第四章非线性电路__正式.ppt

研究非线性电路目的 非线性电路会产生新的频率分量 （输出信号中含有输入信号没有的频率分量） 研究目的 1、实现新的电路功能。 2、防止或减小非线性失真－－减小干扰 一 非线性电路的基本概念与非线性元件 2. 非线性元件的特性 二 非线性电路的分析方法 非线性电路的分析内容： 非线性失真在线性放大器中产生的影响及其衡量这些影响的主要指标。（主要看基波受哪些影响，产生哪些频率分量） 分两种情况讨论： （1）仅1个输入信号 （2）两个以上信号输入 非线性器件在频谱搬移电路（调幅、检波、混频）中作用 非线性电路的分析方法 幂级数分析法（输入小信号）--三角函数 折线分析法（输入大信号）--傅氏级数 开关函数 --傅氏级数 1. 幂级数分析法（输入信号小） －将非线性电阻电路的输出输入特性用一个N阶幂级数近似表示。通常被用来研究非理想线性器件的非线性失真 幂级数分析法-- 两信号输入时－影响之一除谐波还有组合频率分量 两信号输入时谐波与组合频率分量规律 幂级数分析法举例 2. 折线分析法（输入大信号） 根据流通角 的定义： 当 时，电流 i(t)=0，即： 利用这一关系式，可将 式改写为： 对应 时刻，电流 i(t) 取最大值并以 表示，则： 折线图 余弦脉冲电流表示式 i(t) 是周期为 的周期函数，可用傅立叶级数展开 不同频率成分的幅值可由下列公式求出： 返回 各式等号右边部分除电流峰值 外，其余为流通角 的函数，称它们为谐波分解系数， 用 表示，即： 上图 谐波分解系数 与 的关系曲线示于下图。 尖顶脉冲谐波分解系数 返回 为波形 系数 * 非线性电路及其分析方法 主要内容 一、非线性电路的基本概念与非线性元件 1. 非线性电路的基本概念 2. 非线性元件及其特性 3. 非线性元件的描述方法 二、非线性电路的分析方法 1. 幂级数分析法 2. 折线分析法（含哪些频率分量，幅度多大） 1. 非线性电路的基本概念 1） 元件分类： 线性元件：元件的值与加于元件两端的电压或电流大小 无关。例如：一般的 R，L，C。 非线性元件：元件的值与加于元件两端的电压或电流大 小有关。例如：晶体管的 ，变容管的结电容 。 时变参量元件：元件的参数按一定规律随时间变化。 例如：变频器的变频跨导 。 实际上，绝大多数物理器件，作为线性元件工作是有 条件的，或者是近似的。如小信号放大器 2）电路分类： 线性电路：线性电路是只由线性元件构成的电路。它的输出输入关系用线性代数方程式或线性微分方程表示。线性电路的主要特征是具有叠加性和均匀性。 非线性电路：非线性电路至少包含一个非线性元件而且该元件工作在非线性状态。其输出输入关系用非线性函数方程（非线性代数、超越方程）或非线性微分方程表示。 非线性电路不具有叠加性与均匀性。 非线性电路的重要特性：在输出信号中将会产生输入信号所没有的频率成分即产生新的频率分量。 时变参量电路：元件的参数受外加信号的控制而按一定规律随时间变化的电路为时变参量电路（也称参变电路），例如：模拟相乘器与三极管变频器。 非线性电路可以分为两大类： 非线性电阻电路 不含储能元件（电容器、电感器等）而仅由非线性电阻元件组成的电路，称为非线性电阻电路。 可用一组非线性函数方程描述。 非线性动态电路 至少含有一个非线性元件和一个储能元件。 这个非线性元件可以是电容器、电感器，也可以是电阻。非线性动态电路由一组非线性微分方程描述，经常写成状态方程的形式。 分析非线性电路工程上一般采用近似分析手段－－ 图解法和近似解析法。 3）非线性电路分类 它们的特性曲线（二极管的i-v,三极管转移性 ， MOS管 ）函数关系大体上可分为指数函数和幂函数两大类，如 工作特性是非线性（较大信号工作状态）。 具有频率变换作用（产生新频率）。 不具有叠加性和均匀性。 1）工作特性的非线性（见P182，表4.2.1) 常用的非线性元件有半导体二极管、双极型半导体三极管、各类场效应管和变容二极管等。 变电容半导体二极管（简称变容管）的工作原理和特性