Линейная схема

редактировать
электронные схемы, подчиняющиеся принципу суперпозиции

A линейная схема представляет собой электронную схему который подчиняется принципу наложения . Это означает, что выходной сигнал схемы F (x), когда к ней применяется линейная комбинация сигналов ax1(t) + bx 2 (t), равна линейной комбинации выходы из-за сигналов x 1 (t) и x 2 (t) применяются отдельно:

F (ax 1 + bx 2) = a F (x 1) + b F (x 2) {\ displaystyle F (ax_ {1} + bx_ {2}) = aF (x_ {1}) + bF (x_ {2}) \,}F (ax_ {1} + bx_ {2}) = aF (x_ {1}) + bF (x_ {2}) \,

Это называется линейной схемой потому что выход такой схемы является линейной функцией своих входов. Эквивалентным определением является то, что линейная цепь - это цепь, в которой, когда подается синусоидальный входное напряжение или ток с частотой частоты f, любой установившийся выход схемы (ток через любой компонент или напряжение между любыми двумя точками) также синусоидальный с частотой f.

Неформально, линейная цепь - это цепь, в которой значения электронных компонентов '(например, сопротивление, емкость, индуктивность, усиление и т. Д.) Не зависят от уровня напряжения или тока в цепи. Линейные схемы важны, потому что они могут усиливать и обрабатывать электронные сигналы без искажений. Примером электронного устройства, использующего линейные схемы, является звуковая система.

Содержание

  • 1 Линейные и нелинейные компоненты
  • 2 Значимость
  • 3 Приближение слабого сигнала
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки

Линейные и нелинейные компоненты

Линейная схема - это такая схема, в которой нет нелинейных электронных компонентов. Примерами линейных цепей являются усилители, дифференциаторы и интеграторы, линейные электронные фильтры или любые схемы, состоящие исключительно из идеальных резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, операционные усилители (в «ненасыщенной» области) и другие «линейные» схемы элементы.

Некоторые примеры нелинейных электронных компонентов: диоды, транзисторы и железный сердечник индукторы и трансформаторы, когда ядро ​​насыщено. Некоторые примеры схем, которые работают нелинейным образом: смесители, модуляторы, выпрямители, радиоприемники детекторы и цифровая логика. схемы.

Значение

Линейные схемы важны, потому что они могут обрабатывать аналоговые сигналы, не внося интермодуляционных искажений. Это означает, что отдельные частоты в сигнале остаются отдельными и не смешиваются, создавая новые частоты (гетеродины ).

Их также легче понять и проанализировать. Поскольку они подчиняются принципу суперпозиции, линейные схемы управляются линейными дифференциальными уравнениями и могут быть проанализированы с помощью мощных математических методов частотной области, включая Фурье. анализ и преобразование Лапласа. Они также дают интуитивное понимание качественного поведения схемы, характеризуя ее с помощью таких терминов, как усиление, фазовый сдвиг, резонансная частота, ширина полосы., Q-фактор, полюса и нули. Анализ линейной схемы часто можно выполнить вручную с помощью научного калькулятора.

Напротив, нелинейные схемы обычно не имеют решений в замкнутой форме. Они должны быть проанализированы с использованием приближенных численных методов с помощью компьютерных программ моделирования электронных схем, таких как SPICE, если требуются точные результаты. Поведение таких элементов линейной схемы, как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, может быть определено одним числом (сопротивление, емкость, индуктивность, соответственно). Напротив, поведение нелинейного элемента определяется его подробной передаточной функцией , которая может быть задана кривой линией на графике. Таким образом, для задания характеристик нелинейной схемы требуется больше информации, чем требуется для линейной схемы.

«Линейные» схемы и системы составляют отдельную категорию в электронном производстве. Производители транзисторов и интегральных схем часто делят свои продуктовые линейки на «линейные» и «цифровые». «Линейный» здесь означает «аналог »; линейная линия включает интегральные схемы, предназначенные для линейной обработки сигналов, такие как операционные усилители, усилители звука и активные фильтры, а также различные схемы обработки сигналов, которые реализуют нелинейные аналоговые функции, такие как логарифмические усилители, аналоговые умножители и детекторы пиков.

Аппроксимация слабого сигнала

Нелинейные элементы, такие как транзисторы, имеют тенденцию вести себя линейно, когда к ним подаются слабые сигналы переменного тока. Таким образом, при анализе многих схем, в которых уровни сигнала малы, например, в теле- и радиоприемниках, нелинейные элементы можно заменить линейной моделью слабого сигнала, что позволяет linear анализ методы, которые будут использоваться.

И наоборот, все элементы схемы, даже «линейные» элементы, демонстрируют нелинейность при увеличении уровня сигнала. По крайней мере, напряжение источника питания схемы обычно ограничивает величину выходного напряжения схемы. Выше этого предела выход перестает масштабироваться по величине с входом, что не соответствует определению линейности.

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-27 10:31:13
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте