線性電路和非線性電路之間的區(qū)別-線性和非線性元件用于構(gòu)建電氣設(shè)備。了解這些器件的基本設(shè)計(jì)需要對線性和非線性電路有基本的了解。在這篇文章中，將了解什么是線性和非線性電路，它們的區(qū)別，線性和非線性電路的元素，以及一些例子。

　　線性電路和非線性電路的主要區(qū)別是什么？

　　輸入和輸出信號之間的關(guān)系是非線性電路和線性電路之間的區(qū)別。對于所有輸入信號速率，如果確定線性電路的輸出信號和輸入信號之間的關(guān)系，則數(shù)字將是一條直線。非線性電路的輸出不是一條直線。相反，曲線將是輸出。

　　在非線性電路中，另一種可能性是輸出是輸入的分段函數(shù)。雖然函數(shù)的每個部分在一定的輸入范圍內(nèi)是線性的，但分段函數(shù)是非線性的。根據(jù)定義，電路是非線性的，因?yàn)檩敵鲂盘栐诓煌恢檬遣贿B續(xù)的。

　　如果這聽起來奇怪，考慮使用全波整流電路進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換。整流電路的輸出僅為輸入的絕對值（電容平滑前），函數(shù)ABS（x）不符合線性函數(shù)的數(shù)學(xué)定義。在使用電容器平滑輸出后，結(jié)果是具有一些非正弦紋波的直流信號。你傳輸一個交流正弦信號，但你得到一個直流電壓和一個非正弦波作為回報(bào)。

　　為了在輸出中實(shí)現(xiàn)必要的非線性響應(yīng)，這種形式的非線性電路利用非線性電路元件（特別是四個二極管）的響應(yīng)。典型電路網(wǎng)絡(luò)的線性和非線性元件分別包括線性和非線性電路元件。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)輸出的線性段饋入非線性電路元件時(shí)，電路的總輸出變?yōu)榉蔷€性。除少數(shù)例外（即將微分器的輸出放入積分器）。訪問這里，從根本上了解線性和非線性電路之間的區(qū)別。

　　有些人認(rèn)為具有瞬態(tài)響應(yīng)的線性電路（例如RLC網(wǎng)絡(luò)）本質(zhì)上是非線性電路。事實(shí)并非如此。在該布置中，輸出電流和驅(qū)動電壓/電流之間的關(guān)系保持線性。

　　由于瞬態(tài)響應(yīng)是時(shí)間的非線性函數(shù)，而不是輸入電壓或電流，因此電路仍被歸類為線性。在交流驅(qū)動下，仍然有線性響應(yīng)，因?yàn)轫憫?yīng)是輸入信號振幅和頻率的復(fù)雜線性函數(shù)（即簡單乘法）。

　　什么是線性和非線性電路？

　　簡而言之，線性電路是電阻、電容和電感等特性保持不變的電路。線性電路是電路參數(shù)不隨電壓和電流變化的電路。

　　線性電路就是具有恒定電路參數(shù)（電阻、電感、電容、波形、頻率等）的電路。

　　線性一詞在最基本的意義上是指連同一條直線。顧名思義，線性電路在電流和電壓之間具有線性特性，這意味著流過電路的電流與施加的電壓成正比。

　　當(dāng)施加的電壓增加時(shí)，流過電路的電流也會增加，反之亦然。如果把它畫在電流和電壓之間（對角線），電路輸出特性曲線將顯示為一條直線。

　　非線性電路也是一種電路，其參數(shù)隨電流和電壓的變化而變化。非線性電路是指波形、電阻、電感等參數(shù)可變的電路。

　　線性電路與非線性電路的區(qū)別

　　通常，術(shù)語線性指的是一條看起來呈對角線的直線，描述電壓和電流之間的線性特性。換句話說，流過電路的電流與電壓成正比。當(dāng)電壓增加時(shí)，電路中的電流也會增加，反之亦然。線性電路的輸出特性如下圖所示，顯示了電流和電壓之間的關(guān)系。

　　線性電路的輸出響應(yīng)與輸入的精度成正比。施加的正弦波具有頻率F，輸出表明兩個站之間的電壓具有與施加的正弦波相同的頻率。

　　非線性電路的輸出特性類似于電壓和電流之間的曲線，如下圖所示。

　　線性電路和非線性電路的另一個區(qū)別是電路的求解方式。在線性電路中，可以使用簡單的技術(shù)和計(jì)算器輕松地求解電路。與非線性電路相比，線性電路易于求解。

　　非線性電路比線性電路更難求解，因?yàn)樗鼈冃枰罅康臄?shù)據(jù)和知識。由于技術(shù)的巨大進(jìn)步，現(xiàn)在可以使用Multisim、MATLAB和PSPICE等電路仿真工具對線性和非線性電路的輸出曲線進(jìn)行建模和分析。

　　可以利用線性和非線性方程來識別線性電路和非線性電路之間的差異。它們是y=x+2和y=x2。

　　下圖顯示了上述兩個方程的圖形版本。如果任何方程在圖中用直線表示，則為線性方程。如果方程是曲線，則方程是非線性的。

　　分段線性由以下公式表示，分段線性XY軸圖也如下所示。因?yàn)椴荒苡孟旅娴墓絹肀硎具@個方程，所以認(rèn)為它是一個非線性方程。

　　線性和非線性電路的元件

　　非線性元件是非線性電路中的電氣元件，電流和電壓之間沒有線性關(guān)系。二極管是非線性元件的一個例子。沒有非線性元件的電路稱為線性電路。晶體管、各種半導(dǎo)體器件、真空管、鐵芯電感器和變壓器都是非線性元件的例子。分段線性描述了非線性曲線中線性曲線的存在性。

　　線性電路中的線性元件也是電氣元件，電壓和電流之間存在線性關(guān)系。最常見的線性元件是電阻器，其次是電容器和空心電感器。

　　線性電路示例

　　電阻和電阻電路、電感和電感電路、電容和電容電路都是線性電路的例子。

　　非線性電路實(shí)例

　　二極管、變壓器、鐵芯、電感器和晶體管是具有非線性元件的非線性電路的示例。

　　線性和非線性電路的應(yīng)用

　　在電路中，使用了線性和非線性電路。可以使用這些電路來確定壓降和電流。

　　非線性電路中的信號失真與反饋

　　非線性電路最重要的特性之一是，它可以塑造（或扭曲）輸入信號，無論其是否為正弦信號。從低輸入電壓/電流的線性區(qū)域變?yōu)楦咻斎腚妷?電流的非線性區(qū)域?qū)⑹剐盘栐陬l域和時(shí)域上發(fā)生畸變。這種效應(yīng)在具有飽和和反饋的電路的頻域和時(shí)域中都很重要。

　　考慮運(yùn)算放大器，它是一種常見的非線性電路元件。當(dāng)使用低電平輸入信號驅(qū)動時(shí)，輸出將是輸入的線性函數(shù)。當(dāng)輸入高時(shí)，輸出將穩(wěn)定并飽和在設(shè)定值。這可用于在輸入正弦信號達(dá)到一定飽和水平后對其進(jìn)行飽和，并有效地將正弦波轉(zhuǎn)換為方波（如施密特觸發(fā)電路）。線性和非線性濾波器設(shè)計(jì)的一個關(guān)鍵方面是能夠根據(jù)輸入信號強(qiáng)度修改多個頻率。

　　在放大器或其他具有非線性元件的電路中，正反饋會導(dǎo)致不穩(wěn)定的非線性響應(yīng)。值得注意的是，不穩(wěn)定性不僅限于非線性電路；在存在反饋的情況下，即使是線性時(shí)不變電路也會變得不穩(wěn)定。找到電路傳遞函數(shù)中的極點(diǎn)和零點(diǎn)將幫助您找到穩(wěn)定區(qū)域，而不管您處理的是哪種類型的電路。對于線性電路，這可以很容易地手動完成，但對于非線性電路，必須使用電路模擬器進(jìn)行數(shù)值模擬。

　　如果你想研究PCB上非線性電路的行為，你需要PCB布局和設(shè)計(jì)軟件，其中包含你需要的電路和信號分析功能。您可以使用Allegro PCB designer和一系列綜合設(shè)計(jì)和分析工具創(chuàng)建線性和非線性電路。您將可以訪問大型零部件庫，包括與仿真工具配合良好的電氣模型。

　　本文將解釋什么是線性和非線性電路，以及線性和非線性電路之間的區(qū)別。希望通過閱讀本文，您對線性和非線性電路有一個基本的了解。如果您對本文或如何為工程設(shè)計(jì)人員實(shí)施電氣項(xiàng)目有任何疑問，請隨時(shí)在下面的框中進(jìn)行評論。