5频率变换电路的特点和分析方法.pptVIP

第5章 频率变换电路的特点及分析方法;线性电路：由全部线性元件组成的电路 时域：输出信号波形与输入信号波形相同，只是幅度发生了变化； 频域：输出信号的频率分量与输入信号的频率分量相同;;5.2 非线性元器件频率变换特性的分析方法;晶体二极管的伏安特性 ; 利用指数函数的幂级数展开式;5.2.2折线函数分析法;5.2.3幂级数分析法;式中; 综上所述, 非线性元器件的特性分析是建立在函数逼近的基础之上。当工作信号大小不同时, 适用的函数可能不同, 但与实际特性之间的误差都必须在工程所允许的范围之内。 ;5.3 频率变换电路的要求与实现方法;一、两个余弦信号作用在非线性元件的一般情况;根据二项式公式 ;可见组合频率分量出现的规律为： 1）、所有组合频率都是成对出现的； 2）、p ＋ q ＝ 偶数的组合频率分量，都是由幂级数中n为偶数，且n≥（p ＋ q）各偶次方项产生的；p ＋ q ＝ 奇数的组合频率分量，都是由幂级数中n为奇数，且且n≥（p ＋ q）奇次方项产生的。 3）、组合频率最高阶数p ＋ q≤n。;当两个频率不一样的信号通过非线性器件，会产生很多的频率分量，有些是有用分量，有些是无用分量，必须采取措施保留有用分量，抑制无用分量。;（2） 采用多个晶体管组成平衡电路, 抵消一部分无用组合频率分量。 在以后章节将具体介绍有关电路。  （3） 使晶体管工作在线性时变状态或开关状态, 可以大量减少无用的组合频率分量。  （4） 采用滤波器来滤除不需要的频率分量。实际上, 滤波器已成为频率变换电路中不可缺少的组成部分。在以后章节介绍的各种频率变换电路里, 我们将会看到各种不同类型滤波器所起的重要作用。 ;5.3.2线性时变工作状态 若两个不同频率的交流信号同时输入, 晶体管输出信号的频谱是众多组合分量。 如果其中一个交流信号的振幅远远小于另一个交流信号的振幅, 即u2u1, 那么又会产生什么结果呢?; 因为u2很小, 故可以忽略u2的二次及以上各次谐波分量, 由此简化为: 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);线性时变工作状态时I0(t)与g(t)的波形;若u1=Um1cosω1t, u2=Um2cosω2t, 在周期性电压UQ+Um1cos·ω1t 作用下, g(t)也是周期性变化的, 所以可展开为傅里叶级数：; 同样, I0(t)也可以展开为傅里叶级数: ; 开关状态：若u1的振幅足够大时, 晶体管的转移特性可采用两段折线表示, 设UQ=0, 则晶体管半周导通半周截止, 完全受u1的控制。这种工作状态称为开关工作状态, 是线性时变工作状态的一种特例。在导通区, g(u)是一个常数gD, 而g(t)是一个矩形脉冲序列。 ;工作于开关状态时I0(t)与g(t)的波形 ;单向开关函数 ; 由于K1(ω1t)中包含直流分量和ω1的奇次谐波分量, 所以上式iC中含有直流分量、ω1的偶次谐波分量、ω2分量以及|±(2n-1)ω1±ω2|分量(n=1, 2, …)。; 例 5.3 在图例5.3所示差分对管中, 恒流源I0与控制电压u2是线性关系, 有I0=A+Bu2, A、B均为常数, 分析差分对管输出电流i=iC1-iC2中的频率分量。已知u1=Um1cosω1t,u2=Um2cosω2t。 ; 解：根据晶体三极管转移特性的指数函数表达式,当其工作在放大区时分别写出;故;图 5.3.4 与u的关系 ;令;当u1较大时(Um1＞260 mV; 第6章与第7章将要介绍的调制、解调与混频电路是通信系统中的重要组成部分。从频域的角度来看, 它们都被称为频率变换电路, 属于非线性电路范畴。本章作为学习这两章的入???, 介绍了以下基础知识: (1) 频率变换电路的输出能够产生输入信号中没有的频率分量。频率变换功能必须由非线性元器件实现, 所以非线性元器件特性分析是频率变换电路分析的基础。  ; (2) 非线性元器件的特性分析建立在函数逼近的基础上。 一般可采用超越函数(如指数函数、 双曲函数等)、 折线函数或幂级数来逼近, 但要注意工作信号大小不同或偏置电压不同时, 适用的函数可能不一样。 ; (3) 当输入是单一交流信号时, 晶体管的输出是输入信号频率的各次谐波；当输入是两个交流信号迭加时, 晶体管的输出是输入两信号频率的各次谐波的组合分量。然而, 实际