非线性电子线路期末知识总结ppt课件.ppt

非线性电子线路 总复习（供同学们参考）,中国传媒大学信息工程学院,主讲教师沈琴 2009年12月29日,同学们好！ 又到期末了,非线性电子路即将进入期终考试，考试内容是整个学期的，请大家务必按教学大纲要求，特别大纲强调“掌握”的重要内容，提前做好期末总复习的安排，一定要在全面掌握理解好基本概念的基础上,应具备用基本概念分析问题和解决问题的能力，做到融会贯通，这始终是本课程教学宗旨。,主要内容： 1. 无线电信号特点与传播方式 2. 调幅广播发射与接收的设备框图与工作原理 3. 非线性电子线路的单元电路完成的功能 4. 非线性电子线路的分析方法,绪论,-第一章 非谐振功率放大器- 内容：一、非谐振功率放大器 1. 功率放大器分类、及安全工作条件 2 .变压器耦合甲类单管功率放大器（了解） 3. 变压器耦合乙类推挽功放（了解） 4. 互补对称的OTL电路（或OCL电路） 5. 带高频功率放大器和功率合成技术 6.例题举例 二、丙类谐振功率放大器 1. 丙类谐振功率放大器工作原理 2. 能量估算 3. 工作状态分析 4. 例题举例重点掌握：1.OTL电路（或OCL电路）；宽带高频功率放大器（传输线变 压器、魔T型网络）和功率合成技术（功率合成与功率分配）；2.丙类谐振功率放大器工作原理与工作状态分析；3.OTL电路（或 OCL电路）、丙类谐振功率放大器的能量估算方法。,下面两点值得注意！ a）该电路会产生交叉失真； 必须在两管基极间加入适当的正偏压，即可克服交叉真。 b）加入适当正偏压后，切不可再在基极下偏电阻 或者射极电阻 的两端并上旁路电容。否 则又可能导致交叉失真出现。,4.互补对称的OTL电路（或OCL电路）（重点掌握）, OTL原理电路及工作原理： 原理电路,OTL原理电路的工作原理(请自己复习) OTL原理电路存在四方面的缺点：a) 末前级与末级是直接耦合，导致工作点漂移b) 存在交叉失真c) 互补对称大功率管难以选择到d) 无法充分利用末级互补对称管,（注意：详细分析见课堂分析或教材）, 实际准互补对称的OTL电路：电路：各元件作用：, 实际OTL电路的优点： 克服工点漂移 采用恒压偏置电路 恒压偏置电路 克服交叉失真。 用复合管替代了互补对称管，克服了选管的困难。 引用自举电路(自举电路 )可以提高 管集电 极电压振幅 ，从而实现了充分利用末级 互补对称管的目的。（分析见教材或见例题6）, 能量估算： 每管, 电路(下图为原理电路) 变成双电源供电(正负源，并 ) 并去掉OTL电路中的输出电容 ，点的电压; 工作原理与OTL一样; 能量估算式中电源电压用 变; （注意：电源电压由电路标出的具体值确定， 切不可死背硬记）,实际OCL电路与实际OTL电路一样具有四大优点：克服工点漂移、采用恒压偏置电路克服交叉失真、用复合管替代了互补对称管，克服了选管的困难；引用自举电路，充分利用末级互补对称管。,5.宽带高频功率放大器和功率合成技术（重点掌握） 传输线变压器, 结构：用传输线绕在磁环上构成的变压器称为传输线变压器。 性能：既具有传输线的上限频率高，频率覆盖系数大，又具有变压器隔离和阻抗变换的特点。, 讨论前提条件：理想无耗，满足端口电压相等，流过传 输线上电流大小相等，方向相反。 常用的传输线变压器有: 1:1倒相器; 1:1平衡不平衡变换器; m:1传输线变压器; 1:m的传输线变压器。 要求掌握:求传输线变压器阻抗比 的方法, 以及求特性阻抗 的方法。, 功率合成技术： 用4:1传输线变压器或1:1传输线变压器构成 混合网络称为魔T型网络，它可以完成功率的 合成和功率的分配。 4:1传输线变压器构成理想的魔T网络:, 有四个端口: 每个端口对应负载： 若4:1传输线变压器特性阻抗为 ，, 理想魔T性能:,要求同学能用两种理想魔T网络，分别实现功率的三、四、六、八分配或功率的三、四、六、八合成；并能确定各端口负载电阻值。（请同自己复习并练习）,6. 例题举例： 举例1：如下图所示传输线变压器，是已知,例题2 试求图所示各传输线变压器的阻抗比及各特性阻抗 ( 、 为已知),解：,例题5 单电源供电的互补对称OTL电路如图所示。已知负载电流振幅 管的,。试求：求，静态时负载上求负载上所获得的功率 电源供给的直流功率并求输入信号的振幅。 每管的管耗 及最大 管耗 放大器的效率,解:,(1),(2),(3),(4),静态时,二、谐振功率放大器 1 . 丙类谐振功率放大器工作原理 电路：,匹配负载为：,。, 丙类谐振功放负载是LC谐振回路(电抗性) LC谐振回路作用: 工作原理:它在正弦信号激励下，基极与集电极电流均是一串余弦脉冲。集电极电压是正弦波。 管外特性方程,其中：,2. 能量估算:,3. 工作状态分析,丙类谐振功放若 确定,则工作状态 被唯一确定了 分析 对工作状态的影响的依 据是管外 特性方程。, 负载特性： 定义：若 不变，放大器随 变化的特 性，称为负载特性。 分析结果：当 不变时,若放大器原先工作 在欠压状态，这时 从小 到大变化时, 、 及 工作点 都不变，则：放大器工作状态从欠压临界过 压; 值 从小大变化; 波形从一串余 弦脉冲变为 一串凹陷脉冲。, 画出负载特性曲线： 临界状态输出 对应的 负载为最佳负 载 ，但 保证功率管在安全工作的条 件下, 输出尽可能大的功率 和高的效率, 所以实际工作 中负载 一般选在 弱 过压状 态。, 集电极调制特性, 定义：若 不变，放大器 随 变化的特性。 分析结果：当 不变时，若放大器原先工 作在过压状态，这时 从小到大变化时 ， 是 不变的，工作点 由左向右移。 则：放大器工作状态从过压临介欠压； 值从 小变大； 波形从一串凹陷脉冲一串余弦脉冲。, 画出集电极调制特性线： 由集电极调制特性曲可见： a）欲实现集电极调制， 放大器应工作在过压 状态。 b）集电极调制特性是集 电极调幅原理依据。, 基极调制特性： 定义:若 不变,放大器随 变化特性. 分析结果: 当 不变,若放 大器原先工作在欠压状态,这时 从小 变到大时, , ,工作点 从下向 上变。则:放大器工作状态从欠压临界 过压； 是从小变大； 波形是从 一串余弦脉冲一串凹陷脉冲。, 基极调制特性曲线 由特性曲线可见: a) 欲实现基极调制，应 工作在欠压区。 b) 基极调制是基极调幅 原理依据。, 放大特性： 定义: 若 不变，放大器随 的变化特性. 分析结果：当 不变,若放大器 原先工作在欠压状态，这时 从小到大 变化时, , ,工作点 不变。 则:放大器工作状态从欠压临界过压； 是从小变大； 波形是从一串余弦 脉冲一串凹陷脉冲。, 放大特性曲线： 由特性曲线可见: a) 欲实现放大,应工 作 在欠压状态. b) 欲实现限幅,应工 作在过压状态.,4 例题举例 例题1谐振动功率放大器工作在欠压,要求输出功率 。已知 ， ， ，电流流通角 。试求：电源供给的功率 ,集电极效率 。,解：,因为, 所以,-第二章 正弦波振荡器-内容：振荡器的工作原理包括起振条件、平衡条件、稳定条件（三个条件缺一不可）2 LC正弦振荡器（变压器耦合LC振荡器、三点式振荡器、改进型三点式振荡器、石英晶体振振荡器）3 RC振荡器(主要是文氏电桥振荡器)4 例题举例 重点： 掌握正弦振荡器工作原理；掌握定性判断各类型振荡电路是否可能产生振荡的方法；掌握求振荡角频率和正反馈系数的方法；掌握三点式振荡电路振幅起振条件，计算电路参数；。,-第二章 正弦波振荡器-,振荡器的工作原理包括三个条件： （缺一不可）,起振条件,平衡条件,稳定条件,2LC正弦振荡器: 变压器耦合LC正弦振荡器: 瞬时极性判断是否可能 振荡,它取决正确同名端 能否起振,必须有足够大 的耦合量 ,，, 三点式振荡器: 三点式振荡器包括电容三点式振荡器(考毕兹振荡 器)和电感三点式振荡器(哈特萊振荡器)及可控振 荡器（振荡回路中包含变容二极管，即部分接入 的直接调频振荡器） 电路构成原则(这是满足相位平衡条件，即满足正 反馈): 与射极相连为同性抗,不与射极相连为异性抗。若 与射极相连同是感抗,不与射极相连为容抗,则称电 感三点式,反之为电容三点式。, 改进型三点式振荡器 (提高频率稳定性) ) 克拉泼振荡器: 条件：,但 不宜过小,否则可能导致停振，所以克拉泼振荡器一般作为固定频率的振荡器.,) 西勒振荡器: 条件：,（因其中 是可调的）,晶体振荡器: 石英晶体在振荡电路中等效为电感或一根短路线。,) 并联型晶振 皮尔斯晶体振荡器:, 密勒晶体振荡器: 当 等效电感三点式 中的一个电感,) 串联型晶振 电路一:,电路二: 当,，JT等效电感 ,当,串联谐振时,正反馈最强,4 例题举例例题1 根据振荡器的相位平衡条件,试判断下图所示交流电路中,哪些可能产生振荡,哪些不可能产生振荡?若可能产生振荡,则要说明是属于哪种振荡电路。,a,b,c,d,(a) 不能振荡,不满足三点式电路相位平衡条件,(b)可能振荡, 呈容性, 呈感性,为电感三点式振荡器,(c)可能振荡, 呈感性, 为电容三点式振荡器,(d)可能振荡, 呈容性,为电容三点式 振荡器,【例题2 】如图电容三点式振荡器, 已知 L=0.5H,C1=51pF,C2=3300pFC3=12250pF,RL=5,gm=30ms,Cbe=20pF,Q0=80,试求能够起振的频率范围.,解题思路:先求满足起振条件对振荡角频率的要求,再求满足起振条件对回路总电容 的要求,并求出满足起振条件的 值的要求,从而确定了电容 取值范围, 最后即可确定能够满足起振条件的工作频率范围.,解:,(大于此电容值不能起振),满足条件,电路可以振荡,起振的频率范围为：,= (102.9179.2) rad/sec,（或,）,- 第三章 模拟相乘器与混频 -内容： 1. 模拟相乘器（二极管平衡相乘器 、二极管环型相 乘器 、单差分对相乘器 、双差分对相乘器 、三 差分对相乘器、集成模拟相乘器 ） 2. 混频（二极管混频、三极管混频、集成混频 ） 3. 例题举例重点:要掌握各相乘器工作原理和分析方法；掌握三极管混频 的工作原理和求变频跨导 的方法；掌握用各相乘器 实现混频（包括对AM波、DSB波、SSB波、FM波、PM 波的混频）的电路及实现的条件；以及三极管混频存在 组合频率干扰问题。,- 第三章 模拟相乘器与混频 -1. 模拟相乘器 模拟相乘器是实现任意两个模拟信号相乘的三端 口的非线性电子器件。传输方程为：,其中,为两个输入信号，,为相乘增益。,输入信号电压：,二极管开关工作。,说明 为大信号控制,，,并,对二极管相乘器：,可见二极管等效为 与开关 K 串联：,，,开关K分为正向开关函数,，还有反向开,及双向开关函数,正弦信号还是余弦信号。,同时有正弦型,关函数与,与余弦型区别，取决于,信号是, 若,为余弦信号，则：, 若,为正弦型的，则：, 二极管平衡相乘器, LC带通滤波器中心频率谐振在 上, 带为 ; 同相加到 上, 反向加到 上; 二次级与 一次级均有中心抽头，上下严格对 称；输出电流 为差动的 ;,例题3 设非线性其件器件静态伏安特性如图所示， ， 求变频跨导 。 解： 则:,-第四章 振幅调制与解调-内容： 1. 基本概念 2. 低电平振幅调制电路 3. 二极管串联型峰值包络检波器 4. 同步检波 5. 第五章例题举例 重点： 应掌握振幅调制与解调基本概念（振幅调制类型、 波 形、表示式、实现的方法、频谱分析、频带宽 度、能量关系及传送等；检波的类型、各电路特 点及检波性能分析等）； 熟练用各种相乘器实现振幅调制与同步检波,-第五章 角度调制与解调电路-内容： 1. 基本概念 2. 变容管直接调频 3变容二极管调相 4变容管间接调频 5鉴频 6. 例题举例 重点: 掌握角度调制基本特性； 变容二极管直接调频、调相和间接调频电路的特 点、工作原理； 掌握鉴频思想方法，掌握双失谐斜率鉴频和集成电路中常 用的斜率鉴频器工作原理、电路及其分析； 掌握正交鉴频器的框图、电路及工作原理；,单音调制调频波波形:,单音调制的调相波波形:,祝同学们新年好！预祝同学们考出好成绩！再见！2009年12月29日,