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1、 线性器件（R、C、L等）组成的电路:不会产生新的频率成分,i 中仅包含1、2两个频率成分。可以用叠加法进行分析，即总电流是两个信号源分别单独作用时产生的电流的叠加。而当电路中如包含非线性器件（二极管、三极管等），则会产生新的频率成分。非线性器件的相乘作用及其特性第1页/共34页一、正向导通时的二极管的非线性及组合频一、正向导通时的二极管的非线性及组合频率率 1.1.一般情况（一般情况（v1v1、v2v2是任意的）是任意的）（在Q点泰勒级数展开，以及二项式展开）D两端电压：可见，在两个电压同时作用下，响应电流中：(1)出现了两个电压的有用相乘 2a2v1v2，(m=1，n=2)(2)出现了无用
2、高阶相乘项，(m 1，n 2)。第2页/共34页设 v1=V1mcos 1t，v2=V2mcos 2t，代入上式，由三角变换，可知该非线性器件的输出电流中包含有众多组合频率电流分量，用通式表示：p,q=|p 1 q 2|，(p，q=0，1，2 。)其中，只有 p=1，q=1 的和频或差频(1,1=|1 2|)是有用的，而其他组合频率分量都是无用的。例：对i 中 展开的项 ：产生 （p=2,q=1）和 (p=0,q=1)频率成分。规律（P183）：凡是p+q为偶数的组合频率分量，均是由级数中n大于等于p+q的各偶次方项产生的；凡是p+q为奇数的组合频率分量，均是由级数中n大于等于p+q的各奇次方
3、项产生的。能产生 的，除了 ，还有第3页/共34页消除无用组合频率分量的措施：(1)器件特性：选有平方律特性的器件(如场效应管)；(2)电路：组成对称平衡电路，抵消部分组合分量；(3)输入电压：限制输入信号v1或 v2 大小，使非线性器件处于线性时变状态，减小组合分量。第4页/共34页 2 2、当、当v1、v2都较小都较小，三次方以上项可略去，三次方以上项可略去由于i 中含有：直流，。如i 与v 成平方关系（例FET的iD 与vGS）,则即使v1、v2较大，也只有上述组合频率。第5页/共34页f(VQ+v1)和 f (VQ+v1)均是与 v2 无关的系数，但它们都是 v1 的非线性函数，且随时
4、间而变化，故称为时变系数或时变参量。其中，f (VQ+v1)是 v2=0 时的电流，称时变静态电流，用 I0(v1)或 I0(t)表示；f (VQ+v1)是增量电导在 v2=0 时的数值，称时变增量电导，用 g(v1)或 g(t)表示，则上式可表示为：I0(v1)、g(v1)与 v2 无关，故 i 与 v2 的关系是线性的，但它们的系数是时变的，故称线性时变。3、v1较大，较大，v2较小较小,则则i 与与v2 成线性关系：成线性关系：第6页/共34页频率成份分析：当 v1=V1mcos 1t 时，I0(v1)和 g(v1)将是角频率为 1 的周期性函数，它的傅里叶展开式由平均分量、1 及各次谐
5、波组成：设 v2=V2mcos 2t，则i中产生的组合频率分量的频率分量为|p 1 2|和 p 1。例：1=c,2=,则有：直流，。可得AM(普通调幅波)，且无c q(q1)1)，容易滤波。第7页/共34页二、工作于开关状态下的二极管相乘作用和组合二、工作于开关状态下的二极管相乘作用和组合频率频率优点:比导通状态下的组合频率要少得多设在大信号 作用下，D D工作于开关状态。第8页/共34页(1)当 时，D导通（on）(2)当 时，D截止（off）综合（1）、（2）得：现引入 K1(1t)代表高度为 1 的单向周期性方波，第9页/共34页它的傅里叶级数展开式仅含奇数项，无偶数项，为有时定义单向开
6、关函数：第10页/共34页由此，可画出二极管的等效电路如图。图中，二极管用开关等效，开关受 v1(t)控制，按角频率 1 做周期性的启闭，闭合时的导通电阻为 RD。这时管子的导通与截止仅由 v1 控制而不受 v2 影响时。在这种开关工作状态下，i的频率分量有：直流，1，2，（2n-1)1 2，2n1。可进一步减少 p,q=|p 1 2|中 p 为偶数的众多组合频率分量，无用分量大大减少，滤波更易。第11页/共34页 例:载波，大信号 调制信号，小信号则 i 的频谱：0 0 c-c-c c c+c+2 2c 3c 3c-c-3 3c+c+4 4c c通过带通滤波器（BPF）可得AM信号。最邻近的
7、干扰频率相隔约c，容易滤除。第12页/共34页 二极管平衡调制电路一、二极管单平衡调制电路一、二极管单平衡调制电路Vcm很大，在vc(t)作用下，D1、D2工作在开关状态。设二极管的导通电阻为RD。（a）当vc(t)0时，D1、D2导通：列出两个网孔的回路方程：第13页/共34页（b）当vc(t)0时，D2、D3导通，D1、D2截止：1.RD 0时时第15页/共34页（b）当vc(t)0时，A、B、C三点应短路，等效为右图：（b）当vc(t)0时，A、B、C三点应短路，等效为右图：综上：第18页/共34页 K1(t)和K2(t)的关系:K2(t)的另一种定义:第19页/共34页 双差分对平衡调
8、制器和模拟乘法器一、基本电路一、基本电路1.1.单管电路单管电路2.2.差分放大电路差分放大电路(上册上册P189P189）双曲正切函数3.3.双差分对双差分对(下册下册P189P189）第20页/共34页三个差分对管：T1、T2 和 T3、T4 分别由 T5、T6 提供偏置电流，组成的差分对管由电流 I0 提供偏置。v1 交叉地加在 T1、T2 和 T3、T4 的输入端，v2 加在 T5、T6 的输入端。平衡调制器的输出电流 i 和 i 由上面两差分对输出电流合成。双端输出时，其值为i=i-i其中，(i1-i2)为 T1、T2 差分对的输出差值电流，(i4-i3)是 T3、T4 差分对的输出
9、差值电流，它们分别为第21页/共34页故其中，i5-i6 是 T5、T6 对管的输出差值电流，其值为所以4.4.th(x)的特点的特点 （1）当|x|2时，th(x)1;（3）当 x-2时，th(x)-1。当|v1|VT=26mV且|v2|260mVVT时,1.当v1=V1mcos 1t是小信号时，即V1m VT =26mV 所以，组合频率：双出时：第26页/共34页 例：当v1=Vcmcos ct是载波，大信号；v2=Vmcos t 调制信号时：则，组合频率：经过带通滤波器（BPF）可得双边带调幅波（DSB），即电路为平衡调制器（P191图4-2-8）。L、C、R为带通滤波器（BPF），其中
10、心频率 f0=fc，带宽BW=2F。注意，P191图中电路是单端输出，此时：再经过电容滤波后，vo=vo1的交流分量，频率成分和双端输出相同，只是幅度是双出的1/2。第27页/共34页（2）当v1=Vcmcos ct是载波，大信号；v2=VDC+Vmcos t 调制信号时：所以，组合频率：经过带通滤波器（BPF）可得普通调幅波（AM）。实际上没有加VDC，而是通过调电位器RW，使静态时I5 I6，这样即使v2=0,输出信号中也含有载波成分，从而得到AM波。第28页/共34页XFC1596 集成平衡调制器集成平衡调制器扩展 v 动态范围可扩展 v 动态范围的双差分对平衡调制器恒流源负载电阻载波调
11、制信号平衡电位器，确保 v=0 时 i=0T7T8 偏置电阻T5T6 偏置电阻T1T2 偏置电阻第29页/共34页 思考：(1)如希望v2的动态范围大一点，应怎么办？(2)如输出信号中载波的残留量太大怎么办？(3)估算各脚直流电位。第30页/共34页 四、双差分对模拟乘法器四、双差分对模拟乘法器MC1595作为通用的模拟乘法器，还必须同时扩展v1 1的动态范围。MC1595进一步扩展v1 1的动态范围用预失真法。MC1596用加射极电阻扩展v2 2的动态范围。例：电路A的输出和输入成指数关系，如在A电路前加B，其输出和输入成对数（指数反函数）关系，则y与x成线性关系。第31页/共34页 MC1595：MC1595：v1和v2都可以是大信号。第32页/共34页 第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页