简单低失真度正弦波2倍频电路，一个新的电路

只看该作者 · 2016-9-7 09:53

zyj9490 发表于 2016-9-6 23:27
LZ终于想通了，你这个方法时哉修正，跟8038用三角波顶部修正成一个正弦波一个道理。那你这个修正更难实 ...

我不那样认为，电路是可以变的。36楼manbo789的电路右边有些迷惑人，我改了改，样子变了，实际一样。用了电流控制电压源，实际中没有这样的器件，仿真有。但实际电路可以实现这样的功能。需要把仿真转换成实际的电路，如果性能满意就可实用。

这是三极管的

1万 · 2016-9-7 10:11

这个帖子不错。

1万 · 2016-9-7 11:21

不错在，算作DIY文化吧。

1万 · 2016-9-7 14:31

我没有能力做深层次的分析，但是觉得此模式的倍频不错。

单电源供电，开环增益1的两个运放ad9621搭建的电路，交流信号E单端输入，绝对值输出，被二极管截除失真裙部的高度由电阻R调节，运放CA3440A等效低通滤波，使输出波形谷部与E波一致，实现双倍频。一上电即输出双倍频信号，没有延时。

1万 · 2016-9-7 16:36

"两个运放ad9621之out短路了"
它们轮流输出，一个输出高电平时，另一个是截止成为负载。

只看该作者 · 2016-9-7 17:35

对变换后的manbo789的二极管电路仿真，偏置电压可以是任意值，都行，幅度随之大幅度变化，失真度也变。加入电阻可降低失真度，仍然是偏置和电阻配合着来。
对我的三极管的电路取消Re仿真，确实能行，但仍然有个最佳偏置电压（实际上是那个偏压对应的Re=0）。把输入改成发射极输入，无Re能行，但加入Re可降低失真度，仍然是偏置和Re配合着来。对manbo789变换后的三极管电路仿真同样如此。
看来还是我的想法对，电阻对指数曲线进行了修正。这一点有点麻烦，一方面可以降低失真，另一方面最佳值不固定，数学计算又困难。

1万 · 2016-9-7 17:38

zyj9490 发表于 2016-9-6 23:27
LZ终于想通了，你这个方法时哉修正，跟8038用三角波顶部修正成一个正弦波一个道理。那你这个修正更难实 ...

1、本来全波整流2次谐波含量就占大头，且无基波。
2、下部变缓上部拉伸，小信号适当偏置下，大致修整至近似2倍正弦形。

1万 · 2016-9-7 19:26

Lgz2006 发表于 2016-9-7 17:38
1、本来全波整流2次谐波含量就占大头，且无基波。
2、下部变缓上部拉伸，小信号适当偏置下，大致修整至近 ...

此电路的机理明白，可是没有工程上的意义。器件的离散性消灭电路的好处，导致不可应用。从器件的离散性和时间上的可靠性（稳定性）。作精密的正弦信号源没有实用性。

1万 · 2016-9-7 20:10

再修改，再优化，再简单，请指教。

1万 · 2016-9-7 20:34

zyj9490 发表于 2016-9-7 19:26
此电路的机理明白，可是没有工程上的意义。器件的离散性消灭电路的好处，导致不可应用。从器件的离散性和 ...

当地土语叫“兴儿景儿”，就是不牢靠没把握，猫儿盖屎的营生。

1万 · 2016-9-7 20:41

信号经全波整流后滤波，倍频最方便稳定。

1万 · 2016-9-7 20:49

此方案还是到此为止吧。

只看该作者 · 2016-9-8 10:51

俩信号源（180度反向），电路叠加原理，把俩输出加起来，看起来像、或者更像正弦波。偏置影响失真度，俩信号源的180度相位、幅度平衡性，也影响。没看出这电路的竞争力在哪里。

1万 · 2016-9-8 11:16

IR：最右边负载电阻上的电流
VD：偏置电压（图中两个0.9V电压源）
VT：热电压
Vin：1Ω电阻上的信号电压

只看该作者 · 2016-9-8 13:33

zyj9490 发表于 2016-9-5 12:21
@xukun977 @qzlbwang ，这个倍频乍回事，得出流过上拉电阻的电流是直流，工作电流呢， ...

俺用初等数学试作说明：
1、三极管的输入特性曲线的弯曲近似为抛物线
2、假定三极管的基极的偏置电压为A，正弦驱动电压幅度为B，那么其中一个三极管的的基极电压为(A+BSin(ωt)),另一个三极管的基极电压为（A-BSin(ωt)）。则两个三极管的基极电流分别为(A+BSin(ωt))^2和（A-BSin(ωt)）^2。
3、两三极管的集电极电流分别为β(A+BSin(ωt))^2和（A-BSin(ωt)）^2。则流过集电极电阻的电流为β(A+BSin(ωt))^2+（A-BSin(ωt)）^2。整理后：2β(A^2+(BSin(ωt))^2)。
4、集电极电压的交流成分则为：-2β(BSinωt)^2=-2K(Sin(ωt))^2
5、根据倍角公式则有：-2K(Sin(ωt))^2=Kcos(2ωt) 是否已经看到2倍的频率了？
总结：三极管的输入特性曲线弯曲部分比较接近于抛物线，该曲线的非线性作用下会产生新的频率，并且主要是2倍频的频率，其他谐波成分很少（严格的平方曲线只产生2次谐波，当然基波仍然存在）。而基波则再集电极合成时被抵消，剩下的就最主要是2次谐波了。所以基极偏置的设置比较重要，要使得在信号幅度范围内落在比较接近平方曲线内。这样其他高次谐波幅度才很小而可以忽略。

只看该作者 · 2016-9-8 13:53

这个电路的特点：
1、输出2次谐波幅度相对比较大，基波和其他高次谐波成分的幅度则比较小——基波靠电路的对称性来进行“抵消”（其实奇次谐波都会有“抵消”），而其他次谐波则靠选择合适的输入特性曲线段使其产生微小。
2、由于以上特点，这个电路可以适应相对较宽的频率范围进行“倍频”工作。对于宽范围的“倍频”，一般的非线性产生谐波方法要想通过后续滤波来选择2次谐波难度是比较大的。
其实乘法器也很容易用来“倍频”——自乘不就是平方了吗！平方运算就是很好的“倍频”,性能一点也不比这个电路差（楼主这个电路不就是对输入信号进行“平方”运算吗？——基波抵消了，直流被耦合电容隔离了）。而且乘法器有现成的产品。所以说楼主想要开发专用模块还有意义吗？值得好好考虑。

1万 · 2016-9-8 14:40

qzlbwang 发表于 2016-9-8 13:33
俺用初等数学试作说明：
1、三极管的输入特性曲线的弯曲近似为抛物线
2、假定三极管的基极的偏置电压为A ...

“1、三极管的输入特性曲线的弯曲近似为抛物线”

单个管子的输入特性虽然很像抛物线（实际上指数曲线），但完全没有必要作这样勉强的近似，直接用指数曲线就能得到正确的结果，

“所以基极偏置的设置比较重要，”

恰恰并不重要，偏置电压对谐波的纯净度没有任何影响，

1万 · 2016-9-8 14:48

偏置电压，只提供增益；而输入电平自身的幅度，才主要影响谐波的成分，

只看该作者 · 2016-9-8 15:30

manbo789 发表于 2016-9-8 14:40
“1、三极管的输入特性曲线的弯曲近似为抛物线”

单个管子的输入特性虽然很像抛物线（实际上指数曲线） ...

说得没错，但是用指数曲线的话用初等数学去说明就比较难点，考虑到有部分人只具有中学文化程度，所以就用近似抛物线说事了。也不想说得太复杂哦。

只看该作者 · 2016-9-8 16:26

manbo789 发表于 2016-9-8 11:12
专治不服，

非常好，这正是我想要的，也是我所疑惑的。我的仿真看偏置和Re有关，需要配合，而且和输入幅度也有关，不同的输入幅度对应的偏置Re不同。可是你的电路却是偏置任意，电阻任意，影响只是幅度发生了变化。原来是我的是在大信号下，你的在小信号下。这个电路要实用，简单地就是让它工作于小信号下，就可以少去很多麻烦。就像差分电路，正负26mV以内算线性，发射极加电阻可以提高线性范围。从你的推导可看出，这个电路可以很好的调幅。

你能对大信号做分析吗？还有高频？我弄不了。

简单低失真度正弦波2倍频电路，一个新的电路

技术新星奖章

核心会员奖章

坚毅之洋流

十世金身

技术领袖奖章

技术奇才奖章

湍急之河流

七世轮回

精华达人奖章

沉静之湖泊

突出贡献奖章

奔腾之江水

无冕之王奖章