非線性元器件頻率變換特性的分析方法(編輯修改稿)
2024-08-28 15:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 式 ωo=|177。 pω1177。 qω2|p、 q=0, 1, 2, … () 所以 , 輸出信號頻率是兩個不同輸入信號頻率各次諧波的各種不同組合 , 包含有直流分量 。 頻率變換電路的要求與實現(xiàn)方法 頻率變換電路可分為兩大類 , 即線性頻率變換電路與非線性頻率變換電路 。 線性頻率變換電路或者要求輸出信號頻率 ωo應(yīng)該是輸入信號頻率 ωs的某個固定倍數(shù) , 即 ωo=Nωs(如倍頻電路 ), 或者要求輸出信號頻率 ωo應(yīng)該是兩個輸入信號頻率 ω1和 ω2的和頻或差頻 , 即 ωo=ω1177。 ω2(如調(diào)幅電路 、 檢波電路和混頻電路 )。 這些電路的特點是輸出信號頻譜與輸入信號頻譜有簡單的線性關(guān)系 , 或者說 , 輸出信號頻譜只是輸入信號頻譜在頻率軸上的搬移 , 故又被稱為頻譜搬移電路 。 非線性頻率變換電路的特點是輸出信號頻譜和輸入信號頻譜不再是簡單的線性關(guān)系 , 也不是頻譜的搬移 , 而是產(chǎn)生了某種非線性變換 , 如調(diào)頻電路與鑒頻電路 。 晶體管是頻率變換電路里常用的非線性器件 。 由上一節(jié)例 , 當(dāng)兩個交流信號迭加輸入時 , 晶體管輸出電流里含有輸入信號頻率的無窮多個組合分量 。 而在調(diào)幅 、 檢波 、 混頻電路中 , 要求輸出信號頻率只是輸入信號頻率的和頻或差頻 , 因此 , 必須采取措施減少輸出信號中大多數(shù)無用的組合頻率分量 。 常用措施有以下幾條 : ① 采用具有平方律特性的場效應(yīng)管代替晶體管 。 由例 , 當(dāng)輸入是單頻信號時 , 場效應(yīng)管的輸出頻譜中無二次以上的諧波分量 。 如果輸入信號包含兩個頻率分量 ω1和 ω2, 可以推知輸出信號頻譜中將只有直流 , ω1, ω2, ω1177。 ω2, 2ω1和 2ω2 幾個分量 。 ② 采用多個晶體管組成平衡電路 , 抵消一部分無用組合頻率分量 。 在以后章節(jié)將具體介紹有關(guān)電路 。 ③ 使晶體管工作在線性時變狀態(tài)或開關(guān)狀態(tài) , 可以大量減少無用的組合頻率分量 。 ④ 采用濾波器來濾除不需要的頻率分量 。 實際上 , 濾波器已成為頻率變換電路中不可缺少的組成部分 。 在以后章節(jié)介紹的各種頻率變換電路里 , 我們將會看到各種不同類型濾波器所起的重要作用 。 由例 , 若兩個不同頻率的交流信號同時輸入 , 晶體管輸出信號的頻譜是由式 ()決定的眾多組合分量 。 如果其中一個交流信號的振幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另一個交流信號的振幅 , 即 u2u1, 那么又會產(chǎn)生什么結(jié)果呢 ? 如果 u2u1, 則可以認(rèn)為晶體管的工作狀態(tài)主要由 UQ與 u1決定 , (UQ+u1)處將輸出電流 iC展開為冪級數(shù) , 可以得到： iC=f(uBE)=f(UQ+u1+u2) =f(UQ+u1)+f′(UQ+u1)u2+ f″(UQ+u1)u22+…+ f(n)(UQ+u1)un2+… 因為 u2很小 , 故可以忽略 u2的二次及以上各次諧波分量 , 由此簡化為 : iC≈f(UQ+u1)+f′(UQ+u1)u2=I0(t)+g(t)u2 () 其中 I0(t)=f(UQ+u1), g(t)=f′(UQ+u1) I0(t)與 g(t)分別是 u2=0時的電流值和電流對于電壓的變化率 (電導(dǎo) ), 而且它們均隨時間變化 (因為它們均隨 u1變化 , 而 u1又隨時間變化 ), 所以分別被稱為時變靜態(tài)電流與時變電導(dǎo) 。 由于此處 g(t)是指晶體管輸出電流 iC對于輸入電壓 uBE的變化率 , 故又稱為時變跨導(dǎo) 。 由式 ()
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