高频电子第四章浅析.ppt

第4章 频率变换电路基础 4.1 概述 4.2 非线性元器件的特性描述 1. 幂级数分析法 第四章 非线性电路，线性时变参数电路 2. 线性时变电路分析法 2. 线性时变电路分析法 3 开关函数分析法 4 乘法器电路分析 * 4.1 概述 4.2 非线性元器件的特性描述 4.3 模拟相乘器及基本单元电路 4.4 单片集成模拟乘法器及其典型应用 级数展开分析方法 ) 1 e ( I i KT / q u S c BE - = 折线分析法 线性时变电路分析法 休息1 休息2 休息1 休息2 1. 幂级数分析法 当PN结二极管的电压、电流值较小时，流过二极管的电流id(t)可写为: 如果加在二极管上的电压ud=UQ+Usmcosωst，且Usm较小，UQ UT。流过二极管的电流为 Q Udm uD iD O id uS 令， 。则 利用 id(t)可以写为： 由二项式定理 ： 进一步展开。其中， 利用三角函数公式： 可以将id(t)表达为： 以上分析进一步表明：单一频率的信号电压作用于非线性元件时，在电流中不仅含有输入信号的频率分量ωs，而且还含有各次谐波频率分量nωs。 休息1 休息2 当两个信号电压 ud1=Udmlcosωlt 和 ud2=Udm2cos ω2t 同时作用在非线性元件时，根据以上的分析可得简化后的id(t)表达式为： 利用三角函数的积化和差公式： 可以推出id(t)中所含有的频率成份为： 其中，（p，q=1，2，3….）。 ω1 ω2 输入电压信号的频谱 ω ω 电流id(t)的频谱 … ω1 3ω1 2ω1 … … ω2 2ω2 ω2-ω1 ω2+ω1 ω2+2ω1 ω2-2ω1 2ω2+ω1 2ω2-ω1 2ω2+2ω1 2ω2-2ω1 输入信号频谱 输出电流信号频谱 休息1 休息2 us + - + - uo EB EC VT C L 休息1 休息2 ic + ube - yie gmube ic + uce - UB(t) us + - + - uo EB EC VT C L UB(t) 休息1 休息2 uBE ic 休息1 休息2 uo S(t) 休息1 休息2 + - ud id id id RL rd us uo + - + - 开关频率ωo RL VD us uo + - + - 返回 继续 id id 相乘器 k ux uy uz 输入信号频谱 输出信号频谱 仿真 休息1 休息2 返回 继续 4.3 模拟相乘器及基本单元电路 等各种技术领域 模拟乘法器可应用于： 4.3.1 模拟相乘器的基本概念 模拟乘法器具有两个输入端（常称X输入和Y输入）和一个输出端（常称Z输出）， 是一个三端口网络，电路符号如右图所示： ux uy uz X Y Z 理想乘法器： uz(t)=kux(t)uy(t) 式中：k为增益系数或标度因子， 单位： ，k的数值与乘法器的电路参数有关。 或Z=kX·Y 继续 返回 一、乘法器的工作象限 乘法器有四个工作区域，可由它的两个输入电压的极性确定。 X Y Xmax -Xmax Ymax -Ymax 输入电压可能有四种极性组合： X Y Z （+） · （-） = （-） 第Ⅳ象限 （-） · （-） = （+） 第Ⅲ象限 （-） · （+） = （-） 第Ⅱ象限 （+） · （+） = （+） 第Ⅰ象限 如果：两个输入信号只能为单极性的信号的乘法器为“单象 限乘法器”；一个输入信号适应两种极性，而一个只能是一种单 极性的乘法器为“二象限乘法器”； 两个输入信号都能适应正、 负两种极性的乘法器为“四象限乘法器”。 二、理想乘法器的基本性质 1、乘法器的静态特性 （1） 继续 返回 （3）当X=Y或X=-Y，Z=KX2或Z=-KX2， 输出与输入是平方律特性（非线性）。 X Y X=Y X=-Y 2、乘法器的线性和非线性 理想乘法器属于非线性器件还是线性 器件取决于两个输入电压的性质。 一般： ①当X或Y为一恒定直流电压时，Z=KCY=K`Y， 乘法器为一