linChaer非線性電路基礎(chǔ)

2.2非線性電路分析基礎(chǔ)

現(xiàn)代通信及各種電子設(shè)備中，廣泛采用了頻率變換電路和功率變換電路，如調(diào)制、解調(diào)、變頻、倍頻、振蕩、諧振功放等，還可以利用電路的非線性特性實現(xiàn)系統(tǒng)的反饋控制，如自動增益控制(AGC)、自動頻率控制(AFC)、自動相位控制(APC)等。本節(jié)主要分析非線性電路的特性、作用及其與線性電路的區(qū)別，非線性電路的幾種分析方法。對實現(xiàn)頻率變換的基本組件模擬乘法器的特性、實現(xiàn)方法及應(yīng)用作了較詳盡的分析。2.2.1非線性電路的基本概念與非線性元件

常用的無線電元件有三類：線性元件、非線性元件和時變參量元件。線性元件的主要特點是元件參數(shù)與通過元件的電流或施于其上的電壓無關(guān)。例如，通常大量應(yīng)用的電阻、電容和空心電感都是線性元件。

一、非線性電路的基本概念

非線性元件的參數(shù)與通過它的電流或施于其上的電壓有關(guān)。例如，通過二極管的電流大小不同，二極管的內(nèi)阻值便不同；晶體管的放大系數(shù)與工作點有關(guān)；帶磁芯的電感線圈的電感量隨通過線圈的電流而變化。

時變參量元件與線性和非線性元件有所不同，它的參數(shù)不是恒定的而是按照一定規(guī)律隨時間變化的，但是這樣變化與通過元件的電流或元件上的電壓沒有關(guān)系?？梢哉J(rèn)為時變參量元件是參數(shù)按照某一方式隨時間變化的線性元件。例如，混頻時，可以把晶體管看成一個變跨導(dǎo)的線性參變元件。

常用電路是若干無源元件或(和)有源元件的有序聯(lián)結(jié)體。它可以分為線性與非線性兩大類。所謂線性電路是由線性元件構(gòu)成的電路。它的輸出輸入關(guān)系用線性代數(shù)方程或線性微分方程表示。線性電路的主要特征是具有疊加性和均勻性。若vi1(t)和vi2(t)分別代表兩個輸入信號，vo1(t)和vo2(t)分別代表相應(yīng)的輸出信號，即vo1(t)=f[vi1(t)]，vo2(t)=f[vi2(t)]，這里f表示函數(shù)關(guān)系。

若滿足vo1(t)+vo2(t)=f[vi1(t)+vi2(t)]，則稱為具有疊加性。若滿足avo1(t)=f[avi1(t)]，avo2(t)=f[avi2(t)]，則稱為具有均勻性，這里a是常數(shù)。若同時具有疊加性和均勻性，即a1*f[vi1(t)]+a2*f[vi2(t)]=f[a1*vi1(t)+a2*vi2(t)]，則稱函數(shù)關(guān)系f所描述的系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。非線性電路中至少包含一個非線性元件，它的輸出輸入關(guān)系用非線性函數(shù)方程或非線性微分方程表示例如，圖2-2-1所示是一個線性電阻與二極管組成的非線性電路。

圖2-2-1二極管電路及其伏安特性

圖2-2-1中，二極管是非線性器件，ZL為負(fù)載，V為所加信號，幅度不大。設(shè)非線性元件的函數(shù)關(guān)系為i=f(V)，若工作點選在Vo處，則電流i與輸入電壓V的關(guān)系為i=a0+a1(V–Vo)+a2(V–Vo)2+a3(V–Vo)3+……，這是一個非線性函數(shù)方程。

非線性電路不具有疊加性與均勻性。這是它與線性電路的重要區(qū)別。由于非線性電路的輸出輸入關(guān)系是非線性函數(shù)關(guān)系，當(dāng)信號通過非線性電路后，在輸出信號中將會產(chǎn)生輸入信號所沒有的頻率成分，也可能不再出現(xiàn)輸入信號中的某些頻率成分。這是非線性電路的重要特性。二、非線性元器件的特性

一個器件究竟是線性還是非線性是相對的。線性和非線性的劃分，很大程度上決定于器件靜態(tài)工作點及動態(tài)工作范圍。當(dāng)器件在某一特定條件下工作，若其響應(yīng)中的非線性效應(yīng)小到可以忽略的程度時，則可認(rèn)為此器件是線性的。但是，當(dāng)動態(tài)范圍變大，以至非線性效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位時，此器件就應(yīng)視為非線性的。例如，當(dāng)輸入信號為小信號時，晶體管可以看成是線性器件，因而允許用線性四端網(wǎng)絡(luò)等效之，用一般線性系統(tǒng)分析方法分析其性能；但是，當(dāng)輸入信號逐漸增大，以至于使其動態(tài)工作點延伸至飽和區(qū)或截止區(qū)時，晶體管就表現(xiàn)出與其在小信號狀態(tài)下極不相同的性質(zhì)，這時就應(yīng)把晶體管看作非線性器件。

廣義地說，器件的非線性是絕對的，而其線性是相對的。線性狀態(tài)只是非線性狀態(tài)的一種近似或一種特例而已。非線性器件種類很多，歸納起來，可分為非線性電阻(NR)、非線性電容(NC)和非線性電感(NL)三類。如隧道二極管、變?nèi)荻O管及鐵芯線圈等。本小節(jié)以非線性電阻為例，討論非線性元件的特性。其特點是：工作特性的非線性、不滿足疊加原理，具有頻率變換能力。所得結(jié)論也適用于其他非線性元件。非線性元件的工作特性

線性元件的工作特性符合直線性關(guān)系，例如，線性電阻的特性符合歐姆定律，即它的伏安特性是一條直線，如圖2-2-2所示。

圖2-2-2線性電阻的伏安特性曲線

與線性電阻不同，非線性電阻的伏安特性曲線不是直線。例如，半導(dǎo)體二極管是一非線性電阻元件，加在其上的電壓v與通過其中的電流i不成正比關(guān)系(即不滿足歐姆定律)。它的伏安特性曲線如圖2-2-3所示，其正向工作特性按指數(shù)規(guī)律變化，反向工作特性與橫軸非常近。

圖2-2-3半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線在實際應(yīng)用中的非線性電阻元件除上面所舉的半導(dǎo)體二極管外，還有許多別的器件，如晶體管、場效應(yīng)管等。在一定的工作范圍內(nèi)，它們均屬于非線性電阻元件。

2.非線性元件的頻率變換作用

如圖2-2-4所示半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線。當(dāng)某一頻率的正弦電壓作用于該二極管時，根據(jù)v(t)的波形和二極管的伏安特性曲線，即可用作圖的方法求出通過二極管的電流i(t)的波形，如圖2-2-4所示。圖2-2-4正弦電壓作用于半導(dǎo)體二極管產(chǎn)生非正弦周期電流

顯然，它已不是正弦波形(但它仍然是一個周期性函數(shù))。所以非線性元件上的電壓和電流的波形是不相同的。v=Vmsint(2-2-1)如果將電流i(t)用傅里葉級數(shù)展開，可以發(fā)現(xiàn)，它的頻譜中除包含電壓v(t)的頻率成分(即基波)外，還新產(chǎn)生了

的各次諧波及直流成分。也就是說，半導(dǎo)體二極管具有頻率變換的能力。若設(shè)崖非線虹性電公阻的廚伏安恐特性丑曲線駛具有株拋物制線形狀，仗即i孕=短Kv2(2歷-2額-2奧)式中研，K為常掀數(shù)。當(dāng)該鈔元件擔(dān)上加智有兩很個正營弦電穴壓v1系=搏V1m議si殺n1t和v2=忽V2m禿si限n2t時，莊即v激=吃v1迷+且v燃2歉=熟V1巡壽m箱si墊n1t搞+極V2此m唉si敲n2t備(榨2-事2-際3)將式(2溪-2的-3凱)代入新式(2顫-2既-2饞)，即好可求撐出通荒過元淡件的益電流窩為(2購-2宜-4憑)(2扇-2鑒-5言)用三肅角恒雅等式芝將上筒式展您開并饞整理誼，得上式尾說明愉，電叛流中記不僅格出現(xiàn)戰(zhàn)了輸棄入電啞壓頻陡率的該二次諧蟻波21和22，而刷且還纏出現(xiàn)均了由1和2組成擾的和攏頻(1+2)與差柳頻(1頃–2)以及依直流白成(伏)。這些莫都是齊輸入魔電壓V中所傭沒包居含的葬。一般品來說乎，非拖線性政元件殲的輸尸出信突號比絞輸入院信號升具有傳更為尋豐富洋的頻唯率成蒙分。哨在通殼信、孝廣播敏電路唉中，乖正是型利用與非線陰性元汁件的土這種咱頻率北變換號作用伯來實購現(xiàn)調(diào)貴制、劣解調(diào)銜、混皇頻等打功能慢的。3.非線節(jié)性電柳路不鏡滿足焦疊加部原理對于仁非線仁性電愈路來筆說，遣疊加布原理犧不再客適用池了。例如擁，將咽式v寇=職v1都+隸v怠2虜=樂V1原m偷si猾n1t氧+仗V鍵2m刊s謝in2t作用懸于式i弱=懇K抓v2所表貫示的般非線廢性元墓件時賴，得均到如預(yù)式(2慰-2糖-4拘)所表打征的痕電流轎。如瓦果根綿據(jù)疊公加原迎理，易電流i應(yīng)該估是v1和v2分別乘單獨械作用勸時所慢產(chǎn)生丘的電綱流之枯和，掌即(2聯(lián)-2么-6紋)(2池-2社-4扛)比較虧式(2氏-2回-4期)與式(2采-2臘-6醬)，顯短然是蔽很不犁相同吼的。這個燃簡單什的例茶子說辜明，蘭非線怨性電梯路不扶能應(yīng)烤用疊壩加原籠理。腥這是育一個賺很重共要的盞概念事?！?倚.2瘡.2非線抓性電與路的顆分析昨方法與線振性電至路相貪比，壞非線擦性電塊路的位分析呢與計漫算要宮復(fù)雜禿得多蹤蝶。垂在善線性燥電路品中，夜由于顫信號醬幅度欄小，洲各元炭器件墳的參仗數(shù)均爐為常夕量，嫂所以欄可用捐等效黨電路朗法借毛助于電公式墻較精益確地樓將電恨路指佛標(biāo)算茫出來鐘。而在駱非線凳性電曠路中柏，信思號的皮幅度鳥較大專，元病器件所呈非罵線性尺狀態(tài)椒，在浪整個落信號挽的動爛態(tài)范傳圍內(nèi)窄，這盛些元甘器件獲的參踏數(shù)不慎再是槍常數(shù)觀而是敗變量吧了，猛因此炕就無墻法再員用簡為單的述公式倍來做充計算.在分賽析非鮮線性沒電路效時，尋常常暢要用險到冪級院數(shù)分悠析法漆、指罪數(shù)函掀數(shù)分坐析法秧、折轟線分陰析法幻玉、時旋變參佳量分仆析法時、開乖關(guān)函完數(shù)分厲析法等，偵下面荷將對勺這些昆分析鴿方法鏈分別盯作一佳介紹魚。一、巧冪級昏數(shù)分跑析法各種良非線超性元恰件非換線性諷特性摩的數(shù)催學(xué)表蛛示式睬有著講不同芬形式雕，例誼如晶構(gòu)體管婚特性壯是指燃數(shù)函翅數(shù)，嬸場效蘭應(yīng)管揀特性魯是二滔次函演數(shù)等給等。改把輸灣入信冬號直藍(lán)接代團(tuán)入非拜線性愉特性寧的數(shù)獅學(xué)表樂示式床中，前就可筐求得鐵輸出馬信號盲。下面管以圖2-西2-扯5為例么，對托冪級頸數(shù)分垃析法喊作一體介紹糠。圖碗中，濃二極增管是君非線汗性器攏件，ZL為負(fù)絮載，v為所撲加小蒜信號任電壓五源。圖2-增2-企5二極菜管電隆路設(shè)非符線性癢元件聚的函直數(shù)關(guān)課系為i逆=f(稿v)(2潤-2議-7征)如果肥該函被數(shù)f(隨v)的各回階導(dǎo)或數(shù)存贊在，許則這根個函剛數(shù)可泥以展開成鬼冪級員數(shù)表謠達(dá)式鄭，即(2凡-2芳-8升)該級宣數(shù)的于各系填數(shù)與研函數(shù)i鏈=f(才v)的各顆階導(dǎo)教數(shù)有保關(guān)。若函竭數(shù)i覺=f(血v)在靜砌態(tài)工偵作點Vo附近貴的各蟲階導(dǎo)蒼數(shù)都以存在好，也可職在靜祥態(tài)工布作點Vo附近許展開號為冪倉級數(shù)費。這樣贊得到謊的冪高級數(shù)皆即泰抱勒級底數(shù)。(2如-2無-9犁)由數(shù)稿學(xué)分鍬析可借知，階上述弄冪級盾數(shù)展鴨開式相是一憤收斂筐函數(shù)雞，冪望次愈冷高的嶺項其搬系數(shù)惹就愈毫小，磁這一報特點衰為近黎似分脂析帶筋來了惰依據(jù)浩。冪栽級數(shù)泉到底協(xié)應(yīng)該污取多歐少項己，應(yīng)之由近辟似條申件來和決定篩。如框果要脾求近脈似的蓋準(zhǔn)確付性愈膨高，目或要找求近擴(kuò)似表穴達(dá)式抹的曲睡線范傅圍愈松寬，吵則所條取的逝次數(shù)怠就越鉛多。為分戶析簡填單，哈式(2言-2僻-9講)中只軟取前畫四項謠，即(2昏-2弊-1政0)若外點加兩糠個頻摟率的糞信號纏電壓代入束式著取前惰四項捆，得根據(jù)反以上峽分析坐，可求得出敘如下遇幾點送結(jié)論寇：(1連)由于畜元器頁件的飽非線券性作尿用，直輸出猜電流察中產(chǎn)環(huán)生了儲輸入躺電壓捏中不懂曾有騎的新刑頻率飄成分憶，如飛輸入辱頻率挑的諧抵波21和22、31和22；輸綠入頻演率及跌其諧摟波所遭形成嗽的各衰種組欲合頻通率1紗+2、1–2、1+途22、1–朗22、21+2、21–2。(2駕)各倍幕頻分換量和地各組圍合頻咬率分俘量的丟振幅煌與冪俯級數(shù)糟展開標(biāo)式中生同次柳冪項牧的系噸數(shù)有篇關(guān)，刪例如雅，21、22、1控+2、1–2等分目量的薯振幅誦與a2有關(guān)敘，而31、32、21+2、21–2、1+詠22、1–要22等分慨量的迷振幅揪與a3有關(guān)李，即晃高次兆諧波槐項的懂振幅眉與高株次冪御項的歲系數(shù)a有關(guān)酸。(3砌)電流野中的坦直流吉分量匆與輸滔入信來號的猜振幅撇平方鋤成正海比，刮偶次數(shù)諧波婆以及擴(kuò)系數(shù)噴之和(激p眾+屬q勿)為偶他數(shù)的睬各種限組合橋頻率碗成分漠，其真振幅召均只辭與冪網(wǎng)級數(shù)償?shù)呐伎虼雾棸迪禂?shù)(包括潛常數(shù)混項)有關(guān)呈，而簡與奇低次項烏系數(shù)段無關(guān)床；類槽似地料，奇肺次諧芹波以瞇及系助數(shù)之言和為已奇數(shù)床的各柔種組矛合頻精率成缺分，捆其振挑幅均挨只與慕非線碧性特持性表疏方式笛中的慎奇次消項系減數(shù)有起關(guān)，柳而與吃偶次科項系頌數(shù)無蹈關(guān)。(4槳)一般喉情況暑下，娘設(shè)冪求多項其式最略高次泥數(shù)等白于n，則岔電流抗中最榜高諧栽波次守數(shù)都弦不超迎過n；若如組合筒頻率瘋表示意為p1+霜q2和p1–慎q2，則沫有p政+q≤污n。(5陰)因為租冪級星數(shù)展美開式蜘中含升有兩慕個信匙號的撒相乘勉項，駕起到掉乘法及器的簽作用啞，因腐此，同所有錄組合軋頻率拆分量氧都是的成對佳出現(xiàn)綁的，累如有1池+2就一洲定有1就–2，有21鎖–2，就意一定插有21搭+2，等耀等。最后棕需要蛛指出油，實塵際工再作中萌非線群性元逮件總酷是要浩與一滿定性寒能的吐線性祝網(wǎng)絡(luò)蟻相互翠配合綢起來析使用歇的。侮非線騎性元搭件的裙主要茶作用隸在于溜進(jìn)行救頻率也變換違，線留性網(wǎng)深絡(luò)的喜主要閑作用憶在于眾選頻廚或者宏說濾瓜波。齡為了揭完成趟一定隔的功悠能，弱常常晚用具巾有選紐奉頻作隙用的花某種裙線性怎網(wǎng)絡(luò)不作為泥非線嚇性元蹲件的鄉(xiāng)豐負(fù)載影，以暴便從偶非線蒼性元翻件的躲輸出誦電流泛中取謹(jǐn)出所過需要綁的頻代率成征分，黃同時消濾掉懇不需砍要的穴各種孩干擾摘頻率倉成分危。二、明折線金分析乏法當(dāng)輸洋入信儉號足撥夠大懲時，味若用漂冪級各數(shù)分成析，恥就必尿須選喉取比寶較多歸的項揮，這餅將使奧分析袖計算占變得象很復(fù)竟雜。碌在這孕種情寧況下背，折壘線分冬析法朱是一蟲種比軍較好樓的分繡析方憂法。所謂苦折線離分析時法就絮是將非線惑性器蒜件的柿實際師特性捉曲線創(chuàng)根據(jù)診需要毒和可秧能，世用一域條或院多條白直線很段來樸近似慨它，竊然后蹈再依政據(jù)折長線參庸數(shù)，負(fù)分析貫輸出株信號捆與輸工入信泥號之表間的悲關(guān)系雙。信號儲較大蘆時，硬所有柏實際獻(xiàn)的非扎線性畝元件聾，幾耐乎都竿會進(jìn)爺入飽嗓和或暑截止戰(zhàn)狀態(tài)青。此來時，召元件她的非威線性色特性沫的突幕出表闊現(xiàn)是陸截止血、導(dǎo)弊通、賴飽和竟等幾條種不兆同狀拔態(tài)之動間的采轉(zhuǎn)換造。在戚大信荒號條岡件下乓，忽駱略iC—VB非線粗性特軋性尾廟部的戶彎曲悟，用蜓由OB、BC兩個肯直線疾段所衛(wèi)組成鼻的折奮線來躁近似遙代替書實際梁的特名性曲睜線，俗而不形會造蟲成多挪大的貫誤差卸，如姓圖2-比2-鄰6所示縫。圖2-草2-運6晶體橋三極徑管的期轉(zhuǎn)移羊特性曲線綱用折危線近滋似由于敬折線晶的數(shù)較學(xué)表勢示式奔比較卻簡單既，所幣以折謝線近杰似后籃使分野析大帳大簡侍化。制當(dāng)然狐，如坑果作腥用于夜非線舞性元起件的需信號長很小壓，而貧且運雷用范美圍又利正處勢在我捉們所蕩忽略駕了的觸特性埋曲線倚的彎沒曲部聲分，廈這時暖若采仔用折嬸線法協(xié)進(jìn)行蹦分析雄，就界必然憂產(chǎn)生浮很大沒的誤摟差。蛋所以喪折線瞞法只散適用液于大趙信號勤情況彈，例耐如功漂率放星大器盛和大評信號悠檢波刪器的稠分析墾都可稅以采捧用折寇線法且。當(dāng)晶瘡體三比極管短的轉(zhuǎn)陜移特室性曲吸線在燈其運拉用范頂圍很驕大時嗓，例顛如運售用于合圖2-逆2-釋6的AO肆C整個潮范圍蘿時，紋可以略用AB和BC兩條殊直線暑段所易構(gòu)成舒的折孤線來救近似綁。折百線的貪數(shù)學(xué)市表示短式為(2俊-2漿-1拒1)式中耍，VBZ是晶縫體管歲特性痕曲線貫折線劉化后期的截廣止電閥壓；gc跨導(dǎo)杯，即被直線BC的斜糊率。圖2-詠2-曲6中，玻實線械代表正非線工性器響件的使實際陜特性躺曲線路，虛稠線代酷表近謊似的也折線渣線段鹿，兩扣種特期性的敏最大溉誤差侮發(fā)生剖在折革線轉(zhuǎn)方折點薯附近飾，即B點附章近至掉電壓v較小忌的區(qū)志域，匙而在B點之摸右的求大信趟號區(qū)語段，神實際蝕特性棄和折志線段稻是很撿接近某的。折線走法的閥具體錢應(yīng)用肥--綁--刪--懸高頻億功率廈放大寨器。三、字線性尼時變蔬參量迎電路疏分析更法時變訊參量鄰元件粱是參鑰數(shù)按生照某霞一方跑式隨揭時間焦變化褲的線營性元霧件。歇例如眠，有糞大小潔兩個執(zhí)信號先同時絨作用妹于晶綿體管歪的基劑極，逮此時憶由于如大信窯號的假控制中作用捧，晶陣體管寸的靜興態(tài)工研作點叮隨它竄發(fā)生倉變動惠，這頸就使串晶體港管的麥跨導(dǎo)端亦隨容時間榴不斷飯變化盞。這愚樣，爺對小猶信號搭來說制，可子以把志晶體疊管看兼成一齡個變吃跨導(dǎo)紹的線舅性元極件，帥跨導(dǎo)盜的變邁化主烤要取萌決于捷大信怪號，瘡基本糟上與咳小信析號無飾關(guān)。紋變頻逐器中怠的晶叛體管麻就是愧這種蔥時變狼參量嗓元件院。由時興變參贏量元忘件所濫組成逢的電峰路，破叫做乒參變聞電路仙，有環(huán)時也忙稱為亂時變址線性堪電路止。非鬧線性睡器件客的線歉性時蔽變工怕作狀慈態(tài)示豆意圖寒如圖2-摟2-白7所示穗。(a難)亭(b良)圖2-逝2-撇7時變謠參量籠的信榮號變哈化兩個淹不同虜頻率糾的信萍號v1、v2同時問作用殺于伏昏安特培性為i執(zhí)=批f夏(v們)的非瓜線性根器件讀，靜娛態(tài)工性作點櫻為VQ。其騾中一句個信虜號(如v1翁)的幅捎值較鉆大，膽其變?nèi)丢{圍涉稠及器涼件特振性曲勢線中本較大胃范圍社的非恥線性益部分(但使父器件沃導(dǎo)通)，器稅件的漢特性名參量臨主要眠由(vQ+輛v1澆)控制崖，即源可把樂大信銷號近糊似看方作是飾非線職性器糖件的墾一附痰加偏氣置，駐此信脹號把博器件屋的工缺作點往周期字性地守在特船性曲靠線上坦移來澤移去瞇，由塑于非它線性易特性以曲線晚各點蒼處的日參量鼓是不逐同的呈，所狐以器走件的泰參量睬是受像大幅耀度信泉號控鑒制的還，也碰是周欲期性肚變化曲著的裙，時淘變參糟量的償名稱門即由兵此而怠來。(具流體公捎式推鑄導(dǎo)省晉略)以上呢我們醋分析垮了非怠線性斤電路匯中常殺用的踏幾種拿分析態(tài)方法解。實圓際上敗，非急線性國電路渣分析戴是一各個比述較復(fù)恩雜的培問題園，方尤法較映多。怖冪級棋數(shù)分親析法測、折方線分半析法蠻、線近性時宗變參盯量分雨析法淺僅是雅結(jié)合紫本書挖討論勸內(nèi)容季的幾螞種分捏析方筆法，遷對這譯些方注法，蔥本書櫻中也票只作第了較涂淺顯潛的分惑析介浴紹。母讀者賺如有艘需要曲，請伶參閱框有關(guān)槳參考慎文獻(xiàn)美?！?莫.2票.3非線問性電倚路的尾應(yīng)用在電傍子電防路系編統(tǒng)中無，非遇線性患電路冒的應(yīng)騙用十序分廣匆泛，豬而本鑰書中盲涉及會的應(yīng)很用可日歸納鍬為以呈下幾華方面傲：1.實現(xiàn)違信號半頻譜效的線吵性變繞換(頻譜鉛搬移)所謂培線性森頻率獲變換卻即在承頻率趙變換翅前后凍，信憂號頻宏譜結(jié)晨構(gòu)不領(lǐng)變，河只是修將信脆號頻揉譜無亡失真粘地在讓頻率遷軸上點搬移返，如券圖2-脅2-籃8(錯a)。第6章將返要講沾述的喪調(diào)幅謀、檢莫波和調(diào)混頻斃電路怎即為壞線性駱頻率測變換倒電路鬼。圖2-擋2-馬8辱(奧a)線性洗頻率善變換秤圖2.實現(xiàn)荷信號俯頻譜資的非億線性嶄變換所謂成非線肆性頻篩率變站換即矮頻率賓變換澆前后化，信截號的宅頻譜恩結(jié)構(gòu)坦發(fā)生異變換菊，不瓦是簡扇單的鉆頻譜寇搬譜惰過程冶，如準(zhǔn)圖4-賠8(喚b)。如主第5章將拆要講加述的勾角度椒調(diào)制親與解仁調(diào)過鋤程。圖2-到2-丟8咳(牲b)非線傲性頻全率變?nèi)Q圖§2輛.2陽.4模擬都相乘謠器及狠其頻投率變擺換作咳用模擬唱相乘吵器是僅一種陷時變評參量膝電路嚷。在瞎高頻乒電路把中，卸相乘宵器是貪實現(xiàn)緒頻率猜變換叛的基洞本組醋件，晝與一鍬般非辛線性終器件念相比咬，相朵乘器具可進(jìn)寄一步掉克服活某些茫無用的的組部合頻罵率分價量，團(tuán)使輸兩出信疊號頻傅譜得今以凈熔化。通信碎系統(tǒng)使及高到頻電責(zé)子技討術(shù)中欲應(yīng)用蛇最廣伏的乘泥法器粗有兩陡種，扣一種芽是二監(jiān)極管嘉平衡洽相乘拒器，杰另一什種是級由雙帥極型鎮(zhèn)或MO隔S器件陸構(gòu)成歇的四掩象限可模擬火相乘懇器。幼隨著杜集成木電路梯的發(fā)責(zé)展，肺這些嫂相乘雁器還坐具有鵝工作染頻帶竹寬、及溫度染穩(wěn)定勾性好己等優(yōu)熔點，鑼廣泛昆用于猛調(diào)制陵、解設(shè)調(diào)及酬混頻弊電路滾中。四象僑限模霞擬乘包法器按又大允致分疾為兩冬種。一種父是在謊集成掙高頻叫電路圓中經(jīng)晚常用波到的柄乘法趴器，剝它們寬大多咱屬于張非理溉想乘賢法電流路，堆是為源了完環(huán)成某工種功撓能而掘制成麥的一叫種專元用集掛成電誕路，危如電逼視接鵝收機(jī)熟中的氧視頻刊信號允同步訂檢波菌電路筆、相姨位檢種波電譽(yù)路以橡及調(diào)進(jìn)頻立胸體聲喉接收穴機(jī)中律的立杜體聲傾解碼盞電路呢等。饞這種躬乘法湯電路縱均采骨用差暢動電退路結(jié)詠構(gòu)。另一棉種是脊較為史理想紫的模槍擬乘械法器用，屬妙于通鍬用的貫乘法抓電路德，用副戶可讓用這汽種乘樸法器羞按需秒要設(shè)拆計，券完成躁其功暖能。增常用嶺的集樸成化且模擬詞乘法悶器的竟產(chǎn)品姐有BG解31址4、MC唉14塵94仰L/舅MC盾15掙94園L、MC創(chuàng)14堅96拆L/賄MC框15賤96釣L、XR溜-2恩20黑8/錘XR砌22淡08堪M、AD運53濱0、AD尤53立2、AD蘋53肚3、AD峰53早4、AD醒63湯2、BB陪42律13、BB評42逐14等。一、壇相乘衰器的婆基本盼特性魂及實絹現(xiàn)方臟法若輸虹入信魚號分辨別用v1(t丘)和v2(t歌)表示響，輸闖出信融號用vo(t)表示認(rèn)，則餓理想亦模擬狂乘法壓器的憐傳輸紅特性印方程綿可表子示為vo(t)=桶K笑v1(t獻(xiàn))v2(t漂)汽(爆2-郊2-奪18壩)式中鹿，K是乘呀法器勝的比犯例系刮數(shù)或奏增益職系數(shù)株。該遠(yuǎn)式表幸明，匠對一哄個理友想的帖相乘桃器，譯其輸姐出電成壓的剛瞬時地值vo(t)僅與告兩個團(tuán)輸入徐電壓逝在同伯一時壘刻的沾瞬時依值v1(t墓)和v2(t揀)的乘代積成儲正比樸，而這不包使含任床何其攜它分蝕量。湊輸入蟲電壓v1(t訴)和v2(t纏)可以壩是任冤意的指，即聰其波鏈形、要幅度巾、極著性和絹頻率(包括敗直流)均不靈受限炎制。理想消相乘拒器的給符號立如圖2-噴2-驢9所示夫。圖2-網(wǎng)2-模9模擬質(zhì)相乘停器符仁號根據(jù)稈乘法聾運算泳的代楚數(shù)性筒質(zhì)，臣相乘到器有群四個嫁工作蜂區(qū)域閱，它援們是買由相今乘器車的兩蔬個輸易入電挨壓的豈極性決確定斤的，奔并可復(fù)用X-戒Y平面烈中的毀四個盯象限揀表示廢，如宴圖2-鏡2-升10所示宵。圖2-止2-杯10四象轉(zhuǎn)限工奶作區(qū)單象底限相鳴乘器品：對塑兩個耽輸入都電壓紋都只臺能適承應(yīng)一汪種極熱性。二象原限相鑒乘器眉：只漆對一愧個輸妙入電螞壓能搭適應(yīng)妹正、巨負(fù)極大性，蜻而對另一舊輸入戴電壓銷只能防適應(yīng)鞭一種即極性木。四象汗限相倦乘器巴：能梳夠適辟應(yīng)兩旺個輸歪入電瞇壓四賀種極例性組謝合的惜相乘器，嚇即允健許兩恐個輸膏入信哨號的絲式極性形任意冊取定貿(mào)。目前沿采用贊的模洞擬相化乘器督，大動多數(shù)煌為四宅象限自相乘器勿。相乘附器根脂據(jù)適粗應(yīng)輸縣入信材號極腥性的攤不同券可分套為單萍象限映相乘間器、棋二象互限相克乘器羨和四布象限塘相乘以器。因為寨相乘允器有念兩個乞獨立壓的輸擔(dān)入信遙號，騰不同捷于一娃般放競大器由只有芽一個返輸入余信號步，所省以，過相乘揀器的欄特性孕經(jīng)常恒是以岡一個亮輸入眾信號世為參陰變量言，確掌定另符一輸切入信辛號與怎輸出致信號鈔之間嗎的特悅性。妙因此煮，模顧擬乘嘩法器撲電路癥也是眨一種毒時變浩參量嗓電路隔，它綱具有攏以下羅幾點劉主要借特性季：相乘奶器本叮質(zhì)是芳一個乘非線口性電藥路。歉例如棄，若揉相乘粒器兩優(yōu)輸入少端電揭壓分夠別是v1(t遣)茫=餓V1m胸co榆s1tv2(t啟)四=暫V2m能co閉s2t相乘浪器的茶輸出博電壓渴為1.線性損與非菠線性俘特性罪：vo(t雹)招=邊K稅V1m故V2m專co靠s1tco系s2t=K猛V1m叼V2m[牢co勺s(1+2)t眉+c附os原(1–2)t糟](2評-2逆-1軌9)其中擋，既蘭無1分量竭，也砌無2分量數(shù)，而位出現(xiàn)分了兩勿個新眉的頻率亂分量12，即咱實現(xiàn)存了非怎線性囑電路熄的頻穿率變臘換作鳴用，表現(xiàn)瓜了它層的非桂線性謙特性千。但是售，在賴特定門情況觀下，額例如份，當(dāng)耀相乘古器的萄一個撤輸入柔電壓為相某一伐恒定皂值，v1(t怠)=樣V1，另接一輸辯入電舍壓為染交流喪信號v2(t駐)時，刊其輸蜜出電瓶壓為vo(t)魔=漆K殃V1v2(t役)這時猛，相黑乘器攝相當(dāng)肆于一覺個增范益為KV1的線志性交母流放缸大器。分這個技例子禮說明社，在喪特定恥情況朝下，寨即兩損個輸起入電嘴壓中額有一個是牢直流礦信號董時，邀相乘追器可肝以看坊成是赴一個壯線性蔽電路幫，表嬌現(xiàn)了它的仿線性澆特性干。2.四象可限輸轎出特很性以相可乘器壩的一陰個輸裝入電皆壓作綠為參該變量炕，可架以得歸到另響一輸赴入電殃壓與頃輸出播電壓勢的關(guān)匪系稱犬為四讓象限鼓輸出究特性少。理跡想相隆乘器值的四看象限房誠輸出統(tǒng)特性截如圖2-填2-調(diào)11所示燥。(一完個非共零直倆流電意壓市滅，斜神率反跌應(yīng)了竄放大沾器的拍增益盡。)圖2-魂2-靠11理想若相乘已器的圍四象鮮限輸那出特江性從圖甜中可堆以看席出：1)相乘乞器的孫輸入皮、輸疊出電恥壓對份應(yīng)的政極性獵滿足幼數(shù)學(xué)運哄算規(guī)環(huán)則。2)只要食輸入軟信號講中有駛一個片電壓追為零僻，則污相乘鴉器的輸印出電科壓恒痕為零熔。3)若輸定入信津號中僅，一益?zhèn)€為部非零悅直流米電壓甘時，犁對另林一個庫輸入倍信號零來說菌，相湊乘器餃相當(dāng)徑于一鐮個放豎大器窄。放梯大器竟的增算益與嚇該直歪流電談壓有襪關(guān)。圖2-秧2-染11所示抗曲線歲的斜須率反廣映了輝放大憑器的脊增益寺。注意意，在追實際勇相乘豎器中窗，由狐于各情種原域因，靠其實她際特裝性往夠往與卸理想繡特性瞞有區(qū)朝別。磨主要址表現(xiàn)播為兩倦點：①對零獎輸入口信號畏電壓正的輸喘出不張為零喊。②輸出逐特性縣的非賀線性鑰。二、西四象珠限雙丈差分聯(lián)對模頌擬相戶乘器別原理實現(xiàn)景模擬閘相乘旺的方激法很買多，謙這里畜只介晨紹用蠢得最貓廣泛礙的四艘象限忙雙差妖分對犯模擬幅相乘榴電路,其原沒理電君路如趨圖2-隔2-累12所示典。圖2-喚2-高12雙差喉分模驚擬相秒乘器太原理惡圖由圖化可見光，T1與T2、T3與T4組成扮兩對老差分變電路尊，作揪為上角述兩蔥對差刻分電孕路的吳恒流彩源T5與T6也是揉一對欲差分鏟電路朝，其盜恒流乓源為Io。兩遮個輸柄入信扯號v1和v2分別撈加到T1難~T較4和T5尿~饅T6管的蔑基極尼，可填以平孫衡輸詢?nèi)?，男也可尾以將辣其中鉆任意筑一端盯接地叫變成押單端泥輸入束。T1與T3集電齡極接芳在一非起作唐一個贊輸出械端，T2與T4集電寒極接弦在一腐起作貸另一桑個輸墨出端悠，可革以平竿衡輸痰出，騾也可盆以將朝其中舒任意云一端誼接地謹(jǐn)變成愧單端揚輸出典。如果捎設(shè)v1戴=含v1mco蛙s1t，v2=匯v2mco重s2t，則voK(駝v1mco街s1t)館(v2mco漿s2t禁)(2密-2悟-2彼0)式(2犯-2背-2倘0)表明撥雙差惱分對額模擬期相乘亂器的借輸出女端存繼在兩糊輸入潤信號費的和說、差豎頻分勿量，澤可實奸現(xiàn)頻漲率變媽換功旋能。紡?fù)瑫r擦也說衫明相螞乘器顏輸出慶端的栗頻率拐分量療相對帖非線頃性器茫件頻嘴率變罷換后餐的頻盛率分過量少花得多芝，即揭輸出漢頻譜舌得以白凈化條，這圍是相祝乘器釀實現(xiàn)歲頻率譽(yù)變換使的主村要優(yōu)象點。圖2-泥2-鋸13單片蠅通用檔集成核化模烘擬乘院法器§2雙.2挎.5二極叼管平潔衡相薪乘器利用避二極殺管的胡非線謀性特特性也狡可以揚構(gòu)成垮相乘源器，振并且腸多采擊用平昨衡、蠅對稱癢的電振路形覽式，濱以保卷證調(diào)舍幅及測其它躁頻率插變換舞的性妹能要覆求。授這類哥相乘忍器主后要用可于高震頻范岸圍。圖2-惕2-出16是二含極管他平衡聰相乘帥器的或原理梢性電碧路(也可州將四卡只二笨極管者畫成溫環(huán)行男，叫景作環(huán)瓦行相濁乘器煩，它欲由圖2-槽2-記17所示辨的兩辱個平裂衡相巷乘器襲組成)。圖梳中要慮求各犬二極監(jiān)管特咬性完強(qiáng)全一蠟致，正電路偽也完話全對鴉稱，央分析能時忽聲略變卸壓器頃的損坡耗。圖2-啦2-法16二極蓬管雙獎平衡焰相乘如器久圖2-窄2-衡17二極盞管環(huán)戒形相綱乘器當(dāng)輸壓入信渣號較孤小時鴨，二倍極管筐的非翅線性過表現(xiàn)估為平新方特?fù)涡裕谎投?dāng)果信號敘較大倦時，狼二極喘管特幣性主掠要表傅現(xiàn)為約導(dǎo)通捕與截租止?fàn)顓f(xié)態(tài)的削相互田轉(zhuǎn)換相，即總開關(guān)抱式工垃作狀磨態(tài)。設(shè)二孫極管果工作束在大杏信號謀狀態(tài)南，所哀謂大除信號恭是指麻輸入弟的信己號電局壓振旗幅大筒于0.短5伏，陡此時鑄二極石管特分性主須要表嚼現(xiàn)為立導(dǎo)通溜和截香止?fàn)罱覒B(tài)的驅(qū)互相丘轉(zhuǎn)換資，即做開關(guān)馳工作至狀態(tài)躍，可遼采用卵開關(guān)板特性型進(jìn)行汽分析遼。實族際應(yīng)漁用中越也比渠較容上易滿齡足大即信號見要求撫。(a伸)俗(b珠)圖2-錢2-幼18由D1、D2和D3、D4分別肆組成擋的電惱路如果濾輸入評信號v1=V1mco獎s1t，v2=V2mco押s2t，且，V1m>>吉V2m，V1m>0橋.5反V，二獎極管蓬特性咱主要陳受v1控制。v1正半漠周時D1、D2導(dǎo)通慌，D3、D4截止輸；負(fù)鬧半周蘇時D1、D2截止場，D3、D4導(dǎo)通博。根據(jù)區(qū)圖2-貝2-保18拒(a榜)中所航示電北壓極鐘性，報忽略震輸出吩電壓比的反擔(dān)作用，乳可寫匠出加箭在D1、D2兩管放上的疤電壓vD1=尸v1+v2vD2=即v1–v2i1、i2以相塊反方珠向流薯過輸新出端課變壓蜂器初廣級，尤使變座壓器顧次級洋負(fù)載電犁流iL1,務(wù)2=鞠i砍1–嗚i2，將(2政-2深-3懂8)式代秤入可帽得iL熔1,干2脅=勻2gDv2漲S1樂(1邁t)(2賭-2話-2絨3)流過樹的電體流為i1僅=gDvD1S1聽(1深t)捐=gD(v胳1+途v蝕2)律S弦1虹(1溫t)i2辜=gDvD2S