關於線性器件/系統和非線性器件/系統的區別

2021-01-08 電子發燒友
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關於線性器件/系統和非線性器件/系統的區別

李倩 發表於 2018-06-25 08:41:40

具有線性傳輸特性的器件/系統對於輸入信號只產生幅度和相位的變化，而不會產生新的頻率成分。

非線性器件/系統能對輸入信號的頻率進行搬移，或產生新的頻率成份，如諧波和交調。

許多在通常信號條件下具有線性特性的器件/系統可能會表現出非線性，如進入飽和區的放大器，這種情況對於無源器件(電纜；濾波器)和有源器件(放大器)都是存在的。

圖1 線性和非線性特徵

當用於系統傳輸信號時，傳輸信道電路應保證對輸入信號不產生波形變化的失真。非線性器件/系統會產生新的頻率成分，肯定會引起輸出信號波形變化。

但是，線性器件/系統，也會使波形發射變化。

要滿足波形不失真傳輸要求，器件/系統傳輸特性需滿足：

幅度/頻率特性在工作頻率範圍內要保持恆定，相位/頻率特性在工作頻率範圍內保持線性。

圖2  線性系統的不失真條件

下面的例子可以反映器件/系統的幅度/頻率特性對傳輸信號的影響。

例中線性網絡的激勵輸入信號為類似方波波形，該信號在頻域上包含三個頻率成份：基波；二次諧波；三次諧波。該信號通過線性網絡時，線性網絡具有的幅度/頻率特性對基波和三次諧波衰減大，使輸出信號頻譜發生變化，相應時域波形從方波變為圓滑類似正弦波形。

這是為什麼對放大器，濾波器等器件在工作頻帶範圍內幅/頻抖動(ripple)有嚴格要求的原因。

圖3  幅頻特性對信號的影響

類似的例子可以反映器件/系統相位/頻率特性對傳輸信號波形的影響。

在器件/系統實際工作中傳輸的信號都是佔有一定頻率帶寬的調製信號，如果器件/系統的相位/頻率特性不線性就會使調製信號波形發生變化，造成信號失真。

圖4   相頻特性對信號的影響

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