通信电路ch04_2[课件材料]

1、4.2.1幂级数分析法 4.2.2折线分析法（含哪些频率分量，幅度多大） 4.3、非线性电路的应用举例及高频功率放大器、非线性电路的应用举例及高频功率放大器 4.3.1 C类谐振功率放大器类谐振功率放大器 4.3.2 D类和类和E类功率放大器类功率放大器 4.3.3 倍频器倍频器 4.3.4 模拟相乘器模拟相乘器 4.4、时变参量电路与变频器、时变参量电路与变频器 1专业课专业课 4.3非线性电路的应用及高频功率放大器非线性电路的应用及高频功率放大器 在通信电路中，非线性电路的应用：在通信电路中，非线性电路的应用： （1 1）实现信号频谱的线性变换第四、六章实现信号频谱的线性变换第四、六章 n

2、将信号频谱无失真地在频率轴上搬移将信号频谱无失真地在频率轴上搬移 如混频和调幅、检波过程，称为频谱的线性变换。如混频和调幅、检波过程，称为频谱的线性变换。 （2 2）实现信号频谱的实现信号频谱的非线性变换非线性变换第四、六章第四、六章 输出和输入信号频谱间具有非线性关系。输出和输入信号频谱间具有非线性关系。 如倍频器的输入信号频率如倍频器的输入信号频率 ，而输出信号频率，而输出信号频率 ， 为为 正整数。又如，角度调制过程也属于频谱的非线性变换。正整数。又如，角度调制过程也属于频谱的非线性变换。 （3 3）实现时变参量电路实现时变参量电路 n这是非线性电路的一种特殊应用。这是非线性电路的一种特

3、殊应用。 （4 4）实现高效率功放实现高效率功放 i i nn 2专业课专业课 高频功率放大器高频功率放大器 o 高频功率放大器用于发射机的末级，将已调信号放大高频功率放大器用于发射机的末级，将已调信号放大 到所需要的功率值，送到天线发射。到所需要的功率值，送到天线发射。 o 高频功率放大器与小信号放大器的区别高频功率放大器与小信号放大器的区别 n 要求输出大的功率要求输出大的功率 在给定的电源电压下，会有相当大的工作电流。在给定的电源电压下，会有相当大的工作电流。 集电极馈电：一般是电源通过集电极馈电：一般是电源通过高频高频 扼流圈扼流圈或变压器线圈加至集电极。或变压器线圈加至集电极。 共射

4、接法（有电流增益），而共射接法（有电流增益），而 且发射极引线尽可能短（减小引且发射极引线尽可能短（减小引 线电感）。线电感）。 必须有阻抗（变换）匹配网络。必须有阻抗（变换）匹配网络。 n功率放大器要求高的效率功率放大器要求高的效率 A、B、C、D、E、F类功率放大器的设计均围绕着提高效率展开的类功率放大器的设计均围绕着提高效率展开的 3专业课专业课 高频功率放大器分类高频功率放大器分类 o按晶体管导通情况分按晶体管导通情况分 o按晶体管等效电路分按晶体管等效电路分 o按线性与非线性分按线性与非线性分 0 90 A A类：类： B B类类 C C类类 （一般（一般6060 -70-70 ）

5、0 90 0 180 A A、B B、C C类：输入正弦波，晶体管等效为受类：输入正弦波，晶体管等效为受 输入信号控制电流源。输入信号控制电流源。 D D、E E、F F类：输入为方波，类：输入为方波，晶体管等效为晶体管等效为 受输入信号控制开关，导通角为受输入信号控制开关，导通角为 0 90 A A、类：线性功放，（、类：线性功放，（B B类类电路接成推挽形式）电路接成推挽形式） C C、D D、E E、F F类：非线性功放，类：非线性功放，负载是谐振电路负载是谐振电路 为半导通角为半导通角 o功率放大器一般分功率放大器一般分：A A、B B、C C、D D、E E 静态工作点静态工作点 选

6、择示意图选择示意图 4专业课专业课 功率放大器的主要性能指标功率放大器的主要性能指标 o 输出功率、效率、线性、功率增益、带外的寄生输出输出功率、效率、线性、功率增益、带外的寄生输出 n 衡量衡量线性线性度度：三阶互调截点：三阶互调截点IP3IP3，1dB1dB压缩点压缩点、谐波、谐波、 邻道功率比（非线性引起的频谱再生对邻道的干扰程度）邻道功率比（非线性引起的频谱再生对邻道的干扰程度）。 p保证高的效率和大的功率是高频功放设计的核心。保证高的效率和大的功率是高频功放设计的核心。 p对于线性要求高的功率放大器，非线性失真系数则成对于线性要求高的功率放大器，非线性失真系数则成 为重要的指标。牺牲

7、效率保证线性。为重要的指标。牺牲效率保证线性。 n功率放大器中的非线性有诸多危害功率放大器中的非线性有诸多危害 （频域）（频域）产生新的频率分量，干扰有用信号，改变信产生新的频率分量，干扰有用信号，改变信 号频谱，展宽频带；号频谱，展宽频带； （时域）放大器增益和输入幅度有关，使输出信号的（时域）放大器增益和输入幅度有关，使输出信号的 包络发生变化，引起波形失真；非线性电抗部件可将幅包络发生变化，引起波形失真；非线性电抗部件可将幅 度变化转移到相位变化中，干扰已调波的相位。度变化转移到相位变化中，干扰已调波的相位。 5专业课专业课 A类功率放大器类功率放大器 p 必须设置合适的静态工作点，必须

8、设置合适的静态工作点， 它它 们分别是管子所能承受的最大漏源电压和漏极电流。们分别是管子所能承受的最大漏源电压和漏极电流。 o 电路中尽量减小不必要电路中尽量减小不必要的直流损耗，的直流损耗，用用高频扼流圈代替集高频扼流圈代替集 电极直流负载电阻。电极直流负载电阻。 o最大输出功率最大输出功率 o电源供给功率电源供给功率 o最大集电极效率最大集电极效率 （为为保证良好的线性，应远离非线性区，保证良好的线性，应远离非线性区， 减小输减小输 出信号功率，出信号功率， %4035 nA类功放是以效率为代价来提类功放是以效率为代价来提 供线性度的。供线性度的。 L R C L g C g R GG V

9、 DD V 阻抗匹配阻抗匹配 max 2 1 DSDD VVmax 2 1 DDQ II ) 2 1 ( 2 1 2 1 maxmaxDDDomomo VIVIP DDDQs VIP %50 ) 2 1 ( 2 1 max DDDQ DDD VI VI 6专业课专业课 B类功率放大器类功率放大器 o 工作原理工作原理 n有两个反相工作的单管有两个反相工作的单管B类放类放 大器构成。大器构成。 可以不要可以不要 n有失真（交越失真）有失真（交越失真）-采用采用AB类类 %79 理论上理论上 7专业课专业课 4.3.1 C类功放类功放谐振功率放大器谐振功率放大器 o 电路的特点：电路的特点： n电

10、路的静态工作点是选在接电路的静态工作点是选在接 近截止点，或选择在小于截近截止点，或选择在小于截 止点的负偏置区。止点的负偏置区。 消除由静态工作点带来的无消除由静态工作点带来的无 用功耗，提高效率。用功耗，提高效率。 n输入、输出端通过变压器线输入、输出端通过变压器线 圈馈电。本电路都采用串馈圈馈电。本电路都采用串馈 （直流、交流与管子三者是（直流、交流与管子三者是 串联连接的）串联连接的） n以以谐振回路为负载，谐振回路为负载，考虑了考虑了 选频与匹配（选频与匹配（满足输出所要满足输出所要 求的功率时的最佳电阻。）求的功率时的最佳电阻。） 下图所示是谐振功率放大器的电原理图。下图所示是谐振

11、功率放大器的电原理图。 iBBBE cccCE vVv vVv i v i v 1 Tr 2 Tr L R BB V CC V C L BE v CE v C i C v B i 8专业课专业课 C类类功放的等效电路功放的等效电路 以电压控制电流源以电压控制电流源 等效晶体管的作用等效晶体管的作用 图（图（b）为）为 控制特性控制特性 LC LC 、 等效晶体等效晶体 管的负载，管的负载， 为包括为包括 、晶体管的输出、晶体管的输出 电阻和回路损耗的总电阻和回路损耗的总 折合值。折合值。 图（图（c）负载阻抗的）负载阻抗的 模随频率变化的关系模随频率变化的关系 CBE iv L R L R L

12、 R 9专业课专业课 C 类功放工作原理类功放工作原理 其中，其中， 为阈电压，为阈电压， g为为 时直线段时直线段 的斜率，的斜率， 为偏置电压。为偏置电压。 折线分析法折线分析法 示意图示意图 th V thi Vv BB V 10专业课专业课 n 利用关于折线分析法的结果，可得出集电极电流的利用关于折线分析法的结果，可得出集电极电流的 表示式为：表示式为： n 当输入信号当输入信号 为足够大时，集电极为足够大时，集电极 电流出现尖顶余弦脉冲，如电流出现尖顶余弦脉冲，如折线图折线图所示。所示。 n 偏置电压为偏置电压为 ，确定静态工作点。工作点处在，确定静态工作点。工作点处在 截止区，截止

13、区，静态时无集电极电流。静态时无集电极电流。 C 类功放工作原理（续）类功放工作原理（续） o 电路的工作过程：电路的工作过程： BB V tVtv imi0 cos)( im V cos1 coscos 0 t Ii cmC )cos1 ( imcm gVI im BBth V VV arccos tItIIti cccc02010 2coscos)( n 集电极电流余弦脉冲可以展开成傅立叶级数：集电极电流余弦脉冲可以展开成傅立叶级数： 11专业课专业课 C类功放输出电压与集电极电流波形不同类功放输出电压与集电极电流波形不同 o 放大器的负载阻抗是频率的函数，只有角频率为放大器的负载阻抗是频

14、率的函数，只有角频率为 的的 电流分量可以在负载上建立余弦电压。电流分量可以在负载上建立余弦电压。 因为因为 最大。最大。 o 将余弦脉冲基波分量分解系数的表示式，即将余弦脉冲基波分量分解系数的表示式，即 代代 入上式，则可得谐振功率放大器输出电压的表示式入上式，则可得谐振功率放大器输出电压的表示式 o 谐振功率放大器谐振功率放大器激励电压是余弦电压激励电压是余弦电压，但，但基极电流和集基极电流和集 电极电流电极电流只是余弦信号的一部分，称为只是余弦信号的一部分，称为余弦电流脉冲余弦电流脉冲， 而而输出电压又是与激励电压同频的余弦电压。输出电压又是与激励电压同频的余弦电压。这是谐振这是谐振 功

15、率放大器不同于一般线性功率放大器的特点。功率放大器不同于一般线性功率放大器的特点。 o 谐振功放集电极电压波形与集电极电流波形不同。谐振功放集电极电压波形与集电极电流波形不同。 L R 0 tRItv Lc0 10 cos)( tRItv Lcm0 0 cos )cos1 ( cossin )( 1 p R 包括包括 、晶体管的输、晶体管的输 出电阻和回路损耗出电阻和回路损耗 的的 总折合值。总折合值。 L R p R 12专业课专业课 C类类功放工作波形功放工作波形 P204P204 o 输入电压输入电压 o 基极发射极间电压基极发射极间电压 o 基极电流基极电流 余弦脉冲余弦脉冲 o 集电

16、极电流集电极电流 余弦脉冲余弦脉冲 o 输出电压输出电压 o 集电极发射极间电集电极发射极间电 压压 与与 最大点相反。最大点相反。 iBBBE cccCE vVv vVv )(tvi BE v )(tiC )( 0 tv )(tvCE )(tiB )(tiC i v i v 1 Tr 2 Tr L R BB V CC V C L BE v CE v C i C v B i 13专业课专业课 C类类功放的输出功率与效率功放的输出功率与效率 o 在谐振功率放大器中，其静态工作点选择在集电极电流在谐振功率放大器中，其静态工作点选择在集电极电流 为零的情况，消除了静态功耗，提高了工作效率。为零的情况

17、，消除了静态功耗，提高了工作效率。 o 如何进一步提高如何进一步提高C类功放效率？类功放效率？ n 谐振功放的效率定义为：谐振功放的效率定义为： S o P P n 输出信号功率输出信号功率 (基波功率）为基波功率）为 ： omCo VIP 1 2 1 n 集电极电流中的基波分量幅度为集电极电流中的基波分量幅度为 ：)( 11 cmC II omcmo VIP1 2 1 n 输出电压的幅度是输出电压的幅度是 n 输出功率又可表示为输出功率又可表示为 1 () omcL VI R S P 电源提供电源提供 的功率的功率 14专业课专业课 o 电源提供的功率是电源提供的功率是 。它等于电源电压。它

18、等于电源电压 和集电极电和集电极电 流中直流分量的乘积（流中直流分量的乘积（ C类功放的静态工作点电流为类功放的静态工作点电流为0） C类类功放的功放的 与与 及及 关系关系 )( 00 cmc II S P CC V o 在集电极电流为余弦脉冲时，该直流分量可以表示在集电极电流为余弦脉冲时，该直流分量可以表示 为：为： o 电源供给功率：电源供给功率： CCcmCCCS VIVIP 00 o 谐振功率放大器的效率表示式为：谐振功率放大器的效率表示式为： CC om CCC omC V V VI VI )( )( 2 1 2 1 0 1 0 1 o )( )( 2 1 0 1 cc om V

19、V 电压利用系数：电压利用系数： 15专业课专业课 )( )( 2 1 0 1 n提高提高C类功放的效率，可以采取两方面的措施：类功放的效率，可以采取两方面的措施： （1）提高电压利用系数）提高电压利用系数 ，这要求提高负载电阻的阻值，这要求提高负载电阻的阻值 回路谐振回路谐振。 （2）选择合适的）选择合适的 值，使值，使 最大。最大。 1 1 0 ( ) ( ) g 从从可看出，可看出， 愈小，则愈小，则 值愈大，效率愈高，值愈大，效率愈高， )( )( 0 1 谐波分解图谐波分解图 cc Lc cc om V RI V V 1 但但 愈小，基波幅值下降太多愈小，基波幅值下降太多 值的选择需

20、综合考虑。一般值的选择需综合考虑。一般 左右。左右。 0 70 讨论：如何提高讨论：如何提高C类功放的效率类功放的效率 16专业课专业课 电路举例电路举例：题图：题图4.154.15 o图示为一实用共发射极图示为一实用共发射极C类放大类放大 器的电路图。器的电路图。 o由由 和和 组成自给偏置电组成自给偏置电 路，利用基极电流中的直流路，利用基极电流中的直流 分量产生偏置电压，代替外分量产生偏置电压，代替外 加偏置电源的作用。加偏置电源的作用。 1 R 1 C o 为输入信号电压为输入信号电压 与偏置电压的叠加。与偏置电压的叠加。 )(tvi o L、 组成谐振回路，它的谐组成谐振回路，它的谐

21、 振频率等于输入信号频率，在振频率等于输入信号频率，在 本例中为本例中为27MHz。 2 C 2 R o电阻电阻 在实际电路中是没有的，加入它是为测量集电极电流的波在实际电路中是没有的，加入它是为测量集电极电流的波 形，它的阻值很小，仅为形，它的阻值很小，仅为0.1 。 3 R o输出信号电压从回路两端取出，输出信号电压从回路两端取出， 为该放大器的负载电阻。为该放大器的负载电阻。 i v 1 Tr 2 R L 2 C 1 R 1 C 3 C CC V 3 R o v 3 v BE v 17专业课专业课 提高功率放大器效率的途经提高功率放大器效率的途经 o 根据效率的定义：根据效率的定义： o

22、 C Co o S o P P PP P P P 1 1 为晶体管集电极耗散功率为晶体管集电极耗散功率。 C P C P o 晶体管集电极耗散功率：晶体管集电极耗散功率： tdviP CECC 2 1 o 减小耗散功率的有效方法是：减小耗散功率的有效方法是： n减小减小 的积分区间的积分区间 即减小电流的流通角（注意不能太小）即减小电流的流通角（注意不能太小） n减小减小 与与 的乘积。的乘积。 C P C i CE v C类放大器为什么效率高？类放大器为什么效率高？ 要提高放大器效率，减小晶体管集电极耗散功率要提高放大器效率，减小晶体管集电极耗散功率 18专业课专业课 提高功率放大器效率的途

23、经（续）提高功率放大器效率的途经（续） p A类、类、B类和类和C类放大器比较，其效率的提高主要是减类放大器比较，其效率的提高主要是减 小了电流流通角小了电流流通角 ，还有，还有i icmax cmax与 与V VCEmax CEmax不同时出现 不同时出现。 p 电流流通角的减小是有一定限度的。电流流通角的减小是有一定限度的。 太小，效率高，太小，效率高， 但基波幅值下降太多，输出功率反而下降。若维持功但基波幅值下降太多，输出功率反而下降。若维持功 率不变，必须加大激励电压并将基极偏压向负值增大，率不变，必须加大激励电压并将基极偏压向负值增大， 使基极反向电压增大，可能使功率管发射结反向击穿

24、。使基极反向电压增大，可能使功率管发射结反向击穿。 o D类和类和E类放大器是固定为类放大器是固定为90 ，主要采用尽量减小，主要采用尽量减小 的乘积降低放大器件耗散功率的方法来提高功的乘积降低放大器件耗散功率的方法来提高功 率放大器的效率。率放大器的效率。 C i CE v 高效率的高效率的D类和类和E类功放设计思路？类功放设计思路？ 19专业课专业课 4.3.2 D类和类和E类功率放大器类功率放大器 o 减小减小 与与 的乘积。工作于开关状态，的乘积。工作于开关状态， 固定为固定为90 C i CE v l 晶体管导通（晶体管导通（ 为最大）时，其管压降为最大）时，其管压降 为最小为最小

25、l 管子截止（管子截止（ ）时，管压降）时，管压降 为最大。在理为最大。在理 想情况下，可使的乘积想情况下，可使的乘积 趋于零，即趋于零，即 趋于零，趋于零， 而而 趋于趋于 。 C i CE v CE v 0 C i CECv i C P %100 o 电压开关型电压开关型D类放大器类放大器 CC V 返回返回 1 Tr L R C L i v A 1C i 2C i 1 T 2 T L v L R L v C L CC V S 1 2 A v C C （b） 20专业课专业课 D D类功率放大器（续类功率放大器（续2 2） o 激励信号激励信号 是频率为是频率为 的方波，或是幅度足够大的正

26、弦的方波，或是幅度足够大的正弦 波。通过变压器波。通过变压器 ，在两次级线圈产生极性相反的推动电，在两次级线圈产生极性相反的推动电 压压 和和 ，分别使晶体管，分别使晶体管 和和 依次处于饱和或截依次处于饱和或截 止。止。 i v 0 f 1 Tr 1b v 2b v 1 T2 T o 正半周，正半周， 饱和，饱和， 截止，相当于图（截止，相当于图（b）所示等效电路的所示等效电路的 开关开关 置于位置置于位置1，于是电源电压，于是电源电压 通过开关向通过开关向 、 、 组成的串联回路充电，并使组成的串联回路充电，并使 点的电压提到点的电压提到 。 1 T 2 T CC V S LC L R A

27、 A v CESCCA VVv o 在激励信号的负半周，将为在激励信号的负半周，将为 饱和，饱和， 截止，开关截止，开关 置于置于2， 储存在储存在 的能量通过的能量通过 放电，并使放电，并使 点的点的 电压下降为：电压下降为： 2 T 1 TS L C 2 T A CESA Vv o 效率可表示为：效率可表示为： CC CESCC S o V VV P P2 上图上图 CES V 管子饱和压降管子饱和压降 21专业课专业课 L i 1C i 2C i o 回路电流回路电流 为为 合成合成 o 当回路当回路 Q Q 足够足够 高，高， 在谐振在谐振 频率点上为余弦频率点上为余弦 波。波。 L

28、i 22专业课专业课 D D类功率放大器（续类功率放大器（续3 3） o 在高频工作时，由于晶体管势垒电容、扩散电容以及在高频工作时，由于晶体管势垒电容、扩散电容以及 电路的分布电容的影响，晶体管、的开关转换不可能电路的分布电容的影响，晶体管、的开关转换不可能 在瞬间完成。随着输入信号频率的提高而更趋严重。在瞬间完成。随着输入信号频率的提高而更趋严重。 l不满足不满足 ， 为最大和为最大和 为最为最 大，大， 的条件。结果，晶体管的耗散的条件。结果，晶体管的耗散 功率增大，放大器的实际效率将下降。功率增大，放大器的实际效率将下降。 0 C iCCCE Vv C i 0 CE v D类功放效率不

29、是类功放效率不是100： 23专业课专业课 E E类功率放大器类功率放大器( (指导书指导书P141P141142)142) o E类功率放大器是单管工作于开关状态。设计高阶的电类功率放大器是单管工作于开关状态。设计高阶的电 抗网络为负载回路，选取适当的负载网络参数，以使它抗网络为负载回路，选取适当的负载网络参数，以使它 的瞬态响应最佳。的瞬态响应最佳。 o 只有当器件的电压（或电流）降为零后，开关才能导通只有当器件的电压（或电流）降为零后，开关才能导通 （或断开）。即使开关转换时间与工作周期相比较已相（或断开）。即使开关转换时间与工作周期相比较已相 当长，也能避免在开关器件内产生大的电压或电

30、流。避当长，也能避免在开关器件内产生大的电压或电流。避 免了在开关转换瞬间内的器件功耗，克服了免了在开关转换瞬间内的器件功耗，克服了D D类功率放大类功率放大 器的缺点。器的缺点。 o 当输出调谐回路设计达到上述要求，当输出调谐回路设计达到上述要求，E类功率放大器可类功率放大器可 以获得很高的效率。以获得很高的效率。 *用于用于D、E类功放输出信号幅度与输入信号幅度无线性类功放输出信号幅度与输入信号幅度无线性 关系，不能用于放大非恒包络的已调信号。关系，不能用于放大非恒包络的已调信号。 24专业课专业课 功率放大器的应用选择功率放大器的应用选择 o 选择功放种类是和应用相关的选择功放种类是和应

31、用相关的 n A类和类和B类用于线性放大，可以有宽带要求（宽带类用于线性放大，可以有宽带要求（宽带 功率放大器见第三章，以传输线为变压器）功率放大器见第三章，以传输线为变压器）. n C类功放的负载是谐振网络，适用于固定频率或窄类功放的负载是谐振网络，适用于固定频率或窄 带等幅信号的放大带等幅信号的放大. n D、E和和F类放大器输出信号幅度与输入信号幅度类放大器输出信号幅度与输入信号幅度 没有线性关系，不能放大非恒定包络的已调制信没有线性关系，不能放大非恒定包络的已调制信 号号 为什么？为什么？ 25专业课专业课 4.3.3 用用C类放大器作倍频器类放大器作倍频器 o 倍频器是一种使输出信号

32、频率等于输入信号频率整数倍频器是一种使输出信号频率等于输入信号频率整数 倍的变换电路。倍的变换电路。 o 倍频器主要应用于以下几方面：倍频器主要应用于以下几方面： n发射机。降低发射机主控振荡频率，提高频率稳定性。发射机。降低发射机主控振荡频率，提高频率稳定性。 n频率合成器。应用各种倍数的倍频器以产生等于主频频率合成器。应用各种倍数的倍频器以产生等于主频 率各次谐波的频率源。率各次谐波的频率源。 n调频和调相系统。用以扩大频偏。调频和调相系统。用以扩大频偏。 o 倍频器的工作原理类似谐振功率放大器，用选频电路倍频器的工作原理类似谐振功率放大器，用选频电路 选出所需倍数的谐波成分，滤除所有不需

33、要的频率成选出所需倍数的谐波成分，滤除所有不需要的频率成 分，就可完成倍频过程。三极管倍频器一般为二或三分，就可完成倍频过程。三极管倍频器一般为二或三 倍频器。倍频器。 o 对一个对一个n次倍频器，为使倍频器有效地工作，次倍频器，为使倍频器有效地工作， 总是要使集电极电流中含有的总是要使集电极电流中含有的n次谐波分量足次谐波分量足 够大，这就要按下式确定流通角。够大，这就要按下式确定流通角。 n 0 120 26专业课专业课 4.3.4 模拟乘法器模拟乘法器 o 模拟乘法器是实现两个模拟信号瞬时值相乘功能的电模拟乘法器是实现两个模拟信号瞬时值相乘功能的电 路或器件。有两个输入端，一个输出端。路

34、或器件。有两个输入端，一个输出端。 o 电路符号：电路符号： )()()(tvtkvtv yxo 27专业课专业课 理想模拟乘法器的特性理想模拟乘法器的特性 理想模拟乘法器：理想模拟乘法器： o其输出电压的瞬时值其输出电压的瞬时值 仅与两个输入电压在同一时刻的瞬时值仅与两个输入电压在同一时刻的瞬时值 和和 的乘积成正比，若的乘积成正比，若 则则输出电压输出电压 中只含有中只含有 和和 分量，而不含任何其分量，而不含任何其 它分量。它分量。 o当当任一输入电压为零任一输入电压为零，即，即 或或 或或 时，时， 输出电压为零输出电压为零，即，即 o当当任一输入电压为恒值任一输入电压为恒值， 或或

35、时，时，输出电压与输出电压与 另一输入电压之间呈线性关系，另一输入电压之间呈线性关系， 或或 此时模拟乘法器此时模拟乘法器类似于线性放大器类似于线性放大器，其增益为，其增益为 ，受，受 控制，构成了可控增益放大器。控制，构成了可控增益放大器。 ( )cos,( )cos XXYY vtt vtt ( ) O vt XY XY ( )0 X vt ( )0 Y vt ( )0,( )0 XY vtvt ( )0 O vt ( ) XREF vtV ( ) YREF vtV ( )( ) OREFY vtkVvt ( )( ) OREFX vtkVvt REF kVREF V *模拟乘法器本质上是

36、一个非线性电路，调幅、检波、混频等模拟乘法器本质上是一个非线性电路，调幅、检波、混频等 非线性电路中就是应用了这种非线性的频率变换关系非线性电路中就是应用了这种非线性的频率变换关系 ( ) O vt( ) X vt ( ) Y vt 28专业课专业课 基本差分对电路基本差分对电路 o 差分对电流关系差分对电流关系 T CC v v Iiii 2 tanh 021 mV q kT vT26 29专业课专业课 差分对相乘电路差分对相乘电路 o单差分对相乘电路单差分对相乘电路 0 I Y Y ee beEE e EEbeY BvA v RR vV R Vvv I 1 )( 3 3 0 T X Y T

37、 X v v BvA v v Iiii 2 tanh 2 tanh 021 )( 1 T 2 T 1 i 2 i 0 I X v 3 T e R Y v EE V 当当 受受 控制时控制时Y v 30专业课专业课 输入为小信号输入为小信号 o 当输入为小信号时，输出中出现了两输入电当输入为小信号时，输出中出现了两输入电 压的相乘项压的相乘项 n同时，也存在着非相乘项同时，也存在着非相乘项-不希望不希望 T X Y v v BvAi 2 tanh)( 1 2 T X v v YX T X TT X Y vv v B v v A v v BvAi 222 tanh)( 1 T 2 T 1 i 2

38、i 0 I X v 3 T e R Y v EE V T X T X v v v v 22 tanh 31专业课专业课 输入大信号输入大信号 o 当输入为大信号时，当输入为大信号时， 双曲正切被余弦信号双曲正切被余弦信号 激励后，成为双向开激励后，成为双向开 关信号关信号 n有相乘项（指两输入有相乘项（指两输入 电压的相乘）电压的相乘） n同时也有其他组合频同时也有其他组合频 率分量率分量 -设法消除设法消除 1 2 T Xm v v 1 2 tanh T Xm v v .5cos 5 4 3cos 3 4 cos 4 2 ttttS XXXX T X Y v v BvAi 2 tanh)(

39、tSBvA v tV BvAi XY T XXm Y 2 2 cos tanh)()( mVVXm260 32专业课专业课 双差分对模拟乘法器（双差分对模拟乘法器（吉尔伯特吉尔伯特 ） p四象限模拟乘法器电路四象限模拟乘法器电路 （能适应两个输入电压四种组合）（能适应两个输入电压四种组合） EE I c7 i CCC RRR 21 T y T x CEEo V v th V v thRItv 22 qkTvT/ p模拟相乘器电路有用模拟相乘器电路有用BJT构成的或构成的或CMOS构成的四象限模拟构成的四象限模拟 相乘器，还有四个二极管构成的环形相乘器如习题相乘器，还有四个二极管构成的环形相乘器

40、如习题 4-9,4-10。 吉尔伯特乘法器吉尔伯特乘法器 33专业课专业课 T X CCCCCCCCO v v thiiRiiiiRv 2 654321 四象限模拟乘法器原理四象限模拟乘法器原理 08787 IiiTT CC ：构成一个恒流源, T Y CC v v thIiiTT 2 , 06565 ：差分对 T X CCC v v thiiiTT 2 , 52121 ：差分对 T X CCC v v thiiiTT 2 , 63443 ：差分对 311CCC iiI 422CCC iiI 111CCCCC RIVV 222CCCCC RIVV CCCCCO RIIVVv 2112 T Y

41、T X CO v v th v v thIRv 22 0 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T 7 T 8 T X v Y v O v1C R 2C R 3 R 2 R 1 R 1C i 2C i 3C i 4C i 5C i 6C i 7C i 8C i 1C I 2C I CC V EE V 1C V 2C V 34专业课专业课 输入均为小信号输入均为小信号 XY o 两个输入均为小信号两个输入均为小信号 n实现了两个输入电压的线性相乘实现了两个输入电压的线性相乘 输出电压中仅含有输出电压中仅含有 和和 频率分量频率分量 n动态范围太小动态范围太小 n增益系数和温度增益系数和温度T有关有关 YX T c T Y T X cO vv v IR v v th v v thIRv 2 00 4 1 22 YX T C O vv v IR v 2 0 4 mVvvv TYX 26, 2 0 2 0 24 kT q IR v IR K C T C mVvvv TYX 26, XY 35专业课专业课 输入信号一大一小输