线性电路与非线性电路的基础

如果你回想起你的第一节电子学课，很可能你所构建的所有电路都是线性电路，这意味着它们只包含电阻、电容和非铁素体电感。虽然这是对基本电路的基础进行重要介绍的好方法，但几乎所有现代电路都包含许多更复杂的元素和功能。

大多数现代电路在足够高的信号水平下运行，从而显示出非线性响应。以晶体管为例，它是现代计算的基本构件。我们利用输出电流的非线性响应来定义数字系统中的数字信号。这种非线性响应导致电流输出饱和，对应于ON数字信号。您可以在下一个PCB中构造许多其他电路，以提供您可能需要的功能。

《非线性电路:基础

区分非线性电路和线性电路的关键是输入和输出信号之间的关系。如果你画出线性电路的输出信号和输入信号的曲线图，那么对于所有输入信号电平，曲线图将是一条直线。在非线性电路中，输出不会是一条直线。相反，输出将是一条曲线。

在非线性电路中，另一种可能性是电路的输出是输入的分段函数。注意分段函数是非线性的，即使函数的每个区域在一定的输入范围内可能是线性的。由于输出信号在不同区域的不连续，因此根据定义，电路是非线性的。

如果这听起来令人困惑，考虑全波整流电路能量转化．整流电路的输出(在用电容平滑之前)本质上是输入的绝对值，函数abs(x)不满足线性函数的数学定义。一旦输出用电容平滑，输出就是一个直流信号加上一些非正弦纹波。你输入一个交流正弦信号，但你得到一个直流电压加上一个非正弦波。

这种类型的非线性电路利用非线性电路元件(特别是4个二极管)的响应在输出中产生所需的非线性响应。典型的电路网络可分为线性和非线性两部分，分别包含线性和非线性电路元素。一旦从网络的线性部分的输出输入到非线性电路元件，从电路的整体输出将是非线性的。很少有例外(例如，将微分器的输出放入积分器中)。

半波整流器和全波整流器是两种常见的非线性电路

对于一些人来说，有瞬态响应的线性电路是很常见的RLC网络)实际上是一个非线性电路。事实上，情况并非如此。在这种情况下，输出电流和驱动电压/电流之间的关系仍然是线性的。暂态响应是时间的非线性函数，而不是输入电压或电流，因此这仍然被定义为线性电路。交流驱动下的响应也是输入信号幅值和频率的复线性函数(即简单乘法)，因此仍然是线性响应。

非线性电路中的信号失真与反馈

非线性电路重塑(或扭曲)输入信号的能力正弦是非线性电路的核心特征。从低输入电压/电流水平的线性区域到高输入非线性区域的转变会使信号在频域和时域都发生畸变。这种效应在具有饱和和反馈的电路中非常重要，在频域和时域都是如此。

以运算放大器为例，运算放大器是一种常见的非线性电路元件。当用低电平输入信号驱动时，输出将是输入的线性函数。在高输入时，输出将趋于平稳，并在一个固定值饱和。这对于饱和输入正弦信号是有用的，一旦它超过某个饱和阈值，本质上将正弦波转换为方波(例如，施密特触发电路)。这个想法，不同的频率可以修改为输入信号强度的函数，是线性和非线性的核心特征滤波器的设计．

在放大器或其他具有非线性元件的电路中，正反馈会导致非线性响应的不稳定性。注意，不稳定性并不局限于非线性电路;某些线性定常电路在有反馈时可能变得不稳定。无论你使用的是哪种类型的电路，你都可以通过识别电路传递函数中的极点和零点来识别稳定区域，无论是直流驱动还是交流驱动。对于线性电路，这可以很容易地手工完成，对于非线性电路，也可以使用电路模拟器进行数值计算。

许多非线性电路都包括放大器

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