第十七章 非线性电路简介.doc

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1、第十七章非线性电路简介17．1基本概念17．1．1非线性元件与非线性电路1．非线性电阻（1）定义：线性电阻的电压、电流关系是平面上一条过原点的直线，否则称为非线性电阻，用函数或来表示。（2）分类：根据电压与电流的函数关系，非线性电阻可以区别成:电压控制型（电流是电压的单值函数，简称压控型）、电流控制型（电压是电流的单值函数，简称流控型）、单调型（电压是电流的单调函数）。2．非线性电感（1）定义：线性电感的磁链、电流关系是平面上一条过原点的直线，否则称为非线性电感，用函数来表示。（2）分类：根据磁链与电流的函数关系，非线性电感可以区别成：电源控制型（磁链是电流的单值函数，简称流控型）、磁链

2、控制型（电流是磁链的单值函数，简称链控型）、单调型（磁链是电流的单调函数）。3．非线性电容（1）定义：线性电容的电荷、电压关系是平面上一条过原点的直线，否则称为非线性电容，用函数来表示。（2）分类：根据电荷与电压的函数关系，非线性电容可以区别成：电压控制型（电荷是电压的单值函数，简称压控制）、电荷控制型（电压是电荷的单值函数，简称荷控制）、单调型（电荷是电压的单调函数）。4．非线性电路及其工作点用非线性方程描述的电路称为非线性电路，通常是指含有非线性元件的电路；不含动态元件的非线性电路称为非线性电阻电路，描述非线性电阻电路的方程是非线性代数方程；含有动态元件的非线性电路称为非线性动态电路

3、，描述非线性动态电路的方程是非线性微分方程。工作点：非线性电路的直流解称为工作点，它对应特性曲线上的一个确定位置。5．非线性元件的静态参数和动态参数（1）静态参数：工作点与原点相连的直线的斜率，即：静态电阻：，静态电感：，静态电容：。（2）动态参数当信号在工作点的足够小的邻域内变化时，可用工作点处的切线近似代替非线性曲线，切线的斜率定义为非线性元件的动态参数。动态电阻：，动态电感：，动态电容：。17．1．2简单非线性电阻电路的计算这里指含一个等效非线性电阻的电路，介绍两种方法：1．解析法。步骤如下：（1）将非线性电阻元件的线性电路用戴维南或诺顿等效电路代替。（2）对等效后的电路列出KCL

4、或KVL方程，并利用非线性电阻的电压、电流关系求出非线性电阻支路的电压或电流。（1）根据替代定理，用电压源或电流源替代非线性电阻，求出其他支路的电压或电流。2．曲线相交法。步骤如下：（1）、（3）同解析法中（1）、（3）（2）在同一坐标系中作出线性部分与非线性部分的特性曲线，它们的交点就是工作点。17．1．3非线性电路方程的列写1.非线性电阻电路方程的列写根据非线性电阻的类型选择分析方法，使非线性电阻的控制量作为方程的待求变量。（1）如果非线性电阻都是压控的，宜列写结点电压方程或支路电压方程，割集电压方程；（2）如果非线性电阻都是流控的，宜列写回路电流方程或支路电流方程；（3）如果非线性

5、电阻一部分是压控的，另一部分是流控的，宜列写混合法方程；（4）如果非线性电阻是单调的，则列何种方程均可，取决于其它分析需要。非线性电阻电路方程是非线性代数方程，通常用数值分析法进行求解。2.动态电路状态方程的列写非线性动态电路状态方程的编写步骤类似于前面第十五章中已介绍过的线性电路的状态方程所采用的步骤。其状态变量一般是这样选取的：(1)当动态元件为线性，电阻为非线性时，一般仍取为状态变量；(2)当动态元件为非线性时，一般选电荷或磁链为状态变量。说明：非线性动态电路状态方程的标准形式的列写很困难，有时不可能。17．1．4小信号分析法小信号分析法是工程上分析非线性电路的一个重要方法。它的实

6、质就是将非线性电路分别对直流偏置和交流小信号进行线性化处理，然后按线性电路分析方法进行计算的一种方法。一般步骤是：1、尽量把电路中线性部分化简，令直流电源作用，求出非线性电路的工作点；2、根据特性方程求出非线性元件在工作点处的动态参数，即、、和；3、用动态参数表示非线性元件，画出小信号等效电路；4、令小信号电源作用，求出小信号响应、，根据待分析的内容，选择不同的分析方法：对于电阻电路，采用前面介绍过的各种电阻电路的分析方法；对于正弦稳态电路，采用相量法分析；对于一阶动态电路，采用时域分析法；对于复杂动态电路，采用复频域分析法。5、电路的全解：，。17．1．5分段线性化分析法分段线性化方法

7、（又称折线法），是用若干个直线段近似代替非线性的特性曲线，相当于用若干个线性电路模型代替非线性电路模型，从而将非线性电路问题近似化为线性电路问题来求解。对如图17-1（a）所示的采用分段线性化表示非线性电阻的曲线，每段折线都可用戴维南等效电路来代替，如图17-1（b）所示。轴的交点，即为这条线段的斜率。理想二极管的符号及伏安特性如图17-2所示，实际二极管正向特性及等效电路如图17-3所示。17．2重点、难点分析17．2．1本章重点