第 4章 非线性电路
4.1 非线性电路的基本概念与非线性元件
4.1.1 非线性电路的基本概念
4.1.2 非线性元件
4.2 非线性电路的分析方法
4.2.1 非线性电路与线性电路分析方法的异同点
4.2.2 非线性电阻电路的近似解析分析
4.2.3 非线性动态电路分析简介（ *）
4.3 非线性电路的应用举例
4.3.1 C类谐振功率放大器
4.3.2 倍频器
4.3.3 跨导线性回路与模拟相乘器
4.3.4 时变参量电路与变频器
及其分析方法
2
4.3 非线性电路的应用举例
4.3.1 C类谐振功率放大器
? 功率放大器一般以其 工作状态来分类：
? A类 功放输出信号为输入信号的 线性函数, 故又称为
线性功率放大器 。
? 电路接成推挽形式的 AB类 和 B类 功放也可以构成
线性功率放大器 。
? 线性功率放大器 工作时不产生非线性失真（或失真在
容许范围之内）。
? 线性功率放大器 的负载是电阻性的，匹配网络是传输线
变压器或其它非谐振电路。
? 高频调幅信号的放大 一般是工作在 B类。
3
? C类 功放，由于仅在 信号周期的部分时间呈线性关系,
而其余时间为非线性关系，称为谐振功率放大器。
? 输出信号中，除含有有用输入信号成分外，还含有输入
信号的各次谐波、交叉调制成分，寄生干扰成分。
? C类 功放放大器一般只适于放大单频信号（如：载频）
或等幅已调信号（如：调频信号）。
? C类 功放的负载一般是阻抗性的，匹配网络是谐振电路。
4
? 功率放大器的主要性能指标有,保证管子安全工作的前提下，
讨论工作频率、输出功率、效率、功率增益和非线性失真等 。
? 效率,A类 %50
m a x ??
B类 %5.78
m a x ??
实际上是 %65~55??
? 非线性失真：
对于线性功率放大器,非线性失真系数则成为重要的
指标,如何降低功率放大器的非线性失真，是设计这
类放大器时必须加以研究的问题 。
对于谐振功率放大器, 它是利用晶体管的非线性特性和
选频电路的滤波特性实现的。
实际上是 %40~35??
C类 是与流通角 有关。
? ?
5
1、工作原理
? 下图所示是谐振功率放大器的电原理图。
（讲义上册 179）
iv iv
1Tr
2Tr
LR
BBV CCV
C
L
BEv
CEv
Ci
Cv
? 这个电路的静态工作点
是选择在接近截止点，或
选择在小于截止点的负偏
置区。
? 这样选择的主要考虑是消
除由静态工作点所带来的无
用功耗，从而提高放大器的
效率。
? 电路的特点：
返回
6
v
BBV
斜率 g
)(tvi
imV
0
thV
0 0
mI
i i
?2
t?
t?v
? 折线分析法示意图 返回（讲义上册 181）
其中,为阈电压，
g为 时直线段
的斜率,为偏置电压。
thV
thi Vv ?
BBV
7
? 电路的 工作过程 如下：
? 偏置电压为,以确定静态工作点。 工作点往往处在
截止区，静态时无集电极电流。
BBV
? 当输入信号 加入时,为足够大的
数值，使集电极电流出现尖顶余弦脉冲,如 上图 所示。
tVtv imi 0co s)( ??
imV
? 利用 4.2.2节关于折线分析法的结果，可得出集电极电流的
表示式为：
?
??
c o s1
c o sc o s 0
?
?? tIi
cmC
)co s1( ??? imcm gVI
im
BBth
V
VV ?? a r c c o s?
? 集电极电流余弦脉冲可以展开成傅立叶级数：
????? tItIIti cccc 02010 2co sco s)( ??
8
? 放大器的负载阻抗是频率的函数,只有角频率为 的
电流分量可以在负载上建立 余弦电压 。 0?
tRItv Lc 0'10 c o s)( ??
tRItv Lcm 0'0 c o s
)c o s1(
c o ss in
)( ?
??
???
?
?
?
? 将余弦脉冲基波分量分解系数的表示式，即 代入上式，
则可得谐振功率放大器输出电压的表示式
? ???1
? 谐振功率放大器激励电压是余弦电压，但基极电流和集电
极电流只是余弦电压的一部分，称为余弦电流脉冲，而输出
电压又是与激励电压同频的余弦电压 。这是谐振功率放大器
不同于一般线性功率放大器的特点。
即集电极电压波形与集电极电流波形不同。
9
2、工作波形,（讲义上册 182）
? 输入电压 )(tvi
? 基极发射极
间电压
BEv
BEv
? 集电极电流
)(tiC
)(tiC)(tiC
? 输出电压 )(0 tv
? 集电极发射
极间电压
)(tvCE
)(tvCE
imV
BBV
omV
cmI
thV
CCV
mincv
)(tvi
)(0 tv
?
返回
10
3、功率放大器效率与电压利用系数及电流流通角的关系
? 在谐振功率放大器中,由于其静态工作点选择在集电极电流
为零的情况，因而消除了静态功耗，提高了工作效率 。
? 如何进一步提高效率，则是需要研究的问题。 这涉及如何合
理地利用好晶体管转移特性的非线性。
? 谐振功放的效率定义为：
S
o
P
P??
? 输出信号功率为,
omCo VIP 12
1?
? 集电极电流中的基波分量幅度为, )(11 ??cmC II ?
可得：
? ? omcmo VIP ?? 1
2
1
?
? 输出电压的幅度是 。
omV
11
? 电源提供的功率是 。它等于电源电压 和 集电极
电流中直流分量 的乘积。（ C类功放的静态工作点电流为零）SP CCV
? 集电极电流中的直流分量 。在集电极电流为余弦脉冲时，
该直流分量可以表示为：
)(00 ??cmC II ?
? ? CCcmCCCS VIVIP ?? 00 ??
? 可得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
??
??? ??
称为电压利用系数，
用 表示，可得：?
?
??
??
?
)(
)(
2
1
0
1?
12
?
??
??
?
)(
)(
2
1
0
1?
? 讨论：
上式表明，为提高谐振功率放大器的效率，可以采取两方
面的措施，即：
（ 1） 提高电压利用系数,这要求提高负载电阻的阻值。
?
（ 2） 选择合适的 ? 值，使 最大。
)(
)(
0
1
??
??
从前面图中可以看出,? 愈小，则 值愈大，也即
效率愈高。
但 ? 愈小，为保持一定的 值，必须增加输入信号的幅
度,这势必增加前级的负担。
因此,? 值的选择需综合考虑。
)(
)(
0
1
??
??
cmI
??tvi
波形图
13
4、电路构成和匹配电路
（ 1） C类功放的基极偏置电路 （讲义上册 187）
iv
CCV
bC
1bR2bR
bL iv
bR
bL
bC
BC
BL
0BI
iv b
L
BL0BI
BC
iv b
L
BL
BC
eR e
C0E
I
(a) (b)
(c) (d)
14
（ 2） C类功放的直流馈电电路 （讲义上册 188）
bv C
L
0C
CCV
cL
Lv
Ov
bv
C
L
cL
Lv
Ov
CCV
CC
0C
bv
CC
Lv
LC
0C
EL
EEV
Ov
(a)串联正电压馈电 (b)并联正电压馈电
(c)集电极接地方式
15
（ 3） C类功放的输出匹配电路 （讲义上册 189）
? C类功放为一调谐式功率放大器，必须采用 LC并联谐振回
路构成其输出电路，当放大器工作在谐振状态时,LC并联
回路将呈现最大的电阻值。
? 该阻值的大小除了决定于回路本身的固有损耗外，主要由
与回路相耦合的负载电阻确定。
? LC并联回路在放大器的输出端，一方面起着 滤波 的作用，
一方面则起着 阻抗变换 的作用。也就是将实际的负载电阻，
变换为放大器输出所需的功率而要求的 最佳负载电阻 。
这个功能又称为 功率匹配 。
? 最佳负载电阻可由下式确定。
o
C E SCC
P
VVR 2
0
)( ??
? 在甚高频或超高频的低阻负载电路，多采用 T型,?型或
倒 L型的电抗网络，保证良好的阻抗变换与选频作用。这
些电抗网络的参数在资料中均可查到。
电路图
16
下面仅以 T型匹配网络说明之。
图中经过串、并联变换后的电阻和
电抗参数与原电路的关系分别为
式中,,分别为输入、输出
支路的抗阻比，其值为
1CX
' 1CX
2CX
2CX
LX
'LX
2R
'1R '2R
1R
12
1
'
1 )
11(
CC XQX ??
LL XQX )
11(
2
2
' ??
1Q 2Q
1
1
1 R
XQ C?
2
2 R
XQ L?
由上图可知，要使电路实现共轭匹配必须做到：
（ 1） 使,, 构成的并联回路谐振。
（ 2） 使 = 。利用上述条件即可确定匹配网络的电抗参数。
'LX ' 1CX
2CX
'2R '1R
121'1 )1( RQR ??
222'2 )1( RQR ??
17
? 下面仅以 T型匹配网络说明之。
1CX
' 1CX
2CX
2CX
LX
'LX
2R
'1R '2R
1R
? 图中经过串、并联变换后的电阻和
电抗参数与原电路的关系分别为：
1
1
1 R
XQ C?
2
2 R
XQ L?
12
1
'
1 )
11(
CC XQX ??
LL XQX )
11(
2
2
' ??
? 由上图可知，要使电路实现共轭匹配必须做到：
（ 1） 使,, 构成的并联回路谐振。
（ 2） 使 = 。利用上述条件即可确定匹配网络的电抗参数。
'LX '
1CX 2CX
'2R '1R
121'1 )1( RQR ??
222'2 )1( RQR ??
18
5、谐振功率放大器的动态特性和负载特性
0 0
P
m a xBB vv ?
ci
ci
cv
t?mincv
1A2A
3A
4A
5A
增加PR
Q
19
6、电路举例,CAD1_10
iv
1Tr
2RL2C
1R 1C 3C CCV
3R
ov
3v
? 图示为一实用 C类放大器的
电路图。它采用共发射极电路。
? 由 和 组成自给偏置
电路，它利用基极电流中的直
流分量产生偏置电压，代替外
加偏置电源的作用。
1R 1C
? 输入信号电压为 与偏置
电压的叠加。 )(tvi
? L,组成谐振回路，它的谐
振频率等于输入信号频率，
在本例中为 27MHz。
2C
2R
? 电阻 在实际电路中是没有的，加入它是为测量集电极
电流的波形，它的阻值很小，仅为 0.1?。3R
? 输出信号电压从回路两端取出,为该放大器的负载电阻。
返回
20
所用电路参数如下：晶体管 T：
反向饱和电流：
正向电流放大系数：
基区电阻：
集电极电容：（ 电流的波形出现凹陷 ）
AI s 14101 ???
300?f? 1?r?
?? 100bR
?? 2001R FC 61 1005.0 ????? 1.03R FC 122 10100 ???
FC 63 1005.0 ??? HL 61035.0 ??? VVCC 18?
输入信号为 的幅度 和负载电
阻 为不同值时，输出电压 和集电极电流的波形，在
图中的集电极电流是用 两端的电压表示的。
tVtv imi 610272s i n)( ??? ? imV
2R
)(0 tv
3R
（讲义上册 184）
FC cb 12102' ??? FC cb 12101' ???
反向电流放大系数：
FC cb 12105.0' ???
21
4.3.2 倍频器
? 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。
? 倍频器主要应用于以下几方面：
? 降低发射机主控振荡频率，以提高频率稳定性。
? 在频率合成器中，可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。
? 在调频和调相系统中用以扩大频偏。
? 倍频器的工作原理与谐振功率放大器类似，用选频电路选
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。
? 对一个 n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 n次谐
波分量足够大，这就要按下式确定流通角。 n
01 2 0
??
22
4.3.3 模拟相乘器
? 相乘器本质上是一个非线性电路。
例如，若相乘器输入端电压分别是：
tVtv xxmx ?co s)( ?
tVtv yymy ?c o s)( ?可得相乘器的输出电压为：
])c o s ()[ c o s (
2
1
c o sc o s)(0
ttVKV
ttVKVtv
yxyxymxm
yxymxm
????
??
????
?
? 出现了两个新的频率分量,这就是非线性电路输出
输入关系的特征,而在后面讲到的调幅、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,所以模拟
相乘器电路在通信电路系统中得到了广泛的应用。
yx ?? ?
? 模拟相乘器电路有用 BJT构成的，也有 CMOS四象限模拟相
乘器，此外，还有四个二极管构成的环形相乘器，均能满足
输入两信号相乘的功能。 （习题 4-9,4-10）
? 下面讨论双差分电路构成的模拟相乘器。
23
1cR 2cR
1R 2R
3R
7T
8T
1T 2T 3T 4T
5T 6T
7Ci
5Ci 6Ci
8Ci
4Ci1C
i 2Ci 3Ci
CCC RRR ?? 21
??tvo
??tvx
??tvy
CCV
? ? ??
?
?
???
?
???
?
???
??
T
y
T
x
CEEo V
vth
V
vthRItv
22
EEC Ii ?7
若令
则有
? ? ? ?? ?tvthtv xx '1??
ER
返回
24
相乘器的输出电压为：
? ? ??
?
?
???
?
???
?
???
??
T
y
T
x
CEEo V
v
th
V
vthRItv
22
? 如果,,根据双曲函数的性质，
T
x Vv ??
2
T
y Vv ??
2
可近似表示为：
yxyx
T
CEEo vKvvvVRIv ?? 24
1
? 在 与 的幅度较小时，相乘器具有近似理想相乘的特
性，并可在四个象限工作。 yv
? 为了扩大 的线性范围，可用反双曲正切变换电路。
xv
? 为了扩大 的线性范围，可用负反馈电路。 (增加 )
yv
xv
ER
? 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。
yyxo vKvKvv
'?? 则 可视为 的时变电压
放大倍数。
'K
yv
电路图
25
习题八,4-11,4-16,4-17
CAD1-10
CAD1_10 题图 CAD1_10是 C 类放大器的电路图。它采用共
发射极电路,和 组成自给偏置电路，它利用基极电
流中的直流分量产生偏置电压,代替外加偏置电源的作
用,为输入信号。 为 1,1变压器，所以加到晶体管
Q基极 -发射极之间的电压为 与偏置电压的叠加。 L，
组成谐振回路，它的谐振频率等于输入信号频率，在本例
中为 27MHz,输出信号电压从回路两端取出,为该放大
器的负载电阻。电阻 在实际电路中是没有的，加入它
是为了测量集电极电流的波形，它的阻值很小，仅为 0.1?，
所以加入此电阻不会影响电路的工作状态,为该放大器
的直流电源,为高频信号旁路。
1R 1C
)(tvi 1Tr
)(tvi 2C
2R
3R
CCV
1C
26
所用电路参数如下：晶体管 T：
反向饱和电流：
正向电流放大系数：
基区电阻：
集电极电容：（ 电流的波形出现凹陷 ）
AI s 14101 ???
300?f? 1?r?
?? 100bR
?? 2001R FC 61 1005.0 ????? 1.03R FC 122 10100 ???
FC 63 1005.0 ??? HL 61035.0 ??? VVCC 18?
（讲义上册 184）
FC cb 12102' ??? FC cb 12101' ???
反向电流放大系数：
FC cb 12105.0' ???
【 提示 】由于是 1,1变压器，不用的模型，节点②和①之间
电压即为。
输入信号为,tVtv
imi 610272s i n)( ??? ?
4.1 非线性电路的基本概念与非线性元件
4.1.1 非线性电路的基本概念
4.1.2 非线性元件
4.2 非线性电路的分析方法
4.2.1 非线性电路与线性电路分析方法的异同点
4.2.2 非线性电阻电路的近似解析分析
4.2.3 非线性动态电路分析简介（ *）
4.3 非线性电路的应用举例
4.3.1 C类谐振功率放大器
4.3.2 倍频器
4.3.3 跨导线性回路与模拟相乘器
4.3.4 时变参量电路与变频器
及其分析方法
2
4.3 非线性电路的应用举例
4.3.1 C类谐振功率放大器
? 功率放大器一般以其 工作状态来分类：
? A类 功放输出信号为输入信号的 线性函数, 故又称为
线性功率放大器 。
? 电路接成推挽形式的 AB类 和 B类 功放也可以构成
线性功率放大器 。
? 线性功率放大器 工作时不产生非线性失真（或失真在
容许范围之内）。
? 线性功率放大器 的负载是电阻性的，匹配网络是传输线
变压器或其它非谐振电路。
? 高频调幅信号的放大 一般是工作在 B类。
3
? C类 功放，由于仅在 信号周期的部分时间呈线性关系,
而其余时间为非线性关系，称为谐振功率放大器。
? 输出信号中，除含有有用输入信号成分外，还含有输入
信号的各次谐波、交叉调制成分，寄生干扰成分。
? C类 功放放大器一般只适于放大单频信号（如：载频）
或等幅已调信号（如：调频信号）。
? C类 功放的负载一般是阻抗性的，匹配网络是谐振电路。
4
? 功率放大器的主要性能指标有,保证管子安全工作的前提下，
讨论工作频率、输出功率、效率、功率增益和非线性失真等 。
? 效率,A类 %50
m a x ??
B类 %5.78
m a x ??
实际上是 %65~55??
? 非线性失真：
对于线性功率放大器,非线性失真系数则成为重要的
指标,如何降低功率放大器的非线性失真，是设计这
类放大器时必须加以研究的问题 。
对于谐振功率放大器, 它是利用晶体管的非线性特性和
选频电路的滤波特性实现的。
实际上是 %40~35??
C类 是与流通角 有关。
? ?
5
1、工作原理
? 下图所示是谐振功率放大器的电原理图。
（讲义上册 179）
iv iv
1Tr
2Tr
LR
BBV CCV
C
L
BEv
CEv
Ci
Cv
? 这个电路的静态工作点
是选择在接近截止点，或
选择在小于截止点的负偏
置区。
? 这样选择的主要考虑是消
除由静态工作点所带来的无
用功耗，从而提高放大器的
效率。
? 电路的特点：
返回
6
v
BBV
斜率 g
)(tvi
imV
0
thV
0 0
mI
i i
?2
t?
t?v
? 折线分析法示意图 返回（讲义上册 181）
其中,为阈电压，
g为 时直线段
的斜率,为偏置电压。
thV
thi Vv ?
BBV
7
? 电路的 工作过程 如下：
? 偏置电压为,以确定静态工作点。 工作点往往处在
截止区，静态时无集电极电流。
BBV
? 当输入信号 加入时,为足够大的
数值，使集电极电流出现尖顶余弦脉冲,如 上图 所示。
tVtv imi 0co s)( ??
imV
? 利用 4.2.2节关于折线分析法的结果，可得出集电极电流的
表示式为：
?
??
c o s1
c o sc o s 0
?
?? tIi
cmC
)co s1( ??? imcm gVI
im
BBth
V
VV ?? a r c c o s?
? 集电极电流余弦脉冲可以展开成傅立叶级数：
????? tItIIti cccc 02010 2co sco s)( ??
8
? 放大器的负载阻抗是频率的函数,只有角频率为 的
电流分量可以在负载上建立 余弦电压 。 0?
tRItv Lc 0'10 c o s)( ??
tRItv Lcm 0'0 c o s
)c o s1(
c o ss in
)( ?
??
???
?
?
?
? 将余弦脉冲基波分量分解系数的表示式，即 代入上式，
则可得谐振功率放大器输出电压的表示式
? ???1
? 谐振功率放大器激励电压是余弦电压，但基极电流和集电
极电流只是余弦电压的一部分，称为余弦电流脉冲，而输出
电压又是与激励电压同频的余弦电压 。这是谐振功率放大器
不同于一般线性功率放大器的特点。
即集电极电压波形与集电极电流波形不同。
9
2、工作波形,（讲义上册 182）
? 输入电压 )(tvi
? 基极发射极
间电压
BEv
BEv
? 集电极电流
)(tiC
)(tiC)(tiC
? 输出电压 )(0 tv
? 集电极发射
极间电压
)(tvCE
)(tvCE
imV
BBV
omV
cmI
thV
CCV
mincv
)(tvi
)(0 tv
?
返回
10
3、功率放大器效率与电压利用系数及电流流通角的关系
? 在谐振功率放大器中,由于其静态工作点选择在集电极电流
为零的情况，因而消除了静态功耗，提高了工作效率 。
? 如何进一步提高效率，则是需要研究的问题。 这涉及如何合
理地利用好晶体管转移特性的非线性。
? 谐振功放的效率定义为：
S
o
P
P??
? 输出信号功率为,
omCo VIP 12
1?
? 集电极电流中的基波分量幅度为, )(11 ??cmC II ?
可得：
? ? omcmo VIP ?? 1
2
1
?
? 输出电压的幅度是 。
omV
11
? 电源提供的功率是 。它等于电源电压 和 集电极
电流中直流分量 的乘积。（ C类功放的静态工作点电流为零）SP CCV
? 集电极电流中的直流分量 。在集电极电流为余弦脉冲时，
该直流分量可以表示为：
)(00 ??cmC II ?
? ? CCcmCCCS VIVIP ?? 00 ??
? 可得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
??
??? ??
称为电压利用系数，
用 表示，可得：?
?
??
??
?
)(
)(
2
1
0
1?
12
?
??
??
?
)(
)(
2
1
0
1?
? 讨论：
上式表明，为提高谐振功率放大器的效率，可以采取两方
面的措施，即：
（ 1） 提高电压利用系数,这要求提高负载电阻的阻值。
?
（ 2） 选择合适的 ? 值，使 最大。
)(
)(
0
1
??
??
从前面图中可以看出,? 愈小，则 值愈大，也即
效率愈高。
但 ? 愈小，为保持一定的 值，必须增加输入信号的幅
度,这势必增加前级的负担。
因此,? 值的选择需综合考虑。
)(
)(
0
1
??
??
cmI
??tvi
波形图
13
4、电路构成和匹配电路
（ 1） C类功放的基极偏置电路 （讲义上册 187）
iv
CCV
bC
1bR2bR
bL iv
bR
bL
bC
BC
BL
0BI
iv b
L
BL0BI
BC
iv b
L
BL
BC
eR e
C0E
I
(a) (b)
(c) (d)
14
（ 2） C类功放的直流馈电电路 （讲义上册 188）
bv C
L
0C
CCV
cL
Lv
Ov
bv
C
L
cL
Lv
Ov
CCV
CC
0C
bv
CC
Lv
LC
0C
EL
EEV
Ov
(a)串联正电压馈电 (b)并联正电压馈电
(c)集电极接地方式
15
（ 3） C类功放的输出匹配电路 （讲义上册 189）
? C类功放为一调谐式功率放大器，必须采用 LC并联谐振回
路构成其输出电路，当放大器工作在谐振状态时,LC并联
回路将呈现最大的电阻值。
? 该阻值的大小除了决定于回路本身的固有损耗外，主要由
与回路相耦合的负载电阻确定。
? LC并联回路在放大器的输出端，一方面起着 滤波 的作用，
一方面则起着 阻抗变换 的作用。也就是将实际的负载电阻，
变换为放大器输出所需的功率而要求的 最佳负载电阻 。
这个功能又称为 功率匹配 。
? 最佳负载电阻可由下式确定。
o
C E SCC
P
VVR 2
0
)( ??
? 在甚高频或超高频的低阻负载电路，多采用 T型,?型或
倒 L型的电抗网络，保证良好的阻抗变换与选频作用。这
些电抗网络的参数在资料中均可查到。
电路图
16
下面仅以 T型匹配网络说明之。
图中经过串、并联变换后的电阻和
电抗参数与原电路的关系分别为
式中,,分别为输入、输出
支路的抗阻比，其值为
1CX
' 1CX
2CX
2CX
LX
'LX
2R
'1R '2R
1R
12
1
'
1 )
11(
CC XQX ??
LL XQX )
11(
2
2
' ??
1Q 2Q
1
1
1 R
XQ C?
2
2 R
XQ L?
由上图可知，要使电路实现共轭匹配必须做到：
（ 1） 使,, 构成的并联回路谐振。
（ 2） 使 = 。利用上述条件即可确定匹配网络的电抗参数。
'LX ' 1CX
2CX
'2R '1R
121'1 )1( RQR ??
222'2 )1( RQR ??
17
? 下面仅以 T型匹配网络说明之。
1CX
' 1CX
2CX
2CX
LX
'LX
2R
'1R '2R
1R
? 图中经过串、并联变换后的电阻和
电抗参数与原电路的关系分别为：
1
1
1 R
XQ C?
2
2 R
XQ L?
12
1
'
1 )
11(
CC XQX ??
LL XQX )
11(
2
2
' ??
? 由上图可知，要使电路实现共轭匹配必须做到：
（ 1） 使,, 构成的并联回路谐振。
（ 2） 使 = 。利用上述条件即可确定匹配网络的电抗参数。
'LX '
1CX 2CX
'2R '1R
121'1 )1( RQR ??
222'2 )1( RQR ??
18
5、谐振功率放大器的动态特性和负载特性
0 0
P
m a xBB vv ?
ci
ci
cv
t?mincv
1A2A
3A
4A
5A
增加PR
Q
19
6、电路举例,CAD1_10
iv
1Tr
2RL2C
1R 1C 3C CCV
3R
ov
3v
? 图示为一实用 C类放大器的
电路图。它采用共发射极电路。
? 由 和 组成自给偏置
电路，它利用基极电流中的直
流分量产生偏置电压，代替外
加偏置电源的作用。
1R 1C
? 输入信号电压为 与偏置
电压的叠加。 )(tvi
? L,组成谐振回路，它的谐
振频率等于输入信号频率，
在本例中为 27MHz。
2C
2R
? 电阻 在实际电路中是没有的，加入它是为测量集电极
电流的波形，它的阻值很小，仅为 0.1?。3R
? 输出信号电压从回路两端取出,为该放大器的负载电阻。
返回
20
所用电路参数如下：晶体管 T：
反向饱和电流：
正向电流放大系数：
基区电阻：
集电极电容：（ 电流的波形出现凹陷 ）
AI s 14101 ???
300?f? 1?r?
?? 100bR
?? 2001R FC 61 1005.0 ????? 1.03R FC 122 10100 ???
FC 63 1005.0 ??? HL 61035.0 ??? VVCC 18?
输入信号为 的幅度 和负载电
阻 为不同值时，输出电压 和集电极电流的波形，在
图中的集电极电流是用 两端的电压表示的。
tVtv imi 610272s i n)( ??? ? imV
2R
)(0 tv
3R
（讲义上册 184）
FC cb 12102' ??? FC cb 12101' ???
反向电流放大系数：
FC cb 12105.0' ???
21
4.3.2 倍频器
? 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。
? 倍频器主要应用于以下几方面：
? 降低发射机主控振荡频率，以提高频率稳定性。
? 在频率合成器中，可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。
? 在调频和调相系统中用以扩大频偏。
? 倍频器的工作原理与谐振功率放大器类似，用选频电路选
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。
? 对一个 n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 n次谐
波分量足够大，这就要按下式确定流通角。 n
01 2 0
??
22
4.3.3 模拟相乘器
? 相乘器本质上是一个非线性电路。
例如，若相乘器输入端电压分别是：
tVtv xxmx ?co s)( ?
tVtv yymy ?c o s)( ?可得相乘器的输出电压为：
])c o s ()[ c o s (
2
1
c o sc o s)(0
ttVKV
ttVKVtv
yxyxymxm
yxymxm
????
??
????
?
? 出现了两个新的频率分量,这就是非线性电路输出
输入关系的特征,而在后面讲到的调幅、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,所以模拟
相乘器电路在通信电路系统中得到了广泛的应用。
yx ?? ?
? 模拟相乘器电路有用 BJT构成的，也有 CMOS四象限模拟相
乘器，此外，还有四个二极管构成的环形相乘器，均能满足
输入两信号相乘的功能。 （习题 4-9,4-10）
? 下面讨论双差分电路构成的模拟相乘器。
23
1cR 2cR
1R 2R
3R
7T
8T
1T 2T 3T 4T
5T 6T
7Ci
5Ci 6Ci
8Ci
4Ci1C
i 2Ci 3Ci
CCC RRR ?? 21
??tvo
??tvx
??tvy
CCV
? ? ??
?
?
???
?
???
?
???
??
T
y
T
x
CEEo V
vth
V
vthRItv
22
EEC Ii ?7
若令
则有
? ? ? ?? ?tvthtv xx '1??
ER
返回
24
相乘器的输出电压为：
? ? ??
?
?
???
?
???
?
???
??
T
y
T
x
CEEo V
v
th
V
vthRItv
22
? 如果,,根据双曲函数的性质，
T
x Vv ??
2
T
y Vv ??
2
可近似表示为：
yxyx
T
CEEo vKvvvVRIv ?? 24
1
? 在 与 的幅度较小时，相乘器具有近似理想相乘的特
性，并可在四个象限工作。 yv
? 为了扩大 的线性范围，可用反双曲正切变换电路。
xv
? 为了扩大 的线性范围，可用负反馈电路。 (增加 )
yv
xv
ER
? 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。
yyxo vKvKvv
'?? 则 可视为 的时变电压
放大倍数。
'K
yv
电路图
25
习题八,4-11,4-16,4-17
CAD1-10
CAD1_10 题图 CAD1_10是 C 类放大器的电路图。它采用共
发射极电路,和 组成自给偏置电路，它利用基极电
流中的直流分量产生偏置电压,代替外加偏置电源的作
用,为输入信号。 为 1,1变压器，所以加到晶体管
Q基极 -发射极之间的电压为 与偏置电压的叠加。 L，
组成谐振回路，它的谐振频率等于输入信号频率，在本例
中为 27MHz,输出信号电压从回路两端取出,为该放大
器的负载电阻。电阻 在实际电路中是没有的，加入它
是为了测量集电极电流的波形，它的阻值很小，仅为 0.1?，
所以加入此电阻不会影响电路的工作状态,为该放大器
的直流电源,为高频信号旁路。
1R 1C
)(tvi 1Tr
)(tvi 2C
2R
3R
CCV
1C
26
所用电路参数如下：晶体管 T：
反向饱和电流：
正向电流放大系数：
基区电阻：
集电极电容：（ 电流的波形出现凹陷 ）
AI s 14101 ???
300?f? 1?r?
?? 100bR
?? 2001R FC 61 1005.0 ????? 1.03R FC 122 10100 ???
FC 63 1005.0 ??? HL 61035.0 ??? VVCC 18?
（讲义上册 184）
FC cb 12102' ??? FC cb 12101' ???
反向电流放大系数：
FC cb 12105.0' ???
【 提示 】由于是 1,1变压器，不用的模型，节点②和①之间
电压即为。
输入信号为,tVtv
imi 610272s i n)( ??? ?
