[工学]高频电子线路ch

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1、第四章非线性电路、时变参量电路和变频器4.1概述4.2非线性元件的特点4.3非线性电路分析4.4线性时变参量电路分析法4.5变频器的工作原理(自学)4.6晶体管混频器(自学)4.7二极管混频器(自学)4.8差分对模拟乘法器混频电路(自学)教学内容：1学习目的1、掌握非线性电路的主要特点与分析方法；2、掌握线性时变参量电路的分析方法；3、掌握混频的原理。重点：非线性、线性时变参量电路和混频原理。难点：线性时变参量电路分析法、变频器的工作原理。24.1概述4.1.1非线性电路的基本概念电路是若干无源元件或（和）有源元件的有序联结体。它可以分为线性与非线性两大类。1、从

2、元件角度：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：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时。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。32、从电路角度：线性电路：线性电路是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：非线性电路中至少包含一个非线性元件，它的输出输入关系用非线性函数方程（非线性代数方程或超越方程）

3、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。这是它与线性电路的重要区别。4由于非线性电路的输出输入关系是非线性函数关系，当信号通过非线性电路后，在输出信号中将会产生输入信号所没有的频率成分，也可能不再出现输入信号中的某些频率成分。这是非线性电路的重要特性。时变参量电路：若电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定规律变化时，称这种电路为参变电路，外加信号为控制信号。例如：模拟相乘器与变频器。54.2非线性电子线路的特点本节以非线性电阻为例，讨论非线性元件的特性。其特点：1、工作特性的非线性性2、不满足叠加原理3、具有变频能力所得结论也适用于其它非线性元件

4、。1、非线性元件的工作特性线性元件：电阻R=V/I比例常数就是电阻，与V、I无关，取决与元件的材料与尺寸。67线性电阻：如图为伏安特性曲线。8非线性电阻：如图为伏安特性曲线。静态直流电阻：动态电阻：所以，非线性电阻有静态和动态两个电阻值，它们都与工作点有关。动态电阻可能是正也可能是负。P128.非线性元件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。它们的特性曲线的函数关系大体上可分为指数函数和幂函数两大类。9变电容半导体二极管（简称变容管）的工作原理和特性：变容管是利用PN结来实现的。变容管利用的是势垒电容。PN结是反向偏置的。

5、V=0时变容管的等效电容为变容指数是，它是一个取决于PN结的结构和杂质分布情况的系数。缓变结变容管，其=1/3。突变结变容管，其=1/2。超突变结变容管，其=2。接触电位差为：104.2.2非线性元件的频率变换作用1、线性元件如果在一个线性电阻元件上加某一频率的正弦电压，那么在电阻中就会产生一个同频率的正弦电流。1112加上一个正弦电压同频率的正弦电流产生13加上一个正弦电压产生不同频率的非正弦电流2、非线性元件当该元件上加两个正弦电压即可求出通过元件的电流为产生新频率成分：（课本130页4.2.8）142、非线性元件举例：设非线性电阻的伏安特性曲线具有抛物线形状

6、，即：4.2.3非线性电路不满足叠加原理则会出现组合频率成分：对比式4.2.8，显然是不同的。154.3非线性电路的分析方法4.2.1非线性电路与线性电路分析方法的异同点线性电路具有叠加性和均匀性。非线性电路不具有叠加性和均匀性。线性系统传输特性只由系统本身决定，与激励信号无关。而非线性电路的输出输入特性则不仅与系统本身有关，而且与激励信号有关。基尔霍夫电流和电压定律对非线性电路和线性电路均适用。16线性电路可以用线性微分方程求解并可以方便地进行电路的频域分析。但是，由于非线性电路要用非线性微分方程表示，因此对非线性电路进行频域分析与是比较困难的。只能针对某一类非

7、线性电路采用对它比较合适的分析手段（非线性电阻电路）。171、幂级数分析法小信号运用时，某些非线性器件的传输特性可用幂级数近似。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，借助幂级数的性质，实现对电路的解析分析。用于小信号检波、小信号调幅等方面。182、折线法非线性特性的折线化:(1)以一条或多条直线近似；(2)仅对大信号工作适用（小信号时失真大）。对于晶体二极管、三极管，当vs>0.5V(较大)时，采用幂级数法，误差增加，要求级数项数多。191、幂级数分析法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，借助幂级数的性质，实现对电路的解析分析

8、。例如，设