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參數放大器電路仿真與應用
參數放大器電路如何工作
參數放大器電路提供輸入模擬信號的可調放大和上/下轉換。這是通過(guò)將第二個(gè)正弦信號（稱(chēng)為泵信號）施加到非線(xiàn)性電抗電路元件來(lái)完成的。泵浦信號使非線(xiàn)性電路元件的電抗以與泵浦信號頻率相同的頻率呈正弦變化。
如果“非線(xiàn)性電抗電路元件”的概念含糊不清，請記住您有兩個(gè)選擇：
鐵氧體電感器或變壓器在磁化飽和下運行
甲變容二極管，其具有電容是二極管兩端的電壓降的非線(xiàn)性函數
鐵氧體需要在高磁場(chǎng)（即輸入電流）下運行才能達到飽和。結果，變容二極管通常用于參數放大器電路中以提供非線(xiàn)性電抗。原則上，對輸入電壓/電流具有非線(xiàn)性電抗的任何組件都可以在參數放大器電路中使用?；镜膮捣糯笃麟娐啡缦滤?。
簡(jiǎn)單的參數放大器電路
在上面的電路中，變容二極管是元件C3。該RLC電路的腿在泵和輸入信號可以被設計為欠阻尼，所以泵和輸入信號會(huì )產(chǎn)生一定的諧振。這允許通過(guò)簡(jiǎn)單地調整輸入和泵浦頻率來(lái)改變變容二極管上的電容調制。
根據基爾霍夫電壓定律，由于輸入源，其RLC支路，R2和C3形成閉環(huán)，因此該環(huán)路形成了一個(gè)具有固有頻率和阻尼的周期性調制的阻尼振蕩器。這種類(lèi)型的系統稱(chēng)為參量振蕩器，通過(guò)阻尼Mathieu方程進(jìn)行描述。
阻尼Mathieu方程
取決于參量放大器電路的拓撲，隨著(zhù)泵浦信號的振蕩，阻尼，固有頻率或兩者都可能呈正弦變化。在仿真參數放大器電路時(shí)，SPICE仿真器的作用是在時(shí)域中求解阻尼的Mathieu方程。
阻尼Mathieu方程是一個(gè)描述具有正弦變化參數的振蕩器的通用方程，它可用于力學(xué)，人口動(dòng)力學(xué)，量子力學(xué)，經(jīng)濟學(xué)和天體物理學(xué)。阻尼Mathieu方程如下所示：
參數放大器電路的阻尼Mathieu方程。
注意，由于電路參數都可以是兩個(gè)電壓源的函數，兩個(gè)電壓源都隨時(shí)間振蕩，因此出現上式中的時(shí)間相關(guān)性。該電路的目的是通過(guò)調節泵浦信號的幅度和/或頻率來(lái)放大（或減?。┹斎胄盘?。
上面的參數放大器電路將通過(guò)混頻產(chǎn)生高次諧波和低次諧波。這些諧波在C3處產(chǎn)生，并輸出到惰輪電路中。僅通過(guò)使用非線(xiàn)性電抗組件（上面的變容二極管）進(jìn)行混頻。電路產(chǎn)生的每個(gè)諧波以及每個(gè)組件的增益在下面的公式中定義。
上圖所示的參數放大器電路的輸出頻率和增益。
惰輪電路接收C3產(chǎn)生的所有頻率。惰輪電路的目的是提供帶通濾波。最后，惰輪電路提供帶通濾波，然后輸出所需的頻率。