极电路中，与集电极直流电压VCC串联，因此，集电极有效电源电压为 式中，VCC 为集电极固定电源电压；为调幅指数。由式可见，集电极的有效电源电压VC随调制信号压变化而变化。由图3—2所示，VBmaxicicΩt0 Vc4 Vc3 Vc2 Vc1Vc 0 欠压临界过压图3－2 同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形图中，由于-VBB与υb不变，故为常数，又RP不变，因此动态特性曲线的斜率也不变。若电源电压变化，则动态线随VCC值的不同，沿υc平行移动。由图可以看出，在欠压区内，当VCC由VCC1变至VCC2（临界）时，集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小，因此分解出的Icm1的变化也很小，因而回路上的输出电压υc的变化也很小。这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。当动态特性曲线进入过压区后，VCC等于VCC3、VCC4等，集电极电流脉冲的振幅下降，出现凹陷，甚至可能使脉冲分裂为两半。在这种情况下，分解出的Icm1随集电极电压VCC的变化而变化，集电极回路两端的高频电压也随VCC而变化。输出高频电压的振幅Vc=Icm1·Rp，Rp不变，Icm1随Vc而变化，而VCC是受υΩ控制的，回路两端输出的高频电压也随υΩ变化，因而实现了集电极调幅。其波形如图3—3所示。图3-3 集电极调幅波形图当没有加入低频调制电压υΩ（即υΩ=0）时，逐步改变集电极直流电压VCC的大小，同样可使ic电流脉冲发生变化，分解出的ICO或Icm1也会发生变化。我们称集电极高频电流Icm1（或ICO）随VCC变化的关系线为静态调制特性曲线。根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图3—4所示。图3－4 集电极调幅的静态调制特性静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程，因为没有加入调制信号，输出电压中没有边频存在，只有载波频率，不是调幅波。通常调制信号角频率Ω要比载波角频率ωo低得多，因此对载波来说，调制信号的变化是很缓慢的，可以认为在载波电压交变的一周内，调制信号电压基本上不变。这样，静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小。由图3—4可知，为了减小非线性失真，当加上调制信号电压时，保证整个调制过程都工作在过压状态，所以工作点Q应选在调制特性曲线直线段的中央，即VCCQ=1/2VCCO处，VCCO为临界工作状态时的集电极直流电压。否则，工作点Q偏高或偏低，都会使已调波的包络产生失真。在本实验中会得到证实。（2）二极管大信号检波的工作原理当输入信号较大（大于0.5伏）时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。(a)大信号检波原理电路如图3—5(a)所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD很大，使电容器上的电压υc很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图3—5(a)图中所示。图3-5 二极管检波器的原理图和波形图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。这时二极管导通与否，由电容器C上的电压υc和输入信号电压υi共同决定。当高频信号的瞬时值小于υc时，二极管处于反向偏置，管子截止，电容器就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压，使二极管又导通。如图3—5(b)中的t1至t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图3—5(b)中的t2至t3时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻R放电。这样不断地循环反复，就得到图3—5(b)中电压υc的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数Rd·C很