高频电路教案第五章Word文档格式.docx

资源描述

高频电路教案第五章Word文档格式.docx

《高频电路教案第五章Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频电路教案第五章Word文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高频电路教案第五章Word文档格式.docx

教学方法

引

入

教

学

内

容

分

钟

讲

授

小

结

复习:

1.LC振荡器的设计方法

2.石英晶体振荡器的稳频原理

3.晶体振荡电路：

皮尔斯振荡器、泛音晶体皮尔斯振荡器

4.RC振荡器的构成与原理

5.负阻振荡电路原理

新课讲授

一、频谱的线性搬移电路

1.1非线性电路的分析方法

1.1.1非线性函数的级数展开分析法

非线性器件的伏安特性,可用下面的非线性函数来表示:

式中,u为加在非线性器件上的电压。

一般情况下,

u＝EQ+u1+u2,其中EQ为静态工作点,u1和u2为两个输入电压。

用泰勒级数将式展开,可得

非线性电路完成频谱的搬移

若作用在非线性器件上的两个电压均为余弦信号,即

u1＝U1cosω1t,u2＝U2cosω2t,则

三个方面考虑:

（1）从非线性器件的特性考虑。

（2）从电路考虑。

（3）从输入信号的大小考虑。

1.2线性时变电路分析法

1．2．1对上式在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有

频率分量为

例1一个晶体二极管,用指数函数逼近它的伏安特性,即

在线性时变工作状态下,上式可表示为

式中

是第一类修正贝塞尔函数。

因而

1．2．2线性时变电路完成频谱的搬移原理

线性时变电路完成频谱的搬移

二、内容小结

1、非线性电路的分析方法和条件

2、线性时变电路的概念和分析方法

3、单二级管电路、二级管平衡电路的分析方法

三、思考题与作业

1）研讨：

非线性电路分析方法

2）作业：

5-1；

5-2；

5-3；

5-4；

5-5

与

学

生

互

动

板

书

解

提

问

例

题

5.2二极管电路

教学目的与要求

1.掌握二级管环形电路的分析方法、工作原理

2.掌握单差分对电路的工作原理

3.掌握差分对频谱搬移电路原理图，分析方法

4.掌握双差分对电路工作原理

1）二极管环形电路

2）单差分对电路

3）双差分对电路

1）差分对电路特性

2）双差分对电路

新

课

程

复习：

1、非线性电路的分析方法和条件

一、二极管电路

1.1单二极管电路

电路的原理电路如图所示,输入信号u1和控制信号（参考信号）u2相加作用在非线性器件二极管上。

忽略输出电压u。

对回路的反作用,这样,加在二极管两端的电压uD为

二极管可等效为一个受控开关,控制电压就是uD。

有

由于u2＝U2≥cosω2t,则u2≥0对应于

2nπ-π/2≤ω2t≤2nπ+π/2,n=0,1,2,…,故有

上式也可以合并写成

由上式可以看出,流过二极管的电流iD中的频率分量有:

（1）输入信号u1和控制信号u2的频率分量ω1和ω2;

（2）控制信号u2的频率ω2的偶次谐波分量;

（3）由输入信号u1的频率ω1与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量（2n+1）ω2±

ω1,n=0,1,2,…。

1.2二极管平衡电路

1．电路

下图是二极管平衡电路的原理电路。

它是由两个性能一致的二极管及中心抽头变压器T1、T2接成平衡电路的。

二极管平衡电路

2．工作原理

与单二极管电路的条件相同,二极管处于大信号工作状态,即U2＞0.5V。

这样,二极管主要工作在截止区和线性区,二极管的伏安特性可用折线近似。

U2>

U1,二极管开关主要受u2控制。

若忽略输出电压的反作用,则加到两个二极管的电压uD1、uD2为：

uD1=u2+u1；

uD1=u2-u1

由于加到两个二极管上的控制电压u2是同相的,因此两个二极管的导通、截止时间是相同的,其时变电导也是相同的。

由此可得流过两管的电流i1、i2分别为

但两电流流过T2的方向相反,产生的磁通相消,故次级总电流iL应为

考虑u1＝U1cosω1t,代入上式可得

1.3二极管环形电路

1．基本电路

二极管环形电路的基本电路与二极管平衡电路相比,只是多接了两只二极管VD3和VD4,四只二极管方向一致,组成一个环路,因此称为二极管环形电路。

2．工作原理

二极管环形电路的分析条件与单二极管电路和二极管平衡电路相同。

平衡电路1与前面分析的电路完全相同。

平衡电路1和2在负载RL上产生的总电流为

iL=iL1+iL2=（i1-i2）+（i3-i4）

例1在双平衡混频器组件的本振口加输入信号u1,在中频口加控制信号u2,输出信号从射频口输出,如图所示。

忽略输出电压的反作用,可得加到四个二极管上的电压分别为

uD1=u1-u2uD2=u1+u2

uD3=-u1-u2uD4=-u1+u2

这些电流为

i1=gDK（ω2t-π）uD1i2=gDK（ω2t）uD2

i3=gDK（ω2t-π）uD3i4=gDK（ω2t）uD4

这四个电流与输出电流i之间的关系为

i=-i1+i2+i3-i4=（i2-i4）-（i1-i3）

=2gDK（ω2t）u1-2gDK（ω2t-π）u1

=2gDK′（ω2t）u1

1、二级管环形电路的分析方法、工作原理

2、单差分对电路的工作原理

3、差分对频谱搬移电路原理图，分析方法

4、双差分对电路工作原理

三、作业

作业：

5-6，5-7，5-8

5.3差分对电路

5.4其它频谱线性搬移电路

1、掌握晶体三极管频谱线性搬移电路工作原理，分析方法

2、了解场效应管频谱线性搬移电路工作原理，分析方法

1）晶体三极管频谱线性搬移电路

1）时变跨导的求解

的

一、单差分对电路

1.电路

基本的差分对电路如图5―14所示。

图中两个晶体管和两个电阻精密配对（这在集成电路上很容易实现）。

（5―55）

图5―14差分对原理电路

2.传输特性

设Ｖ1,V2管的α≈1，则有ic1≈ie2,ic2≈ie2,可得晶体管的集电极电流与基极射极电压ube的关系为

双端输出的情况下有

可得等效的差动输出电流io与输入电压u的关系式

小结：

（1）ic1、ic2和io与差模输入电压u是非线性关系——双曲正切函数关系,与恒流源I0成线性关系。

双端输出时,直流抵消,交流输出加倍。

（2）输入电压很小时,传输特性近似为线性关系,即工作在线性放大区。

这是因为当|x|<

1时,tanh（x／2）≈x／2,即当|u|＜VT＝26mV时,io=I0tanh（u/2VT）≈I0u/2VT。

（3）若输入电压很大,一般在|u|>

100mV时,电路呈现限幅状态,两管接近于开关状态,因此,该电路可作为高速开关、限幅放大器等电路。

（4）小信号运用时的跨导即为传输特性线性区的斜率,它表示电路在放大区输出时的放大能力,

（5）当输入差模电压u=U1cosω1t时,由传输特性可得io波形,其所含频率分量可由tanh（u/2VT）的傅里叶级数展开式求得,即

3.差分对频谱搬移电路

差分对电路的可控通道有两个:

一个为输入差模电压,另一个为电流源I0;

故可把输入信号和控制信号分别控制这两个通道。

二、双差分对电路

双差分对频谱搬移电路它由三个基本的差分电路组成,也可看成由两个单差分对电路组成。

V1、V2、V5组成差分对电路Ⅰ,V3、V4、V6组成差分对电路Ⅱ,两个差分对电路的输出端交叉耦合。

io=iI-iII=（i1+i3）-（i2+i4）

=（i1-i2）-（i4-i3）

当u1=U1cosω1t,u2=U2cosω2t时,代入式（5―76）有

考虑到ie5＋ie6=I0,则为了保证ie5和ie6大于零,uB的最大动态范围为

双差分对的差动输出电流可近似为

三、其它频谱线性搬移电路

3.1晶体三极管频谱线性搬移电路可将ic表示为

在时变工作点处,将上式对u1展开成泰勒级数,有

图5―21晶体三极管频谱搬移原理电路

一般情况下,由于U1<

U2,通常可以不考虑高次项,则有

ic=Ic0（t）+gm（t）u1

等效为一线性时变电路,其组合频率也大大减少,只有ω2的各次谐波分量及其与ω1的组合频率分量nω2±

3.2场效应管频谱线性搬移电路

结型场效应管是利用栅漏极间的非线性转移特性实现频谱线性搬移功能的。

场效应管转移特性iD～uGS近似为平方律关系,其表示式为

它的正向传输跨导gm为

当输入信号u1=U1cosω1t,且U1<

U2时,漏极电流中的时变分量就等于u1与gm（t）的乘积,即

四、内容小结

1、晶体三极管频谱线性搬移电路工作原理，分析方法

2、场效应管频谱线性搬移电路工作原理，分析方法

五、作业：

5-75-85-10

展开阅读全文