频谱的线性搬移电路.ppt

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1、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5.1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频谱搬移电路的分类频谱的线性搬移——振幅调制与解调、混频、倍频频谱非线性搬移——频率调制与解调、相位调制与解调非线性频率变换电路的特点是输出信号频谱和输入信号频谱不再是简单的线性关系，而是产生了某种非线性变换，如：调频（调相）电路、鉴频（鉴相）电路线性频率变换电路的特点是输出信号频谱与输入信号频谱有简单的线性关系，如：1.和频或差频，即ω0=ω1±ω2(如调幅电路、检波电路和混频电路，输出信号频率是两个输入信号频率的和

2、值或差值2.倍频，即ω0=Nωc，输出信号频率是输入信号频率的固定倍数1.非线性器件具有频率生成的功能，即能够产生与输入信号不同频谱的信号3.不同的功能电路对输入输出的频谱要求不同。2.滤波器具有选频的功能，即从前级频率产生电路输出的众多频谱中选出所需的频率，并且滤掉多余的频率成分频谱搬移电路模型幂级数展开法和线性时变分析法二极管、三极管、场效应管、集成模拟乘法器非线性器件频谱搬移的数学模型5.1非线性电路的分析方法5.1.1非线性函数的级数展开分析法非线性器件的伏安特性用泰勒级数展开1.若u1＝U1cosω1t，u2=0，有n为奇数n为偶数所以ω0=nω可以用于倍

3、频器电路2.若u1＝U1cosω1t，u2＝U2cosω2t，则有所以ω0=ω1±ω2可以用于AM调制、解调和混频电路例：一非线性器件的伏安特性为：试写出电流i中所含的频率分量例：若非线性器件的伏安特性幂级数表示i=a0+a1u+a3u3,式中a0、a1、a3是不为零的常数，信号u是频率为150kHz和200kHz的两个正弦波，问电流中能否出现50kHz和350kHz的频率成分？为什么？电流中所含的频率分量不能出现50kHz和350kHz的频率成分5.1.2线性时变电路分析法在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有若u1足够小,可忽略u1的二次方及其以上各次方项,则该式

4、为时变静态电流时变跨导时变偏置电压将具有这种关系的电路称作线性时变电路若u1＝U1cosω1t，u2＝U2cosω2t，时变偏置电压为一周期性函数,时变静态电流和时变跨导也必为周期性函数,可用傅里叶级数展开线性时变电路所以其频率分量为：选出其中的ω0=ω1±ω2可以用于AM调制、解调、混频电路选出其中的ω0=nω可以用于倍频器电路说明：实现模型为：相对于幂级数分析法，采用线性时变模型，电路输出频率中无用频率分量大大减少有利于后期的滤波处理线性时变电路仍然是非线性电路，是非线性电路在一定条件下（u1相对于u2较小）的工程近似例一个晶体二极管,用指数函数逼近它的伏安特性,

5、即采用线性时变分析法，得在线性时变工作状态下,表示为在线性时变工作状态下表示为式中用傅里叶级数展开其中因而所以其频率分量为：表示为5.2二极管电路二极管伏安特性的折线近似5.2.1单二极管电路假设U2>>U1假设U2>>Up对于u2＝U2cosω2t，有合并写成时变电导线性时变电路其中开关函数K（ω2t）傅里叶级数展开为代入流过二极管的电流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（3）控制信号u2频率的偶次谐波分量（2）由输入信号u1频率与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量5.2.2二极管平衡电路加到两管的电压流过两管的电流i1、i2在T

6、2次级产生的电流分别为:流过二极管的电流iD中的频率分量有:（1）输入信号u1的频率分量（2）输入信号u1频率与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量二极管桥式电路桥截止桥导通其中输出电压中的频率分量有:（1）输入信号u1的频率分量（2）输入信号u1频率与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量5.2.3二极管环形电路加到两管的电压流过两管的电流加到两管的电压流过两管的电流正向开关函数反向开关函数流过两管的电流正向开关函数反向开关函数双向开关函数三个开关函数的傅里叶展开式输出电流的频率分量有:输入信号u1频率与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量5.3差分对电

7、路5.3.1单差分对电路2.传输特性（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。（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。这是因为当

8、x

9、<1时,tanh（x／2）≈x／2,即当

10、u

11、＜VT＝26mV时,io=I0tanh（u/2VT）≈I0u/2VT。（3）若输入电压很大,一般在

12、u

13、>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。3.差分对频谱搬移电路有ω1、ω1±ω2频率分量