Отклик нелинейной цепи на гармонический входной сигнал

Как уже отмечалось, существенно упростить анализ процессов в нелинейной цепи удается при ее теоретическом представлении последовательно соединенными безынерционным НЭ и линейной цепью — фильтром. Проанализируем физические процессы, протекающие в нелинейной цени (рис. 5.4, а), при воздействии па вход безынерционного НЭ z простейшего гармонического сигнала w,(f) = U_mcoscof и постоянного напряжения смещения U₀.

Рис. 5.4. Цепь с нелинейным элементом:

а — схема; б, в — графики процессов Используя характеристику безынерционного НЭ и проведя несложные графические построения, найдем аналитическую запись формы тока на выходе цепи в зависимости от фазового угла н = соt (рис. 5.4, б, в). Вследствие нелинейности характеристики НЭ форма тока становится несинусоидальной.

Причину искажения формы гармонического колебания нетрудно пояснить. Поскольку ток и напряжение связаны линейной зависимостью А/ = SAu, а крутизна ВАХ на разных участках неодинаковая (имеет нелинейный характер), то равным приращениям напряжения, А и отвечают неравные приращения тока Ай Так как функция тока, протекающего через НЭ, периодична (см. рис. 5.4, в), то ее можно представить тригонометрическим рядом Фурье.

где /₀,1_п — амплитуды постоянной и гармонических составляющих.