如何量化設(shè)備的非線性第1部分

你可以在百萬分之一的零件中指定非線性,特別是對(duì)于射頻元件,可以用1-db壓縮點(diǎn)或三階截取點(diǎn)來指定。

在互調(diào)中,描述了非線性分量如何引入不同于任何輸入信號(hào)頻率的頻率。我們研究了互調(diào)是如何有用或麻煩的,我們研究了特定輸入頻率下產(chǎn)生的頻率。

圖1.非線性可以用百分率或更有可能用PPM表示。

問:我們沒有做的是量化非線性。是否有非線性數(shù)據(jù)表規(guī)范?

A: 你會(huì)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)。首先,在 圖1 "藍(lán)線"代表電路的理想線性響應(yīng),而"紅線"則代表被測(cè)量的響應(yīng)。我們可以繪制平行于約束實(shí)際響應(yīng)的線性響應(yīng)的線(圖中的虛線),然后計(jì)算非線性作為一個(gè)函數(shù)的全面輸出。在這個(gè)夸張的表示中,非線性度為+10%.對(duì)于在線性區(qū)域中工作的高質(zhì)量的OP放大器,非線性度不是以百分比為單位的,而是以百萬分之一(PPM)為單位的。

圖2從低投入水平的高到高投入水平的低逐漸轉(zhuǎn)移.

問:這個(gè)規(guī)范有缺點(diǎn)嗎?

A: 它遺漏了可能有用的信息。在…里面 圖2 與圖1一樣,非線性特性仍保持10%,但實(shí)際反應(yīng)(紅色曲線)與圖1有很大區(qū)別。圖1中的樓梯提示可能涉及數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器,量化錯(cuò)誤是非線性的一個(gè)因素。在圖2的響應(yīng)中,增益在低輸入水平上呈線性,但隨著輸入的增加而開始下降--這種效果被稱為增益壓縮。這些差異可能不會(huì)影響您的設(shè)計(jì),而PPM規(guī)范可能是您所需要的一切。

問:什么時(shí)候我們會(huì)更關(guān)心非線性的形狀?

A: 它在射頻設(shè)備中特別重要。 圖3顯示了一個(gè)典型的射頻功率放大器的響應(yīng),輸入和輸出的水平以分貝相對(duì)于1毫瓦(dbm)。實(shí)心藍(lán)線顯示理想的響應(yīng),實(shí)心紅線顯示實(shí)際響應(yīng)。在低輸入功率水平下,實(shí)際輸出特性跟蹤理想線性響應(yīng),增益等于12分貝。然而,當(dāng)輸入超過-7dbm時(shí),增益開始下降,當(dāng)增益壓縮發(fā)生時(shí),在最大輸入(即-2dbm輸入導(dǎo)致約6.5dbm輸出)降至8.5dbb左右。在一個(gè)輸入點(diǎn)上,正好低于圖中-5的輸入水平。實(shí)際輸出量正好下降1分貝,低于預(yù)期理想輸出量.這一點(diǎn)被稱為1db壓縮點(diǎn),簡稱p1db,它是一個(gè)有用的數(shù)字的優(yōu)點(diǎn)射頻設(shè)備。它可以引用輸入(IP1DB)或輸出(OP1DB)。

圖3在1db壓縮點(diǎn),實(shí)際響應(yīng)正好下降1db,低于理想響應(yīng).

圖4虛線與1-db壓縮點(diǎn)的紅色曲線交叉。

問:IP1DB和OP1DB可能難以準(zhǔn)確定位?

A: 如果您正在使用現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析器(VNA),它可能會(huì)自動(dòng)測(cè)量壓縮點(diǎn)。如果您正在手動(dòng)進(jìn)行測(cè)量或正在使用先前獲得的數(shù)據(jù),那么創(chuàng)建一條表示理想響應(yīng)減去1分貝的線是很有幫助的。 圖4 )。這條線與P1db點(diǎn)上的紅色測(cè)量響應(yīng)曲線交叉,幫助您快速定位OP1db和IP1db,并減少錯(cuò)誤解釋的可能性。

問:IP1DB和OP1DB可能難以準(zhǔn)確定位?

A: 三階截取點(diǎn),簡稱IP3或TEI,是一個(gè)重要的規(guī)范,用于使用兩個(gè)或兩個(gè)以上不同頻率的輸入信號(hào)的系統(tǒng)。在?第2部分里面 我們將更仔細(xì)地研究這個(gè)系列。