第二章 非线性 精选PPT.ppt

《第二章 非线性 精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章 非线性 精选PPT.ppt（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二章 非线性 第1页，本讲稿共35页1.1.用解析函数描述用解析函数描述2.6.1 2.6.1 非线性器件的描述方法非线性器件的描述方法-描述器件的伏安特性描述器件的伏安特性指数函数指数函数双极型晶体管（正向导通时）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 非线性器件的特性非线性器件的特性第2页，本讲稿共35页平方律关系平方律关系场效应管（工作在饱和区或恒流区时）场效应管（工作在饱和区或恒流区时）第3页，本讲稿共35页晶体管差分放大器晶体管差分放大器双曲正切函数双曲正切函数第4页，本讲稿共35页2.2.幂级数描述幂

2、级数描述-将器件的伏安特性，在其工作点将器件的伏安特性，在其工作点 处按幂级数展开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。数展开。如：晶体管共射电路如：晶体管共射电路第5页，本讲稿共35页在在工作点工作点处，将晶体管伏安特处，将晶体管伏安特性性展开为幂级数展开为幂级数第6页，本讲稿共35页代入代入 呈非线性呈非线性 系数与工作点有关系数与工作点有关则则特点

3、：特点：第7页，本讲稿共35页一般来说，一般来说，N 越大系数越大系数 aN 越小；越小；展开为幂级数时，所取项数的多少取决于信号的大小展开为幂级数时，所取项数的多少取决于信号的大小和要求的精度和要求的精度第8页，本讲稿共35页3.3.分段折线描述分段折线描述(近似描述近似描述)适用条件适用条件:大信号输入大信号输入二极管第9页，本讲稿共35页第10页，本讲稿共35页差分放大器第11页，本讲稿共35页2.6.2 2.6.2 线性化参数线性化参数从电路理论看，所有电路元器件，均可归为从电路理论看，所有电路元器件，均可归为二大类二大类：线性器件线性器件非线性器件非线性器件常见的电阻、电容、电感是线

4、性器件，特点是：常见的电阻、电容、电感是线性器件，特点是：R-R-其两端的电压、电流呈线性关系其两端的电压、电流呈线性关系 u u=RiRiC-C-电荷、电压之间呈线性关系电荷、电压之间呈线性关系 q q=Cu,Cu,L-L-磁通、电流之间呈线性关系磁通、电流之间呈线性关系=Li,Li,第12页，本讲稿共35页非线性器件非线性器件的特点是，对应的电流、电压之间（或者相应的的特点是，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。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、场效应管严格来说，所有有源器件，如：二极管、三极管、场效

5、应管都是非线性器件都是非线性器件-描述这些器件的电流、电压函数关系的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。或者电流的函数。第13页，本讲稿共35页但，在一定条件下有源器件可当作线性器件来使用，如：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、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）电路电压变化关系）表现为线性，（在信号变化范围

6、内）电路的等效参数，如跨导、输入电阻等近似常数。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14页，本讲稿共35页适用条件适用条件:输入为小信号输入为小信号输入输入:输出输出:静态电流静态电流信号电流信号电流第15页，本讲稿共35页静态电流 =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16页，本讲稿共35页2.7 2.7 器件非线性的影响器件非线性的影响 研究有源器件的非线性研究有源器件的非线性对线性放大器对线性放大器的影响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研究内容出现的现象、名称定义；出现的现象、名称定

7、义；衡量性能的指标。衡量性能的指标。第17页，本讲稿共35页2.增益压缩（Gain Compression）特点：特点：考虑对基波分量的影响考虑对基波分量的影响（只考虑到三次方只考虑到三次方）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19页，本讲稿共35页线性 非线性 仅与放大器工作点仅与放大器工作点 不仅与工作点有关不仅与工作点有关 有关有关 而且与输入信号幅度有关而且与输入信号幅度有关跨导基波电流失真项常数常数 与信号幅度有关与信号幅度有关增益第20页，本讲稿共35页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

8、线性增益第21页，本讲稿共35页与器件类型和放大器工作点有关 增益1dB压缩点计算：第22页，本讲稿共35页2.7.2 输入端有两个以上信号设输入两个信号：由于非线性结果：出现基波谐波 被选频回路滤除组合频率 在基频附近的无法滤除问题：问题：对对基波输出基波输出有什么影响？有什么影响？第23页，本讲稿共35页基波分量：(仅考虑到三次方）二次方产生的组合频率不在基频附近，被滤除不在基频附近，被滤除在基频附近三次方项产生的组合频率为 第24页，本讲稿共35页1.堵塞（Blocking）输入状况：输入的有用信号 为弱信号，而另一个信号 是强干扰信号。平均基波跨导一般有 0有用信号的跨导随干扰增大而减

9、小增益随干扰信号增大而减小严重基波电流为零信号被堵塞指标指标强信号堵塞强信号堵塞(引起射频接收机堵塞的强信号比有引起射频接收机堵塞的强信号比有 用信号大用信号大 60dB70dB)有用信号基波简化（忽略增益压缩项）第25页，本讲稿共35页2.交叉调制（Cross Modulation）输入情况:强干扰是调幅波幅度有用信号幅度干扰信号幅度交叉调制现象交叉调制现象:干扰信号幅度转移到有用信号幅度上干扰信号幅度转移到有用信号幅度上结果结果:当有用信号是调幅波时当有用信号是调幅波时,解调后解调后,会听到干扰台的串话音会听到干扰台的串话音输出有用信号基波第26页，本讲稿共35页3.互相调制（Interm

10、odulation）输入状况:两个输入信号的频率 、比较接近非线性输出电流组合频率 、很接近基波，滤波器无法滤除 特点:基波幅度三阶互调互调信号幅度第27页，本讲稿共35页互调失真衡量指标1.互调失真比互调失真比输出互调输出互调与与输出基波输出基波之比之比 设 (即输入信号较小，可忽略增益压缩）互调失真电压幅度比:互调失真功率比:设：两信号输入幅度均为输出基波：输出互调：第28页，本讲稿共35页2.三阶互调截点 (third-order intercept point)定义:三阶互调三阶互调截截点点为为三阶互调功率和基波功率三阶互调功率和基波功率相等的点相等的点 由三阶截点第29页，本讲稿共3

11、5页dB 与 dBm某些量的两种表示自然表示dB表示 dB表示的量是无量纲的，是比值。表示的量是无量纲的，是比值。电压比的系数是电压比的系数是20，功率比是，功率比是10注意注意1.dB电压增益功率增益噪声系数噪声系数 F=4 功率比功率比当输入输出阻抗相同时,用dB 表示的功率增益、电压增益数值相同第30页，本讲稿共35页dB(功率)10logdBWdBmdB（电压）dBVdBmVdBV2.dBm与dBmV注意 dBm对应功率对应功率 dBmV对应电压对应电压 电压、功率的系数不同电压、功率的系数不同表示的量有单位第31页，本讲稿共35页采用dB的优点将乘法运算变为加法GP1GP2注意注意

12、dB dB与与dBdB可加减，但不能乘除可加减，但不能乘除 dBm dBm与与dBmdBm不可相加，但可以相减，结果为不可相加，但可以相减，结果为dBdB dBdB与与dBmdBm间可加减，结果为间可加减，结果为dBm dBm GPPiPo第32页，本讲稿共35页例:已知一放大器的三阶互调截点 ,当输入功率 求:在此输入功率下的互调失真比 时,解:在三阶互调截点处由则互调失真比用分贝表示当 时,第33页，本讲稿共35页互调干扰在射频系统中出现的形式(接收)相邻信道1相邻信道2(发射的强信号)互调1dB压缩点与三阶截点的关系压缩点与三阶截点的关系即增益压缩点的输入（或输出）电平即增益压缩点的输入（或输出）电平要比三阶截点电平低约要比三阶截点电平低约10dB 10dB 均由器件的三次方引起第34页，本讲稿共35页2.7.3 多级非线性级级联特性讨论:系统总的非线性与每一级的非线性关系 两级公式:理解:1.当系统的每一级均有增益时，系统的总的三阶互调截点输入功率总是小于每一级的 2.前级的增益越高,总系统的三阶互调输入功率越小第35页，本讲稿共35页