【文章內(nèi)容簡介】 的靜態(tài)工作點(diǎn)隨它發(fā)生變動(dòng)，這就使晶體管的跨導(dǎo)亦隨時(shí)間不斷變化。這樣，對小信號來說，可以把晶體管看成一個(gè)變跨導(dǎo)的線性元件，跨導(dǎo)的變化主要取決于大信號，基本上與小信號無關(guān)。變頻器中的晶體管就是這種時(shí)變參量元件。 由時(shí)變參量元件所組成的電路，叫做參變電路，有時(shí)也稱為時(shí)變線性電路。非線性器件的線性時(shí)變工作狀態(tài)示意圖如圖 227所示。 (a) (b) 圖 227 時(shí)變參量的信號變化 iBvQAv1= V1c o s ?1tv2= V2c o s ?st+–iDZ Lv 2+–v 1V Q 兩個(gè)不同頻率的信號 v v2同時(shí)作用于伏安特性為i = f (v)的非線性器件，靜態(tài)工作點(diǎn)為 VQ。其中一個(gè)信號 (如 v1 ) 的幅值較大，其變化范圍涉及器件特性曲線中較大范圍的非線性部分 (但使器件導(dǎo)通 )，器件的特性參量主要由 (vQ + v1)控制，即可把大信號近似看作是非線性器件的一附加偏置，此信號把器件的工作點(diǎn)周期性地在特性曲線上移來移去，由于非線性特性曲線各點(diǎn)處的參量是不同的，所以器件的參量是受大幅度信號控制的，也是周期性變化著的，時(shí)變參量的名稱即由此而來。 另一個(gè)信號 v2遠(yuǎn)小于 v1，可以近似認(rèn)為對器件的工作狀態(tài)變化沒有影響。此時(shí)流過器件的電流為 i (t) = f (v)= f (VQ + v1 + v2) (2212) 可將 VQ + v1看成器件的交變工作點(diǎn)，則 i(t)可在其工作點(diǎn) (vQ + v1)處展開為泰勒級數(shù) (2213) 2Q 1 Q 1 2 Q 1 2( n ) nQ 1 21( ) ( ) ( ) ( )2!1()!t f f ffn? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ?i v v v v v v v vv v v 由于 v2的值很小，可以忽略二次方及其以上各項(xiàng)，則 i (t)近似為 (2214) 其中 f(VQ + v1)是 v2=0 時(shí)僅隨 v1變化的電流，稱為時(shí)變靜態(tài)電流， f?(VQ+ v1)隨 VQ + v1而變化，稱為時(shí)變電導(dǎo)g(t)。 f(VQ + v1)和 f?(VQ+ v1)都是隨 V1變化的周期函數(shù)，傅立葉基數(shù)展開后式 (2214)可以寫為 i (t) ? Io(t) + g (t)? v2 (t) (2215) 21Q1Q )()()( vvvvvi ????? fft????11no c osntngg ?tnVgtnVgtVtng mnmnmn )c os (21)c os (21c osc os 212212221 ?????? ?????將 vQ + v1 = VQ+V1mcos?1t， v2= V2mcos?2t 代入式 (2214)展開并整理，得 ic≈(I c0+Icm1cos?1t+Icm2cos2?1t + … ) + (g0+ g1cos?1t+g2cos2?1t+… ) V2mcos?2t =Io(t)+[ ] V2m cos?2t (2216) 其中 (2217) 由此可以看出，受 v1控制的晶體管跨導(dǎo)的基波分量和諧波分量與信號電壓 V2mcos?2t的乘積將產(chǎn)生和頻與差頻所組成的新的頻率分量，即完成頻率變換的作用。 上述分析說明，當(dāng)兩個(gè)信號同時(shí)作用于一個(gè)非線性器件，其中一個(gè)振幅很小，處于線性工作狀態(tài)，另一個(gè)為大信號工作狀態(tài)時(shí)，可以使這一非線性系統(tǒng)等效為線性時(shí)變系統(tǒng)。 以上我們分析了非線性電路中常用的幾種分析方法。實(shí)際上，非線性電路分析是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，方法較多。冪級數(shù)分析法、折線分析法、線性時(shí)變參量分析法僅是結(jié)合本書討論內(nèi)容的幾種分析方法，對這些方法，本書中也只作了較淺顯的分析介紹。讀者如有需要，請參閱有關(guān)參考文獻(xiàn)。 167。 非線性電路的應(yīng)用 在電子電路系統(tǒng)中，非線性電路的應(yīng)用十分廣泛，而本書中涉及的應(yīng)用可歸納為以下幾方面： 1. 實(shí)現(xiàn)信號頻譜的線性變換 (頻譜搬移 ) 所謂線性頻率變換即在頻率變換前后，信號頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號頻譜無失真地在頻率軸上搬移，如圖 228(a)。第 6章將要講述的調(diào)幅、檢波和混頻電路即為線性頻率變換電路。 圖 228 (a) 線性頻率變換圖 相對振幅? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 0?? 0 – ? 4 ? 0?? 0 + ? 4 2. 實(shí)現(xiàn)信號頻譜的非線性變換 所謂非線性頻率變換即頻率變換前后，信號的頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生變換，不是簡單的頻譜搬譜過程，如圖 48(b)。如第 5章將要講述的角度調(diào)制與解調(diào)過程。 圖 228 (b) 非線性頻率變換圖 相對振幅? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 0?? 0 – ? n ? 0?? 0 + ? n 3. 實(shí)現(xiàn)變參量電路 這是非線性電路的一種特殊應(yīng)用， 線性和非線性頻率變換電路的原理和分析在后面各章節(jié)詳細(xì)分析。 167。 模擬相乘器及其頻率變換作用 模擬相乘器是一種時(shí)變參量電路。在高頻電路中，相乘器是實(shí)現(xiàn)頻率變換的基本組件，與一般非線性器件相比，相乘器可進(jìn)一步克服某些無用的組合頻率分量，使輸出信號頻譜得以凈化。 在通信系統(tǒng)及高頻電子技術(shù)中應(yīng)用最廣的乘法器有兩種，一種是二極管平衡相乘器，另一種是由雙極型或 MOS器件構(gòu)成的四象限模擬相乘器。隨著集成電路的發(fā)展，這些相乘器還具有工作頻帶寬、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于調(diào)制、解調(diào)及混頻電路中。 四象限模擬乘法器又大致分為兩種。 一種是在集成高頻電路中經(jīng)常用到的乘法器，它們大多屬于非理想乘法電路，是為了完成某種功能而制成的一種專用集成電路，如電視接收機(jī)中的視頻信號同步檢波電路、相位檢波電路以及調(diào)頻立體聲接收機(jī)中的立體聲解碼電路等。這種乘法電路均采用差動(dòng)電路結(jié)構(gòu)。 另一種是較為理想的模擬乘法器，屬于通用的乘法電路，用戶可用這種乘法器按需要設(shè)計(jì)，完成其功能。常用的集成化模擬乘法器的產(chǎn)品有 BG31 MC1494L/MC1594L、MC1495L/MC1595L、 XR2208/XR2208M、 AD5 AD53AD53 AD53 AD63 BB421 BB4214等。 一、相乘器的基本特性及實(shí)現(xiàn)方法 若輸入信號分別用 v1(t)和 v2(t)表示，輸出信號用vo(t)表示，則理想模擬乘法器的傳輸特性方程可表示為 vo(t)= Kv1(t)?v2(t) (2218) 式中， K是乘法器的比例系數(shù)或增益系數(shù)。該式表明，對一個(gè)理想的相乘器，其輸出電壓的瞬時(shí)值 vo(t)僅與兩個(gè)輸入電壓在同一時(shí)刻的瞬時(shí)值 v1(t)和 v2(t)的乘積成正比，而不包含任何其它分量。輸入電壓 v1(t)和 v2(t)可以是任意的，即其波形、幅度、極性和頻率 (包括直流 )均不受限制。 理想相乘器的符號如圖 229所示。 X ZYZYX圖 229 模擬相乘器符號 根據(jù)乘法運(yùn)算的代數(shù)性質(zhì)，相乘器有四個(gè)工作區(qū)域，它們是由相乘器的兩個(gè)輸入電壓的極性確定的，并可用 XY平面中的四個(gè)象限表示，如圖2210所示。 圖 2210 四象限工作區(qū) v yⅠv x ＞ 0v y ＞ 0v xv x ＞ 0v y ＜ 0Ⅳv x ＜ 0v y ＜ 0ⅢⅡv x ＜ 0v y ＞ 0單象限相乘器：對兩個(gè)輸入電壓都只能適應(yīng)一種極性。 二象限相乘器：只對一個(gè)輸入電壓能適應(yīng)正、負(fù)極性，而對 另一輸入電壓只能適應(yīng)一種極性。 四象限相乘器：能夠適應(yīng)兩個(gè)輸入電壓四種極性組合的相乘 器，即允許兩個(gè)輸入信號的極性任意取定。 目前采用的模擬相乘器，大多數(shù)為四象限相 乘器。 相乘器根據(jù)適應(yīng)輸入信號極性的不同可分為單象限相乘器、二象限相乘器和四象限相乘器。 因?yàn)橄喑似饔袃蓚€(gè)獨(dú)立的輸入信號，不同于一般放大器只有一個(gè)