第5章 非线性电阻电路10.ppt

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1、第第5章章 非线性电阻电路非线性电阻电路 (Nonlinear Resistance-Circuit)非线性电阻非线性电阻 简单非线性电阻电路的分析简单非线性电阻电路的分析 小信号分析法小信号分析法l 重点重点:12.特点：特点：5.1 非线性电阻非线性电阻(Nonlinear Resistance)3.电路符号：电路符号：1.定义：定义：VCR遵循某种特定的非线性函数关系。遵循某种特定的非线性函数关系。（1）VCR为为u-i平面过原点的曲线；平面过原点的曲线；（2）u和和i不满足欧姆定律；不满足欧姆定律；（3）VCR曲线斜率是变化的。曲线斜率是变化的。iu0+ui2p-np-n结二极管结二极

2、管（diode）pn+-uiVCR:UI(mA)(A)例例1IS为一常数，称为反向饱和电流；为一常数，称为反向饱和电流；UT=kT/q,室温下，室温下，UT=40 V。p-n结二极管结二极管 具有单向导电性具有单向导电性 整流。整流。34.分类：分类：流控型流控型如如:充气二极管充气二极管ui0压控型压控型如如:隧道二极管隧道二极管ui0单调型单调型或双控型或双控型 如如:p-n结二极管结二极管ui0理想二极管理想二极管41)当当i=2 A时时：2)当当 i=2sin(314t)A时时：u=206sin(314t)-2sin(942t)V3)当当 i=2+2sin(314t)A 时时：u=20

3、8+206sin(314t)-2sin(942t)+12+24sin(314t)-12cos(942t)V4)当当 i=10 mA时时：u=1+10-6 1 V5.非线性电阻电路特点：非线性电阻电路特点：例例:2)2)不满足叠加性；不满足叠加性；+ui 1)1)具有变频作用；具有变频作用；3)3)输入小信号时非线性电输入小信号时非线性电阻近似为线性电阻。阻近似为线性电阻。u=208 V56.静态电阻和动态电阻静态电阻和动态电阻动态电阻：动态电阻：静态电阻：静态电阻：（Uo，Io）:工作点工作点UoI Io o65.2 简单非线性电阻电路的分析简单非线性电阻电路的分析（1）元件特性的约束）元件特

4、性的约束 伏安关系（伏安关系（VCR）（2）结构约束（拓扑约束）结构约束（拓扑约束）基氏定律基氏定律(KCL、KVL)1.电路中电压、电流受到的约束电路中电压、电流受到的约束2.适用的分析方法及电路定理适用的分析方法及电路定理（1）回路法（网孔法）、结点法）回路法（网孔法）、结点法只是列写的方程是非线性的。只是列写的方程是非线性的。（2）特勒根定理、替代定理）特勒根定理、替代定理叠加定理叠加定理?戴维宁定理？戴维宁定理？73.非线性电阻的串、并联非线性电阻的串、并联i+u（1）串联：）串联：将同一电流将同一电流 下电压相加下电压相加iuo若两个电阻为流控型，若两个电阻为流控型，串串联等效伏安关

5、系联等效伏安关系：若有一个电阻为压控型，若有一个电阻为压控型，串联等效串联等效VCR写不出来。写不出来。8（2）并联：）并联：若两个电阻为压控型，若两个电阻为压控型，并并联等效伏安关系联等效伏安关系：若有一个电阻为流控型，若有一个电阻为流控型，并联等效并联等效VCR写不出来。写不出来。i+ui1i2u1u2同一电压下将电流相加同一电压下将电流相加iuo9IscUocQUQIQ非非线性电阻：线性电阻：i=g(u)电路线性部分：电路线性部分：u=uoc R0iQ（UQ，IQ）：静态工作点（解点）静态工作点（解点）4.仅含一个非线性电阻的电路仅含一个非线性电阻的电路iRabu+_+uocR0图解法图

6、解法i=g(u)AB10已知已知 ab 端口的端口的VCR如右图如右图,求求:U 和和 I。2 44 2 0i(mA)u(v)求求A外其它支路的响应？外其它支路的响应？Q例例22K2KUab+IA2mAU=2.4V，I0.8mA用替代定理用替代定理0.8mA11 基尔霍夫定律对非线性电路仍适用；基尔霍夫定律对非线性电路仍适用；几点说明几点说明对于非线性电阻电路，列出的方程是一组对于非线性电阻电路，列出的方程是一组非线性代数方程，可利用计算机应用数值非线性代数方程，可利用计算机应用数值法来求解。法来求解。对简单非线性电阻电路可用对简单非线性电阻电路可用图解法图解法进行分析。进行分析。所谓图解法就

7、是求负载线与非线性电阻伏安所谓图解法就是求负载线与非线性电阻伏安特性曲线交点的方法。特性曲线交点的方法。125.3 小信号分析法小信号分析法 小小信信号号分分析析法法是是一一种种“局局部部线线性性化化”的的分分析析方方法法，是工程上用来分析非线性电路的重要方法。是工程上用来分析非线性电路的重要方法。+iuRSU0uS(t)+直流激励直流激励U0随时间变化的小激励随时间变化的小激励us（t）静态工作点静态工作点Q小小信信号号分分析析法法基基本本思思想想：在在工工作作点点Q附附近近，将将非非线线性性元元件件线线性性化化，以以得得到到小小信信号号激激励励下下的的线线性性电电路路，再再用分析用分析线性

8、电路线性电路的方法进行分析、计算。的方法进行分析、计算。13U0 为直流电压源（为直流电压源（偏置偏置）；）；为交流小信号为交流小信号电源电源；R0为线性电阻；为线性电阻；非线性电阻非线性电阻 i=g(u)任何时刻任何时刻U0|uS(t)|求求 u(t)和和 i(t)。+iuR0U0uS(t)+例例314第一步：令第一步：令 us(t)=0，确定静态工作点，确定静态工作点Q；Q(UQ，IQ)即为静态工作点即为静态工作点,表示电路只有表示电路只有直流电压源单独作用时的工作情况。直流电压源单独作用时的工作情况。i=g(u)U0=R0i+uIQ、UQ 满足满足iui=g(u)IQUQU0U0/R0QIQUQ+R0U0图解法图解法uS(t)+15第二步：第二步：U0 0，uS(t)0|uS(t)|0)u=10/3-1/3i Q(2V,4A)+iuR0iS(t)1/310A21+iuR0iS(t)+iuR0I0iS(t)注意注意:总响应可看成是由总响应可看成是由IS和和is分别单独作用的结果的求和，但分别单独作用的结果的求和，但注意在求由注意在求由is产生的产生的i、u时时,非线性元件的小信号模型是与静非线性元件的小信号模型是与静态有关的。态有关的。22作业17-104-1723