非线性电子线路
非线性电子线路
学科
模拟电子线路 脉冲数字电路
按分析方法分 按设备分(频率) 按需要(综合)分
线性 非线性 低频 高频 模拟Ⅰ 模拟Ⅱ
二、非线性电子线路的任务
研究与讨论各个单元电路的五个基本：
基本电路构成 基本电路特性 基本工作原理 基本分析方法 基本工程估算方法
三、非线性电子线路 在通信系统中的作用
非线性器件
非线性电抗
非线性电容－变容二极管 非线性电感－铁氧体
四、非线性器件的类型和基本特性
2. 基本特性
1） 参数随输入激励信号变化 2） 特性的描述与控制量有关 3） 不满足线性叠加原理
五、非线性电子线路的功能 和分析方法
1. 功能
有输入信号控制（非谐振功放、谐振功放）
1） 能量转换
无输入信号控制（振荡器）
六、非线性电子线路的特点
基本概念多 单元电路多 实践性强
线性频谱搬移 （混频、调幅、检波）
2） 频率变换
非线性频谱搬移（调频、鉴频、调相、鉴相）
五、非线性电子线路的功能 和分析方法（续）
2. 分析方法
1） 解非线性微分方程
2） 数值分析 3） 工程分析
图解法 解析法
幂级数分析法 指数函数分析法 折线近似分析法 线性时变系统分析法 差动特性分析法 开关函数分源 发送设备 传输信道 接收设备 收信装置
2. 无线电通信发射机的组成框图
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器
3. 无线电通信接收机的组成框图
高频 放大器
混频器
中频 放大器
振幅 检波器
本机 振荡器
低频 放大器
四、非线性器件的类型和基本特性
非线性电子线路的特点(一)
S 1 ( 1 t )
1 2
2
cos( 1 t )
2 3
cos( 3 1 t )
i g D S 1 ( 1 t )( u 1 u 2 ) 2 2 1 g D cos( 1 t ) cos( 3 1 t ) U 1 m cos( 1 t ) U 2 m cos( 2 t ) 3 2 gD
输出中包含直流、ω1及其偶次谐波， ω2， ω1及其奇次谐波与ω2的组合
U 2 m cos[( 3 1 2 ) t ]
gD 3
U 2 m cos[( 3 1 2 ) t ]
开关工作状态的频率分量
i gD
U 1m
gD 2
U 1 m cos( 1 t )
gD 2
U 2 m cos( 2 t )
2gD 3 gD
2
1 cos( 2 1t ) 2 cos( 3 1t ) 3 cos( 1t ) 4
0 ω1 2ω1 3ω1
0
ω2
2ω2
3ω2
cos ( 1t )
3
非线性器件产生的频率分量
if u 1 u 1 m cos( 1 t ), u 2 u 2 m cos( 2 t ), then i p 1 q 2 p 1 q 2
i f (U Q u 1 u 2 ) a 0 a1 ( u 1 u 2 ) a 2 ( u 1 u 2 ) a 3 ( u 1 u 2 ) a n ( u 1 u 2 )
2 3 n
a 0 f (U Q ), a 1
di du
非线性电子线路教学设计
非线性电子线路教学设计一、引言非线性电子线路是电子工程中的重要领域之一，它涵盖了许多重要的电子元件和系统。
因此，非线性电子线路在电子工程学科中具有很高的重要性。
考虑到这一点，本教学设计将介绍如何教授非线性电子线路，使用合适的教学手段，方法，技术等等。
通过这种方式，学生可以更好地掌握非线性电子线路，并将其应用于实际电路设计中。
二、教学目标本教学设计旨在帮助学生在非线性电子线路的基础上建立更高级别的认知，学习线性电子线路的高级概念，如放大器，振荡器，电源，放大器等。
本课程还将帮助学生了解非线性电子线路分析的基础知识，例如电压和电流特性，器件参数和模型等等。
完成本课程后，学生将掌握以下技能：•详细的非线性电子线路知识•熟练掌握非线性电子线路的基本原理•能够应用所学的理论知识设计和制造非线性电子线路三、教学内容概述1.非线性电子线路基础•基础电子元件介绍，如二极管、三极管、场效应器件等•非线性电子线路基础概念，如电压、电流•基础非线性电子线路分析方法介绍2.非线性电子线路高级技术•放大器，包括BJT放大器、场效应管放大器、差分放大器等•振荡器，包括LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等•电源，包括线性电源和开关电源等•放大器，包括B类、AB类、C类等四、教学方法在这门课程中，采用混合式教学方法，包括以下几种方式：1.课堂教学•教师通过演示实验、示意图、实物样品等方式来讲解课程内容•课程结束后，教师将提供参考资料并回答学生的问题2.独立学习•学生们通过参考资料来学习该课程的内容•学生将完成小测试来检查他们的理解情况3.小组讨论•教师将指导学生自主形成学习小组，共同研究与讨论课程中涉及到的问题•通过小组讨论，能够增强学生们的互动性与合作意识4.实验演示•在课程最后的阶段，我们会针对第一部分中学到的知识，进行相应的实验演示五、评测教学结束后，我们将通过以下方式评测学生的能力：1.课程测试与作业•期末考试•小测试•作业(数学分析作业)2.评价标准•学生的参与与互动•学生获得的课程成绩和学分六、教学资源我们为学生提供以下资源：1.相关教科书、教程及杂志2.专业老师的教学视频3.实验室设备在此教学设计中，我们将着重关注非线性电子线路教学的关键问题和策略，希望能更好的增强学生们的认知水平和实际操作能力。
线性电子线路与非线性电子线路
2023年5月6日星期六
•无 线 电 波 的 波 段 划 分 表
波段名称
波长范围
频率 范围
波段名 称
传播方式
长波波段 (LW)
1000～10000m
30～300KHz
低频 (LF)
地波
应用场合 远距离通信
中波波段 (MW)
100～1000m
300～3000KHz
中频 (MF)
•三、无线电通信调幅广播发射机、接收机组成与工作原理 •● •发射机框图
•● •接收机框图
•四、非线性电子线路功能 •1 . 实现能量转换的功能 •2 . 实现频谱（或频率）变换的功能
•§0-3 本课程特点与要求 •一 . 特点 •二 . 要求
•下面请收看下页电视发射与接收系统的绪论视频（13分钟）
超高频 (UHF)
直线传播 散射传播
通信，中继通 信，卫星通信 ，电视广播， 雷达
厘米波波 段(SSW)
1～10cm
3～30GHz
特高频 (SHF)
直线传播
中继通信，雷 达，卫星通信
毫米波波 段(ESW)
1～10mm
30～300GHz
极高频 (EHF)
直线传播
微波通信，雷 达
•● •电磁波传播方式 •● •调制与解调概念
地波，天波
广播，通信， 导航
短波波段 (SW)
10～100m
3～30MHz高频 (HF)Fra bibliotek天波，地波
广播， 中距离通信
超短波波 段(VSW)
1～10m
30～300MHz
甚高频 (YHF)
直线传播 对流层散射
移动通信，电 视广播，调频 广播，雷达导 ，航等
非线性电子线路
课号:课程名称：非线性电子线路Non-Linear Electronics Circuit学时：72学分：4预修课程：电路理论，线性电子线路适用学科方向：电子工程、电子科学与技术本课程是高等院校电子类系必修之专业基础课，旨在让学生掌握电子器件在大信号作用下所表现出的特有的物理效应及其应用电路分析、设计的基本方法和技巧，为今后工作和深造打下基础。
本课程系统介绍了非线性电子线路的一些基本概念，着重介绍非线性器件在不同应用条件下的数学模型、分析方法以及各种由非线性器件构成的功能电路如振荡电路、幅度调制器、调频电路、混频器和检波器、鉴频器等。
教学重点：正弦振荡器；幅度检波；直接调频和鉴频电路。
教学难点：工程近似分析法。
第一章概述（4学时）第一节非线性器件定义（1学时）第二节非线性器件的频率变换作用（1学时）第三节非线性器件应用简介（2学时）第二章非线性器件分析方法（10学时）第一节非线性电阻分析方法（6学时）第二节线性电抗与非线性电阻组合电路分析方法（4学时）第三章谐振功率放大器（8学时）第一节概述（1学时）第二节谐振功率放大器折线化分析及结论（3学时）第三节谐振功率放大器的负载特性、调制特性和放大特性（4学时）第四章正弦振荡器（14学时）第一节基本原理（6学时）第二节LC正弦振荡器电路分析及性能比较（2学时）第三节负阻振荡器（2学时）第四节石英晶体振荡器（4学时）第五章模拟乘法器（4学时）第一节宽带模拟乘法器（2学时）第二节窄带模拟乘法器（2学时）第六章幅度调制和解调（10学时）第一节幅度调制原理（2学时）第二节调幅电路（4学时）第三节调幅波的解调-检波（4学时）第七章混频（8学时）第一节混频原理（2学时）第二节混频电路与分析（2学时）第三节混频干扰（2学时）第四节参量电路与参量混频简介（2学时）第八章调频与鉴频（14学时）第一节基本概念（2学时）第二节调频信号的传输（2学时）第三节调频信号的产生（4学时）第四节调频信号的解调（6学时）。
《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。
线性电子线路与非线性电子线
线性与非线性的定义
线性
在数学和物理中，线性关系指的是变量之间的关系是线性的，即它们满足一次方程的性质。在线性电 子线路中，电压和电流之间的关系可以用线性方程表示，即输出电压或电流与输入电压或电流成正比 。
非线性
与线性相反，非线性关系指的是变量之间的关系不是线性的，即它们不满足一次方程的性质。在非线 性电子线路中，电压和电流之间的关系不能用线性方程表示，即输出电压或电流与输入电压或电流不 成正比。
性能指标的比较
线性电子线路
线性电子线路的性能指标主要包括增益 、带宽、噪声系数等。由于其输出信号 与输入信号成正比关系，因此线性电子 线路具有较好的稳定性和可靠性。
VS
非线性电子线路
非线性电子线路的性能指标主要包括转换 函数、非线性失真系数、动态范围等。由 于其输出信号与输入信号之间存在复杂的 非线性关系，因此非线性电子线路具有较 大的动态范围和较高的灵敏度。
理和分析这些非正弦波信号。
05
CATALOGUE
未来发展趋势
线性电子线路的未来发展
集成化
随着微电子技术的不断进步，线 性电子线路将进一步向集成化方 向发展，实现更小体积、更高性
能的电路。
智能化
借助人工智能和机器学习技术， 线性电子线路将能够实现自适应 、自优化等功能，提高电路的性
能和稳定性。
绿色化
04
CATALOGUE
线性与非线性电子线路的比较
工作原理的比较
线性电子线路
线性电子线路是指其输出信号与输入信号成正比关系的电子 线路。在线性电子线路中，输出信号的幅度和相位与输入信 号的幅度和相位成正比关系。
非线性电子线路
非线性电子线路是指其输出信号与输入信号不成正比关系的 电子线路。在非线性电子线路中，输出信号的幅度、相位或 频率与输入信号的幅度、相位或频率之间存在非线性关系。
非线性电子线路第三章正弦波振荡器
满足巴克豪森准则，即环路增益的模等于1且相位为0或2π的整数 倍。
电路分析
通过等效电路法或微变等效电路法分析振荡器的起振、平衡和稳定 条件。
负阻正弦波振荡器应用举例
隧道二极管振荡器
利用隧道二极管的负阻特性构成振荡器，可产生 高频正弦波信号。
耿氏二极管振荡器
利用耿氏二极管的负阻特性实现微波频段的振荡 器，广泛应用于通信、雷达等领域。
输出信号为非正弦波，如 方波、三角波等，具有结 构简单、频率可调等特点。
正弦波振荡器概述
01 02
工作原理
正弦波振荡器通过自激振荡的方式产生正弦波信号。其核心部分是一个 放大器和反馈网络，通过正反馈使得输出信号不断被放大和反馈，最终 形成稳定的正弦波输出。
性能指标
评价正弦波振荡器的性能指标主要包括频率稳定性、波形失真度、输出 功率等。其中，频率稳定性是衡量振荡器性能优劣的关键指标之一。
优缺点
该类型振荡器具有结构简单、易于起振等优点；但频率稳定性相对 较差，容易受到环境温度、电源电压等因素的影响。
03
RC正弦波振荡器
RC串并联网络选频特性
01
RC串并联网络的选频特性是指该网络对不同频率信号的传输和 衰减特性。
02
在RC串并联网络中，当信号频率等于网络的谐振频率时，网络
的阻抗达到最小值，信号传输系数最大，实现选频功能。
03
应用领域
正弦波振荡器广泛应用于通信、测量、自动控制等领域。例如，在通信
系统中，正弦波振荡器可作为本地振荡器产生载波信号；在测量领域，
可作为信号源提供精确的测试信号。
02
LC正弦波振荡器
LC回路及选频特性
LC回路基本构成
01
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五、非线性电子线路的功能 和分析方法（续）
2. 分析方法
1） 解非线性微分方程
2） 数值分析 3） 工程分析
图解法 解析法
幂级数分析法 指数函数分析法 折线近似分析法 线性时变系统分析法 差动特性分析法 开关函数分析法 矢量分析法
六、非线性电子线路的特点
基本概念多 单元电路多 实践性强
三、非线性电子线路 在通信系统中的作用
1. 通信系统的组成
信号源 发送设备 传输信道 接收设备 收信装置
2. 无线电通信发射机的组成框图
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器
四、非线性器件的类型和基本特性
1. 类型
非线性电阻：二极管、三极管、场效应管
非线性器件
非线性电抗
非线性电容－变容二极管 非线性电感－铁氧体
非线性电子线路
绪论
一、电子线路学科的分类
学科
模拟电子线路 脉冲数字电路
按分析方法分 按设备分(频率) 按需要(综合)分
线性 非线性 低频 高频 模拟Ⅰ 模拟Ⅱ
二、非线性电子线路的任务
研究与讨论各个单元电路的五个基本：
基本电路构成 基本电路特性 基本工作原理 基本分析方法 基本工程估算方法
四、非线性器件的类型和基本特性
2. 基本特性
1） 参数随输入激励信号变化 2） 特性的描述与控制量有关 3） 不满足线性叠加原理
五、非线性电子线路的功能 和分析方法
1. 功能
1） 能量转换
有输入信号控制（非谐振功放、谐振功放） 无输入信号控制（振荡器）
2） 频率变换
线性频谱搬移 （混频、调幅、检波） 非线性频谱搬移（调频、鉴频、调相、鉴相）