Параметрическими называются радиотехнические цепи, оператор преобразования которых зависит от времени. Закон преобразования сигнала в параметрической цепи записывается выражением:
, (4.1)
где – оператор преобразования, зависящий от времени, причем эта зависимость в большинстве случаев носит принудительный характер. Если при этом выполняется условие
, (4.2)
то такие цепи являются линейными параметрическими цепями.
Параметрические цепи реализуются на базе резисторов, емкостей и индуктивностей, значения которых изменяются во времени.
Параметрический резистор , сопротивление которого изменяется во времени по заданному закону и вместе с тем не зависит от величины входного сигнала, может быть реализован на базе безынерциального нелинейного элемента с вольт-амперной характеристикой , на вход которого подается сумма преобразуемого сигнала и управляющего напряжения (рис. 4.1).
Положение рабочей точки А на характеристике определяется постоянным напряжением смещения . Так как напряжение сигнала гораздо меньше напряжения смещения , то такой слабый сигнал можно считать малым приращением по отношению к и сопротивление нелинейного элемента по отношению к сигналу оценивать дифференциальным сопротивлением
. (4.2)
Величина, обратная , как известно, называется дифференциальной крутизной
. (4.3)
Если, например, ВАХ нелинейного элемента аппроксимируется полиномом:
,
где ,
то в соответствии с (4.3), получим
,
или, учитывая, что
.
Ток, вызванный полезным сигналом
.
Таким образом, по отношению к сигналу справедливо условие (4.1) и по отношению к сигналу нелинейный элемент ведет себя как линейный, но с переменной крутизной.
Существенной особенностью параметрического резистора является то, что его сопротивление или крутизна могут быть отрицательными. Это имеет место при выборе рабочей точки на спадающем участке вольт-амперной характеристики (точка В на рис. 4.1).
Переменную управляемую емкость в параметрических цепях реализуют при помощи специальных полупроводниковых диодов, называемых варикапами. Работа этих диодов основана на следующем эффекте: если к переходу диода приложено напряжение обратной полярности, то разделенный заряд в запирающем слое является нелинейной функцией приложенного напряжения . Зависимость называют кулон-вольтовой характеристикой
, (4.4)
где – значение емкости.
Так же, как и сопротивление резистора, емкость может быть статической и дифференциальной. Дифференциальная емкость определяется следующим образом
. (4.5)
Здесь – исходное запирающее напряжение варикапа.
При изменении напряжения, приложенного к варикапу (конденсатору) возникает ток:
. (4.6)
Очевидно, чем больше запирающее напряжение, тем больше величина обратного перехода, тем меньше значение .
Переменную управляемую индуктивность в параметрических цепях можно реализовать на базе катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины подмагничивающего тока . Однако, вследствие большой инерционности процессов перемагничивания материала сердечника, переменные управляемые индуктивности не нашли применения в параметрических радиотехнических цепях.