收音机检波器的设计

超外差式收音机中，经过变频、中频放大后的信号必须再经过检波，把加在载波（即中频）上的调制信号取出来，然后送到低频放大级去放大。

收音机中常用的检波器有二极管（包括晶体二极管）检波、屏极检波和阻极检波（又称“无限阻抗检波”）等数种，在超外差式收音机中二极管检波器用得最多。

一个性能优良的检波器必须满足下列主要的要求：

（1）检波效率高 就是说通过检波器以后，检波出来的有用信号要愈大愈好，这样就可以减少低放级的放大系数；

（2）谐波失真小 信号通过检波器以后，总要引起一些失真，如果检波出来的信号失真太大，放出来的声音就不好听；

（3）输入阻抗要高 在外差收音机中，检波器并联在输出级中频变压器的次级，如果检波器的输入阻抗低，那么会直接影响中频变压器的选择性；

（4）载频的滤除特性更好 就是说通过检波器以后，残留的载频（中频）分量要愈小愈好，如果检波器的载频滤除特性不好，那么没有滤干净的高频电压会引起高频振荡等不良后果。

只要加给二极管检波器检波的电压超过一定限度（一般为500毫伏以上），那么在谐波失真方面，二极管检波比屏极检波、栅极检波都来得小。超外差式收音机检波级以前的放大倍数很大，上述要求是能够满足的。此外使用二极管检波器还便于加自动音量控制电路，因此虽然在检波效率方面二极管检波器不如屏极检波和栅极检波，但它仍然在超外差式收音机中广泛使用。

二极管检波器的典型电路如图1，根据检波负载电阻R及电容C接法不同，有串接式（图1，甲）及并接式（图1，乙）两种。在并接式电路中，检波器的直流电路完全与高频交流电路分开。因此对直流电路来说就不再受交流电路的影响，在自动音量控制电压检波器中多采用它。但并接式电路的输入阻抗比较小，只有负载电阻R的三分之一，对中频变压器的影响较大。串接式电路的输入阻抗较大，约为负载电阻的二分之一，对中频变压器的影响较小，故一般收音机中多采用串接式电路。

在设计二极管检波器时，首先应该妥善地决定电阻R和电容器C的数值，不能用得过大或过小。

C如果太小，检波效率就低，这是因为C与二极管的极间电容C\(_{ak}\)串接成一个电容分压器，跨在Cak两端的中频电压加到二极管进行检波。如果C太小，中频电压将大部分降落在C上，这样送到二极管去检波的电压相对地减小。但C太大了，由于RC乘积（一般叫“时间常数”）过大，这样在调制频率较高，而且调制系数较大时，就会发生“惰性检波失真”。

这种失真产生的原因如下：在图1（甲）电路中，当中频调幅信号正半周加到二极管上时，二极管导电，检波电流通过R，并对C充电，当负半周时，二极管不导电，C经负载电阻R放电。第二正半周时又充电，第二负半周时又放电，如此循环不已。C与R的数值选得合适时，R上电压的高低基本上与中频调幅信号的幅度变化一致，即幅度大时，充、放电电流都大，R上电压也高，反之就低。这样就能不失真地反映出加在中频上的低频信号的变化规律。如果C选用过大，则C放电慢，这将造成当中频信号幅度小的一段时间（图2中a，b段）内，C上还存在相当高的电压，慢慢向R放电，结果就不能反映调幅信号幅度已变小的情况，使输出音频信号的波形与原调制音频不同样，形成“惰性失真”。

另外，C太大，高音频的输出电压就会减小，检波器输出电压的频率特性就不会好。因此也是不合适的。一般取C=50～200微微法。

至于R的数值，如果太小，根据上面所述，它直接影响输入阻抗的减小，使中频变压器的选择性变坏；另外R太小，二极管的检波特性曲线变得弯曲，也会产生非线性失真，使输出音频信号的波形与原调制音频不一样。但R太大和C太大一样也要产生惰性失真。R如果太小，检波器输出有用信号电压也小，使检波效率低。因此R也不能过大或过小，一般用200～500千欧左右。

要正确选择检波器负载RC的时间常数，必须先知道最高调制音频频率F,以及最高调制系数m，然后代入公式

求出允许的RC乘积，才能保证不产生惰性失真。一般情况下，F=4千赫，m=60%，RC必须小于0.000053秒。若R为500千欧，则C可取100微微法。

上述的简单检波电路不能满足良好的高频滤除要求，为了这一目的往往将R分裂成R\(_{1}\)和R2两个电阻，再加上电容C\(_{2}\)，使C1C\(_{2}\)R1组成П型的高频滤波电路,这样检波以后残留的高频信号才不致于窜入低放级去。

图3为一典型的电路，有自动音量控制，采用复合三二极管作检波和低频电压放大。从图中可以看出，极-要高频滤除特性好，R\(_{1}\)必须大一些，但R1太大，R\(_{2}\)一定要减小（因为R1＋R\(_{2}\)有一定的限度，不能增大），这样真正送往低放级去的电压就减小，检波输出电压利用率就低了。但R1不能太小，过小了一方面高频滤除性能不好，另一方面，由于检波器负载的交流分流作用加大，容易在调制系数较大时产生检波电压的“切峰失真”。

为什么会产生切峰失真呢？我们用简化后的电路来说明。假定以电位器R\(_{2}\)转到最上端的情况来分析，并用C′代表Ca和C\(_{c}\)，就得到图3（乙）的电路。一般C1、C\(_{2}\)选得较小，C′选得较大，因此对检波后的交流音频成份来说，C1C\(_{2}\)的阻抗很大，可认为开路，C′的阻抗很小，可看作短路，那么交流负载Rac就和直流负载R\(_{dc}\)不同了，而是R1与R\(_{2}\)、Ra、R\(_{g}\)三电阻并联值之和，是电阻性的，即

下面进一步说明由于交流负载电阻和直流负载电阻不同为什么会引起失真。

检波后的电流是一脉动电流，它里面除了有直流成份外，还有就是我们所需要的音频交流成份。音频交流成份通过C′，当它的振幅较大时，使C′充电。当检波器输入端中频调幅信号的振幅随音频变化而使整流后的音频交流成份振幅减小到某一数值时，电容器C′便能通过R\(_{a}\)、 Rg和R\(_{2}\)放电，并在R2上产生一个负偏压U\(_{b}\)，使二极管截流。因为这几个电阻都相当大，所以放电很慢，在放电过程（图3，丙t1到t\(_{2}\)）中；二极管一直截流，并且电阻R2上一直保持有电压U\(_{b}\)，因此由R2输出的音频电压U的幅度没有变化，总是等于U\(_{b}\)，不能反映出输入电压幅度在t1到t\(_{2}\)内的变化情况（图3，丙中虚线），这样，输出电压被切去了一部分，便产生了这种切峰失真。会相对地缩小，就不容易发生切峰失真。反之R1太小那么就在调制系数不大的情况下也会发生切峰失真的恶果。究竟用多大的R\(_{1}\)，以及在什么样的调制系数m下不发生切峰失真，一般可根据下式进行计算：m≤RacR\(_{dc}\)

例如图3中：R\(_{1}\)＝50千欧，R2= 500千欧，R\(_{g}\)=2兆欧，Ra=2兆欧，那么R\(_{dc}\)=550千欧；利用上述求Rac的公式，可算出R\(_{ac}\)=383千欧。

因此不致发生失真的最大调制系数

确定C\(_{2}\)时，主要根据频率失真的要求，C2大，对高滤频除虽然好，但频率失真就严重。因为C\(_{2}\)和R2并联，起分路作用，使得R\(_{2}\)C2在高调制频率时的并联阻抗比低调制频率时的阻抗小得多，因而这时输出电压也低，结果使二极管频率响应曲线变得很不均匀，产生频率失真。因此电容C一方面要选得使它对中频的阻抗远小于二极管的阻抗，另一方面也要选得使它对高调制音频的阻抗不小于负载电阻R\(_{2}\)。如果R2及C\(_{2}\)知道，就可以根据公式

计算出电压降低3分贝（70%)的频率FB出来。例如R\(_{2}\)=383千欧，C2=100微微法，那么

就是说当调制频率为4.1千赫时，输出电压只有低频率（例如400赫）的70％了。

最后让我们来估计一下通过检波器以后获得的低频电压:低频电压=K·m·U\(_{om}\)

式中：K——检波器的电压传输系数，在各种不同的U\(_{o}\)下，K的数值可以由下表查出；

m——调制系数；

U\(_{om}\)＝2Uo——检波管输入中频电压的振幅。

例：送往检波去的中频电压为3伏（有效值），m=30%，则检波输出低频电压=0.95×0.3×3\(\sqrt{2}\)≈1.5伏。(丁启鸿)