簡單非線性電路分析(已修改)
2025-01-30 19:13 本頁面
【正文】 第 6章 簡單非線性電阻 電路分析 非線性元件與非線性電路的基本概念 非線性電阻 非線性電阻電路方程的建立 非線性電阻電路的分段線性化解析法 非線性電阻電路的小信號分析法 非線性電阻電路的圖解法 ? 重點 : 非線性電阻元件及其約束關(guān)系，簡單非線性電阻電路的圖解分析法 ,小信號分析法。 1. 非線性元件 (nonlinear ponent )： 當(dāng)元件的參數(shù)值隨其端電壓或端電流的數(shù)值或方向發(fā)生變化時 ， 這樣的元件就是非線性元件 ， 非線性元件的伏安特性不再是通過坐標(biāo)原點的直線 。 非線性元件與非線性電路的 基本概念 非線性元件也分為二端元件和多端元件以及時變元件和時不變元件 ， 本章僅討論非線性時不變二端電阻元件及其所構(gòu)成的電路 。 2. 非線性電路 (nonlinear circuit)： 僅由非線性電阻元件 、 線性電阻元件 、 獨立電源和受控源等組成的電路稱為非線性電阻電路 。 非線性電阻電路在非線性電路中占有重要的地位 ， 它不僅可以構(gòu)成許多實際電路的合理模型 ， 其分析方法也是研究含有非線性電容元件 、非線性電感元件的非線性動態(tài)電路的基礎(chǔ) 。 嚴格地講 ， 實際電路都是非線性的 。 非線性電阻 不服從歐姆定律的電阻元件 ， 即 u?i特性不能用通過坐標(biāo)系原點的直線來表示的電阻元件 ， 稱為非線性電阻元件 。 元件符號 1. 非線性電阻的分類 非單調(diào)電阻元件一般可分為電流控電阻元件(currentcontrolled resistor)和電壓控電阻元件 (voltagecontrolled resistor)兩類 。 （ 1） 非單調(diào)電阻 非線性電阻按其伏安特性可以分為三大類 ，即非單調(diào)電阻 、 單調(diào)電阻和多值電阻 。 ◆ 電流控電阻元件 u = f (i) 為單值函數(shù) 如充氣二極管 (gas diode) Oi54i3i2i1i 1u 2u 3uu負 阻 區(qū) 這種曲線呈 S形，因而在一段曲線內(nèi)，電壓隨電流增加而下降，各點斜率均為負，故而稱具有這類伏安特性的電阻為形（微分）負阻 。 ◆ 電壓控電阻元件 如 隧道二極管 (tunnel diode) 這種曲線呈 N形，因而在一段曲線內(nèi)，電流隨電壓增加而下降，各點斜率均為負，故而稱具有這類伏安特性的電阻為形（微分）負阻。 Oi3i2i1i1u 2u 3u u負 阻 區(qū)4u 5ui = g(u) 為單值函數(shù) 若非線性電阻的端電壓可以表示為其端電流的單值函數(shù) ， 端電流又可以表示為其端電壓的單值函數(shù) ， 即有 （ 2） 單調(diào)型電阻 u = f (i) 為單值函數(shù) i = g(u) 為單值函數(shù) 同時成立，而且 f 和 g互為反函數(shù)，則稱之為單調(diào)型電阻。 PN結(jié)二級管是最為典型的單調(diào)型電阻 。 ??u(a)i OiQI??PuQU( b )Oi u( c )B A 單調(diào)型電阻既是流控電阻又是壓控電阻 ， 其伏安特性曲線為嚴格單調(diào)增或嚴格單調(diào)減的 。 若非線性電阻的某些端電流對應(yīng)于多個端電壓值 ， 而某些電壓又對應(yīng)于多個端電流值 ， 則稱為多值電阻 。 （ 3） 多值電阻 理想二極管就是一種典型的多值電阻 ??u(a)i( b )O導(dǎo) 通關(guān) 斷 ui 所謂靜態(tài) ， 是指非線性電阻電路在直流電源作用下的工作狀態(tài) ， 此時非線性電阻上的電壓值和電流值為平面上一個確定的點 ，該點即稱為靜態(tài)工作點 ， 此點所對應(yīng)的電壓值和電流值稱為靜態(tài)電壓和靜態(tài)電流 。 靜態(tài)電阻 定義為該點電壓 和 的比值 ，即 QR QU QIQURI?OiQI??PuQU( b )非線性電阻在某一工作狀態(tài)下的動態(tài)電阻 定義為該點電壓對電流的導(dǎo)數(shù)值 ， 即 dR正比于 ， 為 P點切線斜率的倒數(shù) 。 dRtan?dPduRdi?OiQI??PuQU( b ) 分析非線性電路的基本依據(jù)仍然是 KCL、KVL和元件的伏安關(guān)系。 非線性電阻電路方程的建立 基爾霍夫定律所反映的是節(jié)點與支路的連接方式對支路變量的約束，而與元件本身特性無關(guān)，因而無論是線性的還是非線性的電路，按 KCL和 KVL所列方程是線性代數(shù)方程。 如圖電路，節(jié)點 a和 b可列出 KCL方程為 1 2 43 2 4 0Si i i ii i i? ? ?? ? ?對于回路 I和 II，按 KVL可列方程 1 2 3240
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