电子线路剖析课件.ppt

1、2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论1非线性电子线路非线性电子线路Nonlinear Electronic Circuits2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论2课程性质课程性质n电子信息专业重要选修课程电子信息专业重要选修课程n线性电子线路线性电子线路后续课程后续课程n计算机网络计算机网络通信原理通信原理先修课程先修课程n研究非线性电子线路基本概念、原理、研究非线性电子线路基本概念、原理、电路、方法和应用电路、方法和应用n无线通信系统基础无线通信系统基础2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论3学分与成绩学分与成绩n2.5学分学分

2、n40 学时学时=2.5学分学分16学时学时/学分学分 n40 学时学时 3学时学时/次次 1次次/周周 14周周n总成绩总成绩n期末成绩：期末成绩：70%n平时成绩：平时成绩：30%教材与参考书教材与参考书n教材教材n冯军，电子线路（非线性部分），冯军，电子线路（非线性部分），5，高教，高教，10n参考书参考书n张肃文，高频电子线路，张肃文，高频电子线路，5，高教，高教，09n曾兴雯，高频电路子线路，曾兴雯，高频电路子线路，2，高教，高教，09n董在望，通信电路原理，董在望，通信电路原理，2，清华，清华，02n沈琴，非线性电子线路，沈琴，非线性电子线路，1，高教，高教，042023年年2月月

3、15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论4教材习题解答教材习题解答n教材答案教材答案n答案并不完全正确（有意答案并不完全正确（有意/无意，人为无意，人为/排版）排版）n电子线路（第四版）电子线路（第四版）教学指导书教学指导书n汪胜宁，高教，汪胜宁，高教，03n习题与第五版基本相同习题与第五版基本相同n答案并不完全正确（有意答案并不完全正确（有意/无意，人为无意，人为/排版）排版）n课件答案课件答案2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论5作业要求作业要求n准备准备2个作业本个作业本n作业本左上角写上作业本左上角写上A/B和学号和学号n每周第一次课交作业（第一周除外）每周第一次

4、课交作业（第一周除外）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论6学习方法学习方法n课前课前n预习预习n教材有一定难度，不十分便于学习教材有一定难度，不十分便于学习n课中课中n以听课和思考为主，可以作扼要记录以听课和思考为主，可以作扼要记录n课后在网站或教室拷贝课件课后在网站或教室拷贝课件n课后课后n独立完成习题独立完成习题n可以参考教材答案、习题解答和课件答案可以参考教材答案、习题解答和课件答案2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论7网络资源网络资源nhttp:/n往年教学课件往年教学课件n往年试题及答案往年试题及答案n学生申请，教师审核学生申请，教师审核

5、nhttp:/n相关课程网站相关课程网站n参考书参考书2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论82023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论9内容安排（教材）内容安排（教材）n绪论绪论 （2学时）学时）n1 功率电子线路功率电子线路n2 谐振谐振功率放大器功率放大器 （4学时）学时）n3 正弦波振荡器正弦波振荡器n4 振幅调制解调振幅调制解调与混频与混频电路电路（14学时学时）n5 角度角度调制解调电路调制解调电路 （12学时）学时）n6 反馈控制反馈控制电路电路 （6学时）学时）n附录附录 选频选频网络网络 （2学时）学时）2023年年2月月15日星期三日星期

6、三NEC01-绪论绪论10内容安排（教学）内容安排（教学）n01 绪论绪论 （2学时）学时）n02 分析方法分析方法1 （2学时）学时）n03 分析方法分析方法2 （2学时）学时）n04 选频网络选频网络 （2学时）学时）n05 相乘器相乘器 （2学时）学时）n06 谐振功放原理谐振功放原理（2学时）学时）n07 谐振功放电路谐振功放电路（2学时）学时）n08 频谱线性搬移频谱线性搬移（2学时）学时）n09 振幅调制电路振幅调制电路（2学时）学时）n10 振幅解调电路（振幅解调电路（2学时）学时）n11 混频电路混频电路 （2学时）学时）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪

7、论11内容安排（教学）内容安排（教学）n12 调角信号调角信号 （2学时）学时）n13 直接调频直接调频 （2学时）学时）n14 间接调频间接调频 （2学时）学时）n15 斜率鉴频斜率鉴频 （2学时）学时）n16 相位鉴频相位鉴频 （2学时）学时）n17 数字调制数字调制 （2学时）学时）n18 反馈控制电路（反馈控制电路（2学时）学时）n19 锁相环路分析（锁相环路分析（2学时）学时）n20 集成锁相环集成锁相环 （2学时）学时）n21 复习复习 （2学时）学时）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论12绪论绪论非线性电子线路非线性电子线路01 tvkttvkttvktV

8、ttVtVtvtVtvpfamcccmmccmc00,coscos2023年年2月月15日星期三日星期三13NEC01-绪论绪论下标下标：c：载波；：载波；：调制信号；：调制信号；a/f/p：调幅：调幅/频频/相相c：carrier；a/f/p：amplitude/frequency/phase2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论14绪论绪论1 非线性电子线路非线性电子线路2 非线性器件非线性器件3 课程特点课程特点4 小结小结习题习题01习题答案习题答案011 非线性电子线路非线性电子线路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论15非线性电子线非线性电

9、子线路路 定义定义 分类分类 无线通信系统无线通信系统无线通信系统无线通信系统 组成组成 问题问题 中波广播系统中波广播系统中波广播系统中波广播系统 组成组成 调制解调与混频调制解调与混频 发展发展2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论161.1 定义定义n电子器件的特性都是电子器件的特性都是非线性非线性的的n在一定条件下可以认为是在一定条件下可以认为是近似线性近似线性的的n线性电子线路线性电子线路，是指使用电子器件特性，是指使用电子器件特性近似近似线性部分线性部分的电子线路的电子线路n非线性电子线路非线性电子线路，是指使用电子器件特，是指使用电子器件特性非线性部分的电子线

10、路性非线性部分的电子线路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论17例例1 二极管特性曲线二极管特性曲线通常可以用直线段近似通常可以用直线段近似2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论18例例2 三极管特性曲线三极管特性曲线n以共射电路为例以共射电路为例n研究输入、输出、转移特性研究输入、输出、转移特性2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论19输入特性输入特性2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论20输出特性输出特性2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论21转移特性转移特性2023年年2月月15日星

11、期三日星期三NEC01-绪论绪论22例例3 放大器放大器n小信号小信号线性线性放大器放大器使用使用三极管特性的近三极管特性的近似线性部分，属于线性电路似线性部分，属于线性电路n参见参见线性电子线路线性电子线路n大信号大信号功率功率放大器放大器涉及涉及三极管特性的非三极管特性的非线性部分，属于非线性电路线性部分，属于非线性电路n功率放大器也可工作于三极管特性线性部分，功率放大器也可工作于三极管特性线性部分，如甲类功放，参见如甲类功放，参见线性电子线路线性电子线路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论23小信号线放与大信号功放小信号线放与大信号功放n联系联系n二者都能实现功率放

12、大二者都能实现功率放大n区别区别n前者强调增益、频率响应和稳定性前者强调增益、频率响应和稳定性n后者强调输出功率，增益、频率响应和稳定后者强调输出功率，增益、频率响应和稳定性是次要的性是次要的2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论24其它定义其它定义n线性电子线路线性电子线路，是指采用线性电子线路，是指采用线性电子线路分析方法（分析方法（线性等效电路分析方法等线性等效电路分析方法等）的电子线路的电子线路n非线性电子线路非线性电子线路，是指采用非线性电路，是指采用非线性电路分析方法（分析方法（开关函数、双曲函数、泰勒开关函数、双曲函数、泰勒级数分析法等级数分析法等）的电子线路

13、）的电子线路n参见沈琴参见沈琴非线性电子线路非线性电子线路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论25高频与通信电子线路高频与通信电子线路n高频电子线路高频电子线路n强调高频部分强调高频部分n通信电子线路通信电子线路n强调通信系统应用强调通信系统应用n非线性电子线路非线性电子线路n强调器件特性非线性强调器件特性非线性n三者可以近似认为是同义词三者可以近似认为是同义词2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论26高频与射频高频与射频n射频射频（RF，Radio Frequency）n是指适合无线电信号发射和传播的频率是指适合无线电信号发射和传播的频率n二者可以近

14、似认为是同义词二者可以近似认为是同义词n也使用名称也使用名称“射频电子线路射频电子线路”电子线路电子线路名称变革名称变革n低频与高频电子线路低频与高频电子线路n模拟电路模拟电路I和和IIn线性与非线性电子线路线性与非线性电子线路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论272023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论281.2 分类分类 n1.2.1 能量转换电路能量转换电路n第第1、2、3章章n1.2.2 频谱变换电路频谱变换电路n第第4、5章章n1.2.3 反馈控制电路反馈控制电路n第第6章章2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论291.2

15、.1 能量转换电路能量转换电路n功率电子线路功率电子线路n谐振功放谐振功放与非谐振功放与非谐振功放n正弦振荡器正弦振荡器2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论301.2.2 频谱变换电路频谱变换电路n频谱线性变换电路频谱线性变换电路/频谱搬移电路频谱搬移电路n把输入信号频谱沿频率轴进行不失真搬移把输入信号频谱沿频率轴进行不失真搬移n振幅调制解调与混频电路振幅调制解调与混频电路n频谱非线性变换电路频谱非线性变换电路n对输入信号频谱进行非线性变换对输入信号频谱进行非线性变换n频率频率/相位调制与解调电路相位调制与解调电路n角度调制与解调电路角度调制与解调电路2023年年2月月1

16、5日星期三日星期三NEC01-绪论绪论311.2.3 反馈控制电路反馈控制电路n自动电平控制电路自动电平控制电路n自动频率控制电路自动频率控制电路n自动相位控制电路（锁相环）自动相位控制电路（锁相环）n说明：区别于线性电子线路的说明：区别于线性电子线路的负反馈放负反馈放大器大器2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论321.3 无线通信系统无线通信系统n1.3.1 组成组成n1.3.2 问题问题n1.3.3 中波广播系统中波广播系统2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论331.3.1 组成组成现代移动通信中手机把发送和接收装置做在一起现代移动通信中手机把发

17、送和接收装置做在一起2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论34电磁波谱电磁波谱无线电波105红外线1010可见光紫外线1015X射线1020宇宙射线1025f/Hz/m3103310 2(3.87.8)10 7310 7310 12310 17c=f=3108 m/s无线电波频段与波段无线电波频段与波段2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论35c=f=3108 m/s2023年年2月月15日星期三日星期三36NEC01-绪论绪论中长波，绕射，趋肤效应中长波，绕射，趋肤效应短波，反射和折射，穿透效应短波，反射和折射，穿透效应超短波，直射超短波，直射超短波，

18、散射超短波，散射60600km1012km超短波超短波主要直射（直线）传播主要直射（直线）传播，也，也可利用对流层（或电离层）散射传播可利用对流层（或电离层）散射传播传播距离：天波传播距离：天波 地波地波 直线传播直线传播2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论37组成组成n发射装置发射装置n换能器（把发送者提供的信息转换为电信号，如话筒）换能器（把发送者提供的信息转换为电信号，如话筒）n发射机（把电信号转换为高频振荡）发射机（把电信号转换为高频振荡）n发射天线（把高频振荡转换为电磁波）发射天线（把高频振荡转换为电磁波）n传输媒质传输媒质n中长波（地表传播）中长波（地表传播）

19、n短波（电离层反射与折射）短波（电离层反射与折射）n超短波（空间直线传播）超短波（空间直线传播）n接收装置接收装置n接收天线接收天线n接收机接收机n换能器换能器1.3.2 问题问题n存在问题存在问题n系统要求系统要求n解决方案解决方案2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论38存在问题存在问题n接收信号微弱接收信号微弱n电磁波经长距离到达接收天线电磁波经长距离到达接收天线n存在各种干扰存在各种干扰n其他电台信号其他电台信号n工业、医学辐射电磁波工业、医学辐射电磁波n大气层、宇宙固有电磁干扰大气层、宇宙固有电磁干扰2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论39系

20、统要求系统要求n增益高增益高n灵敏度灵敏度（sensitivity）是指接收机接收弱信）是指接收机接收弱信号的能力号的能力n选择性好选择性好n选择性选择性（selectivity）是指接收机区分不通）是指接收机区分不通电台（载波频率）的能力电台（载波频率）的能力2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论40解决方案解决方案n发射机和接收机使用线性和非线性电子发射机和接收机使用线性和非线性电子线路，对携有信息的电信号进行变换和线路，对携有信息的电信号进行变换和处理：除放大之外，主要有调制、解调处理：除放大之外，主要有调制、解调和混频和混频n在无线通信系统中，除小信号线性放大在无线

21、通信系统中，除小信号线性放大器外，器外，功率放大器、振荡器、调制器、功率放大器、振荡器、调制器、解调器和混频器解调器和混频器等都是等都是非线性电子线路非线性电子线路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论412023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论421.3.3 中波广播系统中波广播系统n1.3.3.1 组成组成n1.3.3.2 调制解调与混频调制解调与混频n1.3.3.3 发展发展2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论431.3.3.1 组成组成n发射机发射机n接收机接收机中波广播系统（发射机）中波广播系统（发射机）2023年年2月月1

22、5日星期三日星期三NEC01-绪论绪论44为什么要调制为什么要调制?中波广播系统（接收机）中波广播系统（接收机）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论45为什么要混频为什么要混频?2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论46谐振功放谐振功放小信号小信号谐振放大器（谐振放大器（可调谐可调谐）小信号小信号线性线性放大器放大器+非非谐振功放谐振功放小信号小信号谐振放大器（谐振放大器（固定调谐固定调谐）小信号小信号线性线性放大器放大器+非非谐振功放谐振功放谐振放大器谐振放大器指带有谐振回路的放大器指带有谐振回路的放大器包括：包括：小信号小信号谐振谐振放大器和放大器

23、和谐振谐振功功放放接收机结构接收机结构n超外差结构超外差结构n直接变换结构直接变换结构（零中频结构）（零中频结构）n镜频抑制结构镜频抑制结构（抑制镜频干扰）（抑制镜频干扰）n数字中频结构数字中频结构（中频已调波数字处理）（中频已调波数字处理）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论47镜频抑制结构镜频抑制结构2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论48LPF900LPFsinLOtcosLOtIFLPFLPFsinLO1tcosLO1tIFsinLO2tcosLO2t2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论491.3.3.2 调制解调与混频

24、调制解调与混频（1）调制与解调）调制与解调n调制调制（modulation），使高频振荡的某个参），使高频振荡的某个参数受输入信号控制数受输入信号控制n解调解调（demodulation），从高频振荡中取出），从高频振荡中取出输入电信号输入电信号n调幅调幅（AM）、）、调频调频（FM）、）、调相调相（PM）、）、调角调角（调频和调相的统称）（调频和调相的统称）n携带信息的信号称为携带信息的信号称为调制信号调制信号，高频振荡信号，高频振荡信号称为称为载波载波，调制后的信号称为，调制后的信号称为已调信号已调信号2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论50 tvkttvkttvkt

25、VttVtVtvtVtvpfamcccmmccmc00,coscos2023年年2月月15日星期三日星期三51NEC01-绪论绪论下标下标：c：载波；：载波；：调制信号；：调制信号；a/f/p：调幅：调幅/频频/相相c：carrier；a/f/p：amplitude/frequency/phase2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论52为什么要调制为什么要调制n利于调制信号的传送利于调制信号的传送n当天线的尺寸与信号的波长可以比拟时，才能有效当天线的尺寸与信号的波长可以比拟时，才能有效地发送和接收信息地发送和接收信息n例如语音信号的频率为例如语音信号的频率为300Hz30

26、00Hz，直接传，直接传送需要的波长为送需要的波长为1000Km100Kmn利于接收不同发射机发送的信息利于接收不同发射机发送的信息n根据载波频率区分不同发射机发送的信号根据载波频率区分不同发射机发送的信号n信道复用（例如频分复用）信道复用（例如频分复用）n可靠传输（例如抗干扰和衰弱）可靠传输（例如抗干扰和衰弱）（2）混频）混频n混频混频（mixer）：将载波频率为）：将载波频率为fc的已调的已调波变换为载波频率为波变换为载波频率为中间频率中间频率fI的已调波的已调波n中间频率中间频率：fIn简称中频，与无线电波中频频段区分简称中频，与无线电波中频频段区分n调幅收音机的中频为调幅收音机的中频为

27、465kHzn调频收音机的中频为调频收音机的中频为10.7MHzn电视接收机的中频是电视接收机的中频是38MHz2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论532023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论54n载波频率：载波频率：fcn本振频率：本振频率：fLn中间频率：中间频率：fI混频混频fcfLfI2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论55nfI=|fL fc|，fI=fL-fc 或或 fI=fc-fLnfI 是固定的是固定的nfL 是可调的，便于跟踪不同的是可调的，便于跟踪不同的 fcn接收机的调谐选钮调节双连电容，一个接收机的调谐选钮调

28、节双连电容，一个电容位于本振回路，对应于电容位于本振回路，对应于fL；另一个电另一个电容位于天线回路容位于天线回路/输入回路，对应于输入回路，对应于fcn双双连连电容可以是机械调谐或电调谐的电容可以是机械调谐或电调谐的混频混频fcfLfI2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论56n超外差超外差（Superheterodyne）是指本振）是指本振频率比已调波载波频率高一个中频频率频率比已调波载波频率高一个中频频率nfI=fL fcn超外差式接收机超外差式接收机n超内差超内差是指本振频率比已调波载波频率是指本振频率比已调波载波频率低一个中频频率低一个中频频率nfI=fc-fL混

29、频混频fcfLfIn混频器混频器（mixer）n变频器变频器（converter）n=混频器混频器+本地振荡器本地振荡器n混频与变频近似为同义词混频与变频近似为同义词2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论57混频混频fcfLfI2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论58为什么要混频为什么要混频n中频频率固定中频频率固定n简化电路设计简化电路设计n提高电路性能提高电路性能1.3.3.3 发展发展n中波广播系统已经淘汰中波广播系统已经淘汰n基本原理仍然使用基本原理仍然使用n改变调制解调方式和增加数字处理改变调制解调方式和增加数字处理n调频广播系统正在工作调频

30、广播系统正在工作n广播系统的进一步发展广播系统的进一步发展n结合卫星通信、因特网和移动通信结合卫星通信、因特网和移动通信2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论592023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论60卫星广播收音机卫星广播收音机2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论61卫星广播与因特网卫星广播与因特网卫星电视接收机卫星电视接收机2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论62卫星电视与因特网卫星电视与因特网2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论63手机广播与因特网手机广播与因特网2023年年2月月

31、15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论64手机广播手机广播n手机广播手机广播，是指利用具有收音和上网功，是指利用具有收音和上网功能的智能手机收听广播能的智能手机收听广播n两层含义两层含义n一是依托于移动通讯网络和互联网络，用上一是依托于移动通讯网络和互联网络，用上网手机实时收听或点播网络广播节目网手机实时收听或点播网络广播节目n一是在手机中内置了一是在手机中内置了FM广播调谐器，用手广播调谐器，用手机可以直接收听电台广播节目机可以直接收听电台广播节目2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论65手机电视与因特网手机电视与因特网2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-

32、绪论绪论66无线通信发展方向无线通信发展方向2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论67无线计算机网络无线计算机网络 WMAN(WiMAX)WLAN(WiFi)WPAN(BlueTooth)移动通信移动通信 3G 2G 1G4G5G5Gn5G(5th generation mobile networks or 5th generation wireless systems)is a name used in some research papers and projects to denote the next major phase of mobile telecommun

33、ications standards beyond the 4G/IMT Advanced standards.2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论68纳米机器人（纳米机器人（1nm=10-9m）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论69太空望远镜（哈博）太空望远镜（哈博）2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论70语音信号重要性语音信号重要性n广播系统传递语音信息广播系统传递语音信息n虽然视觉信息占了人类输入信息的虽然视觉信息占了人类输入信息的75%以上，但是听觉信息对人类而言却是非以上，但是听觉信息对人类而言却是非常重要的常重要的

34、n例如有时一句话、一个词或一个字会对例如有时一句话、一个词或一个字会对人产生重要影响，甚至影响终生人产生重要影响，甚至影响终生n从某种意义上来说，人是从某种意义上来说，人是“声控机器声控机器”2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论712023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论722非线性非线性器件器件2.1特性参特性参数数2.2控制变控制变量量2.3叠加定叠加定理理2.4分析方分析方法法2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论732.1 特性参数特性参数n2.1.1 非线性电阻器件特性参数非线性电阻器件特性参数n2.1.2 非线性电容器件特

35、性参数非线性电容器件特性参数n2.1.3 非线性电感器件特性参数非线性电感器件特性参数2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论742.1.1 非线性电阻器件特性参数非线性电阻器件特性参数n非线性电阻器件非线性电阻器件，是指，是指伏安特性伏安特性即电压即电压与电流之间的变化特性为非线性的器件与电流之间的变化特性为非线性的器件n二极管与三极管特性参数二极管与三极管特性参数n二极管和三极管不是纯电阻器件，也表现出二极管和三极管不是纯电阻器件，也表现出电容效应，这里只是针对特性曲线而言电容效应，这里只是针对特性曲线而言n后面变容二极管就是一种非线性电容后面变容二极管就是一种非线性电容

36、2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论75（1）二极管特性参数）二极管特性参数n直流电导（静态电导）直流电导（静态电导）n交流电导（增量电导，微变电导）交流电导（增量电导，微变电导）n平均电导平均电导n谐波电导谐波电导n说明：说明：n线性电阻器件只有一个参数电阻且是恒定的线性电阻器件只有一个参数电阻且是恒定的n非线性电阻器件有多个参数且与非线性电阻器件有多个参数且与VQ（IQ）和）和Vm有关有关n时变增量电导时变增量电导：VQ（IQ）受周期信号控制）受周期信号控制二极管伏安特性二极管伏安特性2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论76 QQVfIvfiQm

37、mmQIItItIIitVVv02102coscoscos大电压信号作用下电流波形大电压信号作用下电流波形2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论77直流电导直流电导伏安特性曲线上任一点与原点之间伏安特性曲线上任一点与原点之间连线的斜率连线的斜率交流电导交流电导伏安特性曲线上任一点的切线斜率伏安特性曲线上任一点的切线斜率时变增量电导时变增量电导：静态工作点：静态工作点VQ（IQ）受周期信号控制受周期信号控制平均电导平均电导电流基波振幅与电压振幅的比值电流基波振幅与电压振幅的比值谐波电导谐波电导电流谐波振幅与电压振幅的比值电流谐波振幅与电压振幅的比值平均电导平均电导是谐波电导的

38、特例是谐波电导的特例均为静态工作点均为静态工作点VQ（IQ）非线性函数）非线性函数2023年年2月月15日星期三日星期三78NEC01-绪论绪论,1,1,0nVIgVIgvidvdigVIgmnmVQnmmVQavQQQQQQmm直流电导直流电导交流电导交流电导平均电导平均电导谐波电导谐波电导下标下标Q和和Vm表示与静态工作点和交流电压振幅有关表示与静态工作点和交流电压振幅有关2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论80（2）三极管特性参数）三极管特性参数n直流直流跨导跨导n交流交流跨导跨导n平均平均跨导跨导n谐波谐波跨导跨导n以三极管以三极管转移特性转移特性为研究对象为研究

39、对象2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论81（3）参数应用领域）参数应用领域n直流电导（跨导）：直流分析直流电导（跨导）：直流分析n交流电导（跨导）：频谱变换电路分析交流电导（跨导）：频谱变换电路分析n平均电导（跨导）：能量转换电路分析平均电导（跨导）：能量转换电路分析2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论822.1.2 非线性电容器件特性参数非线性电容器件特性参数n非线性电容非线性电容，是指，是指库伦特性库伦特性即电压与电即电压与电荷之间的变化特性为非线性的器件荷之间的变化特性为非线性的器件n二极管（二极管（PN结）电容效应结）电容效应n扩散电容（正

40、偏）扩散电容（正偏）n势垒电容（反偏）势垒电容（反偏）n变容二极管变容二极管nPN结势垒电容随外加结势垒电容随外加反向反向电压变化电压变化v=0 时的结电容时的结电容PN结势垒电位结势垒电位变容指数变容指数外加反向电压外加反向电压 nBjjVvCvC10变容二极管符号变容二极管符号2023年年2月月15日星期三日星期三83NEC01-绪论绪论如果变容二极管参考方向变反，变容管公式中如果变容二极管参考方向变反，变容管公式中v前面加负号前面加负号 nBjjVvCvC102023年年2月月15日星期三日星期三84NEC01-绪论绪论2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论852.1

41、.3 非线性电感器件特性参数非线性电感器件特性参数n非线性电感非线性电感，是指，是指磁化特性磁化特性可用磁通可用磁通电流电流i平面上的曲线表示的器件平面上的曲线表示的器件n例如：磁芯线圈是一种非线性电感例如：磁芯线圈是一种非线性电感n缺点：体积大、分布电容严重、损耗大缺点：体积大、分布电容严重、损耗大n非线性电感已逐渐被非线性电容代替非线性电感已逐渐被非线性电容代替2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论862.2 控制变量控制变量n非线性器件的控制变量决定非线性器件非线性器件的控制变量决定非线性器件的特性的特性2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论87例

42、例4：二极管伏安特性：二极管伏安特性KTmVVIIiVveIiTSSTVvST300,26,1ln12023年年2月月15日星期三日星期三88NEC01-绪论绪论控制变量为电压时，电流与电压的关系是指数形式的控制变量为电压时，电流与电压的关系是指数形式的控制变量为电流时，电压与电流的关系是对数形式的控制变量为电流时，电压与电流的关系是对数形式的2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论89例例5：隧道二极管伏安特性：隧道二极管伏安特性2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论90隧道二极管伏安特性隧道二极管伏安特性n控制变量为电压和电流时特性不一样控制变量为电压

43、和电流时特性不一样n当控制变量为电压时，流过隧道二极管的电流为确当控制变量为电压时，流过隧道二极管的电流为确定的单值定的单值n当控制变量为电流时，在隧道二极管两端产生的电当控制变量为电流时，在隧道二极管两端产生的电压由多个数值，存在不确定性压由多个数值，存在不确定性n通常称隧道二极管为通常称隧道二极管为压控非线性器件压控非线性器件n曲线上任一点的直流电导为正，但曲线上任一点的直流电导为正，但a,b上的上的交流电导和交流电导和“平均电导平均电导”为负为负n正电导表示器件吸收能量，负电导表示提供能量正电导表示器件吸收能量，负电导表示提供能量n在正弦振荡电路中用到在正弦振荡电路中用到负电导负电导概念

44、概念2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论912.3 叠加定理叠加定理 212121vfvfvvfvvvvfi不满足叠加定理不满足叠加定理2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论92例例6：不满足叠加定理：不满足叠加定理22212212122212212122avavvvavavavavvvavvvavi2coscos222cos122cos1coscos2coscos2coscos212121222121212122221221212221221222111ttVVtVtVttVVtVtVvvvvvvtVvtVvmmmmmmmmmm出现新频率（出现新频率

45、（倍倍/和和/差频差频），正是非线性电子线路所需的），正是非线性电子线路所需的可以通过带通滤波器取出所需的频率，抑制不需要的频率可以通过带通滤波器取出所需的频率，抑制不需要的频率2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论942.4 分析方法分析方法n解非线性微分方程解非线性微分方程n解非线性微分方程，时变系数线性微分方程，非线性代数方程解非线性微分方程，时变系数线性微分方程，非线性代数方程n十分困难，即使能得出特解也不能指导电路的设计和调整十分困难，即使能得出特解也不能指导电路的设计和调整n一般不用一般不用n计算机辅助设计法计算机辅助设计法nCAD，数值分析法，现代分析手段，数

46、值分析法，现代分析手段n数值解物理意义不明确数值解物理意义不明确n工程分析法工程分析法n本课程采用的方法，能明晰地分析物理现象本课程采用的方法，能明晰地分析物理现象n图解分析法图解分析法n解析分析法解析分析法n开关函数分析法，双曲函数分析法、频谱分析法、矢量分析法、线性时开关函数分析法，双曲函数分析法、频谱分析法、矢量分析法、线性时变系统分析法、折线近似分析法、指数函数分析法等变系统分析法、折线近似分析法、指数函数分析法等n这些分析方法繁杂而不统一这些分析方法繁杂而不统一2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论953 课程特点课程特点2023年年2月月15日星期三日星期三NE

47、C01-绪论绪论963 课程特点课程特点n对非线性器件数学模型和电路工作条件进行合对非线性器件数学模型和电路工作条件进行合理近似，以便用简单分析方法获得具有实用意理近似，以便用简单分析方法获得具有实用意义的结果义的结果n掌握基本原理和基本电路，并能推广到具体的掌握基本原理和基本电路，并能推广到具体的应用电路应用电路n以分立元件电路为基础，以集成电路为重点以分立元件电路为基础，以集成电路为重点n重视实验重视实验n加强加强EDA2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论974 小结小结4 小结小结n非线性电子线路非线性电子线路n调制解调与混频调制解调与混频n非线性器件非线性器件n不

48、满足叠加定理不满足叠加定理2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论982023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论99习题习题01n1 画出中波广播发射机的组成方框图及画出中波广播发射机的组成方框图及各点信号波形各点信号波形n2 画出中波广播接收机的组成方框图及画出中波广播接收机的组成方框图及各点信号波形各点信号波形2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论100习题答案习题答案01n1 参见教材图参见教材图0-1-3n2 参见教材图参见教材图0-1-4附录附录n1 能量转换电路能量转换电路n2 通信系统通信系统n3 无线电信号无线电信号n4 调

49、制方式调制方式n5 无线通信系统无线通信系统2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论1012023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论1021 能量转换电路能量转换电路n1.1 功率电子线路功率电子线路n1.2 正弦振荡器正弦振荡器2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论1031.1 功率电子线路功率电子线路n功率放大器功率放大器n指在指在输入信号输入信号作用下，将直流电源提供的功作用下，将直流电源提供的功率率部分地部分地变换为按输入信号变化的输出信号变换为按输入信号变化的输出信号功率，并使输出信号功率大于输入信号功率功率，并使输出信号功率大于

50、输入信号功率的非线性电子线路的非线性电子线路n电源变换电路电源变换电路n指对电源能量（指对电源能量（50Hz交流电和直流电）进交流电和直流电）进行特定变换的非线性电子电路行特定变换的非线性电子电路2023年年2月月15日星期三日星期三NEC01-绪论绪论104功率放大器功率放大器n甲、乙、甲乙、丙、丁、戊类甲、乙、甲乙、丙、丁、戊类n谐振与非谐振功放谐振与非谐振功放n谐振功放谐振功放n用谐振系统作为匹配网络的功放用谐振系统作为匹配网络的功放n高频功放高频功放/射频功放射频功放n工作频率在几十或几百工作频率在几十或几百MHz以上的谐振功放以上的谐振功放n非谐振功放非谐振功放2023年年2月月15