【正文】 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 ?綜上所述 ， 施加反饋電阻后 ， 雙差分對(duì)電路工作在線(xiàn)性時(shí)變狀態(tài)或開(kāi)關(guān)工作狀態(tài) ， 因而特別適合作為頻譜搬移電路 。 例如 ， 作為雙邊帶振幅調(diào)制電路或相移鍵控調(diào)制電路時(shí) ， uA加載波電壓 ， uB加調(diào)制信號(hào) ， 輸出端接中心頻率為載波頻率的帶通濾波器 。 作為同步檢波電路時(shí) ， uA為恢復(fù)載波 ， uB加輸入信號(hào) ， 輸出端接低通濾波器 。 作為混頻電路時(shí) ， uA加本振電壓 ， uB加輸入信號(hào) ， 輸出端接中頻濾波器 。 ?雙差分電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 有增益 ， 不用變壓器 ， 易于集成化 ， 對(duì)稱(chēng)性精確 ， 體積小等優(yōu)點(diǎn) ， 因而得到廣泛的應(yīng)用 。 (584) (585) ?????????TAeBo VuRui2t a nh22? ? BAeo utKRi ?22?《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 圖 520 MC1596的內(nèi)部電路 V9500500V7VEE( － 8 V )6 . 8 k ?514500V8MC 159632RyV6V514＋－uy8－＋10uxV1V2V3V4RcRc3 . 9 k ? 3 . 9 k ?VCC( ＋ 12 V )126＋－uoic 3ic 4ic 6ic 5ic 2ic 1iaib雙差分電路是集成模擬乘法器的核心 。 模擬乘法器種類(lèi)很多 ，由于內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)不同 ， 各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)也不同 ， 其主要指標(biāo)有 : 工作頻率 、 電源電壓 、 輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍 、 線(xiàn)性度 、 帶寬等 。 圖 520 為 Mortorola MC1596內(nèi)部電路圖 ， 以雙差分電路為基礎(chǔ) ， 在 Y輸入通道加入了反饋電阻 ， 故 Y通道輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍較大 ， X通道輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍很小 。MC1596工作頻率高 ， 常用做調(diào)制 、 解調(diào)和混頻 。 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 ?差分對(duì)作為放大器時(shí)是四端網(wǎng)絡(luò) ， 其工作點(diǎn)不變 ， 不產(chǎn)生新的頻率分量 。 差分對(duì)作為頻譜線(xiàn)性搬移電路時(shí)是六端網(wǎng)絡(luò) ， 兩個(gè)輸入電壓中 ， 一個(gè)用來(lái)改變工作點(diǎn) ， 使跨導(dǎo)變?yōu)闀r(shí)變跨導(dǎo)；另一個(gè)則作為輸入信號(hào) ， 以時(shí)變跨導(dǎo)進(jìn)行放大 ， 因此稱(chēng)為時(shí)變跨導(dǎo)放大器 。 這種線(xiàn)性時(shí)變電路能夠產(chǎn)生新的頻率分量 ， 完成相乘功能 。 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 其它頻譜線(xiàn)性搬移電路 晶體三極管頻譜線(xiàn)性搬移電路 在時(shí)變工作點(diǎn) Eb(t)處 ， 將上式對(duì) u1展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù) ， 有 （ 586） (587) － EbEcu2u1＋f0ic圖 521 晶體三極管頻譜搬移原理電路 當(dāng)頻率不太高時(shí)，晶體管集電極電流 ic是 ube及 uce的函數(shù)，在忽略輸出電壓反作用的情況下， ic可近似表示為 ube的函數(shù)，即 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?121, utEfEuufufuufi bbbecebec ???????? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ??????????nbnbbbbcutEfnutEfutEfutEftEfi131211!1!312139?！?高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 ? f [Eb(t)]=f(ube)|ube=Eb(t)=Ic0(t)表示時(shí)變工作點(diǎn)處的電流 ， 其值隨參考信號(hào) u2周期性變化 。 圖 522（ a） 給出了 ic~ube曲線(xiàn) ， 同時(shí)畫(huà)出了Ic0(t)波形 ， 其表示式為 ? ? ????? tItIItI cccc 202202200 2c o sc o s ??(588) 圖 522 三極管電路中的時(shí)變電流 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 (589) （ 590） 式中 ， gm0是 gm(t)的平均分量 (直流分量 )， 它不一定是直流工作點(diǎn) Eb處的跨導(dǎo) 。 gm1是 gm(t)中角頻率為 ω2分量的振幅 ， 即時(shí)變跨導(dǎo)的基波分量振幅 。 時(shí)變跨導(dǎo) gm(t)的波形如圖 522（ b）所示 。 ? ?? ? ? ? ? ? ? ?tEubebetEubecb bbebbe duudfduditEf?? ??? 式中 ， dic/dube是晶體管的跨導(dǎo) ， f’[Eb(t)]是在 Eb(t)作用下晶體管的正向傳輸電導(dǎo) gm(t)。 gm(t)也隨 u2周期性變化 ， 稱(chēng)之為時(shí)變跨導(dǎo) ， 其傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為 ? ? ????? tgtggtg mmmm 22210 2c o sc o s ??《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 ()()()0 1 2 2 21[ ( ) ] , 1 , 2 , 3 ,![ ( ) ] c o s c o s 2 , 1 , 2 , 3 ,be bnn cb u E tnbenb n n ndif E t nn duf E t C C t C t n???? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 也是 u2的函數(shù)，同樣為角頻率為 ω2的周期性函數(shù)，可以用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi) (591) (592) 圖 522 三極管電路中的時(shí)變跨導(dǎo) 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 將式 (588)、 (590)、 (592)代入式 (587)，可得 (593) . 2 1 , 0 , 1 , 2 ,pq p q p q? ? ?? ? ? ? ? ? ?（ 594） ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ?? ? ???????????????????????????tUtCtCCntUtgtggtItIIutEfnutEfutgtIinnnnnmmmcccnbnbmcc112221011222102022022012110c o s2c o sc o s!1c o s2c o sc o s2c o sc o s!121????????? ?? ?? ???????????????????????為奇數(shù)為偶數(shù)－－ nxknCnxknCCxnkknnnkknnnnn210112022c o s212c o s21c o s 將 cosnω1t用三角公式 （ 57） 展開(kāi)帶入上式 ， 可看出 ic中的頻率分量包含了 ω1和 ω2的各次諧波分量以及 ω1和 ω2的各次組合頻率分量 。 （ 57） 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 由 （ 594） 式可知 ， 用晶體管組成的頻譜線(xiàn)性搬移電路 ， 其集電極電流中包含了無(wú)限多種組合頻率成分 ， 用濾波器選出需頻率分量 ， 就可實(shí)現(xiàn)所要求的頻譜線(xiàn)性搬移功能 。 一般情況下 ， 由于 U1U2， 通?？梢圆豢紤]高次項(xiàng) ，式 (593） 化簡(jiǎn)為 ic=Ic0(t)+gm(t)u1 （ 595） 等效為一線(xiàn)性時(shí)變電路 ， 其組合頻率也大大減少 ，只有 ω2 的各次諧波分量及其與 ω1的組合頻率分量nω2177。 ω1， n=0， 1， 2， … 。 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 晶體三極管頻譜線(xiàn)性搬移電路增益高 、 噪聲低 ， 但動(dòng)態(tài)范圍小 ， 非線(xiàn)性失真大 。 場(chǎng)效應(yīng)管 (FET)比雙極晶體管 (BJT)的性能好 ，因其特性近似于平方律 ， 動(dòng)態(tài)范圍大 ， 非線(xiàn)性失真小 。 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 (JFET)是利用柵漏極間的非線(xiàn)性轉(zhuǎn)移特性實(shí)現(xiàn)頻譜線(xiàn)性搬移功能的 。 場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性 iD～ uGS近似為平方律關(guān)系 ， 其表示式為 20( 1 )( 1 )GSD DSSpD GSmmGS puiIVdi uggdu V??? ? ?它的正向傳輸跨導(dǎo) gm為 (596) (597) 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 圖 523 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電流與跨導(dǎo)特性 iD / mA02468ID S S－ 2 － 1QVPuGB( a )－ 1gm－ 2gmQuGSgm0tu2U2tgm( t )( b )Q00???????? ???PGSmGSDm Vugdudig 10(597) (597)式中 ， gm0=2IDSS/|VP|為 uGS=0時(shí)的跨導(dǎo) 。 iD~ uGS及 gm~ uGS曲線(xiàn)如圖523所示 。 圖中 VP=2V， 工作點(diǎn) Q的電壓 EGS=1V。 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 令 uGS=EGS+U2cosω2t， 則對(duì)應(yīng) EGS點(diǎn)的靜態(tài)跨導(dǎo) 對(duì)應(yīng)于 uGS的時(shí)變跨導(dǎo)為 (598) (599) 其曲線(xiàn)如圖 523(b)所示 。 上式只適用于 gm的線(xiàn)性區(qū) 。 由于 VP為負(fù)值 ， 故式 (599)可改寫(xiě)成 202( ) co sm m Q mPUg t g g tV ???(5100) ???????? ??PGSmmQ VEgg 10? ? tVUggtVUgVEgtgPmmQPmPGSmm 2202200 c osc os1 ?? ??????????? ??《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 當(dāng)輸入信號(hào) u1=U1cosω1t， 且 U1U2時(shí) ， 漏極電流中的時(shí)變分量就等于 u1與 gm(t)的乘積 ， 即 21 1 0 1 1 1 0 1 2( ) ( ) co s co s co s co sD m m mPUi t g t U t g U t U g t tV? ? ? ?? ? ?(5101) 由 (5101)式可以看出 ， 由于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性iD~uGS近似為平方律關(guān)系 ， 其輸出量中所含的組合頻率分量相對(duì)于三極管電路要少得多 ， 在 U1U2時(shí)情況下 ， 只有 ωω2177。 ω1三個(gè)頻率分量 。 即使 U1U2條件不成立 ， 其頻率分量也只有 ω ω 2ω 2ω2 及 ω2177。 ω1等六個(gè)頻率分量 。 《 高頻電路原理與分析 》 第 5章 頻譜的線(xiàn)性搬移電路 由式 (5101)可以看出 ， 要完成頻譜的線(xiàn)性搬移功能 ， 必須用第二項(xiàng)才能完成 ， 則其搬移效率或靈敏度與第二項(xiàng)的系數(shù)或式 (5100)中的基波分量振幅 gm0U2／ |VP|有關(guān) 。 如果 Q點(diǎn)選在gm曲線(xiàn)的中點(diǎn) ， 則 gmQ=gm0/2。 U2應(yīng)在 gm的線(xiàn)性區(qū)工作 ， 這時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管頻譜搬移電路的效率較高 ， 失真小 。 202( ) co sm m Q mPUg t g g tV ???(5100) 21 1 0 1 1 1 0 1 2( ) ( ) co s co s co s co sD m m mPUi t g t U t g U t U g t tV? ? ? ?? ? ?(5101)