第二章 非线性 .ppt

第一页，共三十五页，2022年，8月28日 1.用解析函数描述 2.6.1 非线性器件的描述方法 ----描述器件的伏安特性 指数函数 双极型晶体管（正向导通时） 根据输入信号的大小，一般可用三种近似方法来描述 非线性器件的特性 第二页，共三十五页，2022年，8月28日 平方律关系 场效应管（工作在饱和区或恒流区时） 第三页，共三十五页，2022年，8月28日 晶体管差分放大器 双曲正切函数 第四页，共三十五页，2022年，8月28日 2. 幂级数描述 ----将器件的伏安特性，在其工作点 处按幂级数展开 在许多情况下，非线性器件的特性不能直接用某一简单函数表示，但若其伏安特性或转移特性 能表示为一连续光滑曲线，则从数学上说它可以用幂级数展开。 如：晶体管共射电路 第五页，共三十五页，2022年，8月28日 在工作点处，将晶体管伏安特性 展开为幂级数 第六页，共三十五页，2022年，8月28日 代入 ① 呈非线性 ② 系数与工作点有关 则 特点： 第七页，共三十五页，2022年，8月28日 一般来说，N 越大系数 aN 越小； 展开为幂级数时，所取项数的多少取决于信号的大小和要求的精度 第八页，共三十五页，2022年，8月28日 3. 分段折线描述(近似描述) 适用条件: 大信号输入 二极管 第九页，共三十五页，2022年，8月28日 第十页，共三十五页，2022年，8月28日 差分放大器 第十一页，共三十五页，2022年，8月28日 2.6.2 线性化参数 从电路理论看，所有电路元器件，均可归为二大类： 线性器件 非线性器件 常见的电阻、电容、电感是线性器件，特点是： R---其两端的电压、电流呈线性关系 u=Ri C---电荷、电压之间呈线性关系 q=Cu, L---磁通、电流之间呈线性关系ψ=Li, 第十二页，共三十五页，2022年，8月28日 非线性器件的特点是，对应的电流、电压之间（或者相应的电荷、电压及磁通、电流之间）没有线性关系。 严格来说，所有有源器件，如：二极管、三极管、场效应管都是非线性器件----描述这些器件的电流、电压函数关系的是非线性的代数方程 i=f(v) 表征这些器件的参数，如：电阻跨导不是常数，而是电压或者电流的函数。 第十三页，共三十五页，2022年，8月28日 但，在一定条件下有源器件可当作线性器件来使用，如：当其工作在（低频或高频的）小信号下，其特性（电流、电压变化关系）表现为线性，（在信号变化范围内）电路的等效参数，如跨导、输入电阻等近似常数。 例如晶体三极管放大器 第十四页，共三十五页，2022年，8月28日 适用条件: 输入为小信号 输入: 输出: 静态电流 信号电流 第十五页，共三十五页，2022年，8月28日 静态电流 = 信号电流 线性电路不产生新的频率 线性化参数-----跨导 仅与工作点有关 放大器增益 与信号大小无关 第十六页，共三十五页，2022年，8月28日 2.7 器件非线性的影响 研究有源器件的非线性对线性放大器的影响 分两种情况讨论 只有一个有用信号输入 有两个以上输入 研究内容－－出现的现象、名称定义； 衡量性能的指标。 第十七页，共三十五页，2022年，8月28日 2.7.1 输入端仅有一个有用信号 1.谐波（harmonics） 放大器输入 现象:出现了谐波 产生的原因－－器件非线性、信号幅度大 大小－－与系数有关－－与工作点有关 影响－－高次谐波被选频回路滤除 输出电流 第十八页，共三十五页，2022年，8月28日 2. 增益压缩（Gain Compression） 特点：考虑对基波分量的影响（只考虑到三次方） 基波信号电流： 基波信号电流幅度： 平均跨导： 基波信号电流： 基波增益： 输出电流： 第十九页，共三十五页，2022年，8月28日 线性 非线性 仅与放大器工作点 不仅与工作点有关 有关 而且与输入信号幅度有关 跨导 基波电流 失真项 常数 与信号幅度有关 增益 第二十页，共三十五页，2022年，8月28日 非线性 增益压缩 线性 增益压缩指标－－1dB压缩点 增益压缩 当 ＜ 0 时， 放大器增益 随信号增大而减小 线性增益 第二十一页，共三十五页，2022年，8月28日 与器件类型和放大器工作点有关 增