第5章 非线性电路、时变参量电路ppt课件.ppt

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1、Chapter5非线性电路本章主要分析非线性电路的特性、作用、分析方法。频率变换电路功率变换电路系统的反馈控制如调制、解调、变频、倍频、振荡、谐振功放等利用电路的“非线性特性”实现自动增益控制（AGC）自动频率控制（AFC）自动相位控制（APC）通信及各种电子设备中5.1概述无线电元件●线性元件：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压无关。●时变参量元件：它的参数不是恒定的，而是按照一定规律随时间变化。但是这种变化与通过元件的电流电压无关。可以认为时变参量元件是参数按照某一种方式随时间变化的线性元件。●非线性元件：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压有关。

2、例如：电阻、电容和空心电感都是线性元件例如：通过二极管的电流大小不同，二极管的内阻便不同；晶体管的放大系数与工作点有关；例如：混频时，可以把晶体管看成一个变跨导的线性元件1、元件2、电路①线性电路：是由线性元件构成的电路。设：若满足：，则称为具有叠加性。若满足：则称为具有均匀性或齐次性。若同时具有叠加性和均匀性，即：则称函数关系f所描述的系统为线性系统。●主要特征是：具有叠加性和均匀性；●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；i0②非线性电路：至少包含一个非线性元件二极管电路及其的伏安特性设非线性元件二极管的函数关系为：若工作点选在处，则：这是一个

3、非线性函数方程。●主要特征是：不具有叠加性与均匀性。●它的输出输入关系用非线性函数方程或非线性微分方程表示；③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。5.2非线性元件的特性一个器件究竟是线性还是非线性是相对的。线性和非线性的划分，很大程度上取决于器件静态工作点及动态工作范围。当器件在某一特定条件，若其响应中的非线性效应小到可以忽略的程度时，则可认为此器件是线性的。但是，当动态范围变大，以至非线性效应占据主导地位，此器件就应该视为非线性的。例如：当输入信号为小信号时，

4、晶体管可以看成是线性器件，因而允许用线性四端网络等效之，用一般线性系统分析方法分析其性能。但是，当输入信号逐渐增大，以至于使其动态工作点延伸至饱和区或截止区时，晶体管就表现出与其在小信号状态下极不相同的性质，这时就应把晶体管看作非线性器件。广义的说，器件的非线性是绝对的，而其线性是相对的。线性状态只是非线性状态的一种近似或一种特例而已。非线性器件种类很多，归纳起来，可分为非线性电阻、非线性电容、非线性电感三类。如：隧道二极管、变容二极管及铁芯线圈等。本节以非线性电阻为例，讨论非线性元件的特性。其特点是：工作特性的非线性;不满足叠加原理;具有频率变换作用所得到的结

5、论也适用于其它非线性元件。1、非线性元件的工作特性●线性元件的工作特性符合直线关系。（a）线性电阻的伏安特性●非线性电阻的伏安特性曲线不是一条直线。如：图（b）；图（c）；iv0（b）半导体二极管的伏安特性●iviv0（c）隧道二极管的伏安特性●负电阻图1线性电阻上的电压与电流波形图2正弦电压作用于二极管产生非正弦周期电流输出电流与输入电压相比：波形不同，周期相同。可知，电流中包含电压中没有的频率成分。2.非线性元件的频率变换作用设：传输特性设：则中有：直流分量；基波分量和谐波分量：组合频率分量：出现了新的频率成分，可见：“非线性”具有频率变换作用。3、非线性电

6、路不满足叠加原理设：在无线电工程技术中，较多的场合并不用解非线性微分方程的方法来分析非线性电路，而是采用工程上适用的一些近似分析方法。这些方法大致分为：5.3非线性电路分析法图解法：就是根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电路中的电流和电压波形。解析法：就是借助于非线性元件特性曲线的数学表示式列出电路方程，从而解得电路中的电流和电压。ω0直流新成分：原成分：（注意观察成分多少，高度不代表分量大小）ω0●频率成分对比（2）谐振功率放大器的原理电路转移特性方程可写为:ic=gc(vBE–VBZ)(vBE＞VBZ)又当时，加到晶体管基极,发射级的有

7、效电压为:结论:当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。它完全取决于脉冲高度icmax与通角c。uBEic•-UBB•UBZubic•UbmgC由时变参量元件所组成的电路，叫参量电路，有时也称为时变线性电路。常用的时变参量电路有两种。电阻性和电抗性的。5.4线性时变参量电路分析方法●电阻性的电路形式：①时变跨导电路：按简谐振荡规律改变晶体管工作点，从而改变其跨导；②线性时变电阻电路：利用模拟开关特性周期性地改变线性电阻参量；③模拟乘法器电路：由差分对电路所组成的●电抗性的电路形式有：时变电容电路+-vSCL

8、时变跨导原理电路+-v0