諧波是一種會(huì)妨礙電路和通信的電學(xué)現(xiàn)象；它源于各種非線性元件存在的放大機(jī)制，如二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等非線性元件。非線性元件會(huì)使輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的關(guān)系失去線性，從而導(dǎo)致信號(hào)的波形發(fā)生畸變和產(chǎn)生諧波。
下面，我們將進(jìn)一步詳細(xì)的介紹諧波產(chǎn)生的原因。
1. 非線性元件的非線性響應(yīng)特性
非線性元件，如二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等主要是電子元件負(fù)責(zé)電流流動(dòng)和電信號(hào)放大，不滿足歐姆定律，不能簡(jiǎn)單地表示為電壓與電流的線性關(guān)系。當(dāng)非線性元件受到輸入信號(hào)的高頻干擾時(shí)，由于其非線性響應(yīng)特性，會(huì)產(chǎn)生頻率高于原始信號(hào)頻率的多倍的諧波信號(hào)。
2. 濾波電容的失效
在一個(gè)電路中，電容被用來對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波。然而，如果加入了干擾信號(hào)，這個(gè)電容就會(huì)變得失效，產(chǎn)生諧波信號(hào)。這是因?yàn)楦蓴_信號(hào)可以使電容不能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行濾波，導(dǎo)致電容在其被繞過時(shí)產(chǎn)生諧波。
3. 高速切換過程
在電子電路中，有很多信號(hào)傳輸過程中都會(huì)發(fā)生高速切換，快速的電流變化方向會(huì)導(dǎo)致大量的諧波信號(hào)產(chǎn)生。比如開關(guān)電源、交流電動(dòng)機(jī)等。
4. 整流現(xiàn)象
在橋式整流電路中，當(dāng)輸入電流在過零點(diǎn)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，電路中會(huì)引入短暫的通斷信號(hào)，從而產(chǎn)生諧波失真現(xiàn)象。這是由于整流過程中，在非線性元件處激發(fā)的諧波會(huì)在整流過程中產(chǎn)生更復(fù)雜的波形。
5. 線路共振
當(dāng)元件和線路的電容和電感具有一定的響應(yīng)頻率時(shí)，諧振會(huì)發(fā)生，并對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。共振點(diǎn)上的電路或元件會(huì)在諧振頻率處振蕩，產(chǎn)生諧波振幅干擾。此外，諧振頻率也會(huì)對(duì)噪聲、交流干擾等產(chǎn)生敏感反應(yīng)。
總之，諧波產(chǎn)生的原因比較多，而非線性元件的非線性響應(yīng)特性是主要原因之一。因此，學(xué)習(xí)如何避免諧波對(duì)電路系統(tǒng)的妨礙變得至關(guān)重要，不僅能提高系統(tǒng)的性能和效率，也能保證電路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。