非線性電路ppt課件.ppt

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1、概述第四章非線性電路、時變參量電路和變頻器線性時變參量電路分析法變頻電路非線性電路的特性和分析方法1無線電元件分為4.1概述線性元件：元件參數(shù)與通過該元件的電流或施加的電壓無關如電阻、電容、實心電感、工作于線性狀態(tài)的二極管、晶體管等說明線性、非線性是相對的，由靜態(tài)工作點和動態(tài)范圍決定非線性元件：元件參數(shù)與通過該元件的電流或施加的電壓有關如工作于非線性狀態(tài)的二極管、晶體管等時變參量元件：元件的參數(shù)按照一定規(guī)律隨時間變化的可以認為是參數(shù)按某一方式隨時間變化的線性元件2線性電路：由線性元件組成的電路如諧振電路、濾波器、低/高頻小信號放大器等電路非

2、線性電路：包含非線性器件的電路如功放、調制解調等電路時變參量電路：包含時變參量器件的電路如變頻器等電路4.1概述3線性電路分析方法：常系數(shù)線性微分方程法，方法成熟非線性電路分析方法：非線性微分方程，解法繁鎖、嚴格求解難4.2非線性電路的特性工程上用近似分析法圖解法：根據(jù)非線性元件特性曲線和輸入信號波形，通過作圖直接求出輸出解析法：非嚴格的數(shù)學表達式，借助于非線性元件特性曲線的數(shù)學表示式列出電路方程，解出電流或電壓據(jù)信號強弱、特性曲線應用范圍冪級數(shù)分析法折線分析法指數(shù)分析法參量電路分析方法：變系數(shù)微分方程4Q：直流工作點直流電阻——靜態(tài)電阻；

3、特性曲線上任一點對應的尺寸Vo有關動態(tài)電阻——交流電阻；r也與Vo有關對非線性電阻，在伏安特性曲線上任一點，靜態(tài)電阻與動態(tài)電阻的大小不同工作特性的非線性具有頻率變換能力不滿足疊加原理線性電阻的伏安特性4.2非線性電路的特性①工作特性的非線性半導體二極管的伏安特性5隧道二極管是非線性電阻的另一個實際例子。如AB段，ΔV>0時Δi<0∴r<0負電阻——提供能量的能源從輸入的直流功率中轉換為交流功率的能源。二極管、晶體管、場效應管等在一定范圍內均屬非線性電阻元件。另：還有非線性電容和非線性電感4.2非線性電路的特性6②非線性元件的頻率變換作用線性

4、電阻兩端的電壓與電流的關系：電壓和電流具相同的波形和頻率4.2非線性電路的特性非線性元件的電壓和電流的關系：如在二極管兩端施加一個正弦電壓，輸出電流卻非正弦波7i(t)可用付氏級數(shù)展開為即：加在二極管兩端的電壓雖是單一頻率正弦波，流過二極管的電流卻是包含直流分量、基波分量、高次諧波等多種頻率成分。4.2非線性電路的特性從線性放大角度：代表有害的非線性失真從整流放大角度：代表有害的波紋分量從非線性應用角度：實現(xiàn)要求的頻率變換8Exp當元件上加有電壓伏安特性，輸出電流為雖然輸入電壓只有兩個頻率成分，但輸出電流卻出現(xiàn)了2W1，2W2，（W1±W2

5、）等交流成分和直流成分上式說明，互調項或相乘項正是利用了這種特性，才能實現(xiàn)調制、解調、變頻、振蕩等各種功能。4.2非線性電路的特性9③非線性電路不滿足疊加原理疊加原理是分析線路的基本方法，同時也揭示了線性電路的基本特點，即各個激勵在通過線性電路時互不相干；而對于非線性電路，疊加原理顯然不適用。4.2非線性電路的特性線性電路10R1、R2串聯(lián)，故通過R1、R2的電流相等，均為IoR1是線性電阻，R2上電壓V1，又分別做直線及曲線，交點電流即Ioexp1用作圖法求下圖中電流Io，R2是非線性電阻元件，伏安特性如圖，R1是線性電阻，Vo是外加直流

6、電壓4.3非線性電路分析法一、圖解法11exp2用做圖法由下圖電流Io，R2=R3為相同的非線性元件，伏安特性如圖，R1是線性電阻元件，Vo為直流電壓上疊加一交流電壓，畫出i(t)R1、R2并聯(lián)，故二端電壓同，而電流為流過R1和R2上電流之和，得i–V1曲線；R1、R2并聯(lián)后，電流不變，總電壓為V1與R3上電壓之和，故可做i-(V1+V3)曲線；可知I0（加入V0后），作用電壓后，輸出如圖4.3非線性電路分析法121)冪級數(shù)分析法也就是一個不能用簡單的數(shù)學關系表示的非線性元件的特性曲線寫成冪級數(shù)的形式。即在i=f(v)的各階導數(shù)存在的條件下

7、，將i展開為而在f(v)在含有V0的開區(qū)間內具有n+1階導數(shù)時，為了討論方便，通常是在靜態(tài)工作點V0附近將i=f(v)展開為冪級數(shù)（泰勒級數(shù)）即：4.3非線性電路分析法二、解析法13——靜態(tài)工作點處的電導，即動態(tài)電阻r的倒數(shù)，——實際工作中，冪級數(shù)的取項由靜態(tài)工作點和輸入信號的大小確定。4.3非線性電路分析法——靜態(tài)工作點電流14B）若靜態(tài)工作點取在特性曲線彎曲部分（如Q2點），且工作在小信號，則曲線取為拋物線，即A）若靜態(tài)工作點取在特性曲線線性區(qū)（如Q1點），且工作在小信號，則即將非線性器件近似當作線性器件使用C）若輸入信號很大，則冪級數(shù)

8、應取3次項基至更高的項確定系數(shù):近似數(shù)學表達式取定以后，應據(jù)具體的特性曲線確定各系數(shù)①b0：靜態(tài)工作點處電流值Io，即f(Vo)②b1：靜態(tài)工作點處電導③b2：求法見P195說明