通信电子线路第1章_绪论ppt课件.ppt

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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1.5预备知识1.1电子线路的分类1、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以上的范围，卫星电视、、微波中继通信、许

2、多雷达、导航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。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，但许多高频小信号电路已采用集成电路。2、由线性元件或工作在线性状态的元件组成的电子线路叫线性电子线路；含有非线性元件并且工作在非线性状态的电子线路叫非线性电子线路。线性电路用线性代数方程、

3、线性微分方程或线性差分方程来描述。非线性电路用非线性代数方程、非线性微分方程、非线性差分方程来描述。另外，元件参数恒定不变的电子线路叫恒定参数电子线路；元件参数随时间变化的叫参变电子线路或时变电路；恒定参数电路的方程式中的各项系数是恒定不变的，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线性电子线路具有线性特性，也就是说它具有叠加性和均匀性，适用叠加定理。而非线性电子线路则不同,它具有如下特点：第一，非线性电子线路不具有叠加性和均匀性，不适用叠加定理,例如,设非线性电子系统输出函数y=f(x)=x2，当x=x1+x2时y=f(x1+x2)=x12+

4、2x1x2+x22x12+x22=f(x1)+f(x2);并且y’(x)=2x,当x取不同值时，y’(x)是不同的（非均匀性）。第二，在稳定状态下，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。仍以上述平方律关系为例，当输入信号x=sinω1t时，输出为y=1/2-(1/2)cos2ω1t，可见在输入信号中仅有ω1频率分量，而在输出信号中则包含有直流1/2和2ω1的频率分量，这些分量显然是由电路的非线性产生的。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

5、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uBE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，以至变为脉冲形状。图1.1(b)表示当静态偏置电压小于零，晶体管处于截止状态时，小信号输入时无集电极电流，随着输入信号的增加，产生余弦脉冲的输出。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图1.1非线性工作的晶体

6、三极管集电极电流与静态工作点和输入信号大小的关系(b)静态工作点处于截止区第四，描述非线性器件特性的参量较多:1.静态参量（直流参量）；2.动态参量（交流参量）；3.折合参量（平均参量）。常用这三种参量综合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，它的跨导分别要用直流跨导、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输出电流与输入电压之比。如图1.2(a)所示，直流跨导定义(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，交流跨导定义(1.2―2)图1.2直流跨导与交流跨导(a)直流跨导示意

7、图；(b)交流跨导示意图当工作点设置在截止区,且输入信号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其中包含有直流I0、I1基波和各次谐波分量。取其中某个电流谐波分量的幅值Inm与输入电压幅值Uim相比，得到的比值gcn就是关于第n次谐波的平均跨导。例如二次谐波的平均跨导为(1.2―3)第五，非线性电子线路的数学描述是非线性代数方程、非线性微分方程、非线性差分方程。其中非线性微分方程的精确求解是一个难题，时至今日，二阶以上的非线性微分方程还没有实用的求解方法。在工程上一直沿用的是近似解法，本书也将采用这种方法。1.

8、3非线性电