电路基础 教学课件 作者 黄学良 Chapter9.ppt

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1、电路基础主编黄学良第9章非线性电阻电路9.1非线性电路元件9.2非线性电阻电路的图解法9.3小信号分析法9.4分段线性化法包含非线性元件的电路称为非线性电路。分析非线性电路的基本依据仍然是两类约束关系。所有的电气设备、电子器件都或多或少的具有非线性特征，只是在一定的条件下和一定的范围内将某些元件作为线性处理，不会产生本质上的差异。但是，对许多非线性程度高的元件就不能忽略其非线性特征，否则其分析结果将与实际情况相差甚远。9.1非线性电路元件9.1.1非线性电阻线性电阻元件符合欧姆定理，电阻的大小可用一个数值表示，它与流过电流的大小和方向无关，其伏安特性为过原点的直线。非线性电阻元件的不服从欧

2、姆定律关系，它的阻值随着流过的电流或两端电压的变化而变化，其伏安特性为曲线。+ui图形符号伏安函数关系u=f(i)i=g(u)电流控制型电阻电压控制型电阻单调型(混合型非线性)电阻非线性电阻元件分类1、电流控制型电阻：电阻两端的电压是其电流的单值函数。ui0对每一电流值有唯一的电压与之对应2、电压控制型电阻：电阻两端的电流是其电压的单值函数。对任一电流值则可能有多个电压与之对应(不唯一)ui0对任一电压值则可能有多个电流与之对应(不唯一)对每一电压值有唯一的电流与之对应u+i3、单调型(混合型非线性)电阻：电压与电流为单值函数关系ui0QIQQU伏安特性曲线图形符号伏安函数关系在室温下

3、T≈300K，则Is为一常数，称为反向饱和电流；q是电子的电荷量（1.6×10－19c）；K是波尔兹曼常数（1.38×10－23J/K）；T为绝对温度。因此也可以写成半导体二极管既属电压控制型电阻又属电流控制型电阻非线性电阻的静态电阻R和动态电阻Rd静态电阻动态电阻iuP说明：静态电阻与动态电阻不同，它们都与工作点有关。当P点位置不同时，R与Rd均变化。伏安特性上各点电压与相应的电流的比值特性曲线上各点的电压变化量与相应的电流变化量之比9.1.2非线性电感元件线性电感的韦安特性为过原点的直线，其电感量为定值，不随流过的电流或穿过的磁通链变化。非线性电感的韦安特性为曲线图形符号韦安特性+-u

4、i0iΨ非线性电感元件分类电流控制型磁通链控制型及混合控制型一般关系式记为或非线性电感的静态电感L和动态电感Ld静态电感动态电感工程上为了获得较大的电感量，通常是将线圈绕在铁心上，它的韦安特性为：Ψ0i9.1.3非线性电容元件线性电容的库伏特性为过原点的直线，它的电容量为定值，与极板上带电量及极板间的电压无关。非线性电容的电容量随着板间电压或板上所带电荷量的变化而变化图形符号韦安特性uiuq0非线性电容元件分类一般关系式记为或非线性电感的静态电容C和动态电容Cd静态电感动态电感电压控制型电荷控制型9.2非线性电阻电路的图解法由于非线性电阻的伏安特性通常用曲线给出，所以分析含非线性电阻电路常

5、用图解法。9.2.1只含一个非线性电阻的简单电路ai+ubRS+Us设US、RS已知，则可用图解法求得电路中电压和电流ab以左部分为线性电路，化为戴维宁等效电路，其u、i关系为ab右边为非线性电阻，其伏安特性为i=f(u)，i(u)曲线如图。两曲线交点坐标即为所求解答。i(u)uiUso其特性为一直线。ai+ubRS+Us9.2.2只含一个非线性电阻的复杂电路线性含源复杂电阻电路i+uabai+ubRi+Us对只含一个非线性电阻的复杂电路，可用戴维宁定理将ab左边简化为一个等效电源，再用上节上述图解法求出电路的电压和电流。9.2.3含多个非线性电阻的简单电路1、非线性电阻的串

6、联电路在每一个i下，图解法求u，将一系列u、i值连成曲线即得串联等效电阻(仍为非线性)。iuoi+++uRs+Usai+ubRS+Us等效电路2、非线性电阻的并联电路同一电压下将电流相加。iuo对于含有更多非线性电阻的电路，只要根据其串、并联关系，便可求得等效非线性电阻，而后再用图解法分析。i+++ui1i2u1u2Rs+Usai+ubRS+Us等效电路例解如图所示电路中，设每个二极管的伏安特性为其反向饱和电流Is＝2×10－11A。试用图解法求电流I及电压U1。2Ω4V+-I+-U12Ω4V+-I2Ω1A4Ω+-U1-+2V++--UU1）画出二极管的伏安特性曲线

7、及两个二极管串联的等效伏安特性曲线2）将二极管支路的外电路用戴维宁定理等效得出等效电路；3）在图中作U1＝4－2I直线，与等效伏安特性曲线相交于Q点，则Q点所示的电流及电压为所求之值。I＝1.2A，U1＝1.3V)140(1s-=euII)1(40s-=euIIIQu12013412I/AU/V小信号分析方法是工程上分析非线性电路的一个极其重要的方法。为直流电源(建立静态工作点，偏置电压)为交流小信号电源为线性电阻非线性