第二章(4-2)非线性

2.6非线性器件的描述方法非线性器件大信号时会引起失真能完成频谱搬移各种功能1.用解析函数描述2.6.1非线性器件的描述方法------描述器件的伏安特性BEvKTqSceIi指数函数双极型晶体管2,)1(thGSGSDSSDVvIi饱和区----平方律场效应管差分放大器1202idqiiiIthvKT双曲正切函数2.幂级数描述BEQiBEVvv代入230123NciiiNiiaavavavav特点:①呈非线性()()1!BEBEQncNvVnBEiaNv②系数与工作点有关~ciiv201233()()()cBEBEQBEBEQBEBEQiaavVavVavV在工作点处将伏安特性偏置BEQV决定工作点展开为幂级数()BEQiqVvKTcSiIe3.分段折线描述二极管适用条件:大信号输入)(0)(BDBDDDDVvVvvgi1()DDDigStv11222()coscos3cos5235Stttt差分放大器)0()0(00iivIvIi02()iISt)()()(112tStStSttt5cos543cos34cos42.6.2线性化参数适用条件:输入为小信号tVtviimicos)(输入:输出:0101()CbeBEQiCQSiaavVaavIi静态电流=CQIBEQVkTqSeIa0信号电流11cossiimiiavaVt线性电路不产生新的频率线性化参数-----跨导1beBEQcmbevVdiagdv仅与工作点有关放大器增益LmbeLbemimomvRgVRVgVVA与信号大小无关2.7器件非线性的影响研究有源器件的非线性对线性放大器的影响分两种情况讨论只有一个有用信号输入有两个以上输入研究内容－－出现的现象,名称定义,衡量性能的指标。2.增益压缩（GainCompression）特点：考虑对基波分量的影响平均跨导：2311143immSmVaaVIg基波信号电流：tVgiiimmScos1基波增益：1omSLvmLimimVIRAgRVV基波信号电流：（只考虑到三次方）)()43(cos)43(2313311tvVaatVaVaiiimiimimS基波信号电流幅度：311334SimimIaVaV230123NciiiNiiaavavavav输出电流：线性非线性跨导mVvbecgdvdiaBEQbe12311143immSmVaaVIg基波电流21133()cos4SimimiiaaVVt11cosSimiiaVt失真项仅与放大器工作点不仅与工作点有关有关而且与输入信号幅度有关常数与信号幅度有关增益vmLAgR2133()4vmLimLAgRaaVR画放大器的增益特性曲线放大器（增益AV）VinVoutVinVoutAVVout=AVVin用对数坐标表示20logoutV20loginV用dB表示电压——dBmV1mV是20log10dBmV100mV是20log10040dBmV0dBmV()()()outVinVdBmVAdBVdBmVAV1omdBV()dBmV()dBmV()VAdB非线性增益压缩线性2133()4VimLAaaVR增益压缩指标－－1dB压缩点11()()()1outdBindBVVdBmVVdBmVAdB增益压缩当＜0时，放大器增益随信号增大而减小3a()()()outinVVdBmVVdBmVAdB线性增益dBimV1与器件类型和放大器工作点有关2.7.2输入端有两个以上信号设输入两个信号：tVtVtvmmi2211coscos)(230123NciiiNiiaavavavav由于非线性结果：出现基波12、谐波－－被选频回路滤除12p、q组合频率－－在基频附近的无法滤除12pq()pqN问题：干扰信号对有用信号的基波输出有什么影响？基波分量：(仅考虑到三次方）tVVaVaVaimmmm1221331311cos)2343(tVVaVaVammmm2212332321cos)2343(二次方产生的组合频率tVVatVVammmm)cos()cos(2121221212不在基频附近，被滤除不在基频附近，被滤除在基频附近212122三次方项产生的组合频率为tVVatVVammmm)2cos(43)2cos(43212213212213tVVatVVammmm)2cos(43)2cos(431222131222131.堵塞（Blocking）12输入状况：输入的有用信号为弱信号，而另一个信号是强干扰信号。mmVV21一般有03a有用信号的跨导随干扰增大而减小增益随干扰信号增大而减小严重基波电流为零－－信号被堵塞指标－－强信号堵塞60dB～70dB平均基波跨导223123mmVaag有用信号基波tVVaVaVaimmmm1221331311cos)2343(tVVaaimm112231cos)23(简化（忽略增益压缩项）3.互相调制（Intermodulation）输入状况:两个输入信号的频率、比较接近12非线性输出电流tVatVatVVaatVVaaimmmmmm)2cos(43)2cos(43cos)49(cos)49(1233213322311231组合频率、很接近基波，滤波器无法滤除212122特点:三阶互调基波幅度互调信号幅度互调干扰在射频系统中出现的形式(接收)相邻信道1相邻信道2(发射的强信号)212互调3IP三阶互调截点(third-orderinterceptpoint)定义:3IP三阶互调截点为三阶互调功率和基波功率相等的点201111()2mpiPaVGP323033313()24mpiPaVGP011()10log10logpiPdBGP033()10log30logpiPdBGP3IP3IIP3OIP互调失真衡量指标均由器件的三次方引起1dB压缩点与三阶截点的关系增益压缩点的输入电平要比三阶截点电平低约10dB1omdBV()dBmV()dBmV()VAdB①dB表示的量是无量纲的，是比值。②电压比的系数是20，功率比是10注意1.dB20log514VAdB10log2514PGdB5VA25PG电压增益功率增益噪声系数F=4——功率比10log46NFdB当输入输出阻抗相同时,22222//ooooPViiiiPVRVGAPVRV用dB表示的功率增益、电压增益数值相同dB与dBm归纳某些量的两种表示自然表示dB表示21PPWP0.1log10mWP0.1log1021log20VVVV0.1log20mVV0.1log20VV0.1log20dB(功率)10logdBWdBmdB（电压）dBVdBmVdBµV2.dBm与dBmV注意①dBm——对应功率dBmV——对应电压②电压、功率的系数不同表示的量有单位采用dB的优点将乘法运算变为加法122525625PPPGGG12()()141428PPPGGdBGdBdBGP1GP2注意①dB与dB可加减，但不能乘除②dBm与dBm不可相加，但可以相减，结果为dB③dB与dBm间可加减，结果为dBmGPPiPooPiPGP()()()oPiPdBmGdBPdBm