蘇職大電子測量峰值檢波器實訓報告

2022-08-11 09:42:03 字數 2867 閱讀 5386

目錄第一章緒論 1

1.1 檢波器的作用 1

1.2 檢波器的分類 1

1.2.1 包絡檢波器 1

1.2.2 同步檢波器 2

1.3 峰值檢波器工作原理 3

第二章系統設計方案 4

2.1 工作原理圖 4

2.2 元件清單 5

第三章元器件介紹 6

3.1 lf398 6

3.3 穩壓二極體 9

第四章峰值檢波器的測試及效能指標 11

4.1 效能測試 11

4.1.1 測量交流訊號 11

4.1.2 測量具有直流分量的交流訊號 11

4.1.3頻率響應 12

4.2 效能指標 12

4.3 電路分析 12

第五章系統分析 13

5.1 系統的測量範圍 13

5.2 測量精度 13

5.3 測量誤差 13

5.4 系統除錯注意事項 13

5.5 系統設計存在的不足 13

第六章實驗總結 14

參考文獻 15

檢波器的作用是從高頻調幅波中取出單向包絡訊號,然後用濾波電路濾除高頻載波分量,使低頻有用訊號純淨,所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩部分;檢波要使用非線性元器件,常用的有二極體和三極體。

檢波器,是檢出波動訊號中某種有用資訊的裝置。用於識別波、振盪或訊號存在或變化的器件。檢波器通常用來提取所攜帶的資訊。

從已調訊號中檢出調製訊號的過程稱為解調或檢波。用以完成這個任務的電路稱為檢波器。最簡單的檢波器僅需要乙個二極體就可以完成,這種二極體就被稱做檢波二極體。

檢波器分為包絡檢波器和同步檢波器。前者的輸出訊號與輸入訊號包絡成對應關係,主要用於標準調幅訊號的解調。後者實際上是乙個模擬相乘器,為了得到解調作用,需要另外加入乙個與輸入訊號的載波完全一致的振盪訊號(相干訊號)。

同步檢波器主要用於單邊帶調幅訊號的解調或殘留邊帶調幅訊號的解調。

圖1是典型的包絡檢波電路。由中頻或高頻放大器來的標準調幅訊號ua(t)加在l1c1迴路兩端。經檢波後在負載rlc上產生隨ua(t)的包絡而變化的電壓u(t),其波形如圖2所示。

這種檢波器的輸出u(t)和輸入訊號ua(t)的峰值成正比,所以又稱峰值檢波器。

包絡檢波器的工作原理可用圖2的波形來說明。在t1

圖3為同步檢波器的框圖。模擬相乘器的乙個輸入為一單頻調製的單邊帶調幅訊號,即us(t)=umcos(ωct+ωmt),其中ωc為載波訊號角頻率,ωm為調製訊號角頻率;另一輸入是本機產生的相干訊號,即uc(t)=uccos ωct,則乘法器的輸出電壓u0(t)和us(t)和uc(t)的乘積成正比,即

u0(t)=kus(t)*uc(t)  式中k為一比例常數。u0(t)中包括兩項,一項為高頻項(2ωc+ωm),另一項為低頻項(ωm)。通過低通濾波器後將高頻項濾除,即得到和調製波成對應關係的輸出。

uc(t) 通常可用本地振盪器或鎖相環產生。同步檢波器的抗干擾性能比包絡檢波器優越,但是它的電路比較複雜。隨著電子技術的進步,這種解調方法的應用日益廣泛。

在電子裝置中,常要求對訊號的峰值進行檢波:如大動態範圍的正弦訊號經對數壓縮後,為了得到反映正弦訊號的有效值,就不能用一般的平均值或有效值檢波器,而只能用峰值檢波器。峰值檢波器是乙個能記憶訊號峰值的電路,其輸出電壓的大小,一直追隨輸入訊號的峰值,而且保持在輸入訊號的最大峰值。

1. 當vi〉vo時:

訊號由(+)端加入,opa的輸出va為正電壓,二級管d導通,於是輸出電流經d對電容c充電一直充至與vi相等之電壓。(當d導電時此電路作用如同一電壓跟隨器)

2. 當vi〈vo時:

opa的輸出va為逆向偏壓,相當於開路,於是電容c既不充電也不放電,維持於輸入之最大值電壓。

上述電路只能工作一次,所以我們要能夠控制電容c的放電過程,使得這個電路可以重複地工作。同時在電路中加入一定的保護措施以及加入阻抗匹配的電路(比如跟隨器等),以提高電路的帶負載能力。

lf398的輸出電壓與輸入電壓通過比較器lm311進行比較,當輸入電壓高於輸出電壓時,lf398的邏輯控制引腳被置成高電平,使lf398處於取樣狀態。當輸入電壓達到峰值而下降時,lf398的邏輯控制引腳被置成低電平,使lf398處於保持狀態。從而,實現了對「峰」值的保持。

lf398是一種反饋型取樣/保持放大器,也是目前較為流行的通用型取樣/保持放大器。與lf398結構相同的還有lf198、lf298等,都是由場效電晶體構成,具有取樣速率高、保持電壓下降慢和精度高等特點。

模擬訊號進行a/d轉換時,從啟動轉換到轉換結束輸出數字量,需要一定的轉換時間。在這個轉換時間內,模擬訊號要基本保持不變。否則轉換精度沒***,特別當輸入訊號頻率較高時,會造成很大的轉換誤差。

要防止這種誤差的產生,必須在a/d轉換開始時將輸入訊號的電平保持住,而在a/d轉換結束後又能跟蹤輸入訊號的變化。能完成這種功能的器件叫取樣/保持器。取樣/保持器在保持階段相當於乙個「模擬訊號儲存器」。

當作為單一放大器時,其直流增益精度為0.002%,取樣時間小於6us時精度可達0.01%;輸入偏置電壓的調整只需在偏置端(2腳)調整即可,並且在不降低偏置電流的情況下,頻寬允許1mhz,其主要技術指標有:

1、工作電壓:+5--+18v

2、取樣時間:<10us

3、可與ttl、pmos、cmos相容

4、當保持電容為0.01uf時,典型保持步長為0.5mv

5、低輸入漂移,保持狀態下輸入特性不變

6、在取樣或保持狀態時高電源抑制

取樣保持放大器lf398的直流和交流調零電路:調節1kω電位器可使dc失調電壓vos為零。在保持設定模式下,調節10kω電位器可使ac失調電壓vos為零。

lf398具有取樣和保持功能,它是一種模擬訊號儲存器,在邏輯指令控制下,對輸入的模擬量進行取樣和寄存。下圖是該器件的引腳圖。

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