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1、电路分析,主编 吴安岚 副主编 智贵连 编写组 ： 吴安岚 智贵连 姬昌利 李博森中国水利水电出版社 2009、9、版,内容简介本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专业。,第10章 非线性电阻电路的概念,10.1 非线性电阻元件的伏安特性10.2 非线性电
2、阻电路计算简介10.3 小信号分析法,非线性电阻的电阻值不是常数，其值会随电流、电压值的变化而变化。电子元件、电气设备的一些特性可用非线性电阻元件来描述。本章只讨论简单非线性电阻电路的概念。,10.1 非线性电阻元件的伏安特性,其电流是电压的单值函数，用 表示。,10.1.1 非线性电阻元件的伏安特性曲线,流控型电阻,氖灯,隧道二极管,压控型电阻,普通二极管,单向电阻,其电流与电压间的关系为单值函数,理想二极管,其电压是电流的单值函数，用 表示。,双向电阻,单调型电阻,单向电阻,单向电阻,10.1.2 非线性电阻元件的电路符号,10.1.3 非线性电阻元件的静态电阻与动态电阻,伏安特性曲线上工
3、作点Q处电压坐标与电流坐标之比，工作点Q所处位置不同其静态电阻不相等。,静态电阻：,伏安特性曲线上工作点Q处电压增量与电流增量之比，工作点不同其动态电阻不相等。,动态电阻：,动态电阻即为工作点Q处u对i的导数。r1、r2分别为Q1、Q2点切线斜率的倒数。,上图所示两伏安特性曲线，存在弯曲的下降段，即u与i 的函数关系为减函数，电流增大时电压在下降，或者电压增大时电流在减小。在这下降段非线性元件的动态电阻为负值，即：,注意：,10.2 非线性电阻电路计算简介,分析非线性电阻电路的依据仍然是 KCL、KVL 和元件的VCR。,10.2.1 伏安曲线相交法,其它元件都是线性的，仅有一个非线性电阻元件
4、存在，并且已知该非线性电阻的伏安特性曲线。,适用于：,P270例101,图（b）虚线框内戴维南等效电路的伏安关系式（也称为负载线方程）如下式，其伏安特性曲线（也称为负载线）如图c中的直线MN。,可求得：,解：该电路ab左侧为一线性有源二端网络，可先求出其戴维南等效电路，见b图。,ab左侧线性电路和ab右侧非线性电路的两伏安特性曲线的交点才是唯一解答，其交点（也称为工作点）Q 的坐标：,10.2.2 VCR式联立求解法,适用于：,当电路中线性部分和非线性部分的VCR式均为已知时，就可联立两部分的VCR式来求解。,P271例102,解：根据KCL定律合并该电路虚线部分的两条支路，有,虚线左侧线性支
5、路的VCR式为,联立上述两式得,或,（舍去）,10.3 小信号分析法,小信号分析法是电子技术中常用的一种方法。,先假设仅有直流电压源UDD作用，如图（b）所示，线性部分的伏安关系式为：,图(a)为一含二极管的电路。,线性部分的伏安曲线与二极管的伏安曲线相交于Q点(静态工作点)， Q点是电路处理时变信号的基础电压、电流值,其坐标为（UQ、IQ）。,工作点Q的切线的斜率反映了二极管在该点的动态电阻 ,即,加上小时变信号后，二极管的电压、 电流值仅在Q点周围很小的范围内变化，可认为动态电阻不变。,考虑时变电压信号单独作用时，UDD不作用以短路替代；电容C对交流的容抗很小也视为短路。二极管用其动态电阻
6、来取代，使电路变成了线性电路，如图（c）所示。,根据图105（c）可确定由于时变电压信号的单独作用，引起的电压、电流变化量ud(t)、id(t)：,综合静态分析和动态分析的结果，二极管的电压、电流为：,以上结果也可以用图解法来解释，如图105（d）所示。,这反映了当信号变化很小时，在Q点附近非线性元件就可以用Q点的动态电阻来取代。Q点移动的结果是使二极管的电压、电流发生了相应的变化，如图105（d）中波形所示。,注意：当输入的时变电压振幅较大时, Q点沿的曲线移动与沿Q点处的切线移动产生很大分歧，小信号分析法就不适用了。,综上所述，小信号分析方法的步骤是：,1、 先假设仅有直流电源作用，用曲线相交法求静态工作点Q的坐标（UQ、IQ），然后画Q点的切线，确定动态电阻值。 2、画出小信号交流通路，也称为微变等效电路，用动态电阻值取代非线性电阻元件，计算电压、电流变化量ud(t)、id(t)。 3、综合静态和动态分析：,P273例103,解：（1）求静态工作点。线性部分的VCR式为,作负载线, 与隧道二极管伏安曲线交于Q点。 Q点的坐标为(0.6V, 5mA)。,过Q点作隧道二极管伏安曲线的切线，求得小信号电阻为：,（2） 画小信号动态电路，如图所示。,隧道二极管上电压、电流的变化量为,（3）综合静态和动态分析得,
