非线性电子线路解析
合集下载
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
什么是非线性电路？
什么是非线性电路？非线性电路是电子电路中的一种常见类型，与线性电路相对。
所谓非线性电路，指的是电路中的电流电压关系不遵循线性关系，而是存在非线性的特性。
非线性电路可以用于实现一些特殊的功能，如放大、开关等。
本文将从三个方面介绍非线性电路的基本原理和应用。
一、非线性电路的基本原理1. 自反性质：非线性电路具有自反性质，即输入信号与输出信号之间存在着非线性的关系。
这主要是因为非线性元件的存在，如二极管、三极管等。
这些元件在工作过程中，其电流电压特性并不是直线关系，而是非线性特性。
2. 非线性度：非线性度是衡量非线性电路性能的重要指标。
它表示了非线性电路的输出信号与输入信号之间的非线性程度。
非线性度常用的衡量方法有谐波失真度和交互失真度等。
3. 非线性电路的特性：非线性电路具有非常丰富的特性，如整流、调制、振荡、混频等。
这些特性使得非线性电路在通信、无线电、音频、视频等领域有着重要的应用。
二、非线性电路的应用1. 混频：非线性电路在混频领域有着广泛的应用。
混频是指将两个或多个不同频率的信号进行混合，产生新的频率信号。
非线性元件具有抑制一阶频率的特性，因此可以将不同频率的信号进行混频处理，产生出更复杂的信号。
2. 调制：非线性电路在调制领域也有着重要的应用。
调制是将原始信号与载波信号进行叠加，以改变原始信号的频率、振幅或相位等。
非线性元件能够将原始信号和载波信号进行叠加，并产生出新的调制信号。
3. 振荡：非线性电路在振荡器中的应用也是非常重要的。
振荡器是一种能够产生稳定振荡信号的电路。
非线性元件的存在使得振荡器可以产生稳定的正弦波信号，用于无线通信、雷达、成像等领域。
三、非线性电路的优缺点1. 优点：非线性电路具有很多优点，如能够实现丰富的功能，具有较高的灵活性和可扩展性等。
另外，非线性电路还可以产生复杂的非线性效应，可以实现一些特殊的功能，如逻辑运算、模拟计算等。
2. 缺点：非线性电路也存在一些缺点，如工作过程中能量损耗较大、对环境干扰较敏感等。
电路理论课件第17章非线性电路
非线性电路的应用
01
02
03
信号处理
非线性电路可以用于信号 处理，如音频压缩、噪声 消除等。
通信系统
非线性电路在通信系统中 用于调制解调、信号放大 等。
自动控制系统
非线性电路在自动控制系 统中用于实现非线性控制 逻辑和算法。
02
非线性元件
非线性元件 非线性电阻
总结词
非线性电阻是指电阻值随输入电 压的非线性变化的电子元件。
通过观察仿真得到的电压、电流波形， 分析非线性元件对电路性能的影响。
参数分析
分析仿真结果中的元件参数，如电阻、 电容、电感等，了解其在非线性条件 下的变化情况。
性能评估
根据仿真结果，评估非线性电路的性 能指标，如频率响应、稳定性等。
优化设计
通过对仿真结果的分析，对非线性电 路的设计进行优化，提高其性能或降 低成本。
仿真实验步骤
1. 建立电路模型
根据非线性电路的原理图，在 仿真软件中建立相应的电路模
型。
2. 设置仿真参数
选择适当的仿真算法、时间步 长、精度等参数。
3. 运行仿真
设置好参数后，启动仿真过程 ，观察仿真结果。
4. 结果分析
对仿真结果进行分析，验证非 线性电路的工作原理和特性。
仿真结果分析
波形分析
03
非线性电路的分析方法
非线性电路的分析方法
• 请输入您的内容
04
非线性电路的稳定性分 析
静态稳定性分析
分析方法
通过求解系统的平衡点，判断平衡点的稳定性。
平衡点的求解方法
通过设置系统的输入信号为0，然后求解系统的状态方程。
平衡点的稳定性判断
通过判断平衡点的导数矩阵的行列式和迹的正负来判断。
电路课件非线性电路简介
第十七章 非线性电路简介
主要内容：
❖ 简要介绍非线性电路元件 ❖ 举例说明非线性电路方程建立方法 ❖ 介绍分析非线性电路的一些常用方
法，如小信。
17-1 非线性电阻
❖ 含非线性元件的电路称非线性电路。 ❖ 实际电路严格说非线性。
❖ 非线性程度较微弱电路元件，作线性元件 处理不会带来本质差异。
❖ (2) 当i=2sin(314t) A时
u=[100×2sin(314t)+8sin3(314t)] V
=[206sin(314t)-2sin(942t)] V
电压u含3倍频率分量，可见，用非线性电阻可产生频 率不同于输入频率的输出，称倍频作用。
❖ (3) 设 u12=f(i1+i2)，则
u12=100(i1+i2)+(i1+i2)3 =100(i1+i2)+(i13+i23)+(i1+i2)×3i1i2 =100i1+i13+100i2+i23+(i1+i2)×3i1i2
i2=10 A时： u2=(100×10+103) =2000 V i3=10 mA 时 ： u3=[100×10×10-3+(10×10-3)3]=(1+10-6)
V
❖ 从上述结果可见，如作为100Ω线性电阻，电 流i不同时，引起误差不同，当17电-1 非流线性较电阻小-8时， 引起的误差不大。
例17-1 （2）
可得
i=i1=i2 u=u1+u2
u=f1(i1)+f2(i2)=f(i) ❖ 对所有i，有
f(i)=f1(i1)+f2(i2)
17-1 非线性电阻 -10
主要内容：
❖ 简要介绍非线性电路元件 ❖ 举例说明非线性电路方程建立方法 ❖ 介绍分析非线性电路的一些常用方
法，如小信。
17-1 非线性电阻
❖ 含非线性元件的电路称非线性电路。 ❖ 实际电路严格说非线性。
❖ 非线性程度较微弱电路元件，作线性元件 处理不会带来本质差异。
❖ (2) 当i=2sin(314t) A时
u=[100×2sin(314t)+8sin3(314t)] V
=[206sin(314t)-2sin(942t)] V
电压u含3倍频率分量，可见，用非线性电阻可产生频 率不同于输入频率的输出，称倍频作用。
❖ (3) 设 u12=f(i1+i2)，则
u12=100(i1+i2)+(i1+i2)3 =100(i1+i2)+(i13+i23)+(i1+i2)×3i1i2 =100i1+i13+100i2+i23+(i1+i2)×3i1i2
i2=10 A时： u2=(100×10+103) =2000 V i3=10 mA 时 ： u3=[100×10×10-3+(10×10-3)3]=(1+10-6)
V
❖ 从上述结果可见，如作为100Ω线性电阻，电 流i不同时，引起误差不同，当17电-1 非流线性较电阻小-8时， 引起的误差不大。
例17-1 （2）
可得
i=i1=i2 u=u1+u2
u=f1(i1)+f2(i2)=f(i) ❖ 对所有i，有
f(i)=f1(i1)+f2(i2)
17-1 非线性电阻 -10
非线性电子线路
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
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
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
非线线性电子线路答案(1_2)
I DSS 2 U1 (1 − cos ϕ ) 2 2 UP
4β n 2 = 2 2 (1 − cos120 ) 2 2 = 7.2mA I D1 = I Pα1 (120 ) = 3.457mA I D1 3.457 Gm1 = = = 1.728mS 17 U1 2 University
of Science and Technology of China
①
⋅ I 0 ( x)
iE = I ES ⋅ e
I E 0 = I ES ⋅ e
I E 0 = 1.886mA
uo (t ) = −9 + 2 I E 0 I 0 ( x)
α I1 ( x)
② I E1 2 I1 ( x) = IE0 I 0 ( x)
R cos wt = −9 + 5.267 cos wt
2
University of Science and Technology of China
1.2 （2） ）
解: i = 5u + u 2 − 0.5u 2 (mA)
UQ = 3.5V ,u = UQ + 0.8cosωt (V )
IQ =5UQ +UQ2 −0.5UQ3 =8.3mA IQ 8.3mA GQ =U = 3.5V =2.375mS
IC3 =αIE3 =1.25mA u0 =VCC + IC3Rcos wt =10 +3.125cos3×10 t(v)
7
1 THD = QT
In (x) 3n 2 ∑[ I (x) n2 −9] = 4.2% n=1 3
n≠3
9
∞
University of Science and Technology of China
《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。
《非线性电路》课件
负载线的作用
2
探讨负载线在非线性电路中的重要作用
和影响。
3
非线性分析方法
4
介绍非线性电路分析的其他方法，如相 位平面分析和哈特利分析。
分布式电路的频域分析
使用频域方法分析非线性电路中的分布 式参数。
直接分析法和等效电路法
比较直接分析法和等效电路法在非线性 电路分析中的应用。
IV. 非线性元件的应用
1
简单非线性电路的设计
给出一个简单非线性电路的设计示例，包括元件选择和参数调整。
2
复杂电路的应用和优化
分析一个复杂非线性电路的实际应用和性能优化。
VIII. 总结
1 非线性电路的应用前景
展望非线性电路在未来的应用领域，如通信、自动化等。
2 总结课程内容
总结本课件中涉及的主要知识点和重要概念。
3 答疑和交流
提供问答环节，鼓励学生提问和交流相和三极管
详细介绍二极管和三极管的工作 原理、特性和应用。
发光二极管和光敏二极管
探讨发光二极管和光敏二极管在 电路中的应用和性能特点。
晶体管
讲解晶体管的基本原理，包括 NPN和PNP两种类型。
集成电路
介绍集成电路及其在非线性电路 中的应用和发展。
III. 非线性电路的分析
1
《非线性电路》PPT课件
非线性电路是电子领域中一项关键的研究内容，本课件将介绍非线性电路的 基本概念、常见元件及其应用，并探讨非线性电路的分析、设计和优化方法。
I. 简介
什么是非线性电路
解释非线性电路的概念以及其与线性电路的区别和特点。
常见的非线性电路
介绍一些常见的非线性电路，如放大电路、振荡电路等。
讲解如何选择合适的电路参数以 满足设计要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
非线性电子线路
绪论
一、电子线路学科的分类
按分析方法分
线性 非线性
模拟电子线路 学科
低频 按设备分(频率)
按需要(综合)分
高频
模拟Ⅰ
模拟Ⅱ
脉冲数字电路
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
六、非线电子线路的特点
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
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
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 非线性电感－铁氧体 非线性电容－变容二极管
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） 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 图解法 解析法
3） 工程分析
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
绪论
一、电子线路学科的分类
按分析方法分
线性 非线性
模拟电子线路 学科
低频 按设备分(频率)
按需要(综合)分
高频
模拟Ⅰ
模拟Ⅱ
脉冲数字电路
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
六、非线电子线路的特点
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
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
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 非线性电感－铁氧体 非线性电容－变容二极管
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） 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 图解法 解析法
3） 工程分析
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