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实验九精密二极管检波特性的测量【实验目的】1.了解精密二极管的工作原理与使用条件。2.比较精密二极管与普通二极管的检波特性。3.学习信号发生器、交流毫伏表及数字电压表的使用。【实验原理】在电子工程和通信工程中常会用到检波，检波就是将交变信号的幅度拾检出来，类似于低频的整流。最常用、最基本的检波元件是检波二极管，检波二极管的结电容较小，开关速率快，主要工作于高频小电流状态。由于实际使用的各类二极管均是由PN结构成，在二极管正向导通情况下总会产生一定的结电压，结电压的存在会是检波效率下降，特别是小信号时结电压对检波效率的影响更大，这是由于二极管特性的非理想性所决定的；因此为了提高二极管的检波效率就必须克服二极管结电压的影响，即要对二极管的结电压影响实行补偿。精密二极管是一种可以对二极管的结电压影响实行主动补偿的有源电路，图9-1给出了一个简单的精密二极管检波电路；精密二极管主要由检波二极管、高速运算放大器和外围电路元件所构成，通过运算放大器的虚地效应自动补偿检波二极管结电压的影响，使得其输出特性近似于理想二极管；因此在检波过程中，从整体上看信号在通过精密二极管时峰值电压没有损耗，即精密二极管在一定程度上起到理想二极管的作用。利用精密二极管可以大幅度地提高检波效率，在精密二极管的通频带内检波效率接近100%；利用精密二极管还可以方便地将交流信号的幅度逼真地转换为直流信号，便于进行精确测量，达到智能检测的目的，例如：精密二极管与压控振荡器、计算机数据采集系统结合在一起可方便地构成一台智能频率特性测试仪（扫频仪）。另外，由于受到运算放大器带宽增益积的限制，精密二极管的检波频率一般要小于运算放大器带宽的1/500，否则运算放大器的非理想性会增大，从而造成检波效率大幅度下降甚至无法检波，这是精密二极管的一个主要缺陷，在设计和使用精密二极管检波器时应加以注意。图9-1简单的精密二极管检波电路【实验仪器和装置】精密二极管检波特性实验仪、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。【实验内容】1.精密二极管检波效率的测量：调整函数信号发生器为正弦波输出，输出频率1000Hz，函数信号发生器的输出端接入精密二极管检波器和普通检波二极管检波器的共同输入端，用交流毫伏表监测信号发生器的输出幅度，调整信号发生器的输出幅度Vo为有效值0.125V、0.25V、0.50V、0.75V、1.00V、1.25V、1.50V、1.75V、2.00V、2.25V、2.50V、2.75V、3.00V，用数字万用表直流电压档分别测量精密二极管检波器和普通检波二极管检波器的输出直流信号幅度Vr和Vd，记录入表9-1，计算精密二极管检波器和普通检波二极管的检波效率：ηr=VrVp×100%、ηd=VdVp×100%，在直角坐标纸上绘出检波效率曲线ηr−−Vo和ηd−−Vo。2.精密二极管检波频率带宽的测量：调整函数信号发生器正弦波输出信号幅度为有效值1.00V，在输出频率分别为：0.2KHz、0.4KHz、0.6KHz、0.8KHz、1.0KHz、1.2KHz、1.4KHz、1.6KHz、1.8KHz、2.0KHz、2.2KHz、2.4KHz、2.6KHz、2.8KHz、3.0KHz、3.2KHz、3.4KHz、3.6KHz、3.8KHz、4.0KHz时测量精密二极管检波器的输出直流信号幅度Vr'，记录入表9-2，在直角坐标纸上绘出精密二极管检波器检波频率的带宽曲线Vr'−−f，确定检波频率的通带宽度Δfr（Vr'为（Vp/√2）所对应的频率）[即Vr'=1V时所对应的频率]。【数据记录与数据处理】1.精密二极管检波效率的测量：表9-1精密二极管检波效率的测量Vo/VVp=√2Vo/VVr/VVd/Vηr/%ηd/%0.1250.250.500.751.001.251.501.752.002.252.502.753.002.精密二极管检波频率带宽的测量：Vo=V，Vp=√2Vo=V表9-2精密二极管检波频率带宽的测量f/KHZVr'/Vf/KHZVr'/V0.22.20.42.40.62.60.82.81.03.01.23.21.43.41.63.61.83.82.04.0【思考题】1.运算放大器LF353的带宽为4MHz，试计算用LF353构成精密二极管检波器的检波频率带宽为多少？2.试根据图9-1中的R1、C1参数，计算用图9-1所示精密二极管检波电路构成调幅波检波器所能检出的调制波最大频率为多少？