第4章 振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路-2

1、第第 4 章章振幅調(diào)制、解調(diào)振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路與混頻電路4.2相乘相乘器電路器電路4.2.1非線性器件的相乘作用及其特性非線性器件的相乘作用及其特性4.2.2雙差分對(duì)平衡調(diào)制器和模擬相乘器雙差分對(duì)平衡調(diào)制器和模擬相乘器4.2.3大動(dòng)態(tài)范圍平衡調(diào)制器大動(dòng)態(tài)范圍平衡調(diào)制器 AD6304.2.4 二極管雙平衡混頻器二極管雙平衡混頻器 功能：實(shí)現(xiàn)功能：實(shí)現(xiàn)頻譜搬移頻譜搬移。 實(shí)現(xiàn)：利用實(shí)現(xiàn)：利用非線性器件非線性器件。 本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)內(nèi)容：1非線性器件的非線性器件的相乘相乘作用及其特性作用及其特性( (時(shí)變參量分析法時(shí)變參量分析法) )；2雙差分對(duì)平衡調(diào)制器和模擬相乘器；雙差分對(duì)平衡調(diào)制器和模擬相

2、乘器；3大動(dòng)態(tài)范圍平衡調(diào)制器大動(dòng)態(tài)范圍平衡調(diào)制器 AD630；4二極管雙平衡混頻器。二極管雙平衡混頻器。4.2.1 非線性器件的相乘作用及其特性非線性器件的相乘作用及其特性一、一般分析一、一般分析例如二極管、晶體管，其伏安特性為例如二極管、晶體管，其伏安特性為i = f(v)( (4- -2- -1) )式中，式中，v = VQ + v1 + v2VQ ：靜態(tài)工作點(diǎn)電壓靜態(tài)工作點(diǎn)電壓， v1、v2 ：輸入電壓。輸入電壓。泰勒級(jí)數(shù)的定義泰勒級(jí)數(shù)的定義 泰勒級(jí)數(shù)的定義 ：若函數(shù)f（x）在點(diǎn)的某一鄰域內(nèi)具有直到（n+1）階導(dǎo)數(shù)，則在該鄰域內(nèi)f（x）的n階泰勒公式為：nnxxnxfxxxfxxxfxf

3、xf)(!)()(! 2)()()()(00)(200000 nnxxnxfxxxfxxxfxfxf)(!)()(! 2)()()()(00)(200000 令令 x = VQ + v1 + v2 ， i = f(v)。在在 Q 點(diǎn)的展開式為點(diǎn)的展開式為, Q = VQ nnnnnnvvavvavvavvaai0212122122110)()()()(式中，式中，a0，a1， ，an 由下列通式表示由下列通式表示( (4- -2- -2) )!)(d)(d!1Q)(QnVfvvfnanVvnnn ( (4- -2- -3) )由二項(xiàng)式定理，所以由二項(xiàng)式定理，所以 nmmmnnnvvamnmnv

4、v02121)!( !)( 00210021021)!( !)!( !()(nnmmmnnnnnmmmnnnnvvamnmnavvmnmnvvai( (4- -2- -4) )可見，在兩個(gè)電壓同時(shí)作用下，響應(yīng)電流中：可見，在兩個(gè)電壓同時(shí)作用下，響應(yīng)電流中： 出現(xiàn)了兩個(gè)電壓的出現(xiàn)了兩個(gè)電壓的相乘相乘 2a2v1v2，( (m = 1，n = 2) 出現(xiàn)了無用出現(xiàn)了無用高階相乘項(xiàng)高階相乘項(xiàng)，( (m 1，n 2) )。設(shè)設(shè) v1 = V1mcos 1t，v2 = V2mcos 2t ，代入，代入( (4- -2- -4) )式式，由由三角變換三角變換，可知該非線性器件的輸出電流中包含眾多組，可知該

5、非線性器件的輸出電流中包含眾多組合頻率電流分量，用通式表示合頻率電流分量，用通式表示 p,q = | p 1 q 2|，( (p，q = 0，1，2 ， ) ) ( (4- -2- -5) )其中，只有其中，只有 p = 1，q = 1 的和頻或差頻的和頻或差頻( ( 1,1 = | 1 2|) ) 是有用的，而其他組合頻率分量都是無用的。是有用的，而其他組合頻率分量都是無用的。消除無用組合頻率分量的措施：消除無用組合頻率分量的措施： 器件特性器件特性：選有平方律特性的器件：選有平方律特性的器件( (如場(chǎng)效晶體管如場(chǎng)效晶體管) )； 電路電路：組成對(duì)稱平衡電路，抵消部分組合分量；：組成對(duì)稱平衡

6、電路，抵消部分組合分量； 輸入電壓上輸入電壓上：限制輸入信號(hào)：限制輸入信號(hào) v2 大小，使非線性器件大小，使非線性器件處于處于線性時(shí)變線性時(shí)變狀態(tài)，組合分量最小。狀態(tài)，組合分量最小。 二、線性時(shí)變狀態(tài)二、線性時(shí)變狀態(tài)1線性時(shí)變表達(dá)式線性時(shí)變表達(dá)式nnxxnxfxxxfxxxfxfxf)(!)()(! 2)()()()(00)(200000 由由泰勒級(jí)數(shù)泰勒級(jí)數(shù): :設(shè)：設(shè)：Q = VQ+v1上式可上式可看成看成 i = f (VQ + v1+ v2 ) 在在 (VQ + v1) 點(diǎn)上對(duì)點(diǎn)上對(duì) v2 的泰勒的泰勒級(jí)數(shù)展開式，即級(jí)數(shù)展開式，即 221Q21Q1Q21Q)(21)()()(vvVfv

7、vVfvVfvvVfi！若若 v2 很小，可以忽略很小，可以忽略 v2 二次方及以上各項(xiàng)，上式簡(jiǎn)化為二次方及以上各項(xiàng)，上式簡(jiǎn)化為 )(1QvVfi21Q)(vvVf f(VQ + v1) 和和 f (VQ + v1) 均是與均是與 v2 無關(guān)的系數(shù)，但它們無關(guān)的系數(shù)，但它們都是都是 v1 的非線性函數(shù)，且隨時(shí)間而變化，故稱為的非線性函數(shù)，且隨時(shí)間而變化，故稱為時(shí)變系數(shù)時(shí)變系數(shù)或或時(shí)變時(shí)變參量參量。 其中，其中，f (VQ + v1) 是是 v2 = 0 時(shí)的電流，稱時(shí)的電流，稱時(shí)變靜態(tài)電流時(shí)變靜態(tài)電流，用用 I0(v1) 或或 I0(t) 表示；表示；f (VQ + v1) 是增量電導(dǎo)在是增量

8、電導(dǎo)在 v2 = 0 時(shí)的數(shù)值，稱時(shí)的數(shù)值，稱時(shí)變?cè)隽繒r(shí)變?cè)隽侩妼?dǎo)電導(dǎo)，用，用 g(v1) 或或 g(t) 表示，則上式可表示為表示，則上式可表示為i = I0(v1) + g(v1)v2( (4- -2- -9) )I0(v1) 、g(v1) 與與 v2 無關(guān)，無關(guān)， 故故 i 與與 v2 的關(guān)系是的關(guān)系是線性線性的，但它們的，但它們的系數(shù)是時(shí)變的，故稱的系數(shù)是時(shí)變的，故稱線性時(shí)變線性時(shí)變。適宜頻譜搬移電路適宜頻譜搬移電路。V（Q）I0（Q）V（Q+v1）I0（Q+v1）g（Q）g（Q+v1）時(shí)變時(shí)變靜態(tài)電流靜態(tài)電流 I0（Q+v1）時(shí)變?cè)隽繒r(shí)變?cè)隽侩妼?dǎo)電導(dǎo)， g（Q+v1）V（Q+v1）I

9、0（v1），）， I0（t）g（v1）V（v1）二極管安伏特性：二極管安伏特性：2頻率成分頻率成分當(dāng)當(dāng) v1 = V1mcos 1t 時(shí)，時(shí)，g(v1) 將是角頻率為將是角頻率為 1 的周期性的周期性函數(shù)，它的函數(shù)，它的傅里葉展開式傅里葉展開式由由平均分量平均分量、 1 及及各次諧波各次諧波組成組成 tgtggtVgvg1211011m12coscos)cos()( 式中，式中，tvgg110d)(21 ttnvggn111dcos)(1 ( (n 1) )可見，在線性時(shí)變工作狀態(tài)下，非線性器件的作用是可見，在線性時(shí)變工作狀態(tài)下，非線性器件的作用是由由 v1 控制的特定周期函數(shù)控制的特定周期函

10、數(shù) f (VQ + v1)與與 v2 相乘。相乘。設(shè)設(shè) v2= V2mcos 2t ，則產(chǎn)生的組合頻率分量的頻率通式，則產(chǎn)生的組合頻率分量的頻率通式為為 | p 1 2| ， p,q = | p 1 q 2| 比較，消除了比較，消除了 q 1 的眾多分量，容易濾波。的眾多分量，容易濾波。如如構(gòu)成調(diào)幅電路構(gòu)成調(diào)幅電路v1 = vc(t) = Vcmcos ct，v2 = v (t) = V mcos t 且且 c 。其中，有用分量為其中，有用分量為( ( c ) )的上、下邊頻分量，而其的上、下邊頻分量，而其他無用分量的頻率他無用分量的頻率( (2 c ，3 c ，) )均遠(yuǎn)離上、下均遠(yuǎn)離上、下

11、邊頻分量。不存在邊頻分量。不存在 2 c ，3 c 等靠近上、下邊頻等靠近上、下邊頻的失真邊帶分量。的失真邊帶分量。三、半導(dǎo)體器件的線性時(shí)變模型三、半導(dǎo)體器件的線性時(shí)變模型1二極管二極管 圖圖 4- -2- -1v1( (t) )作用下作用下 I0( (t) )和和g( (t) )的波形的波形當(dāng)當(dāng) v1 = V1mcos 1t 足夠大足夠大時(shí)，二極管輪流工作在管子時(shí)，二極管輪流工作在管子的導(dǎo)通區(qū)和截止區(qū)。這時(shí)管的導(dǎo)通區(qū)和截止區(qū)。這時(shí)管子導(dǎo)通后特性的非線性相對(duì)子導(dǎo)通后特性的非線性相對(duì)單向?qū)щ娦詠碚f是次要的，單向?qū)щ娦詠碚f是次要的，其伏安特性可用自其伏安特性可用自原點(diǎn)轉(zhuǎn)折原點(diǎn)轉(zhuǎn)折的兩段折線逼近的兩

12、段折線逼近，導(dǎo)通區(qū)折，導(dǎo)通區(qū)折線的斜率線的斜率 g0 = (1/RD)， 相應(yīng)相應(yīng)的增量電導(dǎo)特性在的增量電導(dǎo)特性在 v 0 區(qū)域區(qū)域內(nèi)為一水平線。內(nèi)為一水平線。 設(shè)設(shè) VQ = 0，則在，則在 v1 作用作用下，下，I0(v1) = I0(t) 為為半周余弦半周余弦脈沖序列脈沖序列， g(v1) = g(t) 為矩為矩形脈沖序列形脈沖序列。 現(xiàn)引入現(xiàn)引入 K1( 1t) 代表高度代表高度為為 1 的單向周期性方波，的單向周期性方波，稱稱為為單向開關(guān)函數(shù)單向開關(guān)函數(shù)，它的，它的傅里傅里葉級(jí)數(shù)葉級(jí)數(shù)展開式展開式僅含奇數(shù)項(xiàng)，僅含奇數(shù)項(xiàng)，無偶數(shù)項(xiàng)，無偶數(shù)項(xiàng)，為為圖圖 4- -2- -1v1( (t)

13、)作用下作用下 I0( (t) )和和g( (t) )的波形的波形圖圖 4- -2- -2單向開關(guān)函數(shù)單向開關(guān)函數(shù) tttK11113cos32cos221)( 111)12cos()12(2)1(21nntnn 則則 g(t) 和和 I0(t) 可分別表示為可分別表示為)(0tI)()(111D10tKvgvI )(tg)()(11D1tKgvg 因此，當(dāng)因此，當(dāng) v1 足夠大，足夠大， v2 足夠小足夠小時(shí)，通過二極管電流時(shí)，通過二極管電流)()()()(1121D20tKvvgvtgtIi I0(t) =f (VQ + v1)由此由此，可畫，可畫出二極管的等效電路，出二極管的等效電路，如

14、圖如圖 4- -2- -3 所示所示。圖圖 4- -2- -3二極管開關(guān)等效電路二極管開關(guān)等效電路圖圖 4- -2- -3 中中，二極管用開關(guān)等效，開關(guān)受，二極管用開關(guān)等效，開關(guān)受 v1(t) 控制，控制，按角頻率按角頻率 1 周期性地啟閉，閉合時(shí)的導(dǎo)通電阻為周期性地啟閉，閉合時(shí)的導(dǎo)通電阻為 RD。這時(shí)管子的導(dǎo)通與截止僅由這時(shí)管子的導(dǎo)通與截止僅由 v1 控制而不受控制而不受 v2 影響時(shí)，線性時(shí)變工影響時(shí)，線性時(shí)變工作狀態(tài)便轉(zhuǎn)換為作狀態(tài)便轉(zhuǎn)換為開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)。 在這種工作狀態(tài)下，可進(jìn)一步在這種工作狀態(tài)下，可進(jìn)一步減少減少 p,q = | p 1 2| 中中 p 為偶數(shù)為偶數(shù)的眾多組合頻率分量

15、，無用分量大的眾多組合頻率分量，無用分量大大減少，濾波更易。大減少，濾波更易。 可見，可見，二極管用受二極管用受 v1(t) 控制的控制的開關(guān)等效開關(guān)等效是線性時(shí)變工作狀態(tài)的是線性時(shí)變工作狀態(tài)的一一個(gè)特例個(gè)特例，它可進(jìn)一步減少組合頻率分量。，它可進(jìn)一步減少組合頻率分量。 2差分對(duì)管差分對(duì)管圖圖 4- -2- -4I0 受受 v2 控制的差分對(duì)管控制的差分對(duì)管RcRcREv2I0-VccVcc2E2E206.0BvARvvRvvIcc2差分對(duì)管差分對(duì)管圖圖 4- -2- -4I0 受受 v2 控制的差分對(duì)管控制的差分對(duì)管特點(diǎn)特點(diǎn)：由多個(gè)非線性器件組成的：由多個(gè)非線性器件組成的平衡式電路平衡式電路

16、，v1 和和 v2 分別加在不同的輸入端，實(shí)現(xiàn)分別加在不同的輸入端，實(shí)現(xiàn) f (v1) 和和 f (v2) 相乘的特性。相乘的特性。分析分析：已知差分對(duì)管差模特性：已知差分對(duì)管差模特性差模輸入差模輸入 v1 = V1mcos 1t，若使偏置，若使偏置電流源電流源 I0 受有用信號(hào)受有用信號(hào) v2 控制，且有控制，且有 I0 = A + Bv2，A 和和 B 為為常數(shù)常數(shù)，則差，則差分對(duì)管就能工作在線性時(shí)變狀態(tài)。分對(duì)管就能工作在線性時(shí)變狀態(tài)。)2(thT10C2C1VvIiii 將將 I0 = A + Bv2 代入差模特性，代入差模特性，差分對(duì)管輸出差值電流為差分對(duì)管輸出差值電流為 )2(th)

17、(T12C2C1VvBvAiii )2(th)(T12C2C1VvBvAiii 令令 x1 = V1m/VT ，有，有)cos2(th11tx 11112)12cos()(2nntnx 當(dāng)當(dāng) x1 很大很大( (x1 10 ，即即 V1m 260 mV) )時(shí)，時(shí)，趨于趨于周期性方波周期性方波，如圖如圖 4- -2- -5( (a) )，可近似用，可近似用圖圖 4- -2- -5( (b) )雙向開關(guān)函數(shù)雙向開關(guān)函數(shù) K2( 1t) 表示，即表示，即)cos2(th11tx )cos2(th11tx )(12tK 圖圖 4- -2- -2單向開關(guān)函數(shù)單向開關(guān)函數(shù)圖圖 4- -2- -5( (a

18、) ) x 10 時(shí)雙曲正切函數(shù)的波形時(shí)雙曲正切函數(shù)的波形 ( (b) )雙向開關(guān)函數(shù)雙向開關(guān)函數(shù)所以，所以，相應(yīng)的相應(yīng)的傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)為為 1111112)12cos()12(4)1(3cos34cos4)(nntnntttK 比較二極管電路比較二極管電路 11111)12cos()12(2)1(21)(nntnntK 優(yōu)點(diǎn)：雙差分對(duì)電路無直流分量，幅度加倍。優(yōu)點(diǎn)：雙差分對(duì)電路無直流分量，幅度加倍。)()(122C2C1tKBvAiii4.2.2雙差分對(duì)平衡調(diào)制器和模擬相乘器雙差分對(duì)平衡調(diào)制器和模擬相乘器一、雙差分對(duì)平衡調(diào)制器一、雙差分對(duì)平衡調(diào)制器( (1) )線性時(shí)變器件適宜構(gòu)成頻譜

19、搬移電路的原因線性時(shí)變器件適宜構(gòu)成頻譜搬移電路的原因線性時(shí)變器件輸出電流中存在眾多組合頻率分量，線性時(shí)變器件輸出電流中存在眾多組合頻率分量，但但無用無用分量均遠(yuǎn)離有用分量，易于濾波。分量均遠(yuǎn)離有用分量，易于濾波。 ( (2) )兩種非線器件實(shí)現(xiàn)線性時(shí)變工作比較兩種非線器件實(shí)現(xiàn)線性時(shí)變工作比較 二極管二極管差分對(duì)管差分對(duì)管 組組 成成單個(gè)非線性器件單個(gè)非線性器件多個(gè)非線性器件多個(gè)非線性器件( (差分對(duì)管差分對(duì)管) )組成平衡式電路組成平衡式電路 特特 點(diǎn)點(diǎn)信號(hào)加在同一器信號(hào)加在同一器件輸入端件輸入端 信號(hào)加在不同器件輸入端信號(hào)加在不同器件輸入端 v2 幅度受限幅度受限v2 幅度不受限，幅度不受限

20、，( (線性線性) )輸出電流輸出電流無無 q = 1，p 為偶為偶數(shù)組合頻率分量數(shù)組合頻率分量同左，且無平均分量同左，且無平均分量1. 電路的組成電路的組成 p,q = | p 1 q 2|圖圖 4- -2- -6三個(gè)差分對(duì)管：三個(gè)差分對(duì)管：T1、T2 和和 T3、T4 分別由分別由 T5、T6 提供偏置電流，組提供偏置電流，組成的差分對(duì)管由電流成的差分對(duì)管由電流 I0 提供偏置。提供偏置。v1 交叉地加在交叉地加在 T1、T2 和和 T3、T4 的輸入端，的輸入端，v2 加在加在 T5、T6 的輸入端。的輸入端。平衡調(diào)制器的輸出電流平衡調(diào)制器的輸出電流 i 和和 i 由上面兩差分對(duì)輸出電流

21、合成。雙由上面兩差分對(duì)輸出電流合成。雙端輸出時(shí)，其值為端輸出時(shí)，其值為i = i i)()()()(34214231iiiiiiii 其中，其中，(i1 i2) 為為 T1、T2 差分對(duì)的輸出差值電流，差分對(duì)的輸出差值電流， (i4 i3) 是是 T3、T4 差分對(duì)的輸出差值電流，它們分別為差分對(duì)的輸出差值電流，它們分別為)2(thT1634Vviii 故故)2(th)(T165Vviii 其中，其中，i5 i6 是是 T5、T6 對(duì)管的輸出差對(duì)管的輸出差值電流，其值為值電流，其值為65ii )2(thT20VvI 所以所以( (4- -2- -23) )2(th)2(thT1T20VvVvI

22、i 此式表明此式表明，雙差分對(duì)平衡調(diào)制器，雙差分對(duì)平衡調(diào)制器僅提供了兩個(gè)僅提供了兩個(gè)非線性函數(shù)非線性函數(shù)( (雙曲正切雙曲正切) )相乘的特性，不能實(shí)現(xiàn)相乘的特性，不能實(shí)現(xiàn) v1 和和 v2 的相乘運(yùn)算。的相乘運(yùn)算。 )2(thT1521Vviii i = i i)()()()(34214231iiiiiiii 2 工作特性工作特性( (1) )若若 |v1| 26 mV， |v2| 26 mV 。TT2)2(thVvVv 當(dāng)當(dāng) v 26 mV 時(shí)時(shí)， 0.5。T2Vv2T210T1T204)2(th)2(thVvvIVvVvIi 實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了 v1 和和 v2 的相乘運(yùn)算。的相乘運(yùn)算。( (

23、2) )v1 為任意值，為任意值，| |v2| | 26 mV此時(shí)，此時(shí)，實(shí)現(xiàn)線性時(shí)變工作狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)線性時(shí)變工作狀態(tài)。)2(th)2(thT1T20VvVvIi 設(shè)設(shè) v1 = V1mcos It ，將展開，將展開，利用利用( (4- -2- -15) )式式， )2(thT1Vv 111122T0)12cos()(22nntnxvVIi )/(T1m1VVx 可見，線性時(shí)變工作時(shí)，利用差分對(duì)管平衡抵消原理，可見，線性時(shí)變工作時(shí)，利用差分對(duì)管平衡抵消原理，進(jìn)一步抵消了進(jìn)一步抵消了q 1，p 為偶數(shù)的眾多組合頻率分量。為偶數(shù)的眾多組合頻率分量。( (3)|)|v1| | 260 mV ，| |v

24、2| | 26 mV 當(dāng)當(dāng) v1 = V1mcos It，V1m 260 mV，即，即 x1 10 時(shí)，時(shí)， )()cos2(th1211tKtx )(2)2(th2122T0T12T0tKvVIVvvVIi 實(shí)現(xiàn)開關(guān)工作。實(shí)現(xiàn)開關(guān)工作。3 擴(kuò)展擴(kuò)展 v2 的動(dòng)態(tài)范圍的動(dòng)態(tài)范圍上述上述三種工作特性三種工作特性，均要求，均要求 v2 為為小值小值，使其應(yīng)用范圍，使其應(yīng)用范圍受限。實(shí)際電路常采用負(fù)反饋技術(shù)以擴(kuò)展受限。實(shí)際電路常采用負(fù)反饋技術(shù)以擴(kuò)展 v2 的的動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍。( (1) )電路電路T5、T6。管發(fā)射極之間接入。管發(fā)射極之間接入負(fù)反饋電阻負(fù)反饋電阻 RE 。為了便于集成化，將電流源為

25、了便于集成化，將電流源 I0 分割成分割成兩個(gè)兩個(gè) I0/2 的電流源。的電流源。 圖圖 4- -2- -7( (2) )原理原理限制限制 x 值，滿足值，滿足| |x| |= | |2ie / I0| | 0.5例如：例如：已知已知 I0 = 1 mA ，RE = 1k 則則 v2 的的最大動(dòng)態(tài)范圍最大動(dòng)態(tài)范圍為為( 276 mV，276 mV) )比不加時(shí)，擴(kuò)大了比不加時(shí)，擴(kuò)大了 10 倍以上。倍以上。4XFC1596 集成平衡調(diào)制器（見課本集成平衡調(diào)制器（見課本p.191）圖圖 4- -2- -8XFC1596 的內(nèi)部電路及由它構(gòu)成的雙邊帶調(diào)制電路的內(nèi)部電路及由它構(gòu)成的雙邊帶調(diào)制電路擴(kuò)展

26、擴(kuò)展 v 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍可擴(kuò)展可擴(kuò)展 v 動(dòng)態(tài)范圍的動(dòng)態(tài)范圍的雙差分對(duì)平衡調(diào)制器雙差分對(duì)平衡調(diào)制器恒流源恒流源負(fù)載電阻負(fù)載電阻載波信號(hào)載波信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)T7T8 偏置電阻偏置電阻T5T6 偏置電阻偏置電阻T1T2 偏偏置電阻置電阻二、雙差分對(duì)模擬相乘器二、雙差分對(duì)模擬相乘器1 電路組成原理電路組成原理圖圖 4- -2- -10模擬相乘器原理電路模擬相乘器原理電路( (1) )組成組成T1 T6 ：可擴(kuò)展：可擴(kuò)展 v2動(dòng)態(tài)范圍的雙差分對(duì)平衡動(dòng)態(tài)范圍的雙差分對(duì)平衡調(diào)制器。調(diào)制器。T7 T10 ：補(bǔ)償電路，：補(bǔ)償電路，可擴(kuò)展可擴(kuò)展 v1 的動(dòng)態(tài)范圍。的動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)相乘器兩輸出端接當(dāng)相乘器兩輸

27、出端接直流負(fù)載電阻直流負(fù)載電阻 RC 時(shí)，輸時(shí)，輸出差值電壓出差值電壓 vO = (i i)RC= iRC21M21E2E10C4vvAvvRRIR 式中，式中，AM 為為相乘器的相乘器的增益增益。 2集成模擬相乘器集成模擬相乘器 BG314圖圖 4- -2- -12( (a) )集成模擬相乘器的內(nèi)部電路集成模擬相乘器的內(nèi)部電路雙差分對(duì)模雙差分對(duì)模擬相乘器，擬相乘器，實(shí)現(xiàn)電流相實(shí)現(xiàn)電流相乘乘外接阻擴(kuò)外接阻擴(kuò)展展 v2 動(dòng)圍動(dòng)圍恒流源，恒流源，提供偏置提供偏置外接阻擴(kuò)外接阻擴(kuò)展展 v1 動(dòng)圍動(dòng)圍4.2.3大動(dòng)態(tài)范圍平衡調(diào)制器大動(dòng)態(tài)范圍平衡調(diào)制器 AD630圖圖 4- -2- -13AD630 組

28、成方框組成方框AD630：用兩只增益相同的同相和反相放大器交替工用兩只增益相同的同相和反相放大器交替工作而構(gòu)成的作而構(gòu)成的平衡調(diào)制器平衡調(diào)制器。優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展 v2 的動(dòng)態(tài)范圍的動(dòng)態(tài)范圍( (高達(dá)高達(dá) 100 dB) )。 一、組成原理一、組成原理v2 接法：接法：S 接接 1， A1 和和 A3 級(jí)聯(lián)，為反級(jí)聯(lián)，為反相放大器，增益；相放大器，增益；Avf1= Rf/R1；S 接接 2， A2 和和 A3 級(jí)聯(lián)，為同相放級(jí)聯(lián)，為同相放大器，增益大器，增益 Avf2 = 1 + Rf/R2 。令增益相等，令增益相等，1 + Rf /R2 = Rf /R1 R1= Rf /R2 圖圖 4

29、- -2- -13AD630 組成方框組成方框開關(guān)開關(guān) S 受比較器受比較器 C 的控制，而比較器的輸出的控制，而比較器的輸出電平則由輸入電壓電平則由輸入電壓 v1 控控制。制。設(shè)設(shè) v1 = Vlmcos 1t，正，正半周時(shí)半周時(shí) S 接接 2 端；負(fù)半周端；負(fù)半周接接 1 端，因而合成的輸出端，因而合成的輸出電壓電壓 vO 可表示為可表示為)()()(1221f111121fOtKvRRtKtKvRRv構(gòu)成工作在開關(guān)狀態(tài)的構(gòu)成工作在開關(guān)狀態(tài)的平衡調(diào)制器平衡調(diào)制器。 4.2.4二極管雙平衡混頻器二極管雙平衡混頻器二極管雙平衡混頻器二極管雙平衡混頻器是另一類工作在開關(guān)狀態(tài)的相乘是另一類工作在開

30、關(guān)狀態(tài)的相乘組件，可構(gòu)成性能優(yōu)良的組件，可構(gòu)成性能優(yōu)良的混頻器混頻器。 一、電路組成一、電路組成圖圖 4- -2- -15( (a) )二極管平衡混頻器組成電路二極管平衡混頻器組成電路三個(gè)端口：三個(gè)端口： R輸入口輸入口，vS = Vsmcos ct；L本振口本振口， vL = VLmcos Lt；I輸出口輸出口，RL 為為負(fù)載電阻負(fù)載電阻，取出中頻信號(hào)。取出中頻信號(hào)。Tr1、Tr2：寬頻帶變壓器寬頻帶變壓器，中心抽，中心抽頭，一次、二次繞組匝數(shù)比為頭，一次、二次繞組匝數(shù)比為 1 : 1。圖圖 4- -2- -15( (a) )二極管平衡混頻器組成電路二極管平衡混頻器組成電路D1 D4 四四只二極管只二極管。若。若 VLm Vsm，則，則各二極管均工各二極管均工作在受作在受 vL 控制控制的開關(guān)狀態(tài)。的開關(guān)狀態(tài)。 圖圖 4- -2- -15( (a) )二極管平衡混頻器組成電路二極管平衡混頻器組成電路二、工作原理二、工作原理 vL 正半周，正半周，D2、D3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1、D4 截止。截止。由等效電路由等效電路，上、下兩回路