高频电子线路-非线性电路ppt课件.ppt

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1、概述第四章非线性电路、时变参量电路和变频器线性时变参量电路分析法变频电路非线性电路的特性和分析方法1无线电元件分为4.1概述线性元件：元件参数与通过该元件的电流或施加的电压无关如电阻、电容、实心电感、工作于线性状态的二极管、晶体管等说明线性、非线性是相对的，由静态工作点和动态范围决定非线性元件：元件参数与通过该元件的电流或施加的电压有关如工作于非线性状态的二极管、晶体管等时变参量元件：元件的参数按照一定规律随时间变化的可以认为是参数按某一方式随时间变化的线性元件2线性电路：由线性元件组成的电路如谐振电路、滤波器、低/高频小信号放大器等电路非线性电路：包含非线性器件的电

2、路如功放、调制解调等电路时变参量电路：包含时变参量器件的电路如变频器等电路4.1概述3线性电路分析方法：常系数线性微分方程法，方法成熟非线性电路分析方法：非线性微分方程，解法繁锁、严格求解难4.2非线性电路的特性工程上用近似分析法图解法：根据非线性元件特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出输出解析法：非严格的数学表达式，借助于非线性元件特性曲线的数学表示式列出电路方程，解出电流或电压据信号强弱、特性曲线应用范围幂级数分析法折线分析法指数分析法参量电路分析方法：变系数微分方程4Q：直流工作点直流电阻——静态电阻；特性曲线上任一点对应的尺寸Vo有关动态电阻——交流电阻；

3、r也与Vo有关对非线性电阻，在伏安特性曲线上任一点，静态电阻与动态电阻的大小不同工作特性的非线性具有频率变换能力不满足叠加原理线性电阻的伏安特性4.2非线性电路的特性①工作特性的非线性半导体二极管的伏安特性5隧道二极管是非线性电阻的另一个实际例子。如AB段，ΔV>0时Δi<0∴r<0负电阻——提供能量的能源从输入的直流功率中转换为交流功率的能源。二极管、晶体管、场效应管等在一定范围内均属非线性电阻元件。另：还有非线性电容和非线性电感4.2非线性电路的特性6②非线性元件的频率变换作用线性电阻两端的电压与电流的关系：电压和电流具相同的波形和频率4.2非线性电路的特性非线性

4、元件的电压和电流的关系：如在二极管两端施加一个正弦电压，输出电流却非正弦波7i(t)可用付氏级数展开为即：加在二极管两端的电压虽是单一频率正弦波，流过二极管的电流却是包含直流分量、基波分量、高次谐波等多种频率成分。4.2非线性电路的特性从线性放大角度：代表有害的非线性失真从整流放大角度：代表有害的波纹分量从非线性应用角度：实现要求的频率变换8Exp当元件上加有电压伏安特性，输出电流为虽然输入电压只有两个频率成分，但输出电流却出现了2W1，2W2，（W1±W2）等交流成分和直流成分上式说明，互调项或相乘项正是利用了这种特性，才能实现调制、解调、变频、振荡等各种功能。4.

5、2非线性电路的特性9③非线性电路不满足叠加原理叠加原理是分析线路的基本方法，同时也揭示了线性电路的基本特点，即各个激励在通过线性电路时互不相干；而对于非线性电路，叠加原理显然不适用。4.2非线性电路的特性线性电路10R1、R2串联，故通过R1、R2的电流相等，均为IoR1是线性电阻，R2上电压V1，又分别做直线及曲线，交点电流即Ioexp1用作图法求下图中电流Io，R2是非线性电阻元件，伏安特性如图，R1是线性电阻，Vo是外加直流电压4.3非线性电路分析法一、图解法11exp2用做图法由下图电流Io，R2=R3为相同的非线性元件，伏安特性如图，R1是线性电阻元件，Vo

6、为直流电压上叠加一交流电压，画出i(t)R1、R2并联，故二端电压同，而电流为流过R1和R2上电流之和，得i–V1曲线；R1、R2并联后，电流不变，总电压为V1与R3上电压之和，故可做i-(V1+V3)曲线；可知I0（加入V0后），作用电压后，输出如图4.3非线性电路分析法121)幂级数分析法也就是一个不能用简单的数学关系表示的非线性元件的特性曲线写成幂级数的形式。即在i=f(v)的各阶导数存在的条件下，将i展开为而在f(v)在含有V0的开区间内具有n+1阶导数时，为了讨论方便，通常是在静态工作点V0附近将i=f(v)展开为幂级数（泰勒级数）即：4.3非线性电路分析法

7、二、解析法13——静态工作点处的电导，即动态电阻r的倒数，——实际工作中，幂级数的取项由静态工作点和输入信号的大小确定。4.3非线性电路分析法——静态工作点电流14B）若静态工作点取在特性曲线弯曲部分（如Q2点），且工作在小信号，则曲线取为抛物线，即A）若静态工作点取在特性曲线线性区（如Q1点），且工作在小信号，则即将非线性器件近似当作线性器件使用C）若输入信号很大，则幂级数应取3次项基至更高的项确定系数:近似数学表达式取定以后，应据具体的特性曲线确定各系数①b0：静态工作点处电流值Io，即f(Vo)②b1：静态工作点处电导③b2：求法见P195说明