参量放大器电路仿真和应用程序

关键的外卖

• 参量放大器电路是一个非线性电路的电路参数随输入信号。

• 使用一个输入信号变化的非线性电抗组件,通常是变容二极管。

• 由于电路参数随输入信号,你可以很容易地模拟参量放大器电路使用香料只要你能正确模型非线性电抗的元素。

这个电机控制板可以受益于开关式稳压器vs线性稳压器。

隐藏在抛物线碟在新墨西哥州的甚大阵射电望远镜是捕获和放大电路甚高频/超高频信号非常低的水平。电子电路参量放大器(及其光学堂兄弟)是使用频率非常高,输入频率被放大可能不同的地方。这些电路也很有用,传统放大器不提供足够的增益来检测信号噪声地板之上。

现在典型的电信频率已经被推到10 GHz的廉价的砷化镓场效应晶体管和HEMTs,有切实可行的解决方案集成电路的低噪声放大。尽管电晶体放大器的有用性,他们会被限制在微米波长,除非使用更复杂的放大器。

今天,有关躺在~ 100 GHz频率范围内,我们可能会看到一个复兴在这些电路,当我们深入5 g和6克。这是如何模拟参量放大器电路的设计在时域以及你的电路功能。

参量放大器电路是如何工作的

参量放大器电路提供可调放大和上/下一个输入模拟信号的转换。这是通过应用一个正弦信号,称为泵的信号,一个非线性被动电路元件。泵信号导致的电抗非线性电路元件在同一频率呈现正弦泵信号频率。

如果“非线性被动电路元件”的想法听起来模糊,记住,你有两种选择:

• 铁氧体电感或变压器运行在磁化饱和

• 一个变容二极管电容,这是一个非线性函数在二极管的电压降

陶铁磁体需要运行在高磁场(即。,输入电流)以达到饱和。因此,变容二极管通常用于参量放大器电路提供非线性电抗。原则上,任何组件的非线性电抗与输入电压/电流可用于一个参量放大器电路。一个基本参量放大器电路如下所示。

简单的参量放大器电路

在上面的电路中,变容二极管元件C3。的RLC电路的腿泵和输入信号可以设计为阻尼不足的,因此泵和输入信号会有一些共鸣。这允许在变容二极管电容调制被改变通过调整输入和泵频率。

通过基尔霍夫电压定律,因为输入源,其RLC腿,R2和C3形成一个闭环,循环形成一个阻尼振子固有频率和阻尼的周期性调制。这种类型的系统,称为参量振荡器,与阻尼马蒂厄方程描述。

阻尼马蒂厄方程

根据参量放大器电路的拓扑结构,固有频率,阻尼,或者两者都可以呈现正弦泵信号振荡。在模拟参量放大器电路、香料模拟器的作用是解决阻尼马修在时域方程。

阻尼马蒂厄方程是一个通用方程描述振荡器与sinusoidally-varying参数,发现应用程序在力学、种群动态、量子力学,经济学,和天体物理学。阻尼马蒂厄方程如下所示:

阻尼马蒂厄方程参量放大器电路。

注意,上述方程的时间依赖性是因为的电路参数都可以功能两个电压源,这两种振荡。目标在这个电路放大(或减少)输入信号通过调整泵的振幅和/或频率信号。

上述参量放大器电路将产生高和低阶谐波频率混合。这些谐波在C3和生成输出到空转电路。才会发生这样的混合频率通过使用非线性活性成分(上面的变容二极管)。每个电路产生的谐波和增益为每个组件中定义下面的方程。

输出频率和增益参量放大器电路如图所示。

惰电路接收所有频率产生的C3。惰的电路提供带通滤。最后,空转电路提供了带通滤然后输出所需的频率。

时域或频域模拟

模拟与时变电路需要执行的时间域。对于非线性的组件,您需要获得一个电路模型在频域。的傅里叶变换只帮助所以的傅里叶变换的非线性反应的voltage-dependence组件可能不存在,或者它被定义为两个函数的卷积。模拟非线性时变系统仍然是一个活跃的研究课题。

无论你选择类型的模拟执行,您应该使用验证组件模型为你的组件。如果你技术在香料的定义组件的电路模型,您可以手动创建一个变容二极管的电路模型。这两种方法给你一个灵活的方式来创建一个时域香料时变电路的仿真。注意,这是一个简单的方法在香料模拟参量放大器,因为非线性反应的voltage-dependence组件很容易定义的输入和泵的电压。

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