二極管檢波器的工作狀態(tài)以及衡量檢波器的質(zhì)量指標(biāo)

衡量檢波器的質(zhì)量指標(biāo)有四個(gè)：1、電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）2、失真度（頻率失真及非線(xiàn)性失真）3、檢波器的等效輸入電阻。

有兩種情況：

1、小信號(hào)檢波（平方率檢波）

2、大信號(hào)檢波（峰值包絡(luò)）檢波

一、針對(duì)于第一項(xiàng)電壓傳輸系數(shù)指標(biāo)：（檢波效率）

1、在小信號(hào)檢波狀態(tài)下，二極管被加了偏置，檢波時(shí)兩個(gè)方向都可以導(dǎo)通，是依靠二極管輸入特性的非線(xiàn)性，從二次項(xiàng)展開(kāi)式中提取低頻分量實(shí)現(xiàn)檢波，這種工作狀態(tài)下檢波效率正比于輸入信號(hào)幅度的平方是個(gè)變量。如果二極管采用全波方式的連接，實(shí)際上信號(hào)通過(guò)了兩個(gè)串連的二極管，非線(xiàn)性特征會(huì)更加明顯，檢波效率和輸入信號(hào)的關(guān)系曲線(xiàn)會(huì)變得更加陡峭，這樣的檢波器在大的動(dòng)態(tài)范圍下特性將很不穩(wěn)定，顯然是我們不希望的。這樣的小信號(hào)檢波電路我們經(jīng)?？梢钥吹剑ǔＪ怯扇龢O管的BE節(jié)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、在大信號(hào)檢波（峰值包絡(luò)）狀態(tài)下，可以把二極管看作一個(gè)整流器，檢波效率是常數(shù)并且接近‘1’，是一種很理想的檢波器，此時(shí)若充分利用信號(hào)源的負(fù)半周實(shí)現(xiàn)‘全波整流’從原理上來(lái)說(shuō)是可行的，但是這樣做是不是會(huì)帶來(lái)效率的提高呢？答案是否定的，因?yàn)闄z波效率的表達(dá)式是V(OUT)/V(IN)，半波變?nèi)ú⒉荒軐?shí)現(xiàn)輸出電壓的提升，（這就好比電源整流電路的原理，只要濾波電容足夠大，無(wú)論半波，或者全波輸出電壓永遠(yuǎn)是更號(hào)2倍的輸入電壓），在檢波電路中載波頻率是遠(yuǎn)高于音頻信號(hào)頻率的，高頻濾波電容可以充分地濾掉載波分量，所以無(wú)論是半波或者全波，檢波效率都相似都接近于‘1’，全波檢波只有對(duì)載波頻率較低的長(zhǎng)波信號(hào)和超長(zhǎng)波才有意義。充分利用負(fù)半周來(lái)提高檢波效率的例子也有，常用的倍壓檢波就是個(gè)典型，這是徹底地提高了檢波輸出的幅度。 

另外，對(duì)于接收機(jī)的設(shè)計(jì)，回避大信號(hào)檢波級(jí)對(duì)輸入級(jí)的干擾也是很重要的，全波方式檢波將產(chǎn)生大量中頻的二次諧波分量，對(duì)于中波AM收音機(jī)而言，這些二次諧波分量將直接落在中波頻段內(nèi)，降低了接收機(jī)的穩(wěn)定性和靈敏度。

二、失真度指標(biāo)

在接收機(jī)大的動(dòng)態(tài)范圍條件下，檢波器的往往不會(huì)穩(wěn)定地工作于某一種工作狀態(tài)。由于二極管特性的非線(xiàn)性，低頻輸出除了基波成分還有2次諧波成分，這種低頻的二次諧波是不可能被低通濾波器消除干凈的，是影響失真度指標(biāo)的大敵。若采用全波方式，非線(xiàn)性特征還會(huì)更加明顯，產(chǎn)生的諧波會(huì)進(jìn)一步豐富，更加裂化失真度指標(biāo)。大信號(hào)方式下，無(wú)論全波還是半波，失真度指標(biāo)都是非常好的，都可以控制在10％以?xún)?nèi)。

三、等效輸入電阻

對(duì)于大信號(hào)檢波，無(wú)論是半波方式，還是全波方式，等效輸入電阻都是穩(wěn)定的，對(duì)于小信號(hào)，非線(xiàn)性器件的串連將導(dǎo)致輸入等效電阻的變化速度（輸入信號(hào)幅度為變量）成倍增加。

綜合以上，在大信號(hào)狀態(tài)下全波方式檢波對(duì)于提高檢波效率并無(wú)意義，另外對(duì)于超外差接收機(jī)而言，全波方式將產(chǎn)生強(qiáng)烈的中頻二次諧波分量。對(duì)于小信號(hào)檢波，全波方式是不可取的。但是全波方式并不是一無(wú)是處，對(duì)于載波和音頻較接近的長(zhǎng)波AM的檢波，或者對(duì)低中頻接收機(jī)，全波方式還是可行的。

這里我還想說(shuō)一點(diǎn)，檢波效率只是一個(gè)比值，是輸入信號(hào)包絡(luò)幅度和檢波輸出低頻信號(hào)幅度只比。是一個(gè)數(shù)值比，不能用能量轉(zhuǎn)換效率的概念去理解她，當(dāng)采用倍壓方式檢波時(shí)，檢波效率還會(huì)大于‘1’。

有朋友提到阻抗，是不是檢波二極管輸出的和高頻濾波電容并聯(lián)的負(fù)載阻抗（電阻部分）？這個(gè)電阻和并聯(lián)電容的時(shí)間常數(shù)必須大大于載波周期，即使檢波輸出負(fù)載改變了整個(gè)阻抗特性，也必須得保證最終的時(shí)間常數(shù)大大于載波周期，所以無(wú)論是半波方式還是全波方式，檢波效率都是相同的。

檢波電路時(shí)間常數(shù)的選取，應(yīng)將負(fù)載阻抗折算到整體阻抗里和高頻濾波電容并聯(lián)計(jì)算時(shí)間常數(shù)，這個(gè)阻抗不能為無(wú)窮大，否則檢波二極管將永遠(yuǎn)處在反向截至狀態(tài)，檢波器將永遠(yuǎn)無(wú)法工作。所以，要做檢波器的分析，首先要假定一個(gè)RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)去確定時(shí)間常數(shù)，同時(shí)將末級(jí)視為高阻抗。