二极管包络峰值检波技术优化方案

包络检波可以用二极管实现，也可以用晶体管实现。按照接法的不同，分为几种不同的工作模式，最常见的是大信号峰值包络检波电路，除此之外还有并联检波等其他形式的包络检波电路。

大信号峰值包络检波的电路如图6-5-1所示，它由二极管D和低通滤波器RL、C构成，其时间常数满足以下条件

图6-5-1　大信号峰值包络检波电路

二极管通常选用导通电压小、rD小的锗管。RC电路有两个作用：一是作为检波器的负载，在其两端产生调制频率电压；二是起到高频电流的旁路作用。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为调制频率。在理想情况下，RC网络的阻抗Z应为

对高频电容C短路；对直流及低频，电容C开路，此时负载为RL。在这种检波器中，信号源、非线性器件二极管及RC网络三者为串联。该检波器工作于大信号状态，输入信号电压应大于0.5V，通常在1V左右。故这种检波器的全称为二极管串联型大信号峰值包络检波器。这种电路也可以工作在输入电压小的情况下，由于工作状态不同，不再属于峰值包络检波器范围，而称为小信号检波器。

图6-5-1电路的包络检波作用可以用二极管的单向导电性进行定性分析。假设vi大于二极管的导通电压（通常要求vi在1V左右）。当vi为正时，二极管D正向导通。由于D导通内阻很低，因此电容C上的电压被很快充电到接近vi，随后，输入vi下降，当vi低于电容上的电压时，二极管反偏，此时电容通过RL放电。由于RLC时间常数很大，因此放电速度较慢，此放电过程持续到输入电压大于电容上的电压时，又重复充电过程。由于充放电时间常数相差悬殊，因此电容上的电压接近于输入电压的峰值，最后的输出波形接近输入电压波形的包络。图6-5-2所示为上述过程的示意图，为了显示清晰，图中对电容的充放电过程作了夸张处理。

图6-5-2　大信号峰值包络检波电路的电压波形

由于vi较大，二极管的伏安特性可以用折线近似

其中，gD是二极管的正向电导，gD＝1/rD。

由图6-5-2可见，二极管只在输入电压最高点附件一个很小的范围内导通。假设输入电压为Vimcosωt，近似认为晶体管在±θ相位内导通，如图6-5-3所示，可写出流过二极管电流的峰值为

图6-5-3　大信号峰值包络检波电路的电流波形

所以，流过二极管的电流是导通角为θ的尖顶余弦脉冲，其平均电流（即直流分量）为

由于Ω≪ωc，对于输入的已调信号而言，输出信号几乎就是直流，因此可以认为iD的平均分量就是检波后的输出，于是

但从图6-5-2可见，若二极管导通后对电容充电时间极短，则输出的平均电压近似为二极管导通时刻的电压，即

联立式（6-5-6）和式（6-5-7），有

当θ较小时，tanθ≈θ+θ3/3，所以θ近似为一常数：

由于普通调幅波的峰值电压Vim＝Vc(1+macosΩt)＝Vc+kaVΩcosΩt。而由于θ近似为一个常数，根据式（6-5-7），Vo与Vim近似为线性关系，所以大信号峰值包络检波电路具有很好的线性检波作用，其输出电压为

当θ趋于0时，ηD趋于1，所以大信号峰值包络检波具有较高的效率。又根据θ与gDRL的3次方根成反比，所以加大gDRL有利于提高效率。通常gDRL﹥50以后，ηD≈0.9。在接收机电路中，二极管检波电路往往作为中频放大器的负载。实际设计时还需要了解输入电阻的大小，可以通过功率关系求得大信号峰值包络检波电路的输入电阻。

假设检波电路的输入电阻为Ri，其负载电阻为RL，则高频输入功率

输出功率为(www.xing528.com)

当gDRL≫3π≈10时，θ很小，可认为二极管上的损耗很小，大部分能量都消耗在RL上。根据能量守恒定律，在此条件下应该有Po≈PAM，所以输入电阻为

由于大信号峰值包络检波电路具有线性好、效率高、电路简单等特点，因此在调幅接收机中得到大量应用。