非线性电子线路.

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。下面我和大家一起把各章主要的内容简单地复习一下，供大家参考，然后你们根据自己的情况再进行深入地复习，一定要在全面复习的基础上，抓好重点，应信心百倍迎接期终大考，只要同学们好好复习，一定会考出好成绩！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——绪论1.无线电信号特点与传播方式■无线电信号传输过程要处理的信号包括：调制信号、载波信号、已调波信号■无线电信号在时域中用波形或数学表示式描述电压或电流随时间变化的规律■无线电信号在频域中用频谱表示。任何一个时域波形都可傅氏级数变换为频谱，并占有一定频带宽度（表示信号主要部分所占据的能量）■无线电信号波长与频率关系Cf，不同频率和波长划分根据频率与波长划分不同的频段。■无线电波主要传播方式：地波、天波、直线传播、2.调幅广播发射与接收的设备框图与工作原理⑴调幅广播发射机的框图与工作原理（要求能描述该发射机的工作原理并会画出以单音调制为例时各框图的波形图）⑵调幅广播接收机的框图与工作原理中波波段频率535kHZ1605kHZ，中频频率465kHZ（要求：能描述接收机的工作原理并会画出以单音调制为例时各框图的波形图）请自己做做：通过这学期各个单元电路的学习，现请你以单音调频广播为例画出框图及各框图的波形图，试描述其工作原理，。3.非线性电子线路的单元电路完成的功能：⑴完成能量转换:转换形式有下面两种a)有输入信号的控制下，把直流电源能量转换成按输入信号变化的交流信号能量(属第一章单元电路)。b)无输入信号控制，把直流电源能量转换成按特定频率变化的交流信号能量(属第二章单元电路)。⑵完成频率变换功能(或频谱搬移功能)a)完成频谱线性搬移(指混频、振幅调制、检波单元电路)b)完成频谱非线性的频谱搬移(指调频、鉴频、调相、鉴相单元电路)非线性电子器件具有相乘的功能,可以产生新的频率分量,能实现频率变换功能。相乘器能实现频谱线性搬移，所以混频、振幅调制和检波电路,可以用相乘器来实现。4.非线性电子线路分析方法:■图解方法■解析分析方法:折线近似分析方法、双曲正切函数分析方法、开关函数分析方法、线性时变系统分析方法、频谱分析方法；矢量方法等。----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。----第一章功率放大器----一、非谐振功率放大器1.功率放大器分类、及安全工作条件①分类:■按负载性质划分纯阻负载-----非谐振功放；电抗性负载---谐振功放；■按流通角大小划分②任务：在功率管安全工作条件下，高效率地输出大的功率。③安全条件:CmaxCMCEmax(BR)CEOCmaxCMPPVVII2．最佳负载及充分激励：◆最佳负载：工作点处在交流负载线的中点。对应最佳负载值是唯一的。◆充分激励：工作点确定后，为得到最大不失真输出功率时对应的最大激励信号（不一定是匹配时）◆最佳负载并充分激励：工作点处在交流负载线中点，并对应最大的激励信号时的状态。3．变压器耦合功率放大器（了解）①甲类单管功率◆电路及元件作用TTTTT'LTTLNNR1211211122LL2Tr0Tr0()若理想：，若非理想即或、中有一不零：nRRRnRRcRRRRnRR◆能量估算：※若Q处在交流负载线的中点（即最佳负载）时QDCCCOCmCm22CmCmLL22CCCmLCC2CCCmOmaxLCC1212221)2恒值其中(其中PIVPIVVIRRVVRVVVPRViCDOOOOCCmaxDDCmaxaDmx000)50%()V(若所以，理想的vPPPPPPPPPP※若最佳负载并充分激励时（即忽略CEOCE(sat).1)，IV则OmaxCmaCminDCmaOmaxDDxxD1212%50ηPPPPPPPP◆结论：甲类单管功率放大器电源供给功率是恒值，输出功率小，效率低；原因是工作点取得太高；为提高效率，应减小流通角可变成乙类，但波形严重的失真。应采用平衡推挽电路形式即可得到弥补。②变压器耦合乙类推挽功放：◆电路T1212LC1C290()TTrTr电流流通角、特性相同一次侧，二次侧，具有中心抽头，上下严格对称。iii◆工作原理：※在正弦信号激励下，12TT、的基极与集电极的电流均是半个正弦波，集电极的电压却是完整的正弦波；※1Tr完成两管交替工作，2Tr是完成上下波形的合成为完整的正弦波◆能量估算：2CCDmax2CCDL2212CCOC1CCOmamCmLxLL21222π2VPVPRVPIVRVPRR对每管:η2CDOOmaxOC0.636CmaxOmax1CmaxD012()(.2π78)2.5%()π4π24理想的PPPPPPPP◆结论：由于存在变压器,无法集成并影响频率特性，电路也十分笨重，所以应去掉输出变压器做成无输出变压器的OTL电路或OCL电路。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。BEoEnBon,00,实际上，所以分析时为了分析方便令但VVB2RER4.互补对称的OTL电路（或OCL电路）（重点掌握）⑴OTL原理电路及工作原理：▲原理电路23L21BEonBECCACConLCCA1CT,TTV3220.2为末级互补对称管.为推动级,设在正弦信号激励下,经分析流过负载电流为正弦波.A点的电压为，如可调整VViVVRVVVV▲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1CCC1m23T,T,T),2(OL(因直流负载所管的交流负载无法充分激励以管)末级RRVV（注意：详细分析见课堂分析或教材）⑵实际准互补对称的OTL电路：▲电路：▲各元件作用：1243567910118TTTTTT,推动级；、与、复合管构成末级准互补对称管，恒压偏置管。为减少穿透电流加的泄漏电阻；负反馈电阻改善热稳定；平衡复合管输入电阻使直流对称。RRRRR▲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）35、、RRC451011CQ1B2B3ABQ1CQ1,,.在管的射极加负反馈电阻改善了热稳定采用两极电压并联负反馈：当温度TTRRTIVVVVI23PBBBE6(On)BE2(On)BE3(On)（=）RRVVVVRCCC1mCC2VVV1TRR4W6T由、、组成,⑶能量估算：每管222CCCCDOLLCmCCCCCC2,π2,2其中VVPPRRVVVV2COmax2CCOmaxCmaxCCmaxOmax22ππ0.2,,442：其中LPPPPPVR⑷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，Ａ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）LCOCLA0VVCCCC替代，其它不VVCCEEVV实际OCL电路：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）⑴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。（若某传输线变压器端口电压为，v21,0,1,2其中mnniL:即RRC流过传输线上的电流为,则特性阻抗为）viiCZ⑵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，A,B,C(Σ),D(Δ)ABCD,,及平衡电阻RRRRRABCD:,,22则RRRRRRR◆1:1传输线变压器构成理想的魔T型网络▲有四个端口:▲每个端口对应负载：▲若1:1传输线变压器特性阻抗为，A,B,C(Σ),D(Δ)ABCD,,及平衡电阻RRRRRABCD:,2则RRRRRR◆理想魔T性能:功率分配功率分配功率相分配同反相功率合成同相反相功率合成功率合成▲▲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）例如：三分配器四分配器若负载LR为已知若负载LR为已知则:23L1LLLSL322433313RRRRRRRRR则:23L1LLLSL2112214RRRRRRRRR6.例题举例：[举例1]：如下图所示传输线变压器，是已知eL、RROiiLiOiLC1LC2L3,3::9:133解则vvvvvvRRiiiiRRRiZRiiLC1C2::?,?,?求RRZ[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)LReR解：iiiOLOiLC1C2C3L44:1:1614因为所以vvvvvRiiRiiRRRiiiiOLOi2CL22:4:12因为所以vvvvvRiiRiiRRRi[例题3]如图所示的传输线变压器，试求阻抗比iL:?RR及各特性阻抗。解：因0ii0i024vvvv2vRRiiiii则iL:4:14vvRRiiC1LC2C3LC4L444224，vvvvvZRZZRiiiZRii[例题4]已知内阻gR的电压源，试用1:1传输线变压器构成魔T型网络画出实现