30非线性电阻电路.pdf

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1、1 今日作业 今日作业 13 4 13 9 13 16 第13章 非线性电阻电路分析第13章 非线性电阻电路分析 由电压源 电流源和电阻元件构成的电路 称为由电压源 电流源和电阻元件构成的电路 称为 电阻电路电阻电路 由独立电源和线性电阻构成的电阻电路 称为 由独立电源和线性电阻构成的电阻电路 称为线性电阻电路线性电阻电路 否则称为 否则称为非线性电阻电路非线性电阻电路 分析非线性电阻电路的基本依据仍然是 分析非线性电阻电路的基本依据仍然是 KCL KVL 和元件的和元件的VCR 非线性电阻电路的一般分析方 法已超出本课程的范围 本书只讨论简单非线性电阻 电路的分析 为以后学习电子电路打下基础

2、 非线性电阻电路的一般分析方 法已超出本课程的范围 本书只讨论简单非线性电阻 电路的分析 为以后学习电子电路打下基础 第13章 非线性电阻电路分析第13章 非线性电阻电路分析 13 1 非线性电阻元件非线性电阻元件 13 2 非线性电阻的串联和并联非线性电阻的串联和并联 13 3 分段线性化分段线性化 13 4 小信号分析法小信号分析法 电压电流特性曲线通过电压电流特性曲线通过u i平面坐标原点直线的二端电 阻 称为 平面坐标原点直线的二端电 阻 称为线性电阻线性电阻 否则称为 否则称为非线性电阻非线性电阻 13 1 非线性电阻元件非线性电阻元件 一 分类 二 图形符号 三 静态电阻和动态电阻

3、 四 主要特性 一 分类 二 图形符号 三 静态电阻和动态电阻 四 主要特性 一 分类一 分类 按照非线性电阻特性曲线的特点可以将它们进行分类 按照非线性电阻特性曲线的特点可以将它们进行分类 1 流控型电阻 流控型电阻 其电压是电流的单值函数 即其电压是电流的单值函数 即u f i 2 压控型电阻 压控型电阻 其电流是电压的单值函数 即其电流是电压的单值函数 即i g u 3 单调型电阻 单调型电阻 其电压既是电流的单值函数 可用其电压既是电流的单值函数 可用u f i 表示 同时电流又是电压的单值函数 可用 表示 同时电流又是电压的单值函数 可用i g u 表示 表示 图图 a 所示隧道二极

4、管是所示隧道二极管是压控型电阻压控型电阻 图 图 b 所示氖灯是所示氖灯是流控型电阻流控型电阻 图 图 c 所示普通二极管既是压控型电阻 又是流控型电阻 即为 所示普通二极管既是压控型电阻 又是流控型电阻 即为单调型电阻单调型电阻 图 图 d 所示理想二极管既不是流控电阻 又不是压控电阻 所示理想二极管既不是流控电阻 又不是压控电阻 2 其特性曲线对称于原点的电阻 称为其特性曲线对称于原点的电阻 称为双向电阻双向电阻 否则 称为 否则 称为单向电阻单向电阻 图 图 b 所示氖灯是双向电阻 图所示氖灯是双向电阻 图 a c d 所示隧道二极管 普通二极管和理想二极管都是单向电 阻 单向性的电阻器

5、件在使用时必须注意它的正负极性 不能任意交换使用 所示隧道二极管 普通二极管和理想二极管都是单向电 阻 单向性的电阻器件在使用时必须注意它的正负极性 不能任意交换使用 二 图形符号二 图形符号 三 静态电阻和动态电阻三 静态电阻和动态电阻 1 静态电阻 工作点上 1 静态电阻 工作点上uQ与与iQ之比之比 Q Q u Rtg I 2 动态电阻 工作点上电压增量与电流增量 之比的极限 2 动态电阻 工作点上电压增量与电流增量 之比的极限 d du Rtg di 为了计算需要 非线性电阻有两种电阻 为了计算需要 非线性电阻有两种电阻 a 不同 不同Q点 点 R Rd d都不同 都不同 b 同一 同

6、一Q点点R Rd c 对具有 对具有N形或形或S形特性曲线的非线性电阻 在特性曲 线的下倾段其动态电阻为负值 具有 形特性曲线的非线性电阻 在特性曲 线的下倾段其动态电阻为负值 具有 负电阻负电阻 性质 性质 显然 显然 1 叠加定理不适用于非线性电阻 2 非线性电阻可以产生频率不同于输入 频率的输出 起 1 叠加定理不适用于非线性电阻 2 非线性电阻可以产生频率不同于输入 频率的输出 起 倍频倍频 作用 3 输入信号很小时 非线性电阻可作 线性电阻来处理 误差不很大 4 非线性电阻的单向导电性可作为整 流用 作用 3 输入信号很小时 非线性电阻可作 线性电阻来处理 误差不很大 4 非线性电阻

7、的单向导电性可作为整 流用 四 非线性电阻的主要性质 四 非线性电阻的主要性质 3 11 1 2 10022208ViA u 解 解 3 22 2cos314 A 1002cos314 2cos314 itutt 33 cos34cos3cos 8cos6cos2cos3 利用三角恒等式 利用三角恒等式 例 设有一个非线性电阻 其伏安特性例 设有一个非线性电阻 其伏安特性 3 100Vuf iii 12121212 2 uf iiuuu 设问是否等于 设问是否等于 3 3 10 i imA 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 当当 时 由此产生的误差

8、有多大 时 由此产生的误差有多大 1 试分别求出试分别求出i1 2A i2 2cos314tA和和i3 10A对应电压对应电压 u1 u2 u3的值 的值 性性 2 200 cos 3146 cos 3142 cos 942uttt 206 cos 3142 cos 942tt 3 33 10A 100 10102000Viu 例 设有一个非线性电阻 其伏安特性例 设有一个非线性电阻 其伏安特性 3 100Vuf iii 12121212 2 uf iiuuu 设问是否等于 设问是否等于 3 3 10 i imA 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻

9、当当 时 由此产生的误差有多大 时 由此产生的误差有多大 1 试分别求出试分别求出i1 2A i2 2cos314tA和和i3 10A对应电压对应电压 u1 u2 u3的值 的值 性性 3 3 12121212 33 12121 212 33 11221 212 121 212 2 100 100 3 100 100 3 3 uf iiiiii iiiii i ii iiiii i ii uui i ii 1212 uuu 例 设有一个非线性电阻 其伏安特性例 设有一个非线性电阻 其伏安特性 3 100Vuf iii 12121212 2 uf iiuuu 设问是否等于 设问是否等于 3 3

10、10 i imA 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 当当 时 由此产生的误差有多大 时 由此产生的误差有多大 1 试分别求出试分别求出i1 2A i2 2cos314tA和和i3 10A对应电压对应电压 u1 u2 u3的值 的值 性性 此非线性电阻视为100 线形电阻 误差为0 0001 此非线性电阻视为100 线形电阻 误差为0 0001 3336 3 10 100 10 10 10 10 110 imA uV 当时当时 例 设有一个非线性电阻 其伏安特性例 设有一个非线性电阻 其伏安特性 3 100Vuf iii 12121212 2 uf

11、iiuuu 设问是否等于 设问是否等于 3 3 10 i imA 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 忽略式中 把此电阻作为100 线形电阻 当当 时 由此产生的误差有多大 时 由此产生的误差有多大 1 试分别求出试分别求出i1 2A i2 2cos314tA和和i3 10A对应电压对应电压 u1 u2 u3的值 的值 性性 由线性电阻串联和并联组成的单口网络 就端口特性 而言 等效于一个线性电阻 其电阻值可用串联和并联等 效电阻的公式求得 由线性电阻串联和并联组成的单口网络 就端口特性 而言 等效于一个线性电阻 其电阻值可用串联和并联等 效电阻的公式求得 1 n k k u RR i 1

12、 n k k i GG u 由非线性电阻由非线性电阻 也可包含线性电阻也可包含线性电阻 串联和并联组成的 单口网络 就端口特性而言 等效于一个非线性电阻 其 串联和并联组成的 单口网络 就端口特性而言 等效于一个非线性电阻 其 VCR特性曲线可用特性曲线可用解析法或图解法解析法或图解法求得 求得 13 2 非线性电阻的串联与并联非线性电阻的串联与并联13 2 非线性电阻的串联与并联非线性电阻的串联与并联 一 非线性电阻的串联 二 非线性电阻的并联 三 非线性电阻的混联 四 简单非线性电阻电路的分析 一 非线性电阻的串联 二 非线性电阻的并联 三 非线性电阻的混联 四 简单非线性电阻电路的分析

13、12 12 1 iii uuu 由KCL KVL 由KCL KVL 112212 ufifififif i 两个电流控制型电阻串联后的等效非线性电阻为一个 电流控制型电阻 两个电流控制型电阻串联后的等效非线性电阻为一个 电流控制型电阻 则 则 一 非线性电阻的串联一 非线性电阻的串联 111222 uf iufi 设两个非线形电阻都是电流控制型 设两个非线形电阻都是电流控制型 性性 2 画法 同一电流下 的 2 画法 同一电流下 的u1 u2相加得相加得u 1 1 1 1 1 121122 iiiuuuu 如时 如时 1 1 1 12 uuuiuf i 取不同 逐点画出得 取不同 逐点画出得

14、3 如果两个非线性电阻中有一个是电压控制型的 在电流 值的某范围内电压是多值的 则写不出 3 如果两个非线性电阻中有一个是电压控制型的 在电流 值的某范围内电压是多值的 则写不出u f i 的形式 但用 图解法总可得到等效非线性电阻的伏安特性 的形式 但用 图解法总可得到等效非线性电阻的伏安特性 返回返回 4 12 12 1 uuu iii 由KCL KVL 由KCL KVL 111222 ig uig u 设两个非线形电阻都是电压控制型 设两个非线形电阻都是电压控制型 112212 igugugugug u 两个电压控制型电阻并联后的等效非线性电阻为 一个电压控制型电阻 两个电压控制型电阻并

15、联后的等效非线性电阻为 一个电压控制型电阻 二 非线性电阻的并联二 非线性电阻的并联 2 画法 同一电压下的2 画法 同一电压下的i1 i2相加得相加得i 3 如果两个非线性电阻中有一个是电流控制型的 在电压值 的某范围内电流是多值的 则写不出 3 如果两个非线性电阻中有一个是电流控制型的 在电压值 的某范围内电流是多值的 则写不出i g u 的形式 但用图解 法总可得到等效非线性电阻的伏安特性 的形式 但用图解 法总可得到等效非线性电阻的伏安特性 返回返回 先求先求R1 1 R2 2并联的等效非线性电阻并联的等效非线性电阻R12 12的伏安特性 再求 的伏安特性 再求R3 3 R12 12串

16、联的等效非线性电阻的伏安特性 串联的等效非线性电阻的伏安特性 三 非线性电阻的混联三 非线性电阻的混联 图解法图解法 返回返回 四 简单非线性电阻电路的分析四 简单非线性电阻电路的分析 图图 a 表示含一个非线性电阻的电路表示含一个非线性电阻的电路 它可以看作是一 个线性含源电阻单口网络和一个非线性电阻的连接 如图 它可以看作是一 个线性含源电阻单口网络和一个非线性电阻的连接 如图 b 所示 图中所示非线性电阻可以是一个非线性电阻元 件 也可以是一个含非线性电阻的单口网络的等效非线性 电阻 这类电路的分析方法下 所示 图中所示非线性电阻可以是一个非线性电阻元 件 也可以是一个含非线性电阻的单口网络的等效非线性 电阻 这类电路的分析方法下 1 将线性含源电阻单口网络用戴维南等效电路代替 将线性含源电阻单口网络用戴维南等效电路代替 2 写出戴维南等效电路和非线性电阻的 写出戴维南等效电路和非线性电阻的VCR方程 方程 oco uuR i ig u 求得求得 o uuR g u 这是一个非线性代数方程 若已知这是一个非线性代数方程 若已知i g u 的解析式 则可用 的解析式 则可用解析法解