《高频电路》非线性电路时变参量电路和变频器13.ppt

非线性元件中有多种含义不同的参数，且这些参数都 随激励量的大小而变化。 * 广东技术师范学院电子与信息学院 cxl1688@163.com 《高频电路》 第5章 5.2 非线性元件的特性 5.3 非线性电路分析法 5.4 线性时变参量电路分析法 5.5 变频器的工作原理 5.1 概述 5.7 二极管混频器 5.8 差分对模拟乘法器混频电路 5.9 混频器中的干扰 5.10 外部干扰 5.6 晶体管混频器 1. 元件 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无关。 ：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电 压有关。元件参数随激励量的大小而变化。　 如：电阻、电容、空心的电感等。 如：非线性电阻元件：二极管、隧道二极管、三极管、场效应管等。 非线性电抗元件：磁芯电感线圈（动态电感与电流有关）、 介质是钛酸钡材料的电容。 时变参量元件 ：元件参数按照一定规律随时间变化。 如：有大小两个信号同时作用于晶体管的基极。 1）线性电路 2. 电路 如：谐振电路、滤波电路、小信号高低频放大电路等。 分析方法：用常系数线性微分方程。 2）非线性电路 如：高功放、振荡器、调制、解调电路等。 分析方法：非线性微分方程、图解法、解析法。 3）时变参量电路 如：变频电路等。 分析方法：变系数线性微分方程、图解法、解析法。 1）L是线性元件----线性电路 例： 2）L是非线性元件----非线性电路 常系数微分方程 电感L与通过它的电流有关 非线性微分方程 电感L为常数 3）L是时变参量元件----时变参量电路 电感L与通过它的电流有关 变系数线性微分方程 由上分析可见，这三种方程的性质和解法有很大差别，常系数线性微分方程较好求解，而非线性微分方程和变系数线性微分方程难解。 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。这些方法大致分为图解法和解析法两类。所谓图解法，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。所谓解析法，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。 5.2.1 非线性元件的工作特性 5.2.2 非线性元件的频率变换作用 5.2.3 非线性电路不满足叠加原理 直流电导：又称静态电导，指非线性电阻器件伏安特性曲线上任一 点与原点之间连线的斜率，如图OQ线，表示为： 例如：非线性电阻器件，常用参数有直流电导、交流电导、平均电导。 交流电导：又称增量电导或微分电导，指 伏安特性曲线上任一点的斜率或近似为该 点上增量电流与增量电压的比值，表为： 平均电导：当非线性电阻器两端在静态直流电压的基础上又叠加幅度较 大的交变信号，对其不同的瞬时值，非线性电阻器的伏安特性曲线的斜 率是不同的，故引入平均电导的概念。 1. 线性元件 输出电流与输入电压相比，波形不同，但周 期相同。说明线性元件不能产生新的频率成分。 2. 非线性元件 非正弦波，可展成n次谐波的叠加 + - v(t) i(t) + - v(t) i(t) R 常数 新产生的频率分量 例：设非线性电阻的伏安特性曲线具有抛物线形状，即：　　　，式中k为常数。 可见，非线性元件能够产生新的频率分量，具有频率变换作用。 非线性电路：非线性元件＋选频网络 若在该元件上加入两个正弦电压： 则产生电流： 见上例： 若符合叠加定理，应为： 可见，与上节的推导有矛盾，故非线性电路不满足叠加定理。 非线性元件的特性小结： 1）伏安特性曲线不是直线； 2）会产生新的频率分量，具有频率变换的作用； 3）非线性电路不满足叠加原理。 非线性微分方程、图解法、解析法 解析法：1）找非线性元件的数学方程。 a. 幂级数表达式（级数展开分析方法） b. 折线表达式（折线分析法） 2）列电路KVL、KCL方程。 3）解方程。 i = a0+a1v+a2v2+a3v3+ … +anvn+… 只要该函数f(v)的各阶导数存在，则该函数可以展开为幂级数 常用的非线性元件的特性曲线可表示为 小信号时较适用 式中a0，a1，… ，an为各次方项的系数，它们由下列通式表示 一、幂级数 若常用的非线性元件的特性曲线表示为 ，VQ是静态工作点。 只要该函数f