第1章 绪论

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1、第1章绪论1.1电子线路的分类1.2线性与非线性电子线路1.3非线性电子线路的应用1.4本课程的要求1.1电子线路的分类包含有源器件的网络统称为电子线路。电子线路的分类方法很多，按照工作频率可分成低频电子线路、高频电子线路和微波电子线路。低频通常指频率低于300kHz的范围，语音的电信号、生物电信号、地震电信号、机械振动的电信号等都属于这个范围。所有在这个频率范围的电信号的产生、放大、变换、处理都属于低频电子线路的范畴。高频通常指频率在300kHz~300MHz的范围，广播、电视、短波通信、移动通信等无线电设备都工作在这个频率范围之内。微波泛指频率高于300MHz以

2、上的范围，卫星电视、微波中继通信、雷达、导航等设备都工作在这个频率范围(见附录一)。工作频率不同，对有源器件电性能的要求、电子线路的工艺结构都不尽相同。随着工作频率的提高，对有源器件的上限工作频率的要求也随之提高；器件本身的分布参量，如晶体管的极间电容、电极的引线电感、载流子扩散漂移的时间等因素的影响都会逐渐地明显起来，以至变成必须考虑的主要因素。按照流通的信号形式，电子线路又可分成模拟电子线路和数字电子线路。所有完成模拟信号产生、放大、变换、处理和传输的电子线路统称为模拟电子线路。所有完成数字信号产生、放大、变换、处理及传输的电子线路统称为数字电子线路。模拟电子线

3、路传送的信号直观形象，但电路的抗干扰性能差，不便与计算机直接配合。数字电子线路传送的信号是时间上和取值上都离散的信号。电子线路的第三种分类方法是根据集成度的高低分成分立电路和集成电路。随着微电子技术的发展，电子线路的集成度越来越高，集成电路已成为电子线路的方向。集成电路与分立电路相比，集成电路具有体积小、性能稳定、可靠性高、维修使用方便等优点。但是，由于频率响应和功率容量的限制，目前高频、大功率电子线路还是以分立为主。电子线路的第四种分类方法是以电子线路中所包含的元件性质来分类的。由线性元件组成的电子线路叫线性电子线路，含有非线性元件的电子线路叫非线性电子线路。由恒

4、定参数元件组成的电子线路叫恒定参数电子线路；包含有时变参数元件的电子线路叫参变电子线路或时变电路。线性电路是用线性代数方程、线性微分方程或线性差分方程来描述的。非线性电路是用非线性代数方程、非线性微分方程、非线性差分方程来描述的。描述恒定参数电路的方程式中的各项系数是恒定不变的，描述参变电路的方程式中的系数是变化的。1.2线性与非线性电子线路由于本书研究的主要是非线性电子线路，所以必须对线性电子线路和非线性电子线路有一个正确的认识。线性电子线路具有线性特性，也就是它具有叠加性和均匀性，适用叠加定理。非线性电子线路与线性电子线路有五点不同。第一，非线性电子线路不具有叠

5、加性和均匀性，不适用叠加定理。第二，在稳定状态之下，非线性电子线路输出变量中包含有输入变量中不具有的频率成分，即信号通过非线性电子线路以后可以产生出新的频率成分。仍以平方律关系为例，当x=sinω1t时，y=a/2-(a/2)cos2ω1t。输入信号中仅有ω1频率分量，而输出信号中包含有直流和2ω1的频率分量，这些分量都是通过非线性电路产生的。第三，处于非线性状态工作的有源器件，如晶体三极管、场效应管、运算放大器等，它们的输出响应与器件工作点的选取和输入信号的大小有关。这一点，可以用图1.1说明。图1.1示出了晶体三极管的转移特性。图1.1(a)中，静态工作点取在放

6、大区，当输入信号很小时，可近似认为是线性工作。集电极电流的变化ΔiC与输入信号ui近似为线性关系。随着输入信号幅度的增大，由于器件的非线性，集电极电流开始出现失真，以至变为余弦脉冲形状。图1.1(b)示出当静态偏置电压小于零，晶体管静态处于截止状态时，随着输入信号的增加，集电极电流开始为零，以后变为余弦脉冲的形状。图1.1非线性工作的晶体三极管集电极电流与静态工作点和输入信号大小的关系(a)静态工作点处于放大区；(b)静态工作点处于截止区图1.1非线性工作的晶体三极管集电极电流与静态工作点和输入信号大小的关系(a)静态工作点处于放大区；(b)静态工作点处于截止区第四

7、，描述非线性器件特性的参量有三种：一是静态参量，也称为直流参量；二是动态参量，也称为交流参量；三是折合参量，也称为平均参量。用这三种参量综合起来描述一个非线性器件的工作状态。如晶体三极管在非线性状态下工作，它的跨导要用直流跨导、交流跨导和平均跨导三个参量来表述。所谓直流跨导就是静态工作点的电流与静态工作点的电压之比。如图1.2(a)所示，直流跨导(1.2―1)交流跨导是在静态工作点处的电流增量与电压增量之比。如图1.2(b)所示，交流跨导(1.2―2)当输入信号ui=Uimcosωt，晶体管的集电极电流为余弦脉冲时(见图1.1(b))，利用傅立叶级数展开图1.2