2015现代电工技术-专题1-电路的基础理论和基本分析方法.ppt

“集成有源滤波器的非线性问题” 按照传统做法.有源滤滤器是按小信号电路来设计的.晶体管和 R、C 元件都看成是理想线性的.在有关著作和及文献中所给出的滤波特性几乎都是理想化曲线。事实上，PN 结电容、晶体管和由晶体管组成的模拟电感等元件的特性都是非线性的。随着集成度的增加，管子具有较小的尺寸和较低的工作点，非线性效应就更为明显。 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) ② 符号算法（续） “集成有源滤波器的非线性问题”（续） 近年来的研究表明,有源滤波器的传递函数与输入信号的振幅有关。甚至在非线性较弱的情况下其响应曲线也会出现明显的变形。于是，寻找集成有源滤波器频响失真和谐波失真的分析方法便成为一个国际上有关领域的重要课题. 在集成滤波器中，较多采用级联结构和梯形结构。前者易于设计，但敏感度较高。最近的研究结果表明，符号分析法可用来得到这两种滤波器的非线性传递函数。 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) ② 符号算法（续） 在1960年以前.应用计算机分析电路网络时都是采用数值方法，所得的结果是数字而不是以符号表示的函数。这样,得到一个电路在参数变化时的频率响应曲线簇所需的计算是颇费时的。电路越复杂.这一缺点就越明显。于是，上世纪80年代初就有人开始寻找利用计算机来获得全符号网络函数的方法。较成熟的是信号流图法和树值计算法.统称为拓扑法。目前.这种方法的计算效率尚不能令人满意。近年来,专家们开始研究另一种新方法—利用计算机代数系统来分析线性电路的方法.目前已取得令人鼓舞的成果.例如．．．．。遗憾的是.上述方法仅可应用于线性电路。 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) “非线性电路的计算机符号运算法” ② 符号算法（续） 长期以来,人们认为非线性电路的符号分析只能采用手算的办法.然而,有关文献所介绍的应用数学成果证明了利用计算机代数系统进行非线性电路符号分析的必要性和可能性.但是,该文献不仅没有具体研究电路问题,而且其数学工具扰动法尚不能满足实际设计工作的需要.看采,在上述等效小参量法的基础上利用计算机代数系统的方法是有发展前途的。 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) “非线性电路的计算机符号运算法”（续） ② 符号算法（续） 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) C.非线性电路的分析方法 ③ 小信号分析法 小信号分析方法是电子工程中分析非线性电路的一个重要方法。 当电路的信号变化幅度很小，可以围绕任何工作点建立一个局部线性模型，运用线性电路分析方法进行研究。 小信号分析法 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) ③ 小信号分析法(举例) + ? U0 i=g(u) u uS(t) R0 + ? i a.电路方程： 分析前提— 直流偏置电压 时变小信号 压控电阻 u ( t ) 和 i ( t ) ? 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) b.令 uS( t ) =0，求出静态工作点 U0 i=g(u) u R0 + ? i u i o i=g(u) IQ，UQ 同时满足 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) c.考虑uS(t) 存在 + ? U0 i=g(u) u uS(t) R0 + ? i 工作点附近的扰动 d.线性元件线性化 非线性电阻特性 i = g(u) 可写为 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) d.线性元件线性化（续） 按泰勒级数展开 忽略高次项 线性关系 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) e.小信号等效电路 + ? U0 i=g(u) u uS(t) R0 + ? i + ? uS(t) R0 + ? Rd △i(t) △u(t) 小 信 号 等效电路 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) f.根据小信号等效电路求解 + ? uS(t) R0 + ? Rd △i(t) △u(t) u(t ) = UQ + Δu(t ) i (t ) = IQ + Δi(t ) 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) 小结 小信号分析法的主要步骤 — 求解非线性电路的静态工作点; 求解非线性电路的动态电导或动态电阻; 作出静态工作点处的小信号等效电路; 根据小信号等效电路进行求解. ——其它理论在非线性电路分析中的应用 电路的基础理论和基本分析方法( 简介 ) C.非线性电路的分析方法 随着VLSI和计算机科学技术的飞速发展，电路与系统的规模愈来愈大，新的工程概念不断产生，科学技术的交叉性、综合性越来越强，计算复杂性日益提高，因此，传统的分析、研究方法和求解策略己不能完全适应新的变革，从而促进了应用于电路与系统领域的新理论和方法的巨大发展。目前用于非线性电路理论的理论与方法