东华大学高频电子电路通信电子电路课件6-1汇总

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1、第五章频率变换电路的特点及分析方法概述5.1非线性电路的基本概念与非线性元件5.1.1非线性电路的基本概念线"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。线性放大电路的特点：I①从时域上讲：输出信号的波形与输入信号的波形只是在幅度上进行放大。］①从频域上讲：输出信号的频率分量与输入信号的频率分量相同。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）或非线性微分方程表示。_I非线性电路不具有叠加性与均匀性。—I这是它与线性电路

2、的重要区别。本课程后续章节将学习的频谱搬移电路（频率变换电路）就属于非线性电路。频率变换电路（频谱搬移电路），在频谱搬移后，输出信号的频率分量与输入信号的频率分量不尽相同，即有新的频率分量产生。而_我们知道，线性电路并不产生新的频率成分，_只有非线性电路才会产生新的频率成分，即频谱搬移过程必须采用非线性电路才能实现。本章将介绍非线性电路的频率变换作用及分析方法。频率变换电路分为：①频谱的线性变换。②频谱的非线性变换。①频谱的线性变换：输入信号频谱结构不发生变化，只是沿频率轴进行不失真的搬移，搬移前后各频率分量的比例关系不变。举例：振幅调制与解调、混频。J/"T枪诙10T

3、:]__kLl/卜rd/—./观察上图所示的频谱，发现它们有共同的特点，即在频谱搬移的过程中，输入信号的频谱结构不发生变化，即搬移前后各频率分量的比例关系不变，只是在频域上简单的搬移，这类频谱搬移电路称为频谱的线性搬移电路②频谱的非线性变换是指在频谱搬移的过程中，输入信号频谱结构发生了变化1举例：频率调制与解调、相位调制与解调等。在电子线路基础的分析中我们知道：线性电路在放大信号的过程中，不会产生新的频率分量；只有当电路出现非线性失真时，才会产生新的频率分量。结论：频谱搬移电路输出信号的频率分量与输入信号的频率分量不相同，—有新的频率分_量产生，一因此,—频谱搬移电路是

4、非线性电路，必须使器件工作于非线性状态。电路是由若干无源元件或（和）有源元件的有序连接而成。5.1.2非线性元件常用的电路元件可分为线性.非线性及时变参量元件三类.线t生元件: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。WE线"性兀件：元件的值与加于元件两端的be电压或电流大小有关。例如：晶体管、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。例如：变频器的变频跨导。1非线性元器件的特性什么是器件的特性？器件的响应y与激励x之间的函数关系称为器件在一定测试条件下的特性。器件的特性可以有二种表达方式：①以解析表达式表示；②以测试曲线的方式表示

5、。这种方式采用的比较多。非线性器件的主要特点：器件的参数随电路中的电流或电压变化，也就是说其电流、电压间不是线性关系。如果一个器件特性可表示成xy直角坐标系的一条过原点的直线，则此器件为线性器件；否则为非线性器件。一个器件究竟是线性还是非线性的，取决于很多方面。(i)器件的静态工作点(ii)激励信号的动态范围及设计者对最终结果的认可程度。当器件响应中的非线性效应小到设计者认为可以忽略的程度，此时，就认为器件近似是线性的。当动态范围增大，以至于非线性效应不可忽略，就应该把器件看作非线性的。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。结论：非线性是绝

6、对的，而线性是相对的。线性状态只是非线性状态的一种近似或是特征而已（在一定条件下可忽略其非线性，将其看作线性器件）ol非线性器件的伏安特性曲线不是直线，信号作用于非线性器件会产生新的频率分量，它具有频率变换的作用。5.1.3非线性无源器件的特性1非线性电阻电阻是指可以用i・u平面内的曲线表示的器件。按此定义，忽略了电抗效应后的半导体二极管、晶体管、场效应管等器件都是非线性电阻。表征线性电阻只需用一常量，即电阻值或电导值即可。非线性电阻］［在不同情况下,=必_须用不同的电阻或电导概念加以描述。I线性电阻的伏安特性为•直线，而非线性电阻的伏安特性是一曲线如图所示(a)QfA

7、z(b)图2」(a)线性电阻的伏安特性(b)非线性电阻的伏安特性线性电阻只=常数，而对非线性电阻來说，由于特性是弯曲的，每•点的电阻都不同，因而常分别用静态电阻和动态电阻表示它们的工作情况。(1)静态电阻(乂称直流电组):Iq=11111=Av^°Az(1)动态电阻(乂称交流电组):<7vIt①静态电阻或电导gogo=Uqg除了与器件本身特性有关外，唯一地取决0于工作点Qo在i・u直角坐标系中，原点到工作点q的矢量的斜率即为g。。g-般为正值，表征在工作点Q所限定的0条件下，非线性电阻从直流电源汲取直流功率能力的大小。②动态电导（微变电导