非线性电路理论

第18卷 第1期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．18，No．1 2020年2月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Feb．，2020 2020年中国电子学会电路与系统分会混沌与非线性电路第三届学术年会征文通知混沌作为一种复杂的非线性动力学行为，在物理学、工程学、信息学、生物学、量子等领域得到了广泛的研究，以发现混沌产生的机理并在工程中予以抑制或应用混沌，如将混沌内在的随机性、连续宽谱和对初值的极端敏感性等特性应用于图像加密及信号处理等方面。

非线性电路是指含有非线性元件的电路网络，非线性电路的研究和其他学科的非线性问题的研究相互促进。

非线性电路理论是非线性科学研究的重要分支之一。

电子电路中的非线性问题，可以借助物理学来解决；物理学中的非线性主要表现为相干性和耦合作用，也可利用电子电路来模拟。

随着科学技术的进步，电子技术得到迅猛发展，新的电子器件不断出现。

高度非线性电子器件的广泛应用，使得电子电路中出现了大量的非线性现象，如次谐波振荡、周期跳跃、概周期运动、分岔以及混沌等。

因此，实现具有不同特性的混沌电路长期以来是研究人员所关注的热点。

中国电子学会电路与系统分会混沌与非线性电路会议旨在汇聚国内从事相关学术研究和应用技术开发的专家学者、工程技术人员和在校研究生，共同探讨研究混沌与非线性电路在各个领域的最新成果和学术热点，促进高校之间的交流以及产学研进一步合作。

中国电子学会电路与系统分会混沌与非线性电路第三届学术年会将于2020年4月10日-12日在天津召开。

真诚地邀请混沌与非线性电路及相关领域的科研工作者莅临本次年会！现将会议征文有关事项通知如下：一、征文范围本次年会诚征有关混沌与非线性电路及相关领域最新研究进展的学术论文(中英文均可)。

征文方向主要包括(但不限于)以下主题：(1)非线性系统建模、动力学分析；(2)物理混沌系统动力学分析与控制；(3)混沌机理研究；(4)混沌系统多稳定性，隐藏吸引子；(5)基于忆阻器的神经网络；(6)基于忆阻器脑神经网络动力学；(7)基于忆阻器类脑智能；(8)忆阻器原理、结构与实现；(9)忆阻模拟器电路实现；(10)基于忆阻器的混沌电路；(11)基于忆阻器的图像与视频信号处理；(12)基于忆阻器的先进存储器设计；(13)基于忆阻器的先进计算机体系结构；(14)混沌电路在人工智能方面的应用；(15)量子混沌系统分析；(16)保守混沌系统；(17)非线性电路设计与建模；(18)非线性电路动力学分析；(19)混沌生成与电路实现；(20)混沌系统同步；(21)混沌调控与过程强化；(22)基于混沌的控制和优化；(23)基于混沌的密码学；(24)基于混沌的安全通信；(25)复杂生物系统中的建模和混沌；(26)复杂网络的动态系统；(27)混沌、分形和计算科学；(28)光学混沌和应用；(29)激光非线性动力学与混沌二、征文要求(1)本次会议接受混沌与非线性电路以及相关学科的研究论文摘要和综述性文章摘要(欢迎全文投稿)，中英文均可。

1.4 非线性电路的分析方法如前所述，在小信号放大器的分析和设计中, 通常是采用等效电路法，以便采用经典电路理论来进行分析、计算。

线性电路中，通常信号幅度小，整个信号的动态范围在元器件特性的线性范围内，所以器件的参数均视为常量，可以借助于公式计算电路的性能指标。

“模拟电子技术基础”课程中“低频小信号放大器”以及本课程中 “高频小信号谐振放大器”的分析中都涉及线性电路的分析。

在通信电子线路中，除了小信号放大电路外，有源器件还常工作在大信号或非线性状态。

与线性电路相比，非线性电路的分析和计算要复杂得多。

在非线性电路中，信号的幅度较大时，信号的动态范围涉及元器件特性的整个范围，半导体器件工作在非线性状态。

它们的参数不再是常数而是变量了。

因此，难以用等效电路和简单的公式计算电路了。

此外，在线性、非线性频谱搬移电路中，都涉及非线性电路的分析方法。

非线性电路的分析是本课程中的重要内容。

分析非线性电路时，常用幂级数分析法、指数函数分析法、折线分析法、开关函数分析法和时变参数分析法等。

1.4.1 幂级数分析法常用的非线性元器件的特性曲线大都可以用幂级数来表示。

在小信号运用的条件下，可以将一些非线性元器件的特性曲线用幂级数近似表示，使问题简化。

用这种方法分析非线性电路，虽然存在一定的准确性问题，但可以较好地说明非线性器件的频率变换作用。

因此在小信号检波、小信号调幅等电路分析时常常采用。

下面以图1.4.1所示电路为例，介绍幂级数分析法。

图中二极管是非线性器件，所加信号电压u 的幅度较小，称为小信号；L R 为负载， 0U 是静态工作点电压。

设流过二极管的电流i 函数关系为：)(u f i =若该函数)(u f 的各阶导数存在，则这个函数可以在静态工作点0U 处展开成幂级数(或称为泰勒级数)。

+-+-+-+=300///200//00/0)(!3)()(!2)())(()(U u U fU u U fU u U f U f i+-+-+-+=303202010)()()(U u b U u b U u b b （1-4-1）式中 0)(00U u iU f b ===为工作点处的电流u LR 图 1.4.1 二极管及其伏安特性(a)o(b)Id d )(0/1U u ui U f b === 为过静态工作点切线的斜率，即跨导；0220//2d d !21)(U u ui U f b ===kk0k k d d !1)(U u ui K U f b ===如果取00=U ，即静态工作点选在原点，则式（1-4-1）可写为 ++++=332210u b u b u b b i （1-4-2）从数学分析来看，上述幂级数展开式是一收敛函数，幂次越高的项其系数越小。

非线性电路理论课程设计设计题目设计一个非线性电路，并进行仿真与实验验证。

具体要求如下：1.电路采用至少两个非线性元件，包括但不限于二极管、晶体管、MOS管等；2.电路工作在直流或低频条件下，输入信号为正弦波或方波；3.仿真与实验过程中要测量电路的输入输出特性，并进行分析。

设计思路根据要求，本设计选择了一个二极管限幅电路进行设计。

该电路的原理是利用二极管的非线性特性，将输入信号波形进行限制，以防止信号过高或过低损坏后续电路。

同时，该电路也具有保护对后续电路的输入的作用。

限幅电路的工作原理可以用如下的电路图表示：限幅电路图限幅电路图其中，D1、D2为二极管，R1、R2为限流电阻，Vi为输入信号，Vo为输出信号。

当Vi大于正向导通电压（一般为0.7V）时，D1将导通，电路将沿着红色路径运行；当Vi小于负向导通电压时，D2将导通，电路将沿着绿色路径运行。

通过选择合适的电阻值，可以控制电路的限制幅值。

例如，当输入信号为正弦波时，经过限制后的波形正弦波限幅波形图正弦波限幅波形图可以看出，输出波形已经被限制在了±0.7V之间。

当输入信号为方波时，经过限制后的波形方波限幅波形图方波限幅波形图可以看出，输出波形已经被限制在了±0.7V之间，避免了信号过高或过低的情况。

仿真和实验验证本设计利用LTSpice进行了电路仿真，结果限幅电路仿真图限幅电路仿真图可以看出，仿真结果与理论计算相符，限幅电路正常工作。

为了进一步验证电路的工作状态，本设计进行了实验测试。

实验采用示波器测量输入输出电压波形，并使用万用表测量电路中各个元件的参数。

实验结果显示，输入输出波形符合预期。

此外，通过测量二极管的电压、电流等参数，也确认了电路的工作状态。

结论本设计成功设计并实现了一个二极管限幅电路，并进行了仿真与实验验证。

限幅电路具有许多实际应用，例如在音频电路中的使用，可以保护扬声器和放大器不受过高或过低的信号损坏。

非线性元件在电路设计中有着广泛的应用，在限幅电路中的使用充分体现了其独特的工作特性。

• 69•根据非线性理论，对电感非线性RLC 串联电路的非线性因素忽略条件的问题进行了研究；得出了该电路非线性因素忽略的条件和非线性因素忽略的分界线方程；获得了4个相关的结论，其结论为非线性电感RLC 串联电路的设计和分析计算提供参考。

RLC 电路以及具有频率选择性的谐振现象被广泛地应用在现代数学、力学、物理、无线电、电工技术和通讯技术等学科领域中。

由于任何电路元件都是非线性的,使得所有的电路都具有非线性特性。

然而，随着科学技术的发展，通信系统和各种电子设备越来越复杂，要求越来越高，必须对电路的非线性问题进行研究，所以RLC 电路的非线性问题越来越受到广大科技工作者的重视。

目前，许多学者对RLC 电路的非线性问题做了大量的研究工作，例如：李高峰对非线性电容RLC 串联电路的1/3亚谐共振问题进行了研究；IONESCU D.A 等人研究了非线性RLC 电路的一些特性；黄偲等人给出了非线性RLC 电路一种新解法及数值仿真方法；杨志安等人对非线性电阻电感型RLC 串联电路主共振和电阻电感非线性RLC 电路弹簧耦合系统2次超谐共振进行了研究；崔一辉等人对电阻电感非线性RLC 电路弹簧耦合系统3次超谐共振进行了研究；唐利等人对非线性RLC 电路的频响特性与稳定性进行了分析。

本文将对电感非线性RLC 串联电路的非线性因素忽略的问题进行研究，为RLC 电路的设计和分析提供理论参考。

1 非线性电感RLC串联电路的动力学方程图1 电感非线性RLC电路由正弦电源激励的电感非线性RLC 串联电路如图1所示，它由线性电阻、电容和含铁芯电感线圈构成的非线性电感组成。

文献（孙海宁.一个非线性电路的梅尔尼科夫方法分析）给出了该电路电流为：其中为通过线圈的磁通量。

文献（唐 利，高永毅，唐 果.非线性 RLC 电路的频响特性与稳定性分析）根据基尔霍夫定律得出了该电路的动力学方程为：（1）式中：R 为电路中的电阻，C 为电容，“．”表示对时间t 的导数。

非线性电路与混沌实验报告非线性电路与混沌实验报告引言非线性电路与混沌是现代电子学与控制理论中的重要研究领域。

混沌现象的出现使得我们对于系统的行为有了更深入的理解，并且在通信、密码学、图像处理等领域中有着广泛的应用。

本文将介绍我们进行的非线性电路与混沌实验，并对实验结果进行分析和讨论。

实验背景非线性电路是指电流和电压之间的关系不遵循线性规律的电路。

而混沌是指一种看似无序的、无法预测的动态行为。

非线性电路中的混沌现象是由于系统的非线性特性导致的，通过合适的电路设计和参数调节，可以实现混沌现象的产生和控制。

实验目的本实验的目的是通过设计和搭建非线性电路，观察和分析混沌现象的产生和特性。

我们希望通过实验验证混沌现象的存在，并进一步了解混沌现象对于系统的影响和应用。

实验装置我们使用了一块实验板和一些基本的电子元器件，如电阻、电容和二极管等。

通过搭建电路并连接到示波器，我们可以观察到电路的输出波形，并进一步分析和研究电路的行为。

实验过程我们首先设计了一个基于二极管的非线性电路。

通过合理选择电阻和电容的数值，我们成功地实现了混沌现象的产生。

接下来，我们调节了电路的参数，观察到了混沌现象的不同特性。

我们记录了电路输出的波形，并进行了数据分析和处理。

实验结果实验结果表明，我们所设计的非线性电路确实产生了混沌现象。

通过观察示波器上的波形，我们可以看到波形呈现出复杂的、无规律的变化。

通过进一步的分析，我们发现电路的输出呈现出分形特性，即具有自相似的结构。

这一结果与混沌现象的特性相吻合。

讨论与分析通过实验，我们进一步了解了非线性电路与混沌现象之间的关系。

非线性电路的设计和参数调节对于混沌现象的产生和控制起着重要的作用。

混沌现象的存在使得系统的行为变得复杂且难以预测，这对于某些应用来说可能是不利的，但在其他领域中却可以发挥重要作用。

例如，在密码学中，混沌信号可以用于加密和解密，提高信息的安全性。

结论通过本次实验，我们成功地设计和搭建了一个非线性电路，并观察到了混沌现象的产生和特性。

非线性电路期末总结一、引言非线性电路是电子工程中的重要分支之一。

相对于线性电路来说，非线性电路具有更广泛的应用领域和更复杂的工作原理。

在本学期的非线性电路课程中，我们学习了非线性电路的基本概念、特性和设计方法。

通过理论学习和实验实践，我们对非线性电路有了更深入的了解和掌握。

二、非线性电路简介非线性电路是指电路中的元件或电路结构不服从线性关系的电路。

非线性电路的输出信号与输入信号之间不是简单的比例关系，而是经过非线性变换生成。

非线性电路广泛应用于通信、控制、调制解调、功率放大等领域。

三、非线性电路的基本特性1. 非线性电路的输入输出特性不遵循线性增益定理。

在非线性电路中，增益是输入电压和输出电压之间的非线性关系，在不同的输入电压条件下，增益可能是不同的。

2. 非线性电路的频率特性不符合线性频率响应的规律。

在非线性电路中，输入电压的频率的变化可能导致输出电压频率成倍地扭曲或者发生其他变化。

3. 非线性电路的相位特性不符合线性相位规律。

在非线性电路中，输入电压的相位可能不在线性规律下变化，这种变化可能是不连续的，也可能是非线性的。

四、非线性电路的分类和应用1. 非线性电路按照元件特性分类：如非线性电阻电路、非线性电容电路、非线性电感电路等。

2. 非线性电路按照功能分类：如幅度调制电路、频率调制电路、相位调制电路等。

3. 非线性电路在通信领域的应用：如调制解调器、频率合成器、功率放大器等。

4. 非线性电路在控制领域的应用：如自适应控制电路、非线性控制电路等。

五、非线性电路的设计方法1. 选择合适的非线性元件：根据设计需求，选择不同的非线性元件，如二极管、晶体管、MOS管等。

2. 根据设计需求，确定非线性电路的输入输出特性，包括增益、频率特性和相位特性。

3. 使用线性化方法，将非线性电路转化为线性电路来分析和设计。

例如，可以采用小信号模型进行线性化分析。

4. 进行电路参数匹配和优化：通过调整电路中的元件参数和拓扑结构，使得非线性电路的输出更符合设计需求。

非线性电路学习报告电路是由电气、电子器件按某种特定的目的而相互连接所形成的系统的总称。

当电路中至少存在一个非线性电路元件时（例如非线性电阻、非线性电感元件等），其运动规律要由非线性微分方程或非线性算子来描述，我们称之为非线性电路或非线性系统。

一、非线性电路的特点：1、非线性电路不满足叠加定理是否满足叠加定理是线性系统与非线性系统之间的最主要区别。

2、非线性电路的解不一定唯一存在对于仅由非线性电阻元件组成的电阻性电路，或考察非线性动态电路的稳态性质时，其电路的特性有一组非线性代数方程来描述。

这组方程可能有唯一解，也可能有多个解，甚至可能根本无解。

因此，在求解之前，应该对系统的解得性质进行判断。

3、非线性系统平衡状态的稳定性问题线性系统一般存在一个平衡状态，并且很容易判断系统的平衡状态是否稳定。

而非线性系统往往存在多个平衡状态，其中有些平衡状态是稳定的，有些平衡状态则是不稳定的。

4、非线性电路中的一些特殊现象在非线性电路中常常会发生一些奇特的现象，这些奇特的现象在过去和现在一直都是非线性电路理论的重要研究课题，促进了非线性理论的研究和发展。

例如，非线性电路在周期激励作用下的次谐波振荡和超次谐波振荡；系统解的形式因为参数的微小变化而发生本质性改变的分叉现象；对于某些非线性电路和系统，还会出现一种貌似随机的混沌现象。

分叉和混沌现象的研究大大丰富了非线性系统科学的理论，促进了系统科学的发展。

二、非线性电阻电路非线性电阻电路研究的内容大体可分为理论定性分析和定量分析两大部分。

理论定性分析主要研究非线性电阻电路解得存在性和唯一性问题。

对于由无源电阻网络组成的网络，其无增益性质也是研究的重要内容之一。

定量分析大体包含四个方面：一是图解分析法和小信号分析法，二是数值分析方法，三是分段线性化方法，四是友网络法。

1、图解分析方法图解分析法用来解决简单非线性电阻电路的工作点分析、DP图和TC图分析等问题。

(1)曲线相交法：将其中一些非线性元件用串并联方法等效为一个非线性电阻元件，将其余不含非线性电阻的部分等效一个戴维南电路，画出这两部分电路的伏女關线，它们的交点为电路的丄作点，或称为静态丄作点Q(U Q,I Q)O图1曲线相交法(2)DP图法：若某非线性一端口网络的端口伏安矢系也称为驱动点特性曲线DP确定，则已知端口的激励波形，通过图解法可求得响应的波形。

电路模型的概念
电路模型是指将电路抽象成为一个数学模型，以便于进行分析和设计的过程。

这个数学模型可以是代数方程、微分方程或差分方程等形式。

通过建立电路模型，可以使用电路理论和数学方法来分析电路的性能、计算电路的参数以及设计电路的功能等。

电路模型可以分为线性模型和非线性模型两种。

线性模型是指电路的参数和电源信号满足线性关系的模型，其特点是具有叠加原理。

非线性模型是指电路的参数和电源信号不满足线性关系的模型，其特点是具有非线性特性。

建立电路模型的过程需要根据电路的结构和特性确定电路的参数和方程，并进行求解。

在建立电路模型时，需要考虑电路的各种元件和信号的特性，如电阻、
电容、电感、电压、电流等。

同时，还需要考虑电路的工作状态和工作条件，如稳态、暂态、交流、直流等。

电路模型的应用十分广泛，可以用于电路的分析、计算和设计。

通过电路模型，可以预测电路的性能和仿真电路的工作过程，从而提高电路的可靠性和效率。

电路模型也是电子技术和通信技术领域的重要基础知识，对于电子工程师和通信工程
师来说，掌握电路模型的概念和应用是非常重要的。

电路基础原理电阻与电流的非线性关系电路是电子设备中至关重要的组成部分，而电流和电阻是电路中最基本的要素。

在传统的观念中，电阻和电流之间被认为是线性关系，也就是说，电流的大小直接取决于电阻的大小。

然而，在某些情况下，电阻和电流之间的关系并非线性，而是呈现出非线性的特性。

一、电阻和电流的基本原理首先，我们来了解一下电阻和电流的基本原理。

在电路中，电阻是指物质对电流流动的阻碍能力。

电阻的大小通常用欧姆（Ω）来表示，它的数值越大，电流流过时受到的阻力越大。

电流是指电子在电路中的流动，它的大小通过电流强度来衡量，单位是安培（A）。

传统的观念认为，电流的大小与电压直接成正比，与电阻成反比，即电流=电压/电阻。

这被称为欧姆定律，也是线性关系的简单体现。

二、电阻和电流非线性关系的原因然而，事实并非总是如此简单。

在某些特定的情况下，电流和电阻之间存在非线性关系。

一个常见的例子是半导体材料。

半导体材料（如二极管和晶体管）的电阻特性与其工作方式有密切关系。

在无功用的情况下，电流通过半导体材料的阻抗几乎为无穷大，相当于一个非常大的电阻。

但是，一旦施加正确的电压，半导体材料的电阻会迅速减小，电流也随之增大。

这种非线性的特性在电子设备中被广泛应用，例如调节电路中的电压稳定性和信号放大。

三、非线性关系的实际应用非线性关系的理论基础在实际中有着重要的应用。

例如，在音频系统中，人耳对声音的感知是非线性的，声音的响度与声音的强度之间并不是简单的线性关系。

通过利用非线性关系，音频系统可以更好地模拟人耳的感知特性，使声音更加逼真。

此外，非线性关系在信号处理和图像处理领域也有广泛的应用。

通过非线性处理算法，可以更好地提取和增强信号中相对较弱的信息，实现高质量的信号处理效果。

同样地，在图像处理中，非线性关系可以用来增强图像的对比度和细节，使图像更加生动鲜明。

结论:电路基础原理中，通常我们认为电阻与电流之间呈现一种简单的线性关系。

然而，在某些特殊情况下，电阻和电流之间的关系并非线性，而是呈现出非线性的特性。

混沌效应一、实验名称 非线性电路振荡周期的分岔与混沌二、实验原理⒈分岔与混沌 ⑴ 逻辑斯蒂映射考虑一条单位长度的线段，线段上的一点用0和1之间的数x 表示。

逻辑斯蒂映射是)1(x kx x -→其中k 是0和4之间的常数。

迭代这映射，我们得离散动力学系统 )1(1n n n x kx x -=+ ，0=n ，1，2…我们发现：①当k 小于3时，无论初值是多少经过多次迭代,总能趋于一个稳定的不动点; ②当k 大于3时，随着k 的增大出现分岔，迭代结果在两个不同数值之间交替出现，称之为周期2循环；k 继续增大会出现4，8，16，32…周期倍化级联；③很快k 在58.3左右就结束了周期倍增，迭代结果出现混沌,从而无周期可言。

④在混沌状态下迭代结果对初值高度敏感，细微的初值差异会导致结果巨大区别，常把这种现象称之为“蝴蝶效应”。

⑤迭代结果不会超出0～1的范围称为奇怪吸引子。

以上这些特点可用图示法直观形象地给出。

逻辑斯蒂映射函数是一条抛物线，所以先画一条)1(x kx y -=的抛物线，再画一条x y =的辅助线，迭代过程如箭头线所示（图1）。

图 1—A 不动点 图1—B 分岔周期2 图1—C 混沌 图1—D 蝴蝶效应图1⑵逻辑斯蒂映射的分岔图 以k 为横坐标，迭代200次以后的x 值为纵坐标，可得到著名的逻辑斯蒂映射分岔图。

X 0X A X B图2逻辑斯蒂映射的分岔图。

k 从2.8增大到4。

⒉ 非线性负阻电路振荡周期的分岔与混沌 ⑴非线性电路与非线性动力学实验电路如图3所示。

它由有源非线性负阻器件R ；LC 振荡器和移相器三部分构成。

图中只有一个非线性元件R ，它是一个有源非线性负阻器件；电感器L 和电容器C2组成一个损耗可以忽略的振荡回路；可变电阻Rv1+Rv2和电容器C1串联将振荡器产生的正弦信号移相输出。

较理想的非线性元件R 是一个三段分段线性元件。

图4所示的是该电阻的伏安特性曲线，从特性曲线显示加在此非线性元件上的电压与通过它的电流极性是相反的。

戴维南定理和诺顿定理适用于非线性网络电路。

非线性网络电路包括组件，如电容器，电感器和晶体管等，它们在电子电路中模拟或控制电子事件。

与线性网络电路相比，非线性网络电路的处理较复杂，这需要引入费米定律与维纳定律，电压和电流之间是线性的。

因此，为了有效解决非线性网络电路的处理问题，需要非常有效的方法来预测它们的运行行为。

这就是戴维南定理和诺顿定理所要解决的问题。

戴维南定理（Norton's Theorem）指出，对于任何非线性网络，它可以被抽象为一个由两个电源看门狗（源），一个电抗器和一个外部负载电阻所组成的系统。

任何形式的非线性网络都可以简化为此种模型，其中电源看门狗的电流和相应的电压是改变的。

该定理可以用来理解与控制非线性网络中流动的电���量，以及非线性系统如何受到电源看门狗和特定阻力的影响而变化。

诺顿定理（Norton's theorem）用于分析非线性网络电路，它可以将这种复杂的电路简化为一个简单的电源看门狗，一个阻抗器和一个恒定的外部负载阻抗。

该定理提供了电源和负载之间的对称关系，用于推导有关非线性系统特性的含义。

该定理最初用于分析晶体管和功率放大器，但它也可以用于更一般的网络，并可以有效地用于分析电源和负载之间的关系。

因此，戴维南定理和诺顿定理都是重要的理论框架，可以帮助我们有效地处理以及分析非线性网络电路的问题。

它们具有巨大的实用价值，可以帮助我们更好地理解电源看门狗和特定阻力如何影响非线性系统的行为，并建立准确的模型来预测它们的运行行为。

基于这些定理的原理，许多研究已经解决了许多非线性网络问题，有效地改进了技术水平和应用标准。

微波非线性电路理论的发展趋势所有的电子线路都是呈现非线性。

作为现代电路理论基础的线性假设，实际仅仅是一种近似。

当电路运用到微波和毫米波通信系统时候，其非线性肯定会影响系统性能。

非线性电路有强非线性和弱非线性电路之分。

如果电路的非线性及激励信号均比较弱，弱到不影响直流工作点的程度，称为弱非线性电路。

可用幂级数或Volterra级数进行分析。

对于强非线性电路而言上述条件不成立，一般采用斜波平衡分析法或时域法等。

以下分别阐述经典和现在新兴算法：经典分析法：1.谐波平衡法（HB）分析单一的频率信号激励强或弱的非线性电路。

用于分析功放、倍频器、带本振激励的混频器等。

谐波平衡法的基本思想是：找到一组端口电压波形（或者谐波电压分量），它应能使线性子网络方程和非线性子网络方程给出相同的电流。

实质就是建立谐波平衡方程，然后采用恰当的方法求解。

分为线性和非线性子网络的非线性微波、毫米波电路N 非线性元件的个数电路图中的N+1,N+2端口的激励源转换为端口1至N 的电流源建立谐波平衡方程：()0S N N G F V I Y V j Q I ⨯=++Ω+=通过优化法、牛顿法、分裂法或反射法求解端口电压向量V ，即非线性元件两端的电压波形。

2． 变换矩阵分析法（大信号—小信号分析法）分析两个频率信号激励的非线性电路，其中一个激励信号幅度很大而另一个幅度很小。

用于混频器、调制器、参量放大器、参量上变频器等（1） 先分析仅由大信号激励存在非线性器件，通常使用谐波平衡法。

（2） 然后把等效电路中的一个或多个非线性元件变换为小信号线性时变元件，再做小信号分析（此时无需再考虑激励的大信号）。

3． 广义谐波平衡分析法对于多频率大信号激励下的强非线性电路这类问题采用广义谐波平衡分析方法。

它的分析方法基本和HB 分析法一样，但是需要作如下两点修正：HB k p n n ωω=，=1，2广义HB 120k p p m n m n ωωω=+=±±，，，1，2N ＋1和N ＋2端口的激励电压向量：HB []11220T N b s b N V V V V V ++⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，，0，，广义HB []1112220T N b s s b N V V V V V V ++⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，，，0，，建立谐波平衡方程，采用优化法、牛顿法和分裂法求解。

第十七章 非线性电路简介◆ 重点：1、含有单个非线性电阻的电路的分析◆ 难点：1、 非线性电路的小信号分析法2、 求解简单非线性电路的三种方法3、 理解牛顿-拉夫逊算法的意义及使用分析非线性电阻电路的基本依据与分析线性电阻电路一样，依旧是克希霍夫定律。

在本书中，我们只讨论非线性非时变电阻电路。

本章只讨论一些简单的非线性电阻电路，为学习电子电路及进一步学习非线性电路理论提供基础，至于一般的非线性电阻电路的分析方法，超出了本书的范围。

有兴趣的同学可以参考相关的书籍。

17.1 非线性电阻元件在实际生活中，线性是相对的，非线性是绝对的。

研究非线性现象，具有十分重要的意义。

在本章中，我们主要介绍非线性电阻元件。

17.1.1 非线性电阻的定义所谓非线性电阻，是这样一种元件，其伏安关系可以用通过原点的遵循某种特定非线性关系，且该关系并不随着电路中的状态变化而变化。

在电子线路中，二极管与三极管是典型的非线性元件，如隧道二极管，其伏安关系为17.1.2 非线性电阻的分类u u 图17-1 非线性电阻的分类17.1.3 静态电阻与动态电阻一、静态电阻αtg i uR ==二、动态电阻βtg didu R d ==工作点i 图17-2 非线性电阻的静态电阻与动态电阻注意在该图中，实际上其静态电阻值为正，而动态电阻值为负值。

所谓“负电阻”是可以发出能量的理想元件，在本书中，并未讨论。

17.2 含有单个非线性电阻的电路的分析17.2.1 分析方法含有单个非线性电阻的电路，可以将原电路看成是两个单口网络组成的网络：其一为电路的线性部分，另一个为电路的非线性部分（只含有一个非线性电阻）12图17-2(a) 非线性电路分析示意图N 1 N 2 图17-2(b) 非线性电路分析示意图对于网络N 1，而言，其输出伏安关系为：i R u u o oc -=，而对于仅含一个非线性电阻的网络 N 2而言，其元件的伏安关系为：)(u f i =。