电子线路非线性部分PPT课件
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非线性电路分析解析ppt课件
则称函数关系f所描述的系统为线性系统。
5
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 v + 或非线性微分方程表示，右 –
图所示是一个线性电阻与二
极管组成的非线性电路。
Di
i
ZL
0
V0 v
二极管电路及其伏安特性
二极管是非线性器件，ZL为负载，V是所加信号 源，幅度不大。设非线性元件的函数关系为i = f
所表征的电流。如果根据叠加原理，电流i应该是v1和 v2分别单独作用时所产生的电流之和，即
i
kv
2 1
kv
2 2
kV12m
sin2 1t
kV22m
sin2 2t
（6）
i kV12m sin2 1t kV22m sin2 2t 2kV1mV2m sin1t sin2t
（4）
18
i
kv
2 1
kv
28
(4) m次谐波(直流成分可视作零次、基波可 视作一次)以及系数之和等于m的各组合频 率成分，其振幅只与幂级数中等于及高于 m次的各项系数有关。例：直流成分与b0 、 b2都有关，而二次谐波及组合频率为1 + 2与1 - 2的各成分其振幅只与b2有关， 而与b0无关。
29
(5) 因为幂级数展开式中含有两个信号的相 乘项，起到乘法器的作用，因此，所有 组合频率分量都是成对出现的，如有1 + 2就一定有1 – 2，有21 – 2，就 一定有21 + 2，等等。
31
信号较大时，所有实际的非
线性元件，几乎都会进入饱和
ic
如右图所示半导体二 i
i
极管的伏安特性曲线。当 (a)
某一频率的正弦电压作
5
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 v + 或非线性微分方程表示，右 –
图所示是一个线性电阻与二
极管组成的非线性电路。
Di
i
ZL
0
V0 v
二极管电路及其伏安特性
二极管是非线性器件，ZL为负载，V是所加信号 源，幅度不大。设非线性元件的函数关系为i = f
所表征的电流。如果根据叠加原理，电流i应该是v1和 v2分别单独作用时所产生的电流之和，即
i
kv
2 1
kv
2 2
kV12m
sin2 1t
kV22m
sin2 2t
（6）
i kV12m sin2 1t kV22m sin2 2t 2kV1mV2m sin1t sin2t
（4）
18
i
kv
2 1
kv
28
(4) m次谐波(直流成分可视作零次、基波可 视作一次)以及系数之和等于m的各组合频 率成分，其振幅只与幂级数中等于及高于 m次的各项系数有关。例：直流成分与b0 、 b2都有关，而二次谐波及组合频率为1 + 2与1 - 2的各成分其振幅只与b2有关， 而与b0无关。
29
(5) 因为幂级数展开式中含有两个信号的相 乘项，起到乘法器的作用，因此，所有 组合频率分量都是成对出现的，如有1 + 2就一定有1 – 2，有21 – 2，就 一定有21 + 2，等等。
31
信号较大时，所有实际的非
线性元件，几乎都会进入饱和
ic
如右图所示半导体二 i
i
极管的伏安特性曲线。当 (a)
某一频率的正弦电压作
《非线性电子线路》课件
拓扑优化
通过改变电路的拓扑结构，优化电路 的性能指标。
算法优化
通过改进算法，提高电路的计算效率 和精度。
布局优化
通过优化电路元件的布局，减小电路 的寄生效应和干扰。
调试与优化实例
非线性放大器的调试与优化
通过调整放大器的元件参数和拓扑结构，提高放大器的增益、带 宽和线性度等性能指标。
非线性滤波器的调试与优化
小型化
随着微电子制造技术的进步，非线性电子线路的尺寸不 断减小，电路的功耗和热阻也随之降低。这有助于提高 电路的可靠性和稳定性，同时延长了电路的使用寿命。
新理论、新方法的发展
新理论
随着非线性电子线路的不断发展，新的理论和方法不 断涌现。例如，基于混沌理论、神经网络和模糊逻辑 等非线性理论的电路设计方法，能够实现更加复杂和 高效的电路性能。
详细描述
频谱分析法是一种深入的分析方法，通过将电路中的电压、电流信号进行频谱分析，可 以得到非线性电子线路在不同频率下的响应特性。这种方法可以揭示电路的内在工作机
制，对于复杂电路的分析尤为重要。
状态变量分析法
总结词
利用电路的状态变量方程，研究非线性电子 线路的动态特性和稳定性。
详细描述
状态变量分析法是一种系统的方法，通过建 立电路的状态变量方程，可以研究非线性电 子线路的动态特性和稳定性。这种方法能够 全面地揭示电路的工作机制，适用于分析较
详细描述
晶体管的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极和发射极之间的电流，从而 实现信号的放大和开关功能。晶体管在各种电子设备和电路中都有广泛应用，如 放大器、振荡器、逻辑门等。
场效应管
总结词
场效应管是一种电压控制型电子元件，通过电场效应来控制电流的通断。
电子线路(非线性部分)课件
魔T网络构成的功率 合成电路
Ra
Po1 A
+
vS1
-
C
D
Rc
Rd
Rb
+
vS2
-
B
Po2
同相合 成端
反相合 成端
vS1＝ vS2 时，合成功率从C端输出 vS1＝－ vS2 时，合成功率从D端输出
魔T网络构成的功率 分配电路
将魔T网络功率合成器中的输入与输出端
交换，即可构成功率分配器
若信号从C端输入，A、B 端可获得相位相同的信号
2i
Rs
＋
+v
－
-
i
＋
＋
v R L 2v
－ －
i
ZC v/i
RL
2v i
2ZC
v1 1 Ri 2i2ZC4RL 1:4阻抗变换器
三、用传输线变压器构成的魔T混合网络
ia
＋A
va
－
＋v － i
－
i
vb ic Rc
＋
＋v －
C
B
ib
D'
＋ id vd
－
id
D'
＋D
vd Rd
－
ia
＋A
va
I2
＋
Rs
＋
VS －
V1 C
－
C
C
C
C
V 2 RL
－
I1 L
L
L
L I2
传输线特性阻抗
ZC
L C
传输线特性阻抗
ZC
L C
一般情况下，传输线上各点的电流、电压不相等
笫4章非线性电路及其分析方法ppt课件
I0
1
2
i(t) cos )
I1
1
i(t
)
costdt
I
m
sin (1
cos cos )
In
1
i(t) cos ntdt
Im
2(sin
n cos n cos n n (n2 1)(1 cos
sin )
)
2、折线分析法（续4）
上图
▪ 各式等号右边部分除电流峰值 I m 外，其余为流通角
非线性电阻电路的近似解析分析
1、幂级数分析法（输入为小信号）
▪ 将非线性电阻电路的输出输入特性用一个N阶幂级数近似表 示，借助幂级数的性质，实现对电路的解析分析。
例如，设非线性元件的特性用非线性函数i f (v) 来描述。
• 如果 f (v) 的各阶导数存在，则该函数可以展开成以下幂
级数： i a0 a1v a2v2 a3v3
非线性电路与线性电路分析方法的异同点
▪ 基尔霍夫电流和电压定律对非线性电路和线性电路均适用。
▪ 线性电路具有叠加性和均匀性。 非线性电路不具有叠加性和均匀性。
▪ 线性系统传输特性只由系统本身决定，与激励信号无关。 而非线性电路的输出输入特性则不仅与系统本身有关， 而且与激励信号有关。
▪ 线性电路可以用线性微分方程求解并可以方便地进行电路 的频域分析。 而非线性电路要用非线性微分方程表示，因此对 非线性电路进行频域分析与是比较困难的。 ▪对非线性电路（非线性电阻电路）工程上一般采用近似 分析手段－－图解法和解析法。
i b0 b2vi2 b3vi3
加在该元件上的电压为：
vi 5cos1t 2 cos2t
(v)
电流 i 中所包含的频谱成份中含有下述频率中的那
电子线路非线性部分第五版第六章-PPT精品文档
锁相环路的组成方框图
用旋转矢量说明锁相 环路的控制过程
6.2 锁相环路性能分析
6.2.1 基本环路方程
一、鉴相器
鉴相器的两个 输入信号：
v ( t ) V cos[ t ( t )] i im r i v ( t ) V cos[ t ( t ) ] V sin[ t ( t )] o om r o om r o
第六 章 反馈控制电路
6.1 反馈控制电路概述
反馈控制电路的组成方框图
xi和xo分别为反馈控制电路的输入量和输出量，反 馈控制器对xo和xi进行比较，产生相应的误差量 xe， 对象根据 xe对输出量xo 进行调节，通过不断比较和 调节，最后使xo与 xi之间接近到预定的关系，反馈 控制电路进入稳定状态。
6.1.2 自动频率控制电路
一、工作原理 控制对象是振荡频率受误差电压控制的压控振荡器。
自动频率控制电路的组成方框图
压控特性(a)和鉴频特性(b)
用作图法显示环路锁定时的e
二、应用 1、自动频率微调电路
2、调频负反馈解调器
3、线性扫频电路
6.1.3 自动相位控制电路(锁相环路)
控制对象为压控振荡器，而反馈控制器则由检测相 位差的鉴相器和低通滤波器组成。
环路基本方程表明，环路闭合后的任何时刻，瞬时角频 差和控制角频差之和恒等于输入固有角频差。
A A ( 0 ) sin ( t ) 当环路锁定时： A d o F e i
稳态相位误差：
e arcsin
i A 0
式中
A A AA( 0 ) 0 d o F
6.2.2 捕捉过程的定性讨论
鉴相器输出电压： 瞬时相位差：
高频电子线路非线性电路PPT课件
di b1 dv
vV0 g
——静态工作点处的电导，即动态电阻r的倒数，
——实际工作中，幂级数的取项由静态工作点和输入信号的大小确定。
15
A）若静态工作点取在特性曲线线性区（如Q1点）， 且工作在小信号，则 if(v)I01 g(vV 0)1
即将非线性器件近似当作线性器件使用
B）若静态工作点取在特性曲线弯曲部分（如Q2点），且工作在小信号， 则曲线取为抛物线，即 if(v)I0 2g 2 (v V 0)2 b 2 (v V 0)2 2
IKicmaxk(c)
与θC有关的波形分解系数，可由公式或曲线查出
23
折线分析法的具体应用在第五章介绍
①α角一定时，基本上符合α1>α2>α3
②对应某谐波，有一相应θC角，使
max12 3
c 120 c 60 c 40
③对应某谐波，有一相应θC角，使α=0，抑制
④α1/α0可分析效率，I1/ I0 = α1/α0 ↗ 效率高
从非线性应用角度：实现要求的频率变换
9
Exp 当元件上加有电压 v V 1 ( t ) V 2 ( t ) V 1 m si 1 t n V 2 m si 2 tn
伏安特性 i kv2 ，输出电流为
i k2 v k [ V 1 m si1 tn V 2 m si2 tn ] 2
k[V 12 ms i2n1tV 2 2 ms i2n2t2V 1m V 2msin 1tsin 2t] k 2V 12 m (1co 21 st)k 2V 2 2 m (1co 22 st)2k1V m V 2m1 2[c o1 s(2)tco1s (2)t] k 2[V 12 mV 2 2 mV 12 mco 21 stV 2 2 mc o 22 st2V 1m V 2mco1s (2)t2V m V 2mco1s (2)t]
高频电子线路(非线性电路分析法和混频器)资料课件
高频电子线路的未来展望
高频电子线路的发展趋势
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的快速发展，高频电子线路在天线、滤波器、 功率放大器等方面的应用将更加广泛。
物联网与智能家居
物联网与智能家居的普及将推动高频电子线路在传感器、无线通信 和数据处理等方面的应用。
雷达与卫星通信
高频电子线路在雷达、卫星通信、导航系统等领域的应用也将得到 进一步发展。
噪声系数反映了混频器 的噪声水平，对信号的 信噪比有直接影响。
动态范围表示混频器可 以处理的信号强度的范 围，是评估混频器性能 的重要指标。
线性度反映了混频器对 大信号的线性响应能力， 是评估混频器性能的重 要指标。
对混频器的性能指标进 行测试时，通常采用信 号源、频谱分析仪、功 率计等测试设备，通过 测量混频器的频率响应、 噪声系数、动态范围等 参数来评估其性能。
高频电子线路的未来发展方向
毫米波与太赫兹技术
01
随着毫米波与太赫兹技术的不断发展，高频电子线路将在这些
领域发挥更大的作用。
集成化与小型化
02
高频电子线路将向集成化和小型化方向发展，实现更高效、更
紧凑的电路系统。
智能化与自动化
03
高频电子线路将与人工智能、机器学习等先进技术相结合，实
现智能化和自动化的发展。
设计匹配网络
为了减小信号反射和损耗，需要 设计合适的匹配网络，使输入信 号和本地振荡信号能够有效地传 输到非线性元件。
优化电路结构
根据实际需求，优化混频器的电 路结构，以提高其性能指标，如 变频损耗、噪声系数、动态范围等。
混频器的应用与实例
混频器的应用领域
通信领域
混频器在通信领域中广泛 应用于信号的变频处理， 实现信号在不同频段之间 的转换。
电子线路(非线性部分)ppt课件2
1 (q ) k (q ) 0 (q )
——波形系数
0.536 1q 2 kq 0.5
oq
1 2q 3q 65O 60O 120O q 180O
2 sin nq cosq 2n sin q cos nq n (q ) 2 (1 cosq )n(n 1)
ZP
ZP
1 1 1 C L R
2 2
Zo
ZP
o
Z
P
90o
o
1 C 1 L tg 1/ R 1 ——谐振角频率
LC
-90o
感性 纯 容性 电 阻
IC0＝iCmax0(q) 欠压
VCm ＝ IC1mRe
临界 过压
Re
hC＝ Po/PD
PD＝ IC0 VCC P0＝ IC1m VCm / 2 PC ＝ PD －Po
Reopt
最佳负载（匹配负载）
Re
hC＝ Po/PD PD＝ IC0 VCC
P0＝ IC1m VCm / 2
PC ＝ PD －Po
X S X P RS RP
2 S
XS QS RS
等效前后 Q值不变
XS RP QP QS XP RS
串并联等效变换（P98）
等效条件 Zp
j Xp Rp
Rs
Zp＝Zs
Zs
j Xs
RP RS 1 Q
2 S
X S X P RS RP
高Q2>>1条件下
RP RS Q
vBE ＝ vBEmax
vBEmax Vbm
——波形系数
0.536 1q 2 kq 0.5
oq
1 2q 3q 65O 60O 120O q 180O
2 sin nq cosq 2n sin q cos nq n (q ) 2 (1 cosq )n(n 1)
ZP
ZP
1 1 1 C L R
2 2
Zo
ZP
o
Z
P
90o
o
1 C 1 L tg 1/ R 1 ——谐振角频率
LC
-90o
感性 纯 容性 电 阻
IC0＝iCmax0(q) 欠压
VCm ＝ IC1mRe
临界 过压
Re
hC＝ Po/PD
PD＝ IC0 VCC P0＝ IC1m VCm / 2 PC ＝ PD －Po
Reopt
最佳负载（匹配负载）
Re
hC＝ Po/PD PD＝ IC0 VCC
P0＝ IC1m VCm / 2
PC ＝ PD －Po
X S X P RS RP
2 S
XS QS RS
等效前后 Q值不变
XS RP QP QS XP RS
串并联等效变换（P98）
等效条件 Zp
j Xp Rp
Rs
Zp＝Zs
Zs
j Xs
RP RS 1 Q
2 S
X S X P RS RP
高Q2>>1条件下
RP RS Q
vBE ＝ vBEmax
vBEmax Vbm
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a
源
反相
若a源坏b源好：Pc=Pd=Pb/2
合成器由传输 线变压器构成
合成器要求 无损、平衡、
互不影响
b 源 反相
同相合成：分功率源同极性 合成在C点：Pc=Pa+Pb；Pd=0结 Nhomakorabea为同相4合1
1.4.2传输线变压器 C
f
一、传输线(平行导线)
1.4功率的合成与分配
输入端v1=V1msin(t+)
2 RC
+
ib
B
D id
综合后： Rd=2Ra=2Rb=4Rc id=0，Pa=Pb=Pc/2，Pd=0
(3)
16
Ri : RL= (5) ；RL= (6)
ZC=
v 3v i 3i
(7)
功能： (4)
。 功能：
8
。
熟练后应能直接填空
做习题24
1.4.3魔T网络
一、功率合成
1、反相2合1回路分析
(1) (2) 2i ia ib
ib Rb
ia Ra
1 2 id Rd
2iRC
+
ia Ra
id Rd / 2
2 Ri或
RL 2
再举例：图中已知Ri=50，求Ri : RL、 RL、ZC 并且指
出其功能。
i
5i
∵功率守恒∴
5v=
i
4i
=v Pi : PL=1 : 1
i
i 2Ri= (5 i )2RL
i
3i
i
Ri : RL=25 : 1
i
2i
i
RL=2
ZC
v i
5v 5i
5RL
i i 4i
5i
i
i
过传输线变压 器两边线圈的
i
i
电流是等量相
输入对称 输出不对称 实现的功能是： 反的，分析时
实现的功能是： 不对称-对称同相1:1 要一定主动标
对称-不对称同相1:1
注电流方向。
续不同接法的其它功能 免错分析5个步骤： 1、标注线圈两边的电流i及相反的箭头方向；(已完成) 2、补充接点和线条完成闭合回路; 3、标注各段电流及方向，确认输入和输出端电流平衡; 4、利用两端功率守恒标注单位的电压v和单位电流i ;
则: v2=v1、i2=i1,功率守恒 若f 不太高(l << 1个数量级)
f过高(<l)有分布参数， 有L的阻碍和C的分流， 则v2 < v1,i2 < i1,不守恒
jL
1 jC
例：l
10
C
10 f
;
f
C 10 l
3 1010 cm 10 3cm
109 Hz
103 MHz
1G
14、若传输线长度l=6cm，其最大工作频率是 KHz
传输线通常在工程匹配 (不计分布影响)下工作:
此时v2=v1，i2=i1；PL=Pi
特性阻抗ZC=v / i =Ri=RL
二、传输线变压器 铁氧体
io有低频激磁作用，高频时感 抗很大可不计，i为高频电流
双线并绕
三、不同接法的其它功能 功能： 反相1:1(典型应用)
输入不对称 输出对称 切切注意：通
idRd=iaRa-ibRb=(i-id)Ra-(i+id)Rb
Rd=Ra+Rb=2Ra=2Rb
=i(Ra-Rb)
+ R_a
2i
_
Rb
-id(Ra+Rb)
+ id R_d
1:1 可省
（1）由（1）id
i
Ra Rb Rd Ra Rb
0
则：ia
ib
i；Pa
Pb
PC 2
ia2 Ra
1 2
(2i)2 RC ;即Ra
第一章功率电路
特点：大信号工作状态；器件工作在非线性区域 1.1概述 1.2功放特性 1.3实用功放 1.4功率的合成与分配 重点：功率的合成与分配
1.4功率的合成与分配
第一章功率电路
1.4.1合成的作用
多个小功率源合成一个
反相合成：分功率源异极性 合成在D点：Pd=Pa+Pb；Pc=0
大功率源
若b源坏a源好：Pc=Pd=Pa/2
id Rd_/
ib
ib i id (2)
(1) (2) id
2
1 2
id
(ia
+
Rd
−
i可b1ia:省1Ri2ibad当(AiRa4、满(d4R4B足d(i功RaRc率dR)=ibC源2))RR当相ad=iRb互2(CR(Ri隔4bad=离4R4iRdb;R)c时RC C)
ib )
若Pa=Pb，ia=ib，则： id=0，Pc=Pa+Pb，Pd=0
18
设Pa=Pb=10W，Ra=Rb=50，则Rd Rc Pd Pc 。
Vi=(1050)1/2(V)
做习题26 + ia Ra
Ii=(10/50)1/2(A) 100
+ 2i
10W
D1
D1
ib Rb -
1:1 可省
50
10W
50
D3
D3
Io=(40/50)1/2(A)
50
20W A3 25
i
10W
+
2i _
+
ib Rb
-
id Rd_/
ia id i (1)
ib id i (2)
(1) (2)
id
1 2
2
(ia
+ id R-d
ib
ia
ib )
1 4
(ia
ib
)Rd
(ia
ib
) RC
R可21d:省1则则i当件隔iba：：(满时离iRaRR4(足，；dddR==4RA若d22Rd、RR=Pcab2aR)B；；=RC两Pa与)与=当b功，2BAiRR率bi功功aCb(==R源率率4i4bdR，相无R无4Cd则条互关R关时C )
50
10W
50
20W
D2
D2
100
B3 25
2i i
? 12.5 1: 4
I=(20/25)1/2
Ri (2i)2RLi2
40W
V=(2025)1/2 Vo=(4050)1/2(V)
I P / R ; V PR
Rd 2Ra 2Rb 4Rc
二、功率分配 1、同相一分二
功率的合成与分配 由（1）当Ra=Rb时
5、利用两端功率守恒计算Ri : RL 、ZC（特性阻抗）。
2v
i
2i
Pi : PL=1 : 1
i2Ri=(2i )2RL Ri : RL = 4:1
ZC Ri
2
v 2v i 2i 或2 RL
2i
Pi : PL=1 : 1
(2i )2Ri= i2RL Ri : RL =1: 4
i
ZC
v i
2v 2i
或 Ri 10 5
功能：不对称-不对
找出规律后还可进一步简化 称25：1阻抗变换器
再再举例：图中已知Ri=50，求Ri : RL、 RL、ZC 并
指出功能。
i
3i
3i
i
3v
i i
i i
vv
i i 3v
3v
3i
1:1
i
15
Ri : RL= (1) ；RL= ( 2)
ZC=
v 3v i 3i
i=0，Pd=Pa+Pb，Pc=0。17
设Pa=Pb=10W，Ra=Rb=50，则Rd Rc Pd Pc 。
2、反同相2合1 ia i id (1)
+
(1) (2) 2i (ia ib )
ib Rb
ia Ra 1
1 2
id
Rd
2iRC
ia ib
Ra
−
+
id Rd / 2
2i _ +
Rb-