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关于线性、线性放大和“线性振荡”。

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HWM|  楼主 | 2012-8-15 15:50 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
“线性”是个被用得最“烂”的词,但何谓线性有多少人清楚?在此有必要阐明相关概念及其应用。


一、线性

线性按数学说法指两个概念——线性空间和线性算子(或变换)。

1)线性空间——指由某组基的所有线性组合所形成的空间。

2)线性算子——保持线性组合不变性的算子,如

    A(k1 X1 + k2 X2 + ... + kn Xn) = k1 A(X1) + k2 A(X2) + ... + kn A(Xn)


二、线性时不变系统(LTI)

系统具备线性特性通常还不够,一般在此基础上还需要假设系统特性的时间平移不变性(这是个非常合理的假设前提)。我们所研究分析的系统应该不依赖于某个特定的时间坐标。具备了这些特点系统通常就称为线性时不变系统(LTI)。


三、线性放大

这是个非常熟悉的概念,为了“保真”地处理信号必须采用具备线性时不变的放大处理系统,至少这是个理想的终极目标。为此通常采用牺牲一定的动态范围,以求得系统局部的线性近似。


四、“线性振荡”

首先认识“数学”上的线性振荡是个什么东西。设有线性时不变算子A,信号X,“线性振荡”的方程就是

    A X = 0

表示这个线性时不变系统没有外界激励。

由系统的线性特性可知,若X1、X2、...、Xn是方程的解,则其线性组合(k1 X1 + k2 X2 + ... + kn Xn)同样也是这个方程的解。所有解构成此方程的一个线性解空间。线性空间是无穷且无界的,故其解也无穷且无界,即无法确定解得“幅度”。虽然无法确定幅度,但却可以确定其他某些特性(如线或面子空间的方向)。在“线性振荡”系统中可以确定谐振频率和稳态条件等。


五、振荡器的非线性本质

虽然“线性振荡”可以起振,但由于线性空间的“平直”特性,其振荡幅度将趋于无限。为此必须存在“非线性边界”以维持震荡幅度的稳定。可见,非线性是振荡器稳定的本质所在。


六、具体分析一个振荡器(线性分析)

设有一个电容三点式振荡器,BE间电容为C1、CE间电容为C2,BC间电感为L、BJT的BE间电阻为rb、集电极电阻为Rc

分析电路可得下列方程

    [C1 C2 L S^3 + (C1 / Rc + C2 / rb) L S^2 + (C1 + C2 + L / Rc / rb) S + 1 /Rc + (1 + β) / rb] Uc = 0

显然可以通过解出特征值得到Uc的通解。

下面分析稳态条件下的结果。令 S = j ω,代入得方程组

    C1 C2 L ω^2 - C1 - C2 - L / Rc / rb = 0

    (C1 / Rc + C2 / rb) L ω^2 - 1 / Rc - (1 + β) / rb = 0

忽略Rc(即令Rc = ∞),有关系

    ω^2 = (C1 + C2) / (C1 C2 L)

    C2 / C1 = β
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参与人数 2威望 +12 收起 理由
tyw + 10 受教了,哈哈
maychang + 2 言简意赅

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沙发
elec921| | 2012-8-15 19:16 | 只看该作者
沙发……舒服

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板凳
yhf311| | 2012-8-16 08:59 | 只看该作者
先留名,后阅读。

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地板
maychang| | 2013-6-28 17:32 | 只看该作者
此帖居然没有多少回复。

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5
xyz549040622| | 2013-6-28 17:39 | 只看该作者
maychang 发表于 2013-6-28 17:32
此帖居然没有多少回复。

曲高和寡,高山流水

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6
歼飞2012| | 2013-6-30 12:00 | 只看该作者
想起我那一门还挂在树上的《信号与系统》  确实很重要

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