基于PSPICE的二极管包络检波电路的仿真研究

二极管包络检波电路

科技信息○本刊重稿○ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００８年第２４期

基于ＰＳＰＩＣＥ的二极管包络检波电路的仿真研究

吴东升

（黄冈师范学院物电系湖北

黄冈

４３８０００）

摘要】以二极管大信号包络检波电路为例，采用ＥＤＡ软件—【——Ｐｓｐｉｃｅ，通过仿真实验方法，分析与研究了电路参数与惰性失真之间的关系。实践表明，使用Ｐｓｐｉｃｅ仿真实验，为高频电子线路的设计和教学开创了一种科学、高效、快捷的新方法。

关键词】【ＥＤＡ；ＰＳｐｉｃｅ；包络检波；

电路仿真

１．引言

高频电子线路是电子信息工程、通信工程等专业的重要基础课，学生普遍反映较难理解和掌握。原因主要有：（１）由于器件工作在非线性条件下，多采用非线性分析方法，原来线性电子线路中的分析方法已不适用；（２）课程理论性较强，涉及基础知识较多；（３）课程实践性与工程性较强，电路较多且组成灵活。

为了化解学生学习中的困难，提高教学效果，教师应大力改进教学方法。其中引入ＥＤＡ技术，进行电路仿真实验就是较为有效的方法。应用较为普遍的ＥＤＡ电路设计与仿真软件有：ＥＷＢ、Ｐｓｐｉｃｅ、Ｐｒｏｔｅｌ等。其中ＰＳｐｉｃｅ是由美国ＭｉｃｒｏＳｉｍ公司开发的用于电子线路的计算机辅助设计软件。该软件适于电路分析和优化设计，也适用于电子线路、电路基础等课程的计算机辅助教学。ＰＳｐｉｃｅ主要分析功能有：直流

直流灵敏度分析等）、交流分析（包括频率特性分析（包括静态工作点、

瞬态分析（包括瞬态响应分析和傅里叶分析）及参数特性和噪声分析）、

扫描、统计分析等。

下面通过Ｐｓｐｉｃｅ对二极管包络检波电路进行仿真分析，着重研究检波电路参数对输出波形的影响。

２．二极管大信号包络检波电路的仿真研究

２．１电路的建立

进入Ｐｓｐｉｃｅ环境，新建设计项目（Ｐｒｏｊｅｃｔ），创建原理图文件，载入

图２仿真分析波形元件库。建立电路时，由于ＰＳｐｉｃｅ元件库中没有ＡＭ模型，根据ＡＭ

ｍＵｃｏｓ（ω－Ω的表达式：ｕＡＭ（ｔ）＝Ｕｃｃｏｓω）ｔ＋ｍＵｃｃｏｓ（ω）ｔ，ｃｔ＋ｃｃｃ＋Ω为了观察检波电路参数对检波输出端波形的影响，采用Ｐｓｐｉｃｅ的设载波的频率为参数扫描分析（ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ）功能。从理论分析可知，检波输出可知用３个正弦源叠加，可以构成ＡＭ调幅波［１］。

Ｃ１、Ω、ｍ的取值有关。为了避免惰性失真，４６５ＫＨｚ，调制信号的频率为１ＫＨｚ，则选取三个正弦信号源的频率分是否失真，与电路参数Ｒ１、

别为４６５ｋＨｚ、Ｃ１、Ω、ｍ之间应该满足关系式：４６４ｋＨｚ、４６６ｋＨｚ，选取其幅度分别为１．５Ｖ、０．３Ｖ、Ｒ１、

０．３Ｖ，电路其他参数如图１所示，其中电容Ｃ１的值用参数扫描分析符

１－ｍｍａｘ……（１）Ｒ１Ｃ１≤号｛Ｃ｝取代，Ｃ１的默认值取０．０１ｕＦ。

ｍａｘｍａｘ

由（１）式可知，当Ω、ｍ一定时，Ｒ１Ｃ１时间常数过大，将产生惰性失真。在此，首先对Ｃ１进行参数扫描分析。令Ｃ１从０．０１ｕＦ至０．４１ｕＦ，按

观０．１ｕＦ步进，选择对Ｖｏｕｔ变化规律进行分析，得到图２（ｃ）所示波形。

察Ｖｏｕｔ波形，可见当Ｃ１愈大时，波形惰性失真愈严重。

接下来分别将Ｒ１、Ω、ｍ作为扫描参数，进行波形分析。Ｒ１的参数扫描分析设置类似于Ｃ１，比较简单，此处从略。若以ｍ作为扫描参数，应该改变Ｖ１、Ｖ３对Ｖ２幅度的相对比值，该比值增大，则ｍ增大，反之ｍ减小。因此运行扫描参数分析设置时，应该把Ｖ１、Ｖ３的幅值设置为扫描参数。仿真结果显示：增大Ｖ１、Ｖ３的幅度，调幅度ｍ增大，当ｍ增大到某一值时，电路出现惰性失真。因此，为了避免ｍ过大导致惰性失真，应该令式（１）中ｍｍａｘ＝１，重新选择Ｒ１、Ｃ１的取值。

若以Ω作为扫描参数，应该改变Ｖ１、频率Ｖ２对Ｖ３的的频率差值。差值增大时，则Ω增大，即调制信号的频率增高；反之则Ω减小，调制信号的频率减小。通过仿真实验可知：Ω增大，也容易出现惰性失真。

图１二极管大信号检波电路

图１只是一个二极管大信号检波的原理性电路，实际上为了滤除

２．２电路特性分析类型和分析参数设置

完成电路连接后，建立仿真参数设置文件ｎｅｗｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅ，选瞬态响应分析ＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ（ＴｒａｎｓｉｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ）。设ｓｔａｒｔｓａｖｉｎｇｄａｔａ为０ｍｓ，ｒｕｎｔｏ３ｍｓ，观察３个调制周期。由理论分析可知，在二极管大信号包络检波电路中，当检波元件取值不当时，会产生惰性失真。图１中，Ｒ１、Ｃ１取值分别为２ｋΩ和０．０１ｕＦ，满足不失真条件。运行ＰｓｐｉｃｅＡ／

输出端波形如图２（ａ）、（ｂ）所示。由图可见，检Ｄ程序，得到检波输入、

波输出波形不失真。

２．３用参数扫描分析功能研究检波器的惰性失真

检波后的直流分量，需要在电路中加上隔直电容，由此将产生一种新的失真———负峰切割失真［２］。读者可参照本文方法用Ｐｓｐｉｃｅ软件对实际二极管包络检波电路作出仿真分析。

３．结语

本文选择二极管大信号包络检波电路采用ＰＳＰＩＣＥ进行虚拟实验，对容易出现的惰性失真进行了参数扫描分析，为合理选取电路参

简便易行且经济可靠的方法。同时数，优化电路设计提供了一种新的、

本文也表明在高频电子线路的教学中，采用上述方法，对加深学生理解所学理论知识，能收到事半功倍的效果，由此可见（下转第３６４页）

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二极管包络检波电路

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