8.1. Общие сведения и математический аппарат

Линейные радиоэлементы применяются в делителях тока и напряжения, для интегрирования, дифференцирования, фильтрации сигналов, для обеспечения режимов работы нелинейных радиоэлементов. Линейные цепи, т.е. не содержат нелинейные элементы, не искажают форму гармонического сигнала (не создают новых частотных составляющих) и при их анализе можно применять принцип наложения. Цепи, содержащие хотя бы один нелинейный элемент, в общем случае ведут себя иным образом: форма проходящего через цепь гармонического сигнала искажается; нельзя применять принцип наложения. При искажении формы сигнала образуется уже иной сигнал с другими частотными составляющими. Нелинейные цепи и электрические фильтры, пропускающие требуемые частотные составляющие, образуют различные радиотехнические функциональные узлы, например:

• выпрямители, стабилизаторы напряжения и тока;

• модуляторы и демодуляторы;

• нелинейные резонансные усилители;

• смесители, умножители и делители частоты;

• автогенераторы;

• цифровые логические элементы.

В качестве нелинейных элементов могут применяться нелинейные катушки индуктивности (дроссели или трансформаторы в режиме насыщения), нелинейные конденсаторы (ёмкость контактных переходов полупроводниковых приборов), нелинейные резистивные радиоэлементы (полупроводниковые, электронные, ионные приборы). На данном этапе развития радиотехники наибольшее применение находят полупроводниковые радиоэлементы (приборы) и им в данном разделе уделяется основное внимание.

Основные задачи, встречающиеся при анализе нелинейных цепей:

• расчёт по постоянному току (выбор рабочей точки);

• расчёт в режиме малых переменных сигналов (линейная модель);

• аппроксимация – замена графических или заданных "таблично" характеристик нелинейных радиоэлементов аналитическими выражениями;

• анализ спектров выходных сигналов в нелинейных цепях с использованием аппроксимирующих аналитических выражений;

• составление по законам цепей и приближённое решение нелинейных уравнений.