二極管檢波器的工作狀態以及衡量檢波器的質量指標

衡量檢波器的質量指標有四個：1、電壓傳輸系數（檢波效率）2、失真度（頻率失真及非線性失真）3、檢波器的等效輸入電阻。

有兩種情況：

1、小信號檢波（平方率檢波）

2、大信號檢波（峰值包絡）檢波

一、針對于第一項電壓傳輸系數指標：（檢波效率）

1、在小信號檢波狀態下，二極管被加了偏置，檢波時兩個方向都可以導通，是依靠二極管輸入特性的非線性，從二次項展開式中提取低頻分量實現檢波，這種工作狀態下檢波效率正比于輸入信號幅度的平方是個變量。如果二極管采用全波方式的連接，實際上信號通過了兩個串連的二極管，非線性特征會更加明顯，檢波效率和輸入信號的關系曲線會變得更加陡峭，這樣的檢波器在大的動態范圍下特性將很不穩定，顯然是我們不希望的。這樣的小信號檢波電路我們經常可以看到，通常是由三極管的BE節特性來實現。

2、在大信號檢波（峰值包絡）狀態下，可以把二極管看作一個整流器，檢波效率是常數并且接近‘1’，是一種很理想的檢波器，此時若充分利用信號源的負半周實現‘全波整流’從原理上來說是可行的，但是這樣做是不是會帶來效率的提高呢？答案是否定的，因為檢波效率的表達式是V(OUT)/V(IN)，半波變全波并不能實現輸出電壓的提升，（這就好比電源整流電路的原理，只要濾波電容足夠大，無論半波，或者全波輸出電壓永遠是更號2倍的輸入電壓），在檢波電路中載波頻率是遠高于音頻信號頻率的，高頻濾波電容可以充分地濾掉載波分量，所以無論是半波或者全波，檢波效率都相似都接近于‘1’，全波檢波只有對載波頻率較低的長波信號和超長波才有意義。充分利用負半周來提高檢波效率的例子也有，常用的倍壓檢波就是個典型，這是徹底地提高了檢波輸出的幅度。 

另外，對于接收機的設計，回避大信號檢波級對輸入級的干擾也是很重要的，全波方式檢波將產生大量中頻的二次諧波分量，對于中波AM收音機而言，這些二次諧波分量將直接落在中波頻段內，降低了接收機的穩定性和靈敏度。

二、失真度指標

在接收機大的動態范圍條件下，檢波器的往往不會穩定地工作于某一種工作狀態。由于二極管特性的非線性，低頻輸出除了基波成分還有2次諧波成分，這種低頻的二次諧波是不可能被低通濾波器消除干凈的，是影響失真度指標的大敵。若采用全波方式，非線性特征還會更加明顯，產生的諧波會進一步豐富，更加裂化失真度指標。大信號方式下，無論全波還是半波，失真度指標都是非常好的，都可以控制在10％以內。

三、等效輸入電阻

對于大信號檢波，無論是半波方式，還是全波方式，等效輸入電阻都是穩定的，對于小信號，非線性器件的串連將導致輸入等效電阻的變化速度（輸入信號幅度為變量）成倍增加。

綜合以上，在大信號狀態下全波方式檢波對于提高檢波效率并無意義，另外對于超外差接收機而言，全波方式將產生強烈的中頻二次諧波分量。對于小信號檢波，全波方式是不可取的。但是全波方式并不是一無是處，對于載波和音頻較接近的長波AM的檢波，或者對低中頻接收機，全波方式還是可行的。

這里我還想說一點，檢波效率只是一個比值，是輸入信號包絡幅度和檢波輸出低頻信號幅度只比。是一個數值比，不能用能量轉換效率的概念去理解她，當采用倍壓方式檢波時，檢波效率還會大于‘1’。

有朋友提到阻抗，是不是檢波二極管輸出的和高頻濾波電容并聯的負載阻抗（電阻部分）？這個電阻和并聯電容的時間常數必須大大于載波周期，即使檢波輸出負載改變了整個阻抗特性，也必須得保證最終的時間常數大大于載波周期，所以無論是半波方式還是全波方式，檢波效率都是相同的。

檢波電路時間常數的選取，應將負載阻抗折算到整體阻抗里和高頻濾波電容并聯計算時間常數，這個阻抗不能為無窮大，否則檢波二極管將永遠處在反向截至狀態，檢波器將永遠無法工作。所以，要做檢波器的分析，首先要假定一個RC并聯網絡去確定時間常數，同時將末級視為高阻抗。