检波二极管

检波二极管的定义

所谓检波二极管，就是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。也称解调二极管。

检波二极管的作用
　　
检波二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。

常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。

检波二极管的工作原理
　　
检波二极管具有结电容低，工作频率高和反向电流小等特点，传统上用于调幅信号检波。工作原理如下： 　　调幅信号是一个高频信号承载一个低频信号，调幅信号的波包(envelope)即为基带低频信号。如在每个信号周期取平均值，其恒为零。 　　若将调幅信号通过检波二极管，由于检波二极管的单向导电特性，调幅信号的负向部分被截去，仅留下其正向部分，此时如在每个信号周期取平均值（低通滤波），所得为调幅信号的波包(envelope)即为基带低频信号，实现了解调（检波）功能。 　　锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管，除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

检波二极管的选用
　　
检波二极管一般可选用点接触型锗二极管，例如2AP系列等。选用时，应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。虽然检波和整流的原理是一样的，而整流的目的只是为了得到直流电，而检波则是从被调制波中取出信号成分（包络线）。检波电路和半波整流线路 完全相同。因检波是对高频波整流，二极管的结电容一定要小， 所以选用点接触二极管。能用于高频检波的二极管大多能用于限幅、箝位、开关和调制电路。

检波二极管的代换
　　
检波二极管损坏后，若无同型号二极管更换时，也可以选用半导体材料相同，主要参数相近的二极管来代换。在业余条件下，也可用损坏了一个PN结的锗材料高频晶体管来代用。

检波二极管应用之二极管检波器的工作状态

有两种情况，一：小信号检波（平方率检波）二：大信号检波（峰值包络）检波衡量检波器的质量指标有四个：一：电压传输系数（检波效率）；二：失真度（频率失真及非线性失真）；三：检波器的等效输入电阻。

一：针对于第一项电压传输系数指标：（检波效率）

a:在小信号检波状态下，二极管被加了偏置，检波时两个方向都可以导通，是依靠二极管输入特性的非线性，从二次项展开式中提取低频分量实现检波，这种工作状态下检波效率正比于输入信号幅度的平方是个变量。如果二极管采用全波方式的连接，实际上信号通过了两个串连的二极管，非线性特征会更加明显，检波效率和输入信号的关系曲线会变得更加陡峭，这样的检波器在大的动态范围下特性将很不稳定，显然是我们不希望的。这样的小信号检波电路我们经常可以看到，通常是由三极管的BE节特性来实现。

b:在大信号检波（峰值包络）状态下，可以把二极管看作一个整流器，检波效率是常数并且接近‘1’，是一种很理想的检波器，此时若充分利用信号源的负半周实现‘全波整流’从原理上来说是可行的，但是这样做是不是会带来效率的提高呢？答案是否定的，因为检波效率的表达式是V(OUT)/V(IN)，半波变全波并不能实现输出电压的提升，（这就好比电源整流电路的原理，只要滤波电容足够大，无论半波，或者全波输出电压永远是更号2倍的输入电压），在检波电路中载波频率是远高于音频信号频率的，高频滤波电容可以充分地滤掉载波分量，所以无论是半波或者全波，检波效率都相似都接近于‘1’，全波检波只有对载波频率较低的长波信号和超长波才有意义。充分利用负半周来提高检波效率的例子也有，常用的倍压检波就是个典型，这是彻底地提高了检波输出的幅度。

另外，对于接收机的设计，回避大信号检波级对输入级的干扰也是很重要的，全波方式检波将产生大量中频的二次谐波分量，对于中波AM收音机而言，这些二次谐波分量将直接落在中波频段内，降低了接收机的稳定性和灵敏度。

 

二：失真度指标
 
在接收机大的动态范围条件下，检波器的往往不会稳定地工作于某一种工作状态。由于二极管特性的非线性，低频输出除了基波成分还有2次谐波成分，这种低频的二次谐波是不可能被低通滤波器消除干净的，是影响失真度指标的大敌。若采用全波方式，非线性特征还会更加明显，产生的谐波会进一步丰富，更加裂化失真度指标。大信号方式下，无论全波还是半波，失真度指标都是非常好的，都可以控制在10％以内。
 
三：等效输入电阻
   
对于大信号检波，无论是半波方式，还是全波方式，等效输入电阻都是稳定的，对于小信号，非线性器件的串连将导致输入等效电阻的变化速度（输入信号幅度为变量）成倍增加。
   
综合以上，在大信号状态下全波方式检波对于提高检波效率并无意义，另外对于超外差接收机而言，全波方式将产生强烈的中频二次谐波分量。对于小信号检波，全波方式是不可取的。但是全波方式并不是一无是处，对于载波和音频较接近的长波AM的检波，或者对低中频接收机，全波方式还是可行的。
   
这里我还想说一点，检波效率只是一个比值，是输入信号包络幅度和检波输出低频信号幅度只比。是一个数值比，不能用能量转换效率的概念去理解她，当采用倍压方式检波时，检波效率还会大于‘1’。
   
有朋友提到阻抗，是不是检波二极管输出的和高频滤波电容并联的负载阻抗（电阻部分）？ 这个电阻和并联电容的时间常数必须大大于载波周期，即使检波输出负载改变了整个阻抗特性，也必须得保证最终的时间常数大大于载波周期，所以无论是半波方式还是全波方式，检波效率都是相同的。
   
检波电路时间常数的选取，应将负载阻抗折算到整体阻抗里和高频滤波电容并联计算时间常数，这个阻抗不能为无穷大，否则检波二极管将永远处在反向截至状态，检波器将永远无法工作。所以，要做检波器的分析，首先要假定一个RC并联网络去确定时间常数，同时将末级视为高阻抗。