電子線路_非線性部分(第四版)謝嘉奎_第4章振幅調(diào)制_解調(diào)與混頻電路

1、第第 4 章振幅調(diào)制、解調(diào)章振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路與混頻電路概述概述 4.1頻頻譜搬移電路的組成模型譜搬移電路的組成模型 4.2相乘器電路相乘器電路4.3混頻電路混頻電路4.4振幅調(diào)制與解調(diào)電路振幅調(diào)制與解調(diào)電路4.5參量混頻電路參量混頻電路概述概述調(diào)幅與檢波的概念調(diào)幅與檢波的概念1地位地位通信系統(tǒng)的基本電路。通信系統(tǒng)的基本電路。2特點(diǎn)特點(diǎn)對電路中信號頻譜進(jìn)行的變換，電路有新頻率成分產(chǎn)生。對電路中信號頻譜進(jìn)行的變換，電路有新頻率成分產(chǎn)生。為此，需引用一些信號與頻譜的概念。為此，需引用一些信號與頻譜的概念。3信號與頻譜信號與頻譜信號的三種表示法：表達(dá)式、波形圖、頻譜圖。信號的三種表示法：表達(dá)式

2、、波形圖、頻譜圖。載載 波波復(fù)音復(fù)音調(diào)制調(diào)制波波單音單音調(diào)制調(diào)制波波頻頻 譜譜波波 形形表達(dá)式表達(dá)式信號信號 max1mcos)(nnntnVtv tVtvcos)( tVtvccmccos)( 4模擬相乘器模擬相乘器 作用：實(shí)現(xiàn)兩信號的相乘，實(shí)作用：實(shí)現(xiàn)兩信號的相乘，實(shí)現(xiàn)頻譜變換。現(xiàn)頻譜變換。5兩種類型的頻譜變換電路兩種類型的頻譜變換電路 頻譜搬移電路頻譜搬移電路：將輸入信號的頻譜沿頻率軸搬移。：將輸入信號的頻譜沿頻率軸搬移。例：振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻電路例：振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻電路( (本章討論本章討論) )。 特點(diǎn)：僅頻譜搬移，不產(chǎn)生新的頻譜分量。特點(diǎn)：僅頻譜搬移，不產(chǎn)生新的頻譜分量。 頻

3、譜非線性變換電路頻譜非線性變換電路：將輸入信號的頻譜進(jìn)行特定：將輸入信號的頻譜進(jìn)行特定的非線性變換。的非線性變換。 例：頻率調(diào)制與解調(diào)電路例：頻率調(diào)制與解調(diào)電路( (第第 5 章章討論討論) )。 特點(diǎn)：產(chǎn)生新的頻譜分量。特點(diǎn)：產(chǎn)生新的頻譜分量。 本章內(nèi)容本章內(nèi)容4.1頻譜搬移電路的組成模型頻譜搬移電路的組成模型( (調(diào)制、解調(diào)、混頻調(diào)制、解調(diào)、混頻) )( (原理原理) )4.2相相乘器電路乘器電路( (電路實(shí)現(xiàn)電路實(shí)現(xiàn)) )4.3混頻電路混頻電路4.4振幅調(diào)制與解調(diào)電路振幅調(diào)制與解調(diào)電路頻譜搬移電路的重要應(yīng)用頻譜搬移電路的重要應(yīng)用第第 4 章振幅調(diào)制、解調(diào)章振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路與混頻電

4、路4.1頻譜搬移電路的組成模型頻譜搬移電路的組成模型4.1.1振幅調(diào)制電路的組成模型振幅調(diào)制電路的組成模型4.1.2振幅解調(diào)和混頻電路的組成模型振幅解調(diào)和混頻電路的組成模型4.1.1振幅調(diào)制電路的組成模型振幅調(diào)制電路的組成模型一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表式一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表式 設(shè)：調(diào)制信號設(shè)：調(diào)制信號v (t) = V cos t ( (1) )載波載波信號信號vc(t) = Vcmcos ct ( (2) )其中其中， c = 2 fc c：載波角頻率；：載波角頻率； fc：載波頻率，：載波頻率， c 。若同時作用在一個非線性器件若同時作用在一個非線性器件 i = f(v) 上，有上，有Vcmcos

5、ct + V cos t( (3) )將非線性器件的輸出電流用將非線性器件的輸出電流用三角函數(shù)三角函數(shù)展開展開 332210vavavaai( (4) )將式將式( (3) )代入式代入式( (4) ) ，取前三項(xiàng)，則，取前三項(xiàng)，則 2ccm2ccm10)coscos()coscos(tVtVatVtVaai ( (5) )將第三項(xiàng)展開，利用式將第三項(xiàng)展開，利用式 ，22cos1cos2 )cos()cos()2cos212cos21()2121()coscos(cccm2c2cm22cm2ccmttVVtVtVVVtVtV 故式故式( (5) )可寫為可寫為( (6) )cos()cos()

6、2cos2cos(21)coscos()(21cccm22c2cm2ccm122cm20ttVVatVtVatVtVaVVaai 若負(fù)載為若負(fù)載為 LC 調(diào)諧回路，調(diào)諧回路， ，2 2 ，2 2 c 均遠(yuǎn)離均遠(yuǎn)離 c，去，去掉它們及直流分量，則式掉它們及直流分量，則式( (6) )可寫為可寫為( (7) )ttaVaVattVVatVattVVatVaic12cm1ccm2ccm1cccm2ccm1cos)cos21(coscos2cos)cos()cos(cos ( (7) )ttaVaVaic12cm1cos)cos21( 所以，輸出調(diào)幅波電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為所以，輸出調(diào)幅波電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式

7、為( (8) )ttMIica0mcos)cos1( 式中式中：Im0 = a1Vcm ：調(diào)制前：調(diào)制前載波電流振幅載波電流振幅；Im0(1 + Ma cos t) ：調(diào)幅波電流振幅調(diào)幅波電流振幅；0mma1m2a2VVkaVaM Ma：調(diào)幅度。：調(diào)幅度。( (9) )若負(fù)載為若負(fù)載為 LC 調(diào)諧回路，諧振在調(diào)諧回路，諧振在 fc，諧振電阻，諧振電阻 RP，則回，則回路兩端電壓路兩端電壓 vO(t) = iRP = Vm0 (1 + Ma cos t) cos ct ( (4- -1- -1) ) 式中，式中，Vm0 = kVcm：輸出輸出載波電壓振幅載波電壓振幅將式將式( (9) )代入式代

8、入式( (4- -1- -1) )， 得得vO(t) = Vm0 + kav (t) cos ct( (4- -1- -2) ) 二、普通調(diào)幅信號及其電路組成模型二、普通調(diào)幅信號及其電路組成模型1電路組成模型電路組成模型ttvkVttvAVAAVAtvtvAtvtvcam0ccmMcmcMcOcos)(cos)()()()()( 式中，式中，AM ：相：相乘器乘積系數(shù)；乘器乘積系數(shù)；A：相加器的加權(quán)系數(shù)，且：相加器的加權(quán)系數(shù)，且 A = k，AM AVcm = ka。2單音調(diào)制單音調(diào)制( (1) )表達(dá)式表達(dá)式 vO(t) = Vm0 (1 + Ma cos t) cos ct( (4- -1

9、- -2) )式中式中： Vm0 (1 + Ma cos t) ：vO(t) 的振幅，反映調(diào)制信號的的振幅，反映調(diào)制信號的變化，稱為變化，稱為調(diào)幅信號的包絡(luò)調(diào)幅信號的包絡(luò)。 ：調(diào)幅度調(diào)幅度，表征調(diào)幅信號的重要參數(shù)。，表征調(diào)幅信號的重要參數(shù)。m0maaVVkM 圖圖 4- -1- -2調(diào)幅信號的波形調(diào)幅信號的波形%1002/m0mminmmaxa VVVM）（( (2) )波形波形 當(dāng)當(dāng) Ma = 0，未調(diào)制；當(dāng)，未調(diào)制；當(dāng) Ma = = 1，最大不失真；最大不失真；若若 Ma 1，在，在 t = 附近，附近，vO(t) 變?yōu)樨?fù)值，出現(xiàn)過調(diào)幅失真。變?yōu)樨?fù)值，出現(xiàn)過調(diào)幅失真。( (a) )( (b

10、) )圖圖 4- -1- -3過調(diào)幅失真過調(diào)幅失真在實(shí)際調(diào)幅電路中，由于管子截止，在實(shí)際調(diào)幅電路中，由于管子截止，過調(diào)幅的波形變?yōu)閳D過調(diào)幅的波形變?yōu)閳D 4- -1- -3( (b) ) 。( (3) )頻譜頻譜將式將式( (4- -1- -2) )vO(t) = Vm0 (1 + Ma cos t) cos ct 用三角函數(shù)展開用三角函數(shù)展開 ttVMtVtvcm0acm0Ocoscoscos)( tVMtVMtV)cos(21)cos(21coscm0acm0acm0 單音調(diào)制時調(diào)幅信號的頻譜單音調(diào)制時調(diào)幅信號的頻譜：由三個分量組成：由三個分量組成： c 載波分量載波分量 ( c + ) 上

11、邊頻分量上邊頻分量 ( c ) 下邊頻分量下邊頻分量兩邊頻為相乘器對兩邊頻為相乘器對 v (t) 和和 vc c(t) 相乘的結(jié)果。相乘的結(jié)果。3復(fù)音調(diào)制復(fù)音調(diào)制( (1) )表達(dá)式表達(dá)式設(shè)設(shè) v (t) 為非余弦的周期信號，其傅里葉展開式為為非余弦的周期信號，其傅里葉展開式為 max1mcos)(nnnnVtv式中，式中，nmax = max / = Fmax / F， max = 2 Fmax 為最高調(diào)為最高調(diào)制角頻率，其值小于制角頻率，其值小于 c 。輸出信號電壓為輸出信號電壓為 ttnVkVttvkVtvnnnc1mam0cam0Ocoscoscos)()(max ( (2) )頻譜頻

12、譜 )cos()cos(2coscoscc1mac1mamaxmaxtntnVkttnVknnnnnn 可見，可見，vO(t) 的頻譜結(jié)構(gòu)的頻譜結(jié)構(gòu)： c ：載波分量載波分量；( ( c ) ) 、 ( ( c 2 ) )、 、( ( c nmax ) ) ：上、下邊頻分量，其幅度與上、下邊頻分量，其幅度與調(diào)制信號中相應(yīng)頻譜分量的調(diào)制信號中相應(yīng)頻譜分量的幅度幅度 V mn 成正比。成正比。圖圖 4- -1- -5過調(diào)幅失真過調(diào)幅失真( (a) )調(diào)制信號調(diào)制信號( (b) )普通調(diào)幅信號普通調(diào)幅信號( (3) ) 頻譜寬度頻譜寬度 調(diào)幅信號的頻譜寬度為調(diào)幅信號的頻譜寬度為調(diào)制信號頻譜寬度的兩倍

13、，調(diào)制信號頻譜寬度的兩倍，即即BWAM = 2Fmax4結(jié)論結(jié)論 調(diào)幅電路組成模型中的相乘器可對調(diào)幅電路組成模型中的相乘器可對 v (t) 和和 vc(t) 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)相乘運(yùn)算，相乘運(yùn)算，其結(jié)果其結(jié)果 ： 在波形上，將在波形上，將 v (t) 不失真地轉(zhuǎn)移到載波信號振幅上；不失真地轉(zhuǎn)移到載波信號振幅上； 在頻譜上，將在頻譜上，將 v (t) 的頻譜不失真地搬移到的的頻譜不失真地搬移到的 c 兩邊。兩邊。調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式與頻譜5 調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率( (設(shè)單位電阻、單音調(diào)制設(shè)單位電阻、單音調(diào)制) ) ( (1) )調(diào)幅信號調(diào)幅信號在一個在一個載頻周期載頻周期內(nèi)的平均

14、功率內(nèi)的平均功率2a02a20mcc22a-20m)cos1()cos1(21dcos)cos1(21)(tMPtMVtttMVtP 式中，式中， ：常數(shù)，：常數(shù)，載波分量產(chǎn)生的平均功率載波分量產(chǎn)生的平均功率。2/20m0VP P(t) 為為 t 與與 Ma 的函數(shù)，的函數(shù)， tMPPtMPPtP，)1(0)1()(a0min2a0max當(dāng)當(dāng) Ma = 1 時，時，Pmax = 4P0，Pmin = 0( (2) )P(t) 在一個在一個調(diào)制波周期調(diào)制波周期內(nèi)的平均功率內(nèi)的平均功率SB02a02a0av)211 (d)cos1 (21d)(21PPMPttMPttPP ：上、下：上、下邊頻分量

15、的功率邊頻分量的功率，稱為，稱為邊頻功率邊頻功率。)21(02aSBPMP ( (3) )討論討論P(yáng)av 為為各頻譜分量產(chǎn)生的平均功率之和。各頻譜分量產(chǎn)生的平均功率之和。 當(dāng)當(dāng) Pav 一定時，一定時，P0 ，PSB ，而，而 P0 為為載波功率載波功率，PSB 攜帶信息。攜帶信息。例例：當(dāng)：當(dāng) Ma = 1 時，時，02aSB21PMP ，0SB0av5 . 1PPPP ，av067. 0PP ，av02aSB33. 021PPMP 這說明這說明：當(dāng)：當(dāng) Ma = 1 時，時，P0 占占 Pav 的的 67%，PSB占占 Pav 的的 33%。 Ma = 0.3( (一般電臺發(fā)射信號一般電臺

16、發(fā)射信號) )時，時， P0 = 0.955 Pav, , PSB = 0.045 Pav 。 結(jié)論結(jié)論：普通調(diào)幅波，發(fā)射效率極低。：普通調(diào)幅波，發(fā)射效率極低。解決辦法解決辦法：抑制載波。：抑制載波。三、雙邊帶和單邊帶調(diào)制電路組成模型三、雙邊帶和單邊帶調(diào)制電路組成模型1雙邊帶雙邊帶( (DSB) )調(diào)制調(diào)制：僅傳輸兩個邊頻的調(diào)制方式。僅傳輸兩個邊頻的調(diào)制方式。( (1) )目的目的：節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)包括調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)包括：上、下邊頻分量：反映調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)；上、下邊頻分量：反映調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)； 載波分量：通過相乘器將調(diào)制信號頻譜搬移到載

17、波分量：通過相乘器將調(diào)制信號頻譜搬移到 c 兩兩邊，本身不反映調(diào)制信號的變化，故傳輸前可抵制掉。邊，本身不反映調(diào)制信號的變化，故傳輸前可抵制掉。 ( (2) )表達(dá)式表達(dá)式 普通調(diào)幅：普通調(diào)幅： vO(t) = Vm0 + kav (t) cos ct雙邊帶調(diào)幅：雙邊帶調(diào)幅： vO(t) = kav (t) cos ct特點(diǎn)：特點(diǎn)： 普通調(diào)幅：調(diào)制波疊加在載波振幅普通調(diào)幅：調(diào)制波疊加在載波振幅 Vm0 上；上； 雙邊帶調(diào)幅：調(diào)制波不再依托雙邊帶調(diào)幅：調(diào)制波不再依托 Vm0 。當(dāng)。當(dāng) v (t) 進(jìn)入負(fù)進(jìn)入負(fù)半周時，半周時，vO(t) 也變?yōu)樨?fù)值，載波電壓產(chǎn)生也變?yōu)樨?fù)值，載波電壓產(chǎn)生 180 相

18、移。調(diào)制相移。調(diào)制信號波形在過零處出現(xiàn)信號波形在過零處出現(xiàn) 180 的相位突變。的相位突變。( (3) )波形波形圖圖 4- -1- -6雙邊帶調(diào)制信號雙邊帶調(diào)制信號( (a) ) 波形波形( (b) ) 頻譜頻譜雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制( (4) )組成模型組成模型圖圖 4- -1- -6雙邊帶調(diào)制信號雙邊帶調(diào)制信號( (c) ) 頻譜頻譜ttvVAtvccmMOcos)()( acmMkVA ttvktvcaOcos)()( 2單邊帶單邊帶( (SSB) )調(diào)制信號調(diào)制信號( (1) )定義定義僅傳輸一個邊頻的調(diào)制方式。僅傳輸一個邊頻的調(diào)制方式。原理原理：上、下邊帶均反映了調(diào)制波的頻譜結(jié)構(gòu)上、

19、下邊帶均反映了調(diào)制波的頻譜結(jié)構(gòu)( (區(qū)別僅區(qū)別僅在于下邊帶是調(diào)制信號頻譜的倒置在于下邊帶是調(diào)制信號頻譜的倒置, ,對傳輸信息無關(guān)緊要對傳輸信息無關(guān)緊要) )。因此可將其中一個邊帶抑制掉而不影響傳送信息。因此可將其中一個邊帶抑制掉而不影響傳送信息。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省發(fā)射功率；頻譜寬度壓縮一半，：節(jié)省發(fā)射功率；頻譜寬度壓縮一半，BWSSB = Fmax。 ( (2) )實(shí)現(xiàn)模型實(shí)現(xiàn)模型 ( (a) ) ( (b) )圖圖 4- -1- -7采用濾波法的單邊帶調(diào)制電路組成模型采用濾波法的單邊帶調(diào)制電路組成模型( (a) ) 組成模型組成模型( (b) ) v(t) 頻譜頻譜 濾波法濾波法：相乘器：相乘器

20、 + 帶通濾波器。帶通濾波器。 相相乘器：產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制信號；濾波器：取出單邊帶乘器：產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制信號；濾波器：取出單邊帶信號。信號。( (a) ) ( (b) )圖圖 4- -1- -7采用濾波法的單邊帶調(diào)制電路組成模型采用濾波法的單邊帶調(diào)制電路組成模型( (a) ) 組成模型組成模型( (b) ) v(t) 頻譜頻譜 相移法相移法：相乘器、：相乘器、90 相移器、相加器組成相移器、相加器組成相乘器相乘器 ：)cos()cos(21coscos)(cccmmMccmmM1OttVVAttVVAtv 相乘器相乘器：兩式相減或相加兩式相減或相加)(2OtvttVVAttVVAccmmMccmm

21、Msinsin)2cos()2cos( )cos()cos(21cccmmMttVVA tVVAtvtvtVVAtvtvtv)cos()()()cos()()()(ccmmM2O1OccmmM2O1OO 上邊帶抵消上邊帶抵消下邊帶抵消下邊帶抵消輸出僅為單邊帶調(diào)制信號輸出僅為單邊帶調(diào)制信號 對復(fù)雜信號，對復(fù)雜信號，相移法的組成模型相移法的組成模型也成立。也成立。4.1.2振幅解調(diào)和混頻電路的組成模型振幅解調(diào)和混頻電路的組成模型特點(diǎn)：均實(shí)現(xiàn)頻譜不失真地搬移，兩類組成模型類似。特點(diǎn)：均實(shí)現(xiàn)頻譜不失真地搬移，兩類組成模型類似。一、振幅解調(diào)電路一、振幅解調(diào)電路1定義定義解調(diào)解調(diào)( (Demodulati

22、on) )：調(diào)制的逆過程。：調(diào)制的逆過程。振幅檢波振幅檢波( (簡稱檢波簡稱檢波 Detector) )：振幅調(diào)制信號的解：振幅調(diào)制信號的解調(diào)電路，從調(diào)幅信號中不失真地檢出調(diào)制信號的過程。調(diào)電路，從調(diào)幅信號中不失真地檢出調(diào)制信號的過程。2組成模型組成模型圖圖 4- -1- -11( (a) )調(diào)幅解調(diào)電路的調(diào)幅解調(diào)電路的組成模型組成模型相乘器相乘器 + + 低通低通濾波器濾波器。vS(t) ：已調(diào)：已調(diào)信號信號vr(t) ：同步信號同步信號，特點(diǎn)，特點(diǎn)與原載波信號同頻同相位。與原載波信號同頻同相位。tVtvcrmrcos)( )cos()()( ttvktvcaDSB假設(shè)接收到假設(shè)接收到與本地

23、載波相乘，得與本地載波相乘，得)2cos()(5 . 0)cos()(5 . 0)cos()cos()( ttvktvktttvkcaacca3原理原理 頻譜搬移頻譜搬移：將調(diào)制信號頻譜不失真地搬回零頻附近。：將調(diào)制信號頻譜不失真地搬回零頻附近。圖圖 4- -1- -11調(diào)幅解調(diào)電路電路的組成模型和相應(yīng)的頻譜搬移調(diào)幅解調(diào)電路電路的組成模型和相應(yīng)的頻譜搬移( (b) )調(diào)幅解調(diào)電路的調(diào)幅解調(diào)電路的組成模型組成模型頻譜的搬移過程頻譜的搬移過程( (假設(shè)為雙邊帶假設(shè)為雙邊帶) )：調(diào)幅信號：調(diào)幅信號 vS(t) 與同與同步信號步信號 vr(t) 相乘，結(jié)果相乘，結(jié)果 vS(t) 的頻譜被搬到：的頻譜

24、被搬到： 頻譜的搬移過程頻譜的搬移過程( (假設(shè)為雙邊帶假設(shè)為雙邊帶) )：調(diào)幅信號：調(diào)幅信號 vS(t) 與同與同步信號步信號 vr(t) 相乘，結(jié)果相乘，結(jié)果 vS(t) 的頻譜被搬到：的頻譜被搬到： 2 c c 的兩側(cè)，構(gòu)成載波角頻率為的兩側(cè)，構(gòu)成載波角頻率為 2 c c 的雙邊帶調(diào)制信的雙邊帶調(diào)制信號，它是無用的寄生分量；號，它是無用的寄生分量； 搬到零頻率兩側(cè)。其中，搬到零頻率兩側(cè)。其中，vS(t) 的一個邊帶被搬到負(fù)的一個邊帶被搬到負(fù)頻率軸上頻率軸上( (不存在不存在) )，疊加在正頻率分量上，數(shù)值上加倍。，疊加在正頻率分量上，數(shù)值上加倍。4討論討論 vr(t) 必須與原載波信號嚴(yán)

25、格同步必須與原載波信號嚴(yán)格同步( (同頻、同相同頻、同相) )，故，故稱為稱為同步檢波電路同步檢波電路。否則檢波性能下降。否則檢波性能下降。 另一種檢波電路另一種檢波電路 不需要不需要vr( (t)，稱為包絡(luò)檢波電路，稱為包絡(luò)檢波電路，以后討論。以后討論。 二、混頻二、混頻( (Mixer) )電路電路又稱變頻又稱變頻( (Convertor) )電路，超外差接收機(jī)的重要組成。電路，超外差接收機(jī)的重要組成。 1作用作用圖圖 4- -1- -12混頻電路的作用混頻電路的作用頻譜搬移頻譜搬移：將載頻為：將載頻為 fc 的的已調(diào)信號已調(diào)信號 vS(t) 不失真地變換為不失真地變換為載頻為載頻為 fI

26、 的已調(diào)信號的已調(diào)信號 vI(t) 。vL(t) ：由本機(jī)：由本機(jī)振蕩器產(chǎn)生振蕩器產(chǎn)生的本振電壓的本振電壓，fL ：本振頻率本振頻率。fL、fI 、fc 之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為 cLcLLcLcIfffffffff，2組成模型組成模型圖圖 4- -1- -13混頻電路的實(shí)現(xiàn)模型混頻電路的實(shí)現(xiàn)模型( (a) )混頻電路的混頻電路的組成模型組成模型圖圖 4- -1- -13( (a) ) 為典型的為典型的頻譜搬移電路，可用相乘器頻譜搬移電路，可用相乘器和濾波器實(shí)現(xiàn)。和濾波器實(shí)現(xiàn)。 3原理原理( (1) )混頻混頻設(shè)設(shè) vS(t) = Vsm0 + ka v (t) cos ct vL(t) =

27、VLm cos Lt)cos()cos(2)(coscos)()()(00ttVtvkVtVttvkVtvtvLcLcLmamLLmcamLs 圖圖 4- -1- -13混頻電路的實(shí)現(xiàn)模型混頻電路的實(shí)現(xiàn)模型( (b) )輸入信號頻譜輸入信號頻譜 ( (c) )相乘器輸出電壓頻譜相乘器輸出電壓頻譜 若若 fL fc 時，經(jīng)相乘時，經(jīng)相乘器，將器，將 vS(t) 的頻譜不失的頻譜不失真地搬移到真地搬移到 L 的兩邊：的兩邊： 一邊搬到一邊搬到 L c 上，上，構(gòu)成載波角頻率為構(gòu)成載波角頻率為 L c 的調(diào)幅信號；的調(diào)幅信號； 另一邊搬到另一邊搬到 L c 上，載波角頻率為上，載波角頻率為 L c。

28、若令若令 I = L c，則則前者前者為為無用的寄生分量無用的寄生分量，而，而后者后者為為有用中頻分量有用中頻分量。 ( (2) )濾波濾波 用調(diào)諧在用調(diào)諧在 I = L c 上的帶通濾波器取出有用的分量。上的帶通濾波器取出有用的分量。第第 4 章振幅調(diào)制、解調(diào)章振幅調(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雙差分對平衡調(diào)制器和模擬相乘器雙差分對平衡調(diào)制器和模擬相乘器4.2.3大動態(tài)范圍平衡調(diào)制器大動態(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

29、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( (時變參量分析法時變參量分析法) )；2雙差分對平衡調(diào)制器和模擬相乘器；雙差分對平衡調(diào)制器和模擬相乘器；3大動態(tài)范圍平衡調(diào)制器大動態(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。k4.2.1 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

30、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。由由泰勒級數(shù)泰勒級數(shù)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 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) )()(/vfeIiTVvs 1如二極管電流如二極管電流由二項(xiàng)式

31、定理，所以由二項(xiàng)式定理，所以 nmmmnnnvvamnmnvv02121)!( !)( 00210021021)!( !)!( !()(nnmmmnnnnnmmmnnnnvvamnmnavvmnmnvvai( (4- -2- -4) )可見，在兩個電壓同時作用下，響應(yīng)電流中：可見，在兩個電壓同時作用下，響應(yīng)電流中： 出現(xiàn)了兩個電壓的出現(xiàn)了兩個電壓的相乘相乘 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

32、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( (如場效晶體管如場效晶體管) )；

33、電路電路：組成對稱平衡電路，抵消部分組合分量；：組成對稱平衡電路，抵消部分組合分量； 輸入電壓上輸入電壓上：限制輸入信號：限制輸入信號 v2 大小，使非線性器件大小，使非線性器件處于處于線性時變線性時變狀態(tài)，組合分量減少。狀態(tài)，組合分量減少。 二、線性時變狀態(tài)二、線性時變狀態(tài)1線性時變表達(dá)式線性時變表達(dá)式將將式式( (4- -2- -4) )改寫為改寫為 v2 的冪級數(shù)的冪級數(shù)nnnnnnnnnnnnmnmmmnnmnnmmnnnavCvvCvvCvCvvaCvvamnmni)()!( !222212211110000210210 2222112110122221212111010222120

34、211101)!2( ! 2!nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnvvannvvnavavvaCvvaCvavvaCvvaCva故故 22221121101)!2( ! 2!()(nnnnnnnnnvvannvvnavai上式可上式可看成看成 i = f (VQ + v1+ v2 ) 在在 (VQ + v1) 點(diǎn)上對點(diǎn)上對 v2 的泰勒的泰勒級數(shù)展開式，即級數(shù)展開式，即 221Q21Q1Q21Q)(21)()()(vvVfvvVfvVfvvVfi！式中，式中， 011Q)(nnnvavVf 1111Q)(nnnvnavVf 2211Q)!2(!)(nnnvannvVf

35、 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)，上式簡化為二次方及以上各項(xiàng)，上式簡化為 )(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)，且隨時間而變化，故稱為的非線性函數(shù)，且隨時間而變化，故稱為時變系數(shù)時變系數(shù)或或時變時變參量參量。 其中，其中， f(VQ + v1)是是 v2 = 0 時的電流，稱時的電流，稱時變靜態(tài)電流時變靜態(tài)電流，用用 I0(v1) 或或 I0(t) 表示；表示；f (VQ + v1) 是增量電導(dǎo)在是增量電導(dǎo)在 v2 = 0 時

36、的數(shù)值，稱時的數(shù)值，稱時變增量時變增量電導(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)是時變的，故稱的系數(shù)是時變的，故稱線性時變線性時變。適宜頻譜搬移電路適宜頻譜搬移電路。2頻率成分頻率成分當(dāng)當(dāng) v1 = V1mcos 1t 時，時，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

37、及各次諧波各次諧波組成組成 tgtggtVgvg1211011m12coscos)cos()( 式中，式中，tvgg110d)(21 ttnvggn111dcos)(1 ( (4-2-11) )可見，在線性時變工作狀態(tài)下，非線性器件的作用是可見，在線性時變工作狀態(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| ，與，與式式( (4- -2- -5) ) p,q = | p 1 q 2| 比較，比較，消除了

38、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。例如構(gòu)成混頻器例如構(gòu)成混頻器v1 = vL(t) = VLmcos Lt且且v2 = vS(t) = Vsmco

39、s ct ， L c I 其中，除有用中頻其中，除有用中頻 I 分量外，其他都是遠(yuǎn)離分量外，其他都是遠(yuǎn)離 I 的無用分的無用分量，不存在角頻率接近量，不存在角頻率接近 I 的組合頻率分量。的組合頻率分量。 三、半導(dǎo)體器件的線性時變模型三、半導(dǎo)體器件的線性時變模型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，二極管輪流工作在管子時，二極管輪流工作在管子的導(dǎo)通區(qū)和截止區(qū)。其伏安的導(dǎo)通區(qū)和截止區(qū)。其伏安特性可用自特性可用自原點(diǎn)轉(zhuǎn)折的兩段原點(diǎn)轉(zhuǎn)折的兩段折線逼近折線逼近，導(dǎo)通區(qū)

40、折線的斜，導(dǎo)通區(qū)折線的斜率率 g0 = (1/RD)， 相應(yīng)的增量相應(yīng)的增量電導(dǎo)特性在電導(dǎo)特性在 v 0 區(qū)域內(nèi)為一區(qū)域內(nèi)為一水平線。水平線。 )()()()()()(DD00111110 vgvftgvvgvftI )(1QvVfi21Q)(vvVf 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，它的傅里傅里葉級數(shù)葉級數(shù)展開式展

41、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) )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)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，通過二極管電流時，通過二極管電流)()()(

42、)(1121D20tKvvgvtgtIi 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，閉合時的導(dǎo)通電阻為周期性地啟閉，閉合時的導(dǎo)通電阻為 RD。這時管子的導(dǎo)通與截止僅由這時管子的導(dǎo)通與截止僅由 v1 控制而不受控制而不受 v2 影響時，線性時變工影響時，線性時變工作狀態(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

43、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，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)等效是線性時變工作狀態(tài)的是線性時變工作狀態(tài)的一一個特例個特例，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差分對管差分對管圖圖 4- -2- -4I0 受受 v2 控制的差分對管控制的差分對管特點(diǎn)特點(diǎn)：由多個非線性器件組成的：由多個非線性器件組成的平衡式電路平衡式電路，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

44、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：已知差分對管差模特性：已知差分對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 受有用信號受有用信號 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，則差分對管就能工作在線性時變狀態(tài)。分對管就能工作在線性時變狀態(tài)。)2(thT10C2C1VvIiii 將將 I0 = A + Bv2 代入差模特性，代入差模特性，差分對管輸出差值電流為差分對管輸出差值電流為 )2(th)(T12C2C1VvBvAiii )2(th)(T12C2C

45、1VvBvAiii 2110)()(vvgvI 1111210)12cos()(2)2(th)(nntnxAkTqvAtI 111121)12cos()(2)2(th)(nntnxBkTqvBtg 與二極管電路比較，利用兩管的平衡抵消原理，差分與二極管電路比較，利用兩管的平衡抵消原理，差分對管的輸出電流中減少了直流分量與對管的輸出電流中減少了直流分量與 p 為偶數(shù)為偶數(shù)的眾多組合的眾多組合分量。分量。當(dāng)當(dāng) x1 很大很大( (x1 10 ，即即 V1m 260 mV) )時，時，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

46、( (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) ) x 10 時雙曲正切函數(shù)的波形時雙曲正切函數(shù)的波形 ( (b) )雙向開關(guān)函數(shù)雙向開關(guān)函數(shù))()()2(th)(122T12C2C1tKBvAVvBvAiii 令令 x1 = V1m/VT ，有，有)cos2(th11tx 11112)12cos()(2nntnx )cos2(th11tx 11112)12cos()(2nntnx 式中，式中，是是(2n 1) 次諧波分量

47、的次諧波分量的分解系數(shù)分解系數(shù)。不同。不同 x1 值時，值時， 1(x1)、 3(x1)、 5(x1) 的值列于教科書的的值列于教科書的表表 4- -2- -1 中。中。ttntxxn1111112d)12cos()cos2th(21)( 所以，所以，相應(yīng)的相應(yīng)的傅里葉級數(shù)傅里葉級數(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)：雙差分對電路無直流分量，幅度加倍。優(yōu)點(diǎn)：雙差分對電路無直流分量，幅度加倍。表表 4- -2- -1x10.00.51.01

48、.52.02.53.04.05.07.010.0 1(x1)0.00000.12310.23560.33050.45080.46310.50540.55860.58770.61120.62570.6366 3(x1)0.0000 0.0046 0.0136 0.0271 0.0435 0.0611 0.1214 0.1571 0.1827 0.2122 5(x1)0.00000.002260.00970.03550.05750.08310.1273小結(jié)小結(jié)：非線性器件構(gòu)成相乘器電路的兩種模式：非線性器件構(gòu)成相乘器電路的兩種模式： v1 和和 v2 直接相乘。必須采取平衡、反饋等措施消除直接相乘

49、。必須采取平衡、反饋等措施消除無用的高階相乘項(xiàng)，并擴(kuò)展兩輸入信號電壓的動態(tài)范圍。無用的高階相乘項(xiàng)，并擴(kuò)展兩輸入信號電壓的動態(tài)范圍。 應(yīng)用于頻譜搬移電路，信號處理電路。應(yīng)用于頻譜搬移電路，信號處理電路。例：對數(shù)例：對數(shù)- -反對反對數(shù)相乘器、雙差分對模擬相乘器。數(shù)相乘器、雙差分對模擬相乘器。 將將 v2 與經(jīng)非線性變換的與經(jīng)非線性變換的 v1 相乘。用于頻譜搬移電路，相乘。用于頻譜搬移電路，例：雙差分對平衡調(diào)制器，大動態(tài)范圍平衡調(diào)制器，二極例：雙差分對平衡調(diào)制器，大動態(tài)范圍平衡調(diào)制器，二極管環(huán)形混頻器。管環(huán)形混頻器。 4.2.2雙差分對平衡調(diào)制器和模擬相乘器雙差分對平衡調(diào)制器和模擬相乘器一、雙差

50、分對平衡調(diào)制器一、雙差分對平衡調(diào)制器( (1) )線性時變器件適宜構(gòu)成頻譜搬移電路的原因線性時變器件適宜構(gòu)成頻譜搬移電路的原因線性時變器件輸出電流中存在眾多組合頻率分量，線性時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)線性時變工作比較兩種非線器件實(shí)現(xiàn)線性時變工作比較 二極管二極管差分對管差分對管 組組 成成單個非線性器件單個非線性器件多個非線性器件多個非線性器件( (差分對管差分對管) )組成平衡式電路組成平衡式電路 特特 點(diǎn)點(diǎn)信號加在同一器信號加在同一器件輸入端件輸入端 信號加在不同器件輸入端

51、信號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，( (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圖圖 4- -2- -6三個差分對管：三個差分對管：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，組成的差分對管由電流成的差分對管由電流 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

52、i 和和 i 由上面兩差分對輸出電流合成。雙由上面兩差分對輸出電流合成。雙端輸出時，其值為端輸出時，其值為i = i i)()()()(34214231iiiiiiii 其中，其中，(i1 i2) 為為 T1、T2 差分對的輸出差值電流，差分對的輸出差值電流， (i4 i3) 是是 T3、T4 差分對的輸出差值電流，它們分別為差分對的輸出差值電流，它們分別為)2(thT1521Vviii )2(thT1634Vviii 故故)2(th)(T165Vviii 其中，其中，i5 i6 是是 T5、T6 對管的輸出差對管的輸出差值電流，其值為值電流，其值為65ii )2(thT20VvI 所以所以(

53、 (4- -2- -23) )2(th)2(thT1T20VvVvIi 此式表明此式表明，雙差分對平衡調(diào)制器，雙差分對平衡調(diào)制器僅提供了兩個僅提供了兩個非線性函數(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 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 時時， 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。( (2) )v1 為任意值，為任

54、意值，| |v2| | 26 mV此時，此時，實(shí)現(xiàn)線性時變工作狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)線性時變工作狀態(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，線性時變工作時，利用差分對管平衡抵消原理，可見，線性時變工作時，利用差分對管平衡抵消原理，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 ，| |v2| | 26 mV 當(dāng)當(dāng)

55、v1 = V1mcos It，V1m 260 mV，即，即 x1 10 時，時， )()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 的動態(tài)范圍的動態(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 為小值，使其應(yīng)用范圍為小值，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 的的動態(tài)范圍動態(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 。將電流源將電流源 I0 分割成分割成兩個兩個 I0/2

56、 的電流源。的電流源。 圖圖 4- -2- -7( (2) )工作原理工作原理BE6EeBE52vRivv )/ln(65TBE6BE5iiVvv 又又，Ee65T2)/ln(RiiiVv ， e0E552iIii ，e0E662iIii )2(th2)2(th)(T1T165VviVviiie )/21ln()/21ln(/21/21ln22lnln0e0e0e0ee0e065IiIiIiIiiIiIii 根據(jù)根據(jù)， 432413121)1ln(xxxxx限制限制 x 值，滿足值，滿足| |x| |= | |2ie / I0| | 0.5( ( 1 2re，則則65ii E2eE2e2222

57、RvrRvi ( (4- -2- -31) )故，由式故，由式( (4- -2- -21) )，平衡調(diào)制器平衡調(diào)制器的輸出差值電流為的輸出差值電流為 )2(th2)2(th)(T1E2T165VvRvVviii )2(22eE020erRIvIi 根據(jù)式根據(jù)式( (4- -2- -30) )| |2ie / I0| | 0.5 和式和式( (4- -2- -31) ) ， v2 允許的允許的最大動態(tài)范圍最大動態(tài)范圍 0.5 eE2e2rRvi TE00T0E0eE041)2/2(41)2(41VRIIVIRIrRI )41(TE0VRI TE041VRI 2v2v4XFC1596 集成平衡調(diào)制

58、器集成平衡調(diào)制器圖圖 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)展擴(kuò)展 v 動態(tài)范圍動態(tài)范圍可擴(kuò)展可擴(kuò)展 v 動態(tài)范圍的動態(tài)范圍的雙差分對平衡調(diào)制器雙差分對平衡調(diào)制器恒流源恒流源負(fù)載電阻負(fù)載電阻載波載波調(diào)制調(diào)制平衡電位器，確平衡電位器，確保保 v = 0 時時 i = 0T7T8 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、雙差分對模擬相乘器二、雙差分對模擬相乘器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

59、 v2動態(tài)范圍的雙差分對平衡動態(tài)范圍的雙差分對平衡調(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 的動態(tài)范圍。的動態(tài)范圍。( (2) )原理原理T7、T8 是將基極是將基極- -集電極短接的差分對管，它的輸出集電極短接的差分對管，它的輸出差差值電流值電流為為)2(thTBE8BE7K87VvvIii K87TBE8BE7)2(thIiiVvv 同時，同時， vAB = vBE7+ vBE2 = vBE8+ vBE1所以所以 vBE7 vBE8= vBE1 vBE2vAC = vBE7+ vBE3 = vBE8+ vBE4所以所以 vBE7 vBE8 = vBE4 vB

60、E3= vBE1 vBE2因而，因而，T1、T2 和和 T3、T4 兩差分對管的輸出兩差分對管的輸出差值電流差值電流分別為分別為ABCK876TBE3BE4634K875T2BE1BE521)2(th)V2(thIiiiVvviiiIiiivviii 因而雙差分對管的雙端因而雙差分對管的雙端輸出輸出差值電流差值電流i = i i=(i1 + i3) ( (i2 + i4) = (i1 i2) ( (i4 i3) =K8765)(Iiiii 可見，可見，T7、T8 和和 T1 T4 共同構(gòu)成兩個差值電流共同構(gòu)成兩個差值電流 (i5 i6) 和和 (i7 i8) 相乘電路，現(xiàn)設(shè)法轉(zhuǎn)為兩電壓相乘。相