摘 要：分析了調(diào)幅信號(hào)和載波信號(hào)之間的相位差與調(diào)制信號(hào)的極性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出了相敏檢波電路輸出電壓的極性與調(diào)制信號(hào)的極性有對(duì)應(yīng)關(guān)系的結(jié)論。為了驗(yàn)證相敏檢波電路的這一特性，給出3個(gè)電路方案，分別選用理想元件和實(shí)際元件，采用Multisim對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，直觀形象地演示了相敏檢波電路的鑒相特性，是傳統(tǒng)的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)所不可比擬的。

關(guān)鍵詞：相敏檢波；鑒相特性；Multisim；電路仿真

中圖分類號(hào)：TN911.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004373X(2008)1917802

Simulation Research on Phase-detecting Characteristic of Phase -sensitive Circuit

PEI Liyun

(Huaian College of Information Technology，Huaian，223003，China)

Abstract：The corresponding relation between modulation signal polarity and difference phases of amplitude-modulated signal and the carrier signal，the polarity of phase-sensitive detecting circuit output voltage and the polarity of modulation signal are correspondent.In order to verify this characteristic，three electric circuits plans are produced，idea elements and actual elementsare selected respectively.Using Multisim to carry on a simulation experiment，and then demonstrating the phase- detecting characteristic of the phase -sensitive circuit vividly and directly.Which is traditional practical experience cannot be compared.

Keywords：phase-sensitive detection;phase-detecting characteristic;Multisim;circuit simulation

由于調(diào)制信號(hào)的頻率遠(yuǎn)低于載波信號(hào)的頻率，在載波信號(hào)的若干周期內(nèi)，調(diào)制信號(hào)的值變化很小，常將其看作為常數(shù)，這時(shí)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)us與載波信號(hào)uc(或Uc)為同頻信號(hào)；調(diào)制信號(hào)為正時(shí)，us與uc(或Uc)同相；調(diào)制信號(hào)為負(fù)時(shí)，us與uc(或Uc)反相。為鑒別調(diào)制信號(hào)的相位，需采用相敏檢波電路。相敏檢波電路除了輸入需解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)us外，還需要一個(gè)與之同頻的信號(hào)uc(或Uc)作參考信號(hào)。相敏檢波電路的鑒相特性為：輸出電壓為正時(shí)，表示輸入的調(diào)幅信號(hào)us與參考信號(hào)(即載波信號(hào))uc(或Uc)同相，此時(shí)調(diào)制信號(hào)為正(或負(fù))；當(dāng)輸出電壓為負(fù)時(shí)，表示輸入的調(diào)幅信號(hào)us與參考信號(hào)uc(或Uc)反相，此時(shí)調(diào)制信號(hào)為負(fù)(或正)。筆者采用Multisim對(duì)3個(gè)相敏檢波電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 仿真實(shí)驗(yàn)

1.1 方案一

相加式相敏檢波仿真電路如圖1所示。電路選用理想元件，調(diào)幅信號(hào)經(jīng)變壓器T1輸入，參考信號(hào)經(jīng)變壓器T2輸入，參考信號(hào)uc的幅值遠(yuǎn)大于調(diào)幅信號(hào)us的幅值。輸出為低頻信號(hào)(解調(diào)信號(hào))，經(jīng)電容濾波后輸出。仿真電路運(yùn)行結(jié)果如圖2所示，圖2(a)顯示的是us與uc同相時(shí)的運(yùn)行結(jié)果，圖2(b)顯示的是us與uc反相時(shí)的運(yùn)行結(jié)果。

圖1 相加式半波相敏檢波仿真電路

1.2 方案二

開(kāi)關(guān)式全波相敏檢波仿真電路如圖3所示。電路選用實(shí)際元件。Uc為uc整形后的方波信號(hào)。在Uc=“1”的半周期，模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，放大倍數(shù)為-1;在Uc=“0”的半周期，模擬開(kāi)關(guān)截止，放大倍數(shù)為+1。仿真電路運(yùn)行波形如圖4所示，圖4(a)中us與Uc同相;圖4(b)中us與Uc反相。

圖2 相加式相敏檢波電路仿真運(yùn)行結(jié)果

圖3 開(kāi)關(guān)式全波相敏檢波仿真電路

圖4 開(kāi)關(guān)式全波相敏檢波電路仿真運(yùn)行波形

1.3 方案三

圖5所示電路能鑒別兩信號(hào)的超前或滯后關(guān)系，且輸出電壓的大小與兩信號(hào)之間的相位差成對(duì)應(yīng)關(guān)系。A1，A2為過(guò)零比較器，輸出經(jīng)限幅得兩個(gè)矩形波，其相位差與輸入信號(hào)的相位差相同。兩矩形波經(jīng)異或門和低通濾波電路得與兩輸入信號(hào)的相位差相對(duì)應(yīng)的直流電壓，經(jīng)A3輸出。D觸發(fā)器與三極管構(gòu)成超前、滯后鑒別電路，當(dāng)uA超前uB時(shí)，觸發(fā)器輸出高電平，三極管導(dǎo)通，輸出為負(fù)；uA滯后uB時(shí)，觸發(fā)器輸出低電平，三極管截止，輸出為正。移相電路由兩個(gè)同頻等幅電源u1，u2和R₁，C1構(gòu)成。R₁上的電壓uR，C1上的電壓uC，以及u1，u2，uA，uB之間的相量關(guān)系如圖6所示。調(diào)整電阻R₁可以使uA與uB之間產(chǎn)生0～180°的相位差。φ=2θ=2arctg ωR₁C1。圖7給出當(dāng)R₁取1 kΩ時(shí)電路仿真運(yùn)行的輸出電壓，圖8給出各點(diǎn)波形。

圖5 相敏檢波仿真電路

圖6 相量圖

圖7 圖5電路仿真運(yùn)行輸出電壓

圖8 相敏檢波電路仿真運(yùn)行波形

2 結(jié) 語(yǔ)

EDA技術(shù)不僅可以大大縮短電子線路的設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)效率、減小設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且，給電子實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。仿真試驗(yàn)雖然不能取代傳統(tǒng)的實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，但它方便、快捷、直觀、形象、經(jīng)濟(jì)、安全。利用Multisim或其他仿真軟件可以開(kāi)發(fā)出更好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

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作者簡(jiǎn)介 裴立云 女，1975年出生，江蘇徐州人，講師、工程師、碩士。主要從事電子技術(shù)方面的教學(xué)研究。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文