1、低频时码接收机电路（ JJY60，BPC）许剑伟 于莆田十中，2010-5-1一、前言读小学的时候，同学们常拿一些磁铁玩，有一种圆柱形的磁铁，磁力很强，我一直梦想拥有象这样的一块大磁铁（上高中后，我看到爷爷有这种磁铁，这才知道当时同学们的磁铁取自农村家庭广播喇叭上的永磁铁） ，后来我真的拥有了这样一块磁铁，我到处吸铁沙。到了小学四年级的时候， 自然课的老师叫我们拿一条导线、铁钉两支、一个电池。我还不知道老师要我们拿这些东西干什么。课堂上，老师教我们绕制一个电磁铁，原来这世界上还有这等奇妙的事情。后来，我经常找一些柒包线制线圈，制造了很多垃圾。到了五年级，班主任要我们每人搞一个小制作，我正发愁，
2、水利局的老乡到我家做客，他是一个熟悉电子学的大学生，从我的少年科技上选了一个“电子抢答器”，说是这个东西很好做。那个电路用了两个3AX31三极管，我根本不懂三极管，但对它有极大的热情。老爸跑到厦门帮我买来所需的器件，我们俩连夜加班制作了这个电路。由于分不清三极管的3个脚，所以没有制作成功，第二天一大早就去找那位老乡，他说三级管烧了一个，他从收音机里拆一个三级管给我换上，不过他说由于放大倍数不一样，抢答器工作不大正常。直到很多年后，我有了万用表，我才弄清楚三极管三个管脚的判别。上初中的时候，已有基本的阅读能力，接触的电路就多了一些，我开始学做一些音频电路，但是对无线电的文章几乎看不明白。到了高中
3、，回到莆田上学，在路边书滩上看到一本70年代的无线电杂志，里而讲到了调幅原理，所涉及的数学问题正是我刚学习的三角函数。我渐渐意识到数学在电路设计、制作中的重要作用。同时也有制作一台收音机的打算，但苦于没有元件无法制作。大学的时候，学习了一些基础课程，从此我对制作一台收音机更有把握了，于是借助学校实验室的仪器，绕制了所需的线圈，并制作了中波收音机，虽然灵敏度不高，不过收听效果不错。种种原困，我不再搞无线电了，去研究电脑了。两年前，突然对天文学问题十分感兴趣，我开始研究天文算法，这把我带进了另一个世界，设计了寿星天文历 ，得到许多网友支持。天文学与电子学，很多数理方法是相通的，有个明显的不同是，天
4、文学要求高精度，少则3至5位有效数字，多则十几位有效数字，每一个轻微的误差都不能放过。岁差、章动、相对论改正、日月食，等等一系列问题，都须要高精度，在牧夫天文网与网友讨论日食计算精度问题，讨论到最后总是在一两秒的误差上计较。我们的手表没有这等精度，要如何得到正确的时间呢？想了不少办法，发现长波低频时码是十分有效的、便捷的方法，于是重操旧业，再次研究一下无线电。长波信号与中短波信号的传播方式有较大的不同，接收机制作技巧也有所不同。这方面的资料很少，只好从每一个细节入手，自行设计电路了，所以本文较长。二、概述设计目标：在东南沿海稳定的接收长波时码。在福建，低频时码信号十分微弱，接收困难。淘宝上有卖
5、低频时码接收模块，一个15元，我买了几个回来试验，效果不是很好。经常因电磁干扰收不到信号，如果使用220V 电源供电，接收更加困难，于是我决定自行设计一款接收机，提高抗干扰能力，能够使用220V 供电。经过多天努力，终于设计并调试成功，与淘宝网的集成电路模块相比，信号接收稍好一些。较强干扰时，都不能接收，较弱干扰时接收成功率比淘宝模块好。本电路使用电源供电时，不受影响。整机电路：各元件的作用：以大天线电路为例解释。T1起到输入阻抗匹配的作用。在 AGC 输出为1.2V 时， T1的基极偏置电阻上的电压只有0.6V 左右，所以 T1输入阻抗高达4.8M*26mV/0.6V=208k，天线的谐振阻
6、抗是47k，基本不影响天线的 Q 值。T1本身也有少量的电压放大作用。T2前级主力电压放大。T3配合晶振完成滤波，具有少量电压放大作用。T4后级主力电压放大。元件选择：时码载频放大的三极管选用高频管9018。9018本身的噪声不大，比较适合本电路。集电极接 L2电感的那个三极管不可使用9013或8050之类的开关管，如果非要使用，请在集电极串接1k 的电阻，因为开关管的饱和电阻太小了，如果存在某个瞬间的强噪声，会产生强大的集电集非线性流，造成严重的谐波干扰，线路不稳定。如果没有9018，也可以使用2N5551 之类耐压较高的小功率硅管，耐压高了，最大工作电流比较小，饱和电阻一般会比较大。901
7、8的饱和电阻也比较大，放大倍数约为100。9018属高频管，fT可高达500M 以上，不利于过滤高频干扰，所以建议输出级改用2N5551。AGC 电路、比较器电路的三极管使用放大倍数高一点的开关管。我使用的8050放大倍数约为300。请不要使用放大倍数只有20或30的管子。电路中大量使用同形号的元电，购买十分方便。比如，使用了很多2.4M、10k 的电阻。其中4.8M 电阻可以由两上2.4M 电阻串联得到。1000uF/6.3V 电容取自精英电脑主板。这种电容漏电很小。同型号的元件，应采用同一批次，这样参数就比较统一，计算起来很方便。差动平衡输入级的两个三极管，参数尽量一至，如放大倍数相差20
8、%不要仅紧，如果相差了5倍，这就不好了，同样两个差分管的 be 正向压降也应一至，只要是同一批次的，参数一般差不了多少。二极管全部使用1N4148 。发光二极管选用红色的、发光灵敏度高的，这样在0.1mA 电流下也可以发光，有利于降低整体耗电量。检波管使用9012或8050均可，使用8050效率高一些。有条件的，可使用双面敷铜板制作。如果使用万能板制作的，还应垫一块单面敷铜板当作电场屏蔽板，以减小电路本身噪声。电路正常工作时，应可以看到发光二极管每秒稳定闪烁一次。由于 AGC 电压上升缓慢，所以开机几十秒后才能正常工作。调试时，应注意天线的方向性。电场、磁场的方向垂于电波传播方向的。整机性能：
9、以大天线为例。当场强为1.0mV/米时，工作状态优良，时码信号十分清析。当场强为0.5mV/ 米时，工作状态正常。当场强为0.2mV/米时，工作状态不知道，没有测试条件。虽然只用4个三极管进行信号放大，但整机灵敏度不会比淘宝模块差。抗干扰能力：优良。在我家一般很少收不到信号。可以使用市电供电，不怕市电干扰。积体：很大。| 电原适应范围比较宽大，估计2.5V 以下也可工作。三、制作技术及相关知识理论1、JJY60参数、时码格式如下：日本通信综合研究所于2001年10月在九州富冈新建了60kHz 的授时发射站 JJY60。发射站名称：JJY60（九洲局）长波频率：60kHz发射功率：50kW发射站
10、所在地：日本福岗发射地标：3328N，13011E发射时间：永久调制方式：幅移键控法（通断键控调制法）距离福建：约1500公里编码格式：有 P、1、0三种时码信号。保持100% 高振幅0.8s 后转为10%低振幅0.2s 表示0码，保持高振幅0.5s 后转为低振幅0.5s 表示1码，保持高振幅0.2s 后转为低振幅0.8s 表示 P 码。每分钟为1帧，传送60个时码信号，这些信号包含分、时、日、年、星期等时间信息。连续两个 P 码表示帧开始。每10秒钟出现一个 P 码，P 码是定位码。时间按照 BCD 码格式解码即可，详见下图。2、BPC 参数、时码格式如下：2007年7月，在中国河南商丘建成
11、的电波塔已经开始发送电波台址：河南商丘（天线坐标：北纬34.457度，东经115.837度） 。频率：国家无线电管理委员批准的68.5KHz；发射机：全固态发射天线：伞状单塔；发射功率100千瓦（2009年发射有效功率90kW） ；覆盖半径：天波3000公里，地波1000公里；调制方式：由编码调制单元提供已调波的脉冲负极性键控；发播时间：2009年每天发播21小，早上5点至8点停播授时精度：0.1ms编码格式： 高华公司、国家授时中心未公开编码格，以下为本人接收几十组信号后分析的结果。信号以20s 为周期发送由四进制数组成的携带有时间信息的数据帧；每秒发送一位数据；脉宽为100ms 代表四进制
12、数据0，脉宽200ms 代表数据 1，脉宽300ms 代表数据 2，脉宽400ms 代表数据3。用1秒的空白作为相邻两帧的间隔。脉冲是负脉冲形式的，即保持低电平100ms 再转为高电平900ms 表示0，保持低电平200ms 再转为高电平800ms 表示1，其它类推。空白到在1 秒期间内全是高电平。图中，各秒内的数字为权值，如日数权值为16的位接收到0，权值为4的位接收到2，权值为1的位接收到3，这表示日数是16*0+4*2+1*3=11日。脉冲的下降沿为1秒的开始。空白码到来时，表示整20秒到来，即1分钟内的第0或20或40秒开始。由于空白码期间载波都是满振幅的，没有下降沿，所以不能直接得到
13、第0或20或40秒开始时刻。空白码结束后的第1个下降沿正是第1、21、41秒的开始。3、电路和制作的技巧主要遵守音频电路制作的技巧。比如屏蔽技术，与音响电路的屏蔽同等重要。不同的是，音响输出可以使用耳朵监听波形信号的好坏，而时码信号频率偏高，耳听不到，只好使用示波器了。耳朵可以在十分噪杂的声音中分辨出有用信号，而示波器没有办法，信噪比较低时看不到信号。但示波器可以定量分析，耳朵很困难。如果没有示波器，建议依样画葫芦，不要改动电路。4、 电路原理 、 晶体管电路原理这些基础知识很重要。如放大能力的计算，阻抗的计算，滤波器的计算，分布参数影响的计算等。从根本上说，高频电路与低频电路的电路分析原理其
14、本相同，比如欧姆定律、复频域分析等等都是通用的。输入选频及前级放大，使用高频电路常用的分析法。5、电磁波与电磁场原理。天线设计与计算时使用到。6、噪声来源问题：明白了噪声的来源，才会更有目的性的采取抑制噪声的措施。1）工频干扰（可理解为一种噪声）这是一种非常强劲的干扰源。当使用线圈式变压器给电时，很容易引入这种干扰，使用电池供电就会好很多。变压器初级与次级的分布电容，会造成次级对地形成80V 至150V 左右的工频电压。由于分布电容较小，估计也就几十到几百皮法，所以次级对地表现为很大的容抗，容抗大小约在10M 数量级。如果次对地电阻为10k，那么这个电阻上的工频电压可达 0.1V 左右。制作音
15、响电路时，常遇到“嗡嗡”的交流声，即时使用了线性稳压集成，有时还是有交流声，这种交流生往往就是以这种形进来的。变压器次级与电路板通常没有真正接入大地，只是一个虚地，这里称为模拟地。在 Z1的耦合下，模拟地对大地噪声很强。接在次级的电子元件元件本身对地的阻抗 Z3很高（如1000M 以上） ，那么交流声将变小100倍以上，由于 Z1元小于 Z3，所以 Z1可忽略。实际上，分立元件以及电路板铜线的尺寸为厘米数量级，我们无法用手工方法作得很小，所以元件对地容抗不易得很大。当大导体（如人体）接近这些元件时，元件对地容抗 Z3变小很多，交流声变大。设元件阻抗 Z2，那么 Z2上的工频噪声衰减为Z2/(Z
16、3+Z2)约=Z2/Z3 。假设用手触碰天线的绝缘皮，Z3下降为30M 欧，模拟地的工频噪声为100V，当 Z2=300欧，衰减量为1/1000000，若，那么 Z2上的工频噪声为1mV。2）市电噪声市电的其它噪声与工频噪声是相似的，不同的是，噪声频率范十分宽广，噪声电压比工频小了几十倍。当频率较高时，由于阻抗小，所以引入的噪声也是很强的。Z2的大小直接影响到噪声引入的大小。当阻抗达到100k 时，很容易引入10uV 甚至1mV 以上的噪声。如果条件许可，对电路板进行屏蔽处理，整个电路板看作一个整体元件，那么 Z2阻抗非常小，市电噪声及工频干扰就会消失。音响电路的常常装在一个铁盒子中，大有减小
17、噪声的意图。此外，用电池供电可大大减少市电引入的噪声。市电噪声属于近场噪声，不接电源、远离电源线，噪声就会变小。近场的特点是，电磁场能量主要被约束在干扰原附近，少量辐射的能量随距离增加衰减也很快。总之，电路中某一点，如果相对于模拟地为高阻抗（如100k） ，将会引入很大的噪声。3）磁噪声工频噪声可由变压器的泄露磁场引入。电路中的 LC 选频回入吸收工频。远离变压器、大电流的线圈也可减小磁干扰。近磁声干扰比较多，只要远离干扰源即可解决问题。4）自由电磁波噪声。通过 LC 选频电路可以消除大部分无用的电磁波。5）临频噪声如果时码信号为60kHz，干扰电磁波信号为60.3kHz，再好的天线也难以解决
18、这个问题，因为我们难以将天线的 Q 值做到60/(0.3*2)=100 以上。为了达到实用的临频抑制效果， Q 值一般要在5000以上。因此最好采用晶振滤波器解决问题。6）大气噪声影响在我家，阴雨天气，信号比较好一些。雷雨天气不闪电期间信号更好，但打雷时会产生严重的电磁干扰，几公里外的雷电同样会影响到接收。大气扰动，会影响场强的大小，加入 AGC 电路进行自动增益调整，以适应场强的缓慢变。当扰动频率高时，就变成了有害的噪声，AGC 电路无法消除这种噪声。7）用电器的电磁辐射在电视机旁无法接收，在电脑开关电源旁也无法接收。在万伏高压线旁，接收效果也差。8）放大器的非线性扩大了噪声影响如果放大器过
19、载（前级容易过载） ，会引入谐波失真。比如，过载瞬间增益变大，时码信号变大，这样时码信号就被噪声调制了，无法正确解码。7、所用到的主要工具与器件1)频率计，设计精确的信号发生计时较对用的。2)示波器，调试设计电波钟使用。3)信号发生器。4)信号发生器。5)万用表，数字表与机械标均需要，机械表用于测试时码脉冲情况（当然也可以使用示波器，各有好处） 。6)自制的微享计，绕线圈时使用， （也可以使用信号发生器加示波器，但十分不方便） 。7)尼龙扎带。用于固定线圈、元件、电路板等。8)直径为0.38mm 柒包线，用于绕制线圈。9)收音机（比对天文台标准进间使用） 、三极管（不用说了） 、磁环（取自小风
20、扇） 、电解电容。10)大天线制作图。11)小天线制作图。12)小天线加电路板。13)涤纶电容，制作谐振器时使用。14）60.000k 晶振、60.003k 晶振、68.500k 晶振。15)电阻、导线等器件。16)计算器、尺子。17)单片机的一些材料。18)可变电容、淘宝买的电波钟等。19)电脑主板，在上面取高频磁环、高频电解大电容等（要用到50W 电络铁，否则可能取不下来） 。20)用中波磁棒制作时码天线。21)其它工具：30W 电烙铁、50W 电烙铁、焊锡、数字万用表、机械式万用表、松香、万能板、 4厘螺丝螺母、尺子、焊锡、镊子、剪刀、螺丝刀、钳子、2cm*2cm 方木、带屏蔽网线、11
21、0mm 排水管、手电钻、钻头、屏蔽试验用铁盒子。如果你的业余时间不是很多，就不要一次买一样，可根据我上面所列清单一次性尽量准备齐全。有些设备主要是设计电路使用的，如示波器等，如果仅仅是为了制作一个而不是设计实验，这些设备不一定非得准备。买元件并不容易，需知道何处有卖才能事半功备，满街乱跑不一定买得到。元件与工具准备好了，就成功了1/3。我买元件的方法是：手电钻、螺丝在五金店买的；柒包线在电机修理店买的；盒子是到超市买保鲜盒或饭盒或储物盒等；RVV 平行线是在开关电线店买的；排水管在水电装修管材店；网线在电脑城买的；电子元件、万能板是在电子元件店买的；电感计是自制的，相关书籍是市级新华书店买的新
22、华， 中国天文年历是网友帮我从北京买来的；3V 的 STC 单片机是淘宝网买的；方木取自装簧材料店；示波器是网络上买二手的，频率计也是网购的。晶振在阿里巴巴网购，60k、68.5k 晶振在网络上一般不零售的，不过可以找到厂商，应转到公司的主页或店铺主页找销售员，好话多说几句他们就会卖。如果你实在买不到晶振，可以使用普通的32768晶振接收60kHz 的日本码，不过这时电路须加入混频级（就象超外差式收音机，中频变为32768）及中频谐振线圈，其中精确的稳定的本振信号可以使用单片机产生， “虽然复杂一些，不过效果也不错，32768晶振可以取自2元店的石英钟。四、抗干扰设计1、输入问题上图两种接法均
23、不能很好的消除噪声。由于三极管基极上的电阻设计得很大，所以 C0容量无法设计得很大，那么与基极相连的导线（包括电容内部的电极）上感应的音频噪声对地为高阻，噪声变大。右图的噪声还会更大，因为从基极到 C0的上极板构成很长的导体，噪声明显变大。如果要制作灵敏度为1uV 的电路，这种电路几乎不能用。虽然此类电路在中波、短波收音机中很常用，但长波接收中就显得很不好用。中短波接收机中，即使引入了音频噪声（包过一些超音频） ，也可以在后极的选频电路的加以消除，长波接收机中，要接收的频率就在音频附近，而且信号微弱（常常只有中波信号场强的1/10） ，造成音频噪声的抑制有许多困难，对音频噪声十分敏感。我制作的
24、第一个电路，采用上图的左图那个电路，觉得噪声太大，用220V 供电效果不太好，后来改为右图，效果更差。无奈，只好重新设计输入级。本电由 T1和 T2组成平衡输入结构，当天线上有共模噪声时（线圈两噪声相同） ，噪声变有效抑制。噪声经过 C3旁路，剩余噪声在平衡输出情况下放大倍数很小（参见差动放大器原理） 。2、各级放大基本使用共射放大电路，对高频干扰信号放大能力很弱，来自单片机的干扰可以忽略。3、尽量避免高阻抗设计。低功耗电路设计中，容易出现高阻抗电路。如果实际免不了高阻抗，可以考虑加入一级 LC 滤波提高信噪比。4、加入一级电源供电 RC 退耦滤波设计，消除数码管扫描引入的低频噪声，同时也增强
25、了电路的稳定性，防自激。5、加入一级晶振滤波，滤除临频干扰6、加入晶振补偿电容，消除分布参数耦合的噪声。7、晶振输出负载使用2至3倍晶振谐振阻抗设计，减小谐振阻抗不稳定的影响，防止过冲振荡的干扰发生。8、加入一级 LC 谐振器，抑制前级放大器引入宽谱噪声。9、充分利用检波门槛电压提高脉冲信号的对比度。10、对天线进行电场屏蔽，减少超过1倍的噪声。11、在电路板下面加一个敷铜板，减小电路中某些高阻抗地方感应的噪声。12、使用较小的电流驱动数码管，减小它发出的的干扰。13、把电路做得小一些可以减小噪声，用万能板是一个不错的选择。此外，用双面敷铜板制作噪声更小。最好不要用单面敷铜板制作电路，因为您可
26、能需要使用刀刻法作做电路，不好排版，电路可能会制作得比较大。五、检波器设计二极管的伏安特性是指数形式的，利用这种非线性特征，可以很方便的进行检波。二极管的微变电阻是 r=26mV/I，式中 I 是流经二极管的直流电流， I=U/R，式中 U 是二极管输出电压，R 是负载电阻。那么就有 r=26mV/U*R，调整直流偏置电压，使得 R 的压降（即 U）达到0.1mV 至10mV左右，这样 r 远大于 R，导通微弱，小信号将施加在 r 上。当交流信号加强后，正周期每增加26mV，r 变小3倍，增加数个26mV 后，r 将比远小于 R 小，正向包络信号将几乎全部分压在 R 上，线性良好。交流信号反周
27、期每减小26mv，r 变大3倍，r 将远远大 R，反向包络信号全部加在 r 上，而不输出在 R 上。这样只输出正向包络，而不输出反向包络，形成了二极管检波电路。小信号检波时，正周期导通时，r 大于 R，输出信号对强度主要由 r 的值来决定，这种情况下，在峰值区检波效率高于其它地方。大信号检波时（大于4个26mV） ，输出信号与 r 无关。本电路使用大信号检波，因为后级电路本身的背景噪声有5mV 以上，不利于提高信噪比。二极管微变电阻的改变而产生检波效果，但是，如果不加偏置，微变电阻太大，几个26mV 之内无法减小到 R 的数量级，会造成正向导通输出太弱，无法检波。R 有电流通过才会道产压降 U
28、，当电流达到易测量范围(1uA 至1A) ，二极管上的压降约在 0.4V 至0.8V。因此，如果 R 取1千欧，R 上压降要达到10毫伏数量级，偏置电压应取-0.5V 左右。如果不加这个偏置，就会形成 0.5V 左右的电压门槛，只有当信号大于0.5V 之后，r 上流过的电流才会时入易于测量的范围。本接收机的电压门槛设置为 0.3V 左右。为何要设置门槛呢？本机载波信号输出为0.6V 左右，它是键控信号的峰值，谷值为60mV，由于前级滤波器输出缓慢（下降沿到来时输出下降慢）及噪声的影响，谷值在100mV 至250mV 之间，在门槛电压的限制下，波谷信号基本不检波出来，这样可以增加检波输出信号波峰
29、与波谷的对比度。电路中采用准倍压检波，D1和 R1提供检波偏置电压，D1上的压降是0.5V 。R2越小，检波灵敏度越高，所需的信号输入越小，检波输出的滤波由 R3、C2决定，与 R2无关，因为在 AGC 控制下，R3的输出幅度是稳定的，所以 R2的电流供应大小也是稳定的，不会因为 R2变小而使输出变坏。三极管检波的灵敏度高，当电流达到易测量范围(1uA 至1A) ，压降约在0.3V 至0.8V，当 T1输入达0.4V 就会有明显输出。T1的输入的偏置电压为 0.25V，这样当输入交流为 0.15V（峰峰0.3V）时，跃过门槛电压并进行大信号检波。R2取值1.5k 即可，如果 R2取值1k，检波
30、效率提高1.5 倍，所需的电压输入也变显小，这时最好减小检波门槛电压。如果3V 电源是稳压电源，那么可以在 D1上加上 1k 左右的电阻，以减小检波门槛电压。如果使用电池供电，D1上不可串电阻，否则电池电压改变会影响检波门槛电压。R2的取值最好不要超过1.5k，因为 R2取大了以后，检波增益低，就要求更大的检波输入，比如 R2取2k，检波输入须达到0.8v（峰） ，这时末级输出有可能过载了，末级的工作点不一定调整的很准确（除非你有很多电阻可供调试） ，所以0.8v 峰峰输出过载的可能性比0.6v 大了许多。末级的最大动太范围只有2V，所以交流最大输出为1V，但达到最大输出时失真大，所以最大输出
31、只能定为0.5V ，当通过电容接上负载后，动太范围还要减少，0.4伏输出还是有点失真的。当 R2取1.5k 时，末级输入只需0.3V 就可使检波输出达到1.2V如果对输出信号还不满意，可以在检波输出后再加一级30k 电阻和1u 电容滤波，信号输出更平滑，抖动更小，不过这样滤波后也有坏处，信号变形加大，脉冲宽度改变较多。检波二极管使用硅二级管1N4148 或三极管，它的频率特性良好，性能要比2AP9好得多。晶体管压降具有负的温度系数，即-2mv/摄氏度。因此温度变化会改变检波门槛，D1的加入可以起取一定的补偿作用。在福建莆田测试结果：在 AGC 控制下，最后检波输出电压峰值为1.25V 左右，在
32、峰值期间，噪声一般在0.1V 左右，不超过0.2V。由于 AGC 控制能力所限，在强信号时，输出的峰值可能达到 1.4伏。谷值期间，电压为0至0.3V，前级滤波器的使用信号缓变，当 BPC 时码信号人0.1秒的窄码时，谷值无法达到0值，大约为0.3V 左右。因此，区别峰与谷的电压门限最后定为0.8V 左右(0.7至0.85即可）检波器的输入平均阻抗估计：晶体管输入阻抗为120k（R2取1.5k 时） ，由于有点象倍压检波，所以阻抗减1/4，取值30k（实际没有这么小，取 50k 也可以） ，小信号时近似为线性负载，阻抗为120k/2=60k ，即T1阻抗和 D2的微变电阻并联值。检波效率：计算
33、起来是很麻烦的，通过软件模拟或实测比较方便。以下是 R2取1.5k 时的测量结果输入 V1(峰峰电压) 输出直流 V2(伏) 每0.1v 变差(效率) 总效率 V2/V10.03 0.04 - 00.10 0.06 0.03 0.60.20 0.18 0.12 0.90.30(门槛电压 ) 0.42 0.24 1.40.40 0.72 0.3 1.80.50 1.01 0.29 2.00.60(预期输出电压) 1.32 0.31 2.10.70 1.60 0.28 2.20.80 1.80(T 饱和) 0.2 2.3测量方法：在 L2、C2上并联 470欧电阻，在从 L2两端加入一点68.50
34、0kHz 信号电流。用电位器调节电流大小，L2的信号大小为毫伏级。再测检波输入输出电压。由于电位器引入一些噪声信号，以及示波器上的读数没有数字万用表准确，所以测量误差比较大，只好多次测量取平均。当 V10.3伏时，检波总效率一般在2.0左右，平均为2.0。T1饱和原因是 V1+V2=0.8+1.8=2.6已接近电原电压，电路测量时电源电压是2.80V，饱和时检波效率下降。检波输出的 RC 常数选择问题。电路中 RC 常数为0.02秒，放电期间，经过0.08秒（4个 RC 时间常数），以谷值为参考，幅度降为2%；充电期间，因为大部分时间为满幅载波且放电速度较快，所以近似满足方程 I*t1=V/R
35、*t1，即 I=V/R，式中 V 为检波输出电压。如果干扰信号的周期小于0.02秒，将被抑制。六、晶振滤波设计具体分析晶振滤波器，是一个比较复杂的问题。先从高 Q 的 LC 谐振器讨论，因为晶振可以等效为LC 电路。LC 串联电路是一个二阶电路。 LC 电路存在一个自由谐振频率 w0，非常接近1/sqrt(LC)，误差小于0.001赫兹，因此 w0可以看作谐振的固有频率。工作时，信号频率等于或接近于固有谐振频率。开关闭合后，给 LC 电路加入 Asin(wt)的恒幅信号，计算表明，回路的暂态电流 I 是两种频率的合成。其一是信号频率的电流，大小为(A/Z)*sin(wt+) ，式中 Z 是回路总阻抗。其二是固有频率的电流，大小为-exp(-at)*(A/Z)*sin(w0t+)，式中 a 是阻尼系数，在 LC 电路中其值等于带通1/2 宽度，晶振中其值约为1.5倍带通宽度。这两个电流的初相位相同，频率不同。正由于频率不同，叠加后会产生过冲振荡现象，由三角函数的和差化积公式知道振幅发生振荡的周期是上述两频率之差的一半。过冲时峰值电流超过（A/回路总阻抗） 。如果某时信号突然变小，相位不变，两频率叠加后会产生阶梯式下降曲线。如果信号频率与固有频率相同，则不会产生过冲现象。总之，电路中存在固有频率的电流，就会产生干扰，这种电流是晶振储能的表现。振幅过冲曲线如下图：
