高频电子线路张肃文第四版Chapter5 非线性电路、时变参量电路和变频器

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Chapter 5 非线性电路,时变非线性电路, 参量电路和变频器§5.1 非线性电路的特性及分析方法 §5.2 线性时变参量电路分析 §5.3 变频电路 §5.4 混频器中的干扰

2010-5-22

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§5.1 非线性电路的特性及分析方法一,非线性元器件的特性线性元件i

非线性元件反向: 反向:数值很小的反向饱和电流i I0 α o V0 v

正向: 直线关系正向:指数曲线

工作特性

α o

1 R= tanα

1 tanα

频率变换作用无频率变化叠加原理2010-5-22

产生新的频率不满足2

满足

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二,非线性电路的分析方法 ——工程近似分析法工程近似分析法工程近似分析法图解法非线性元件解析法时变参量元件幂级数分析法指数函数分析法折线分析法线性时变电路分析法开关函数法

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1)幂级数分析法 1)幂级数分析法常用的非线性元件的特性曲线均可用幂级数表示, 常用的非线性元件的特性曲线均可用幂级数表示, 如: i = f (v) = a0 + a1v + a2v2 + a3v3 + 利用泰勒级数展开: 利用泰勒级数展开: i = b0 + b (v V0 ) + b2 (v V0 )2 + b3 (v V0 )3 + 1b0 = f (V0 ) = I0 di b = =g 1 dv v=V01 d2i b2 = 2 dv2v=V0

静态工作点电流静态工作点处的电导

1 dni bn = n! dvn2010-5-22

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2)指数函数分析法 2)指数函数分析法适用于器件正向偏置,激励信号较小的情况. 适用于器件正向偏置,激励信号较小的情况. 流过晶体管PN结的电流和电压的关系如图所示流过晶体管结的电流和电压的关系如图所示qu kT

icI sequ kT

ic = Is (eIs (equ kT

1) ≈ Ise

qu kT

若u =UQ +Us cosωt,则:u1)

ic = Ise

q (UQ +Us cosωt ) kT

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3)折线分析法 3)折线分析法适用于大信号情况. 适用于大信号情况. 在大信号条件下,忽略i 在大信号条件下,忽略 c~u非线性非线性特性尾部的弯曲部分, 特性尾部的弯曲部分,由AB,BC两 , 两 ic 个直线段所组成的折线来近似代替 C 实际的特性曲线, 实际的特性曲线,而不会造成多大的误差. 的误差. B u 用数学式表示为: 用数学式表示为: o VBZ A

ic = 0 ic = gc (u VBZ )

(u < VBZ ) (u > VBZ )

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某非线性元件的伏安特性曲线如下图所示. 例5.1 某非线性元件的伏安特性曲线如下图所示.为了用作线性放大,工作点应如何选取?选定工作点后, 用作线性放大,工作点应如何选取?选定工作点后,设输入信号为: 试求输出电

流. 输入信号为ui = 0.02cos 2π ×108 t(V) : ,试求输出电流. 解:选择特性曲线与其切线的交点 i/mA 为静态工作点Q. ( 为静态工作点 .Q(0.33,75) , )100

50 0 C D A

0.1 0.2 0.3 0.4

u/V

由于是线性放大,故在点附近由于是线性放大,故在Q点附近可用泰勒级数前两项表示 i = b0 + b (v V0 ) 1 ∴b0 = 75m A di 75 0 =1071m = A/V b = 1 du v=V0 0.33 0.26

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§5.2 线性时变参量电路分析法时变参量元件: 时变参量元件:其参数按照某一方式随时间变化而变化的线性元件

1)线性时变电路分析法 1)线性时变电路分析法①时变跨导电路分析法按简谐振荡规律改变晶体管工作点,从而改变其跨导. 按简谐振荡规律改变晶体管工作点,从而改变其跨导. 晶体管的电流源(小信号工作状态) 晶体管的电流源(小信号工作状态):

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适用于器件反向偏置的情况. 2)开关函数法: 2)开关函数法: 开关函数法适用于器件反向偏置的情况. V (t) D v1(t) =V m cosω1t 1 o i v2 (t) = V2m cosω2t +2

V1 (t) -

+ V2 (t)

rd + V1 (t) + V2 (t)2010-5-22

1 (v1 + v2 ) v2 > 0 o t i = rd + RL 0 v2 < 0 <0 1 v2 > 0 1 S(t) = S(t)(v1 + v2 ) 则i = rd + RL 0 v2 < 0利用傅里叶级数展开, 利用傅里叶级数展开,有:∞ 1 4(1)n+1 S(t) = [1+ ∑ cos(2n 1)ω2t] 2 ) n=1 (2n 1 πCopyrights yaoping. All rights reserved. 9

S(t)

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1 i(t) = [V m cos ω t +V2m cos ω2t 1 1 2(rd + RL ) 4(1)n+1 +V m cos ω t∑ cos(2n 1)ω2t 1 1 ) n=1 (2n 1 π∞

4(1)n+1 +V2m cos ω2t∑ cos(2n 1)ω2t] ) n=1 (2n 1 π∞

中包含的频谱成分: 电流 i 中包含的频谱成分:ω ,ω2 , ω ± ω2 , ω ± (2n 1)ω2 ,v2 的偶次谐波频率 1 1 1

从而实现了变频. 从而实现了变频.

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例5.2 若某非线性元件的伏安特性为 i = b0 + b v + b3v3 1 试问:能否用该元件进行变频,调幅和振幅检波? 试问:能否用该元件进行变频,调幅和振幅检波? 为什么? 为什么? 分 …… 此处隐藏：2102字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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