第5章频谱的线性搬移电路1.ppt

第5章 频谱的线性搬移电路 5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路 5.1 非线性电路的分析方法 非线性器件的伏安特性 u＝EQ+u1+u2，EQ为静态工作点，u1、u2为两个输入电压 在EQ处对f(u)进行泰勒级数展开： 令u2=0，令u1＝U1cosω1t ——只有一个输入 令u2=U2cosω2t，令u1＝U1cosω1t ——有两个输入时 三个方面考虑: 1）从非线性器件的特性考虑：选择具有平方律特性的场效应管 2）从电路考虑：用平衡电路消除一部分无用频率分量 3）从输入信号的大小考虑：减小输入信号振幅。以减小高次谐 波分量强度 u＝EQ+u2+u1，在EQ+u2处将f(u)用泰勒级数展开 u1＝U1cosω1t，u2＝U2cosω2t， EQ（t）=EQ+U2cosω2t 为周期性函数 故I0（t）、g（t）也必为周期性函数 用傅里叶级数展开 例1 ：一个晶体二极管，用指数函数逼近它的伏安特性，即 5.2 二极管电路 u1——输入信号 u2——控制信号（参考信号） u2＝U2 cosω2t 流过二极管的电流iD中的频率分量： 忽略输出电压的反作用： 当考虑RL的反映电阻对二极管电流的影响时, 二极管平衡电路如图所示，u1及u2的注入位置如图所示，图中，u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t且U2U1.求u0(t)的表示式，并与图5－7所示电路的输出相比较. （作业5-4） 平衡电路1、2在负载RL上产生的总电流： iL=iL1+iL2=(i1-i2)+(i3-i4) 本振口加输入信号u1 中频口加控制信号u2 射频口输出信号uo i = -i1+i2+i3-i4=（i2-i4）-（i1-i3） =2gDK(ω2t)u1 - 2gDK(ω2t-π)u1 =2gDK’(ω2t)u1 5.3 差分对电路 设Ｖ1、V2的α≈1，有ic1≈ie1，ic2≈ie2 （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。 双端输出时，直流抵消，交流输出加倍。 （4）小信号运用时的跨导即为传输特性线性区的斜率，表示电路在放大区输出时的放大能力 （5）当输入差模电压u=U1cosω1t时，io波形 例：试推导图5－17所示单差分对电路单端输出时的输出电压表示式。（从V2集电极输出，且谐振回路对ω1谐振， ω1ω2,谐振阻抗为RL，带宽为2ω2)（作业 5－6 ） V1、V2、V5——差分对电路Ⅰ V3、V4、V6——差分对电路Ⅱ io= iI - iII=(i1+ i3) - (i2+ i4)=(i1 - i2) - (i4 - i3) 5.4 其它频谱线性搬移电路? U1U2 时：ic=Ic0(t)+gm(t)u1 ic中包含的频率分量：nω2，nω2±ω1，n=0,1,2，… uD1= u1-u2 uD2= u1+u2 uD3= -u1-u2 uD4= -u1+u2 中频口 u2 本振口u1 射频口 uo 忽略输出电压的反作用 i1=gDK(ω2t-π) uD1 i2=gDK(ω2t) uD2 i3=gDK(ω2t-π) uD3 i4=gDK(ω2t) uD4 例2 双平衡混频组件的应用 U2U1 输出电流i： 5.3.1 单差分对电路 1.电路 2. 传输特性 （2）输入电压很小时，传输特性近似为线性关系，即工作在线性放大区。 当|x|1时,tanh（x／2）≈x／2， 当|u|＜VT＝26mV时，io=I0tanh（u/2VT）≈I0u/2VT。 （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，该电路可作为高速开关、限幅放大器等电路。 当u幅值足够大时： 表5―2 βn(x)数值表 3. 差分对频谱搬移电路 线性通道 非线性通道 输入信号 控制信号 ——含两个信号的乘积，可实现频谱搬移 谐振回路对ω1谐振，谐振阻抗为RL，带宽为2ω2 5.3.2 双差分对电路 当 uA=U1cosω1t，uB=U2cosω2t时 U1，U226mV ——理想乘法器 接入负反馈时的差分对电路 ube5 - ube6=VTln（ie5/ie6） 若Re2足够大，满足深反馈条件，所以： 将 代入 如果uA足够大： 如果uA足够小： i5＋i6=I0，i50，i60 —— uB的最大动态范围 5.4.1 晶体三极管频谱线性搬移电路 原理电路： 在时变工作点处，将u1展开成泰勒级