Chapter-2.2-非线性电路分析基础.ppt

2.2 非线性电路分析基础 现代通信及各种电子设备中，广泛采用了频率变换电路和功率变换电路，如调制、解调、变频、倍频、振荡、谐振功放等，还可以利用电路的非线性特性实现系统的反馈控制，如自动增益控制(AGC)、自动频率控制(AFC)、自动相位控制(APC)等。 本节主要分析非线性电路的特性、作用及其与线性电路的区别，非线性电路的几种分析方法。对实现频率变换的基本组件模拟乘法器的特性、实现方法及应用作了较详尽的分析。 第2章 频率变换电路的特点及分析方法 2.2.0概述 线性电路（线性元件组成）:不产生新的频率分量 线性电路的例子：小信号放大电路、滤波电路 非线性电路：输出信号的频谱中产生了一些输入信号频谱中没有的频率分量（含有非线性元件） 例子：丙类功放、调幅、混频、检波、调频、鉴频电路等 频率变换电路要求产生新的频率分量，所以是非线性电路 频率变换电路属于非线性电路, 其频率变换功能应由非线性元器件产生 线性频率变换电路和非线性频率变换电路 频率变换电路又分为线性频率变换电路和非线性频率变换电路，它们的区别是： 线性频率变换电路只进行频率搬移，不改变频谱的形状（如调幅、检波、混频电路） 非线性频率变换电路则要改变频谱的形状（如调频、鉴频电路） 非线性元件的例子：工作在非线性区的二极管、三极管、场效应管、变容二极管 2.2.1 非线性电路的基本概念与非线性元件 常用的无线电元件有三类：线性元件、非线性元件和 时变参量元件。 线性元件的主要特点是元件参数与通过元件的电流或施 于其上的电压无关。例如，通常大量应用的电阻、电容和空 心电感都是线性元件。 非线性元件的参数与通过它的电流或施于其上的电压有关。例如，通过二极管的电流大小不同，二极管的内阻值便不同；晶体管的放大系数与工作点有关；带磁芯的电感线圈的电感量随通过线圈的电流而变化。 时变参量元件与线性和非线性元件有所不同，它的参 数不是恒定的而是按照一定规律随时间变化的，但是这样变 化与通过元件的电流或元件上的电压没有关系。可以认为时 变参量元件是参数按照某一方式随时间变化的线性元件。例 如，混频时，可以把晶体管看成一个变跨导的线性参变元件。 常用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。 所谓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。若vi1(t)和vi2(t)分别代表两个输入信号，vo1(t)和vo2(t)分别代表相应的输出信号，即vo1(t)= f[vi1(t)]，vo2(t)= f[vi2(t)]，这里f表示函数关系。 若满足vo1(t)+ vo2(t)= = f[vi1(t)+vi2(t)]，则称为具有叠加性。若满足avo1(t)= f[avi1(t)]，avo2(t)= f [avi2(t)]，则称为具有均匀性，这里a是常数。若同时具有叠加性和均匀性，即a1*f[vi1(t)]+a2*f[vi2(t)]= f[a1*vi1(t)+a2*vi2(t)]，则称函数关系f所描述的系统为线性系统。 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 线性函数方程或非线性微分方程表 示例如，图2-2-1所示是一个线性电阻与二极管组成的非线性电路。 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。 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。 二、非线性元器件的特性 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，很大程度上决定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下工作，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时，此器件就应视为非线性的。例如，当输入信号为小信号时，晶体管可以看成是线性器件，因而允许用线性四端网