二极管应用分析——检波篇

二极管的单向导电性使其在整流、限幅、钳位、开关、检波和续流等电路中有着广泛的应用。

检波电路

Detection circuit

1、什么是调试解调？

答：看到这个问题，看官们可能有些疑惑，

是不是搞错了？今天不是讲检波吗，怎么成了调制解调？

且慢！没有错，往下看你就明白了，

在了解“检波”之前，有必要先认识一下“调制解调”。

“调制解调”这个名词，相信各位看官并不陌生，应该都有所耳闻。

调制是通信技术的专有词汇。在通信系统中，发送端的原始电信号通常具有频率很低的频谱分量，一般不适宜直接在信道中进行传输。[引自秒懂百科：信号调制]。因此，通常需要将原始信号加载到一定频率的高频信号上变换成频带适合信道传输的高频信号，这一过程被称为调制。

被加载原始信号的原高频信号被称为载波信号，调制后载波携带着原始信号信息即为已调信号。任何信号都有三个基本特性：振幅、频率和相位。在调制过程中，载波信号的一种特性会随着原始信号的变化而变化。例如，载波信号的振幅是根据原始信号的振幅而变化的，这种技术称为振幅调制，简称调幅（AM）。显然对于振幅调制（AM），高频载波信号在没有加载原始信号的高频信号时，其波幅是固定的，加载之后波幅就随着原始信号的变化而变化，如下图所示。

曾在一文弄懂什么是 “调制”？（https://baijiahao.baidu.com/s?id=1667743942475586939&wfr=spider&for=pc）中看到一个简单的类比来理解调制。我们可以试着扔一张纸，这张纸不会走太远，但如果把它绑在石头上再扔一次，他会走的更远。这调制的方式是一样的。纸相当于信息信号，石头相当于载波信号，纸包着石头相当于调制后的信号。

2、什么检波？

答：这里给出广义和狭义两种定义。

对于调幅波，是从振幅变化提取原始信号的过程；

对于调频波，是从频率变化提取原始信号的过程；

对于调相波，是从相位变化提取原始信号的过程。

3、什么检波电路？

答：能够实现检波功能的电路就是检波电路，其目的就是为了恢复被调制的原始信号。

检波电路的基本原理是先将已调信号（以AM为例）经过由非线性器件构成的检波器，从而得到根据调幅波包络变化的信号，再经过一个低通滤波器滤除高频载波，就可得到反映调幅波包络的调制信号了。

4、二极管检波电路的工作原理是什么？（假设二极管为理想的）

大信号二极管包络检波电路

电路：

工作原理：

利用二极管的单向导电性可以构成检波器，其形式和原理上和整流电路很相似，不同的是多用于高频电路中。上图中二极管D为检波器，电容C1和电阻R1作为二极管检波器的负载，同时也起到低通滤波器的作用。

这种τ放>>τ充快充慢放的效果使得输出端得到能够反映包络变化的信号。

✪分析：

对于低频原始信号来说，由于电容C1的容抗>>电阻R1，C1相当于开路，电阻R1作为检波器的负载，其两端输出的即为低频的原始信号；

对于高频载波信号来说，由于电容C1的容抗<<电阻R1，C1相当于短路，起到旁路、滤除高频信号的作用。

在实际中，有时为进一步提高滤波效果，可再加一级低通滤波器。如下图所示。

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检波二极管基础知识详解

检波二极管是用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。

检波二极管作用

检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。

就原理而言，从输入信号中取出调制信号是检波，以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管，除用于一般二极管检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。

整流检波二极管的作用把交流电压变换成单向脉动电压。

检波二极管原理

检波二极管具有结电容低，工作频率高和反向电流小等特点，传统上用于调幅信号检波。工作原理如下：

调幅信号是一个高频信号承载一个低频信号，调幅信号的波包（envelope）即为基带低频信号。如在每个信号周期取平均值，其恒为零。

若将调幅信号通过检波二极管，由于检波二极管的单向导电特性，调幅信号的负向部分被截去，仅留下其正向部分，此时如在每个信号周期取平均值（低通滤波），所得为调幅信号的波包（envelope）即为基带低频信号，实现了解调（检波）功能。

锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管，除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

检波（detection） 广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。

狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。，有时把这种检波称为包络检波或幅度检波。

调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。，普通调幅信号，它的载波分量被抑制掉，直接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，通常将这种振幅检波器称为包络检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，而在集成电路中，主要采用三极管射极包络检波器。同步检波，又称相干检波，主要用来解调双边带和单边带调制信号，它有两种实现电路。一种由相乘器和低通滤波器组成，另一种直接采用二极管包络检波。

工程中，有一类信号叫做调幅波信号（AM信号），这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。把低频信号取出来，的电路，叫做检波电路。使用二极管组成最简单的调幅波检波电路。

二极管检波原理：调幅波信号是二极管检波电路的输入，二极管只允许单向导电，使用的是硅管，则只有电压高于0.7V的部分通过二极管。二极管的输出端连接了一个电容，电容与电阻配合对二极管输出中的高频信号对地短路，使得输出信号基本上信号包络线。电容和电阻构成的这种电路功能叫做滤波。

检波二极管选用

检波二极管一般可选用点接触型锗二极管，例如2AP系列等。选用时，应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。虽然检波和整流的原理是一样的，而整流的目的只是为了得到直流电，而检波则是从被调制波中取出信号成分（包络线）。检波电路和半波整流线路 完全相同。因检波是对高频波整流，二极管的结电容一定要小， 所以选用点接触二极管。能用于高频检波的二极管大多能用于限幅、箝位、开关和调制电路。

检波二极管代换

检波二极管损坏后，若无同型号二极管更换时，也可以选用半导体材料相同，主要参数相近的二极管来代换。在业余条件下，也可用损坏了一个PN结的锗材料高频晶体管来代用。

检波电路

如图所示是二极管检波电路。电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容，R1是检波电路的负载电阻，C2是耦合电容。

检波电路主要由检波二极管VD1构成。

在检波电路中，调幅信号加到检波二极管的正极，这时的检波二极管工作原理与整流电路中的整流二极管工作原理基本一样，利用信号的幅度使检波二极管导通，如图所示是调幅波形展开后的示意图。

从展开后的调幅信号波形中可以看出，它是一个交流信号，只是信号的幅度在变化。这一信号加到检波二极管正极，正半周信号使二极管导通，负半周信号使二极管截止，这样相当于整流电路工作一样，在检波二极管负载电阻R1上得到正半周信号的包络，即信号的虚线部分，见图中检波电路输出信号波形（不加高频滤波电容时的输出信号波形）。

检波电路输出信号由音频信号、直流成分和高频载波信号三种信号成分组成，详细的电路分析需要根据三种信号情况进行展开。这三种信号中，最重要的是音频信号处理电路的分析和工作原理的理解。

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