非线性电路特性及分析方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第5章 非线性电路特性及分析方法,(2节),5.1 概述,5.2 非线性元件的特性,5.3 非线性电路分析法,1,5.1 概述,常用的无线电元件,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。,例如：,RV/I,呈,线性关系，,R,的大小与,V、I,无关。,非线性元件：元件参数随激励量的大小而变化。,例如：二极管硅管,V,T,0.7V，,当施加电压,0.7,V,时，无电流产生；当施加电压,0.7,V,时，电流几乎视作全通（即,R,D,0 ） 。,另外，二极管通过电流大小的不同，其内阻值亦不相同；晶体管放大系数与工作点有关；带磁芯电路线圈随通过线圈的电流而变化等。,非线性电路,：含有非线性元件的电路即是。,（以后各章均讨论非线性电路，包括功放、振荡器、调制、解调等）,非线性电路的常用分析方法,：图解法、解析法,2,5.2 非线性元件的特性,1、非线性元件的工作特性：,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。,例见非线性电阻器件，常用参数有直流电导、交流电导、平均电导。,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：,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。,3,2、非线性元件的,频率变换作用,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。若在该元件上加入两个正弦电压：,则产生电流：,常数,新产生的频率分量,3、非线性电路,不,满足叠加原理,见上例：若符合叠加定理，输入应为：,非线性电路：,非线性元件选频网络,4,1、幂级数分析法：,小信号时较适用,5.3 非线性电路分析法,5,上式可见，用无穷多项幂级数可精确表示非线性元件的实际特性，但给解析带来麻烦。实际应用时，常取若干项幂级数来近似实际特性。,近似的精度取决于项数的多少和特性曲线的运用范围,。,以二极管为例（参考P163图5.3.1）:,当静态工作点选在特性曲线较接近于直线部分，取幂级数前两项：,当静态工作点选在特性曲线起始弯曲部分，取幂级数前三项：,若施加大信号电压，特性曲线运用范围很宽，则需取三项以上：,对此类情形（大信号），一般用折线法近似。,6,结论：特性曲线的近似数学表达式确定后，根据具体的特性曲线确定函数式的各个系数。,求各项系数的一般方法是：选择若干个点，分别根据曲线和所选函数式，求出在这些点上的函数值或函数的导数值。令这样求出的两组数值一一对应相等，就得到一组联立方程式，即可求出各待定系数值。,见P199题5.10,线性与非线性？,7,2、指数函数分析法：,输入信号电压变化范围不太大，工作于指数律区域时。,例如用来近似表示晶体管PN结的电流和电压的关系。,3、折线法：,大信号作用下,大信号作用下，所有实际的非线性元件几乎都会进入饱和或截止状态，此时元件的非特性的突出表现是截止、导通、饱和几种不同状态之间的轮换，特性曲线上一些局部弯曲的非线性影响可忽略，元件的伏安特性可用分段折线逼近,（折线特性本质是一种开关特性）,u,BE,i,c,g,C,I,CEO,u,CE,i,C,O,8,v,BE,i,c,-U,BB,-U,BZ,v,b,i,c,V,bm,g,C,I,cmax,a. 转移特性,b. 集电极余弦脉冲状电流,c. 基极施加电压,9,v,BE,i,c,-U,BB,-U,BZ,v,b,i,c,V,bm,g,C,I,cmax,a. 转移特性,b. 集电极余弦脉冲状电流,c. 基极施加电压,见P199题5.12,第6章分析基础,10,