第频谱的线性搬移电路.pptx

《第频谱的线性搬移电路.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第频谱的线性搬移电路.pptx（57页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、常用的非线性元件的特性曲线可表示为其中式中a0 0，a1 1，an n为各次方项的系数，它们由下列通式表示u=u1 1+u+u2 2，EQ是静态工作点。i=a0+a1u+a2u2+a3u3+anun+上述特性曲线可用幂级数表示为第1页/共57页从频域考察非线性能够揭示非线性的频率变换作用，因此，选择如下信号作为幂级数的输入电压。将和项展开，可得i=a0+a1u+a2u2+a3u3+anun+第2页/共57页三角降幂公式直流成分偶次谐波基波、奇次谐波p+q n第3页/共57页0n最高次数为3的多项式的频谱结构图第4页/共57页图52非线性电路完成频谱的搬移三个方面考虑:（1）从非线性器件的特性考

2、虑。（2）从电路考虑。（3）从输入信号的大小考虑。第5页/共57页 5.1.2 线性时变电路分析法 对式（51）在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有(511)若u1足够小,可以忽略式（511）中u1的二次方及其以上各次方项,则该式化简为第6页/共57页 考 虑u1和u2都 是 余 弦 信 号,u1U1cos1t,u2U2cos2t,时变偏置电压EQ（t）=EQ+U2cos2t,为一周期性函数,故I0（t）、g（t）也必为周期性函数,可用傅里叶级数展开,得（514)（515）(516)频率分量为第7页/共57页 例1 一个晶体二极管,用指数函数逼近它的伏安特性,即在线性时变工作状态下,上式可表

3、示为(521)（522）式中(523)(524)第8页/共57页(526)是第一类修正贝塞尔函数。因而(527)第9页/共57页图53线性时变电路完成频谱的搬移第10页/共57页5.2 二极管电路 5.2.1 单二极管电路 第11页/共57页图55二极管伏安持性的折线近似第12页/共57页已知,U2U1,而uDu1+u2,一般情况下,Vp较小,有U2Vp,可令Vp=0第13页/共57页 由于u2U2cos2t,则u20对应于 2n-/22t2n+/2,n=0,1,2,故有(532)上式也可以合并写成(533)第14页/共57页(534)（535）第15页/共57页 K（2t）是一周期性函数,其

4、周期与控制信号u2的周期相同,可用一傅里叶级数展开,其展开式为(536)代入式（533）有(537)第16页/共57页 若u1U1cos1t,为单一频率信号,代入上式有(538)第17页/共57页 由上式可以看出,流过二极管的电流iD中的频率分量有:（1）输入信号u1和控制信号u2的频率分量1和2;（2）控制信号u2的频率2的偶次谐波分量;（3）由输入信号u1的频率1与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量（2n+1）21,n=0,1,2,。第18页/共57页图57二极管平衡电路5.2.2二极管平衡电路第19页/共57页 2工作原理 与单二极管电路的条件相同,二极管处于大信号工作状态,即U2

5、0.5V。这样,二极管主要工作在截止区和线性区,二极管的伏安特性可用折线近似。U2U1,二极管开关主要受u2控制。若忽略输出电压的反作用,则加到两个二极管的电压uD1、uD2为 uD1=u2+u1 uD2=u2-u1 （539）第20页/共57页 但两电流流过T2的方向相反,在T2中产生的磁通相消,故次级总电流iL应为(542)(543)将式（540）代入上式,有考虑u1U1cos1t,代入上式可得(544)第21页/共57页图58二极管桥式电路第22页/共57页图59二极管环形电路5.2.3二极管环形电路第23页/共57页 2工作原理 二极管环形电路的分析条件与单二极管电路和二极管平衡电路相

6、同。平衡电路1与前面分析的电路完全相同。根据图59（a）中电流的方向,平衡电路1和2在负载RL上产生的总电流为 iL=iL1+iL2=(i1-i2)+(i3-i4)（547）（548）第24页/共57页(549）图510环形电路的开关函数波形图第25页/共57页 由此可见K（2t）、K（2t-）为单向开关函数,K（2t）为双向开关函数,且有（550）（551）第26页/共57页由此可得K（2t-）、K(2t）的傅里叶级数:(552)(553)第27页/共57页 当u1=U1cos1t时,(554)第28页/共57页图511实际的环形电路第29页/共57页图512双平衡混频器组件的外壳和电原理图

7、第30页/共57页 例2 在图512的双平衡混频器组件的本振口加输入信号u1,在中频口加控制信号u2,输出信号从射频口输出,如图513所示。忽略输出电压的反作用,可得加到四个二极管上的电压分别为 uD1=u1-u2uD2=u1+u2 uD3=-u1-u2uD4=-u1+u2 第31页/共57页图513双平衡混频器组件的应用第32页/共57页 这些电流为 i1=gDK（2t-）uD1 i2=gDK（2t）uD2 i3=gDK（2t-）uD3 i4=gDK（2t）uD4 这四个电流与输出电流i之间的关系为 i=-i1+i2+i3-i4=（i2-i4）-（i1-i3）=2gDK（2t）u1-2gDK

8、（2t-）u1 =2gDK(2t)u1第33页/共57页5.3 差分对电路 5.3.1 单差分对电路 5.3.2 双差分对电路 第34页/共57页图514差分对原理电路5.3.1单差分对电路第35页/共57页若1，ic1ie2,ic2ie2,(556)(557)第36页/共57页(558)(559)式中，u=ube1-ube2类似可得(560)(561)(562)第37页/共57页 双端输出的情况下有可得等效的差动输出电流io与输入电压u的关系式(564)第38页/共57页 （1）ic1、ic2和io与差模输入电压u是非线性关系双曲正切函数关系,与恒流源I0成线性关系。（2）输入电压很小时,传

9、输特性近似为线性关系,即工作在线性放大区。（3）若输入电压很大,一般在|u|100mV时,电路呈现限幅状态,两管接近于开关状态,因此,该电路可作为高速开关、限幅放大器等电路。（4）小信号运用时的跨导即为传输特性线性区的斜率,它表示电路在放大区输出时的放大能力,第39页/共57页图515差分对的传输特性第40页/共57页图516差分对作放大时io的输出波形第41页/共57页 3.差分对频谱搬移电路 差分对电路的可控通道有两个:一个为输入差模电压,另一个为电流源I0;故可把输入信号和控制信号分别控制这两个通道。图517差分对频谱搬移电路第42页/共57页(569)(570)(571)第43页/共5

10、7页图518双差分对电路5.3.2 双差分对电路V1、V2、V5组成差分对电路,V3、V4、V6组成差分对电路,io=iI-iII=(i1+i3)-(i2+i4)=(i1-i2)-(i4-i3)第44页/共57页(573)(574)(575)（576）若输入信号很小：第45页/共57页图519接入负反馈时的差分对电路为了扩大uB的动态范围，接入负反馈电阻ube5-ube6=VTln（ie5/ie6）若UA足够大，则第46页/共57页图520MC1596的内部电路第47页/共57页5.4 其它频谱线性搬移电路 5.4.1 晶体三极管频谱线性搬移电路 可将ic表示为 在时变工作点处,将上式对u1展

11、开成泰勒级数,有（586）(587)第48页/共57页图521晶体三极管频谱搬移原理电路第49页/共57页(588)(589)（590）第50页/共57页图522三极管电路中的时变电流和时变跨导第51页/共57页图522三极管电路中的时变电流和时变跨导第52页/共57页 5.4.2 场效应管频谱线性搬移电路 结型场效应管是利用栅漏极间的非线性转移特性实现频谱线性搬移功能的。场效应管转移特性iDuGS近似为平方律关系,其表示式为它的正向传输跨导gm为(596)(597)第53页/共57页图523结型场效应管的电流与跨导特性第54页/共57页 令uGS=EGS+U2cos2t,则对应EGS点的静态跨导对应于uGS的时变跨导为(598)（599）其曲线如图523（b）所示。上式只适用于gm的线性区。由于VP为负值,故式（599）可改写成(5100)第55页/共57页 当输入信号u1=U1cos1t,且U1U2时,漏极电流中的时变分量就等于u1与gm（t）的乘积,即(5101)第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页