电子教案-高频电子教案(第三版)-高频电子教案(第三版)-52-电子课件

主要要求：

了解非线性器件的相乘作用掌握二极管双平衡相乘器电路及其工作原理理解非线性器件的线性时变工作状态和开关工作状态理解模拟相乘器电路及其工作原理5.2相乘器电路5.2.1非线性器件的相乘作用一、非线性器件特性的幂级数分析法u1u2+u–+–+–+–UQi二极管的相乘作用uioQIQUQUQ泰勒级数：设f(x)在点x0有任何阶导数，则称幂级数为f(x)在x=x0处的泰勒级数该式在Q点的泰勒级数展开式为:5.2.1非线性器件的相乘作用一、非线性器件特性的幂级数分析法u1u2+u–+–+–+–UQi二极管的相乘作用uioQIQUQUQ的各幂级数项展开，可得:令u1=U1mcos

1t，u2=U2mcos

2t，则得众多组合频率分量的通式为：

p•q=

p

1

q2

p、q为0或正整数。其中p=q=1对应

1•1=

1

2

是有用乘积项产生的和频、差频，其余频率分量都由无用乘积项产生。由二次方产生了有用乘积项同时产生众多无用高阶相乘项，故相乘作用不理想。减小无用组合频率分量的途径：：选择合适的Q点，使非线性器件工作在特性接近平方律的区段.选用具有平方律特性的器件。3.常使非线性器件工作于线性时变工作状态或开关工作状态。二、线性时变工作状态1.工作条件：

u2为足够小的信号设u2足够小，则可忽略下式中二次方及其以上各次方项得与u2无关，仅仅是

u1的函数时变静态电流时变增量电导2.为何称为线性时变工作状态？i与u2的关系是线性的，但其系数是时变的，故称为线性时变工作状态。uioQIQtoUQQ1Q2u1u2时变工作点按大信号u1的变化规律随时间变化。对小信号u2而言，管子特性等效为时变工作点处的一小段切线，故呈线性特性。但切线斜率即增量电导随时变工作点而变。线性时变工作状态的图示则I0(u1)和g

(u1)都是周期函数，可用傅里叶级数展开；3.为何线性时变工作状态能减少无用组合频率分量？若u1=U1mcos

1tI0(u1)=I0+I1mcos

1t+I2mcos2

1t+…g(u1)=g0+g1cos

1t+g2cos2

1t+…直流分量基波二次谐波将u2=U2mcos

2t和上述两式代入有用频率分量当u1=U1mcos

1tI0(u1)=I0+I1mcos

1t+I2mcos2

1t+…g(u1)=g0+g1cos

1t+g2cos2

1t+…直流分量基波二次谐波将u2=U2mcos

2t代入；有用频率分量特点：1)式中含：直流成分，

1及各次谐波

2，

1及各次谐波与

2的组合频率。式中不含：

2

的各次谐波，

2

的各次谐波与

1及各次谐波的组合频率。2)有用频率与无用频率分量的间隔大，易滤除。线性时变工作状态能减少无用组合频率分量。三、开关工作状态u1u2+u–+–+–iu1=U1mcos

1tu2=U2mcos

2tU1m>U2mu1u2+–+–S1(u1)irD=1/gDS1(u1)=1

u1>00

u1<0o

tu1o

tS1(u1)富里叶展开周期函数S1(u1)：

直流u1基波u2基波输出电流中只含有：直流、

2、

1及其偶次谐波、

1及其奇次谐波与

2的组合频率分量。[例5.2.1]两只二极管构成调幅电路，变压器对称，N1=N2，

RLV1N1N1N2N2N2N2V2Tr1Tr2+u

–+uc

–+uD1–+uD2–+u

–+u

–i1i2iuD1=uc+u

uD2=uc–u

频谱：wcwc+

wc

3wc3wc

3wc+

5wc5wc

5wc+

w5.2.2二极管双平衡相乘器一、电路组成和工作原理设N1=N2忽略负载RL的反作用u1为大信号(决定二极管的通断)，u2为小信号当

u1>0V1、V2

导通，V3、V4

截止+u1–RLV1N1N1N2N2N2N2V2Tr1Tr2+u2–i1i2iV3V4+u1–RLV1V2i1i2i+u2–+u2–+u1–RLV3V4i3i4i+u2–+u2–当

u1<0V3、V4

导通，V1、V2

截止流过Tr2的总电流:令则：o

tS1(u1)o

tS1(u1)o

tS2(u1)wcwc+

wc

3wc3wc

3wc+

5wc5wc

5wc+

w结论：频谱与两只二极管组成的平衡调幅器相同，但幅度增大一倍。+u1–RLV1N1N1N2N2N2N2V2Tr1Tr2+u2–V3V4电路的改画：ABCD+u1–RLV1N1N1N2N2N2N2V2Tr1Tr2+u2–V3V4ABCD称为环型相乘器若二极管特性一致，变压器中心抽头上下完全对称，则各端口间良好隔离。信号分别从其中两个端口输入，则另一端口为相乘器输出端。二、二极管环型混频器件Tr1Tr281234567优点：

电路简单、噪声低、动态范围大、组合频率分量少、工作频带宽缺点：