第4章 非线性电阻电路分析.ppt

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1、“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础第四章第四章 非线性电阻电路非线性电阻电路 n 4.1 4.1 非线性电阻元件的特性非线性电阻元件的特性 n 4.2 4.2 非线性电阻电路的方程非线性电阻电路的方程 n 4.3 4.3 图解分析法图解分析法n 4.4 4.4 小信号分析法小信号分析法n 4.5 4.5 分段线性分析法分段线性分析法n 4.6 4.6 数值分析法数值分析法n 4.7 4.7 应用实例：应用实例：温度测量与控制电路温度测量与控制电路 “十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础4.1 非线性电阻元件的特性非线性电阻元件的特性非线性电阻元件

2、的特性非线性电阻元件的特性 一、非线性电阻元件一、非线性电阻元件一、非线性电阻元件一、非线性电阻元件定义：在定义：在u i平面或平面或i u平面上的伏安特性曲线不是平面上的伏安特性曲线不是通过原点的直线。通过原点的直线。非线性电阻的电路符号非线性电阻的电路符号 +-ui非线性电阻不非线性电阻不满足欧姆定律满足欧姆定律 u=f(i)或或 i=g(u)1.1.伏安关系伏安关系二、非线性电阻按二、非线性电阻按伏安特性关系的分类伏安特性关系的分类1.1.单调型单调型 其电压既可表示为电流的单值函数，电流也可表示其电压既可表示为电流的单值函数，电流也可表示为电压的单值函数为电压的单值函数“十一五十一五”

3、国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础3.3.既非压控又非流控电阻既非压控又非流控电阻 可看出方程既无法把可看出方程既无法把u表达成表达成i的单值函数，也无法的单值函数，也无法把把i表达成表达成u的单值函数。的单值函数。注注意意：与与线线性性电电阻阻不不同同，非非线线性性电电阻阻一一般般不不是是双双向向电电阻阻。例例如如PNPN结结二二极极管管，就就必必须须明明确确地地用用标标记记将将其其两两个个端端钮钮区区别别开来，在使用时必须按标记正确接到电路中。开来，在使用时必须按标记正确接到电路中。其电压其电压 电流关系不能表达为一个变量的单值函数电流关系不能表达为一个变量的单值函数 如：理想二

4、极管如：理想二极管“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础4.24.2非线性电阻电路的方程非线性电阻电路的方程 从列写电路方程的两个基本依据来看：从列写电路方程的两个基本依据来看：2.2.不同的是元件本身的特性。由于非线性电阻元件的不同的是元件本身的特性。由于非线性电阻元件的电压电压 电流关系不是线性的，所以得到的方程将是非电流关系不是线性的，所以得到的方程将是非线性的。线性的。1.1.基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）、）、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVLKVL）只与电路的结构有关，而与元件的性质无关。只与电路的结构有关，而与元件的性质无关。因此就

5、列写因此就列写KCLKCL和和KVLKVL本身方程，非线性电阻电路与线本身方程，非线性电阻电路与线性电阻电路无区别。性电阻电路无区别。3.3.与线性电阻电路不同与线性电阻电路不同,非线性电阻对应的非线性代非线性电阻对应的非线性代数方程组数方程组,可能有多个解。可能有多个解。“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础例例4.2.14.2.1 图示为一非线性电阻电路，其中图示为一非线性电阻电路，其中R1、R2为线性为线性电阻，电阻，R3为非线性电阻，其电压为非线性电阻，其电压 电流关系为电流关系为 试列出其电路方程求出相应的变量试列出其电路方程求出相应的变量 解：方法解：方法1：

6、网孔法：网孔法消去消去i1、u3，可得可得 可采用数值分析法。可采用数值分析法。“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础例例4.2.14.2.1 图示为一非线性电阻电路，其中图示为一非线性电阻电路，其中R1、R2为线性为线性电阻，电阻，R3为非线性电阻，其电压为非线性电阻，其电压 电流关系为电流关系为 试列出其电路方程求出相应的变量试列出其电路方程求出相应的变量 解：方法解：方法2：节点电压法：节点电压法消去消去i3，可得可得 “十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电路基础电路基础 由由上上面面的的分分析析可可知知，建建立立非非线线性性电电阻阻电电路路方方程程时时，非

7、非线线性性电电阻阻的的处处理理与与受受控控电电源源的的处处理理类类似似，只只是是非非线线性性电电阻阻的的控控制制量量是是电电阻阻本本身身所所在在支支路路上上的的变变量量（电电压压或或电电流流）而已。而已。2.2.对对电压控制型电压控制型非线性电阻，采用非线性电阻，采用节点法或割集法节点法或割集法进行进行分析比较简单，因为用电压变量（节点电压或割集电压）分析比较简单，因为用电压变量（节点电压或割集电压）容易表示电压控制型非线性电阻上的电流。容易表示电压控制型非线性电阻上的电流。1.1.对对电流控制型电流控制型非线性电阻，采用非线性电阻，采用网孔法或回路法网孔法或回路法进行进行分析比较简单，因为用电流变量（网孔电流或回路电流）分析比较简单，因为用电流变量（网孔电流或回路电流）容易表示电流控制型非线性电阻上的电压。容易表示电流控制型非线性电阻上的电压。