电路分析基础 教学课件 作者 王丽娟 7-1-32.ppt

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1、引言非线性元件非线性电阻的串联和并联简单非线性电阻电路分析小信号分析法非线性电路（一）引言1、严格说来，实际电路都是非线性的，只是非线性程度强弱不同。2、非线性程度较弱的电路，在一定的条件下，常将它们当作线性电路近似分析，误差不会很大。3、非线性程度较强的电路，则不能当作线性电路近似分析。非线性电路1、非线性电阻元件⑴定义：当电阻元件在u-i平面上的伏安特性曲线不为一条直线时，称为非线性电阻。i+u⑵分类：流控电阻压控电阻单调型电阻非线性电阻u=f(i)i=g(u)（二）非线性元件非线性电路流控电阻：电阻两端电压是其电流的单值函数。ui0某些充气二极管具有类似伏安特性

2、，呈“S”型。压控电阻：电阻两端电流是其电压的单值函数。隧道二极管(单极晶体管)具有此伏安特性，呈“N”型。ui01、非线性电阻元件（二）非线性元件非线性电路单调型电阻：伏安特性单调增长或单调下降。半导体二极管u+i0ui其伏安特性：Is——反向饱和电流(常数)q——电子电荷，1.61019Ck——玻尔兹曼常数，1.381023J/KT——热力学温度（绝对温度）1、非线性电阻元件（二）非线性元件非线性电路⑶静态电阻R和动态电阻RdiuP0静态电阻动态电阻注意：在电压电流关联的情况下，静态电阻总为正值，动态电阻则可正可负。1、非线性电阻元件（二）非线性元件非线性

3、电路例设有一个非线性电阻的伏安特性为：u＝f(i)＝50i+i3。求：（1）i1＝10mA、i2＝2A和i3＝10A时所对应的电压u1、u2、u3。（2）i＝2cos314tA时的电压u。解：（1）当i1＝10mA时u1＝50×10×10-3+(10×10-3)3＝0.5(1+2×10-6)V当i2＝2A时，u2＝50×2+23＝108V当i3＝10A时，u3＝50×10+103＝1500V1、非线性电阻元件（二）非线性元件非线性电路结论：当电流较小时，误差较小，可当成线性电阻。但当电流较大时，则不然。（2）当i＝2cos314tA时，u＝50×2cos314t+8co

4、s3314tV利用三角恒等式得u＝100cos314t+6cos314t+2cos942t＝106cos314t+2cos942tV结论：非线性电阻可以产生频率不同于输入频率的输出。1、非线性电阻元件（二）非线性元件非线性电路2、非线性电容元件⑴定义：当电容元件在q-u平面上的库伏特性曲线不为一条直线时，称为非线性电容。i+u动态电容：⑵静态电容和动态电容：静态电容：（二）非线性元件非线性电路3、非线性电感元件⑴定义：当电感元件在-i平面上的韦安特性曲线不为一条直线时，称为非线性电感。动态电感：⑵静态电感和动态电感：静态电感：i+u（二）非线性元件非线性电路（三）

5、非线性电阻的串联和并联在每一个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)。i+++uiu0u两个流控型电阻串联后的可等效为一个流控型电阻。1、非线性电阻的串联：非线性电路2、非线性电阻的并联同一电压下将电流相加。i+++ui1i2u1u2iu0123两个压控型电阻并联后的可等效为一个压控型电阻。（三）非线性电阻的串联和并联非线性电路（四）简单非线性电阻电路分析线性含源电阻网络i+uabaiubRS+Us+（限1个非线性电阻）1、方程法列写方程的依据：两类约束。ab以左直线方程非线性电阻伏安关系非线性电路线性含源电阻网络i+

6、uabaiubRS+Us+2、图解法uiUsi(u)0作出两曲线交点坐标Q即为所求解答。（Q通常称直流工作点）（四）简单非线性电阻电路分析非线性电路例：方程法求静态工作点。已知：US=3V，RS=1，非线性元件的伏安关系为：aiubRS+Us+解：线性电路侧端口的伏安关系为：与上述非线性元件的伏安关系联立求解得：故静态工作点为：（四）简单非线性电阻电路分析非线性电路3、分段线性化法思路：将非线性电阻的伏安特性近似地用若干条直线来表示。求解即可分成几个线性区域，每个区域均可用线性电路的计算方法分析。如：普通二极管在计算精度较低的情况下，可看作理想二极管，其图形

7、符号及其伏安特性如图所示，伏安特性解析式为+-uiiu0（四）简单非线性电阻电路分析非线性电路例：分段线性化法求静态工作点。含隧道二极管的等效电路如图(a)所示US=8V，RS=2。隧道二极管的伏安特性分成三段直线分别位于三个区域如图(b)所示。试求工作点Q(UQ，IQ)值。(a)(b)aiubRS+Us+0i/Au/V123321IIIIII（四）简单非线性电阻电路分析非线性电路解：图(b)每个区域均可用线性电阻Rk与理想电压源Usk串联的戴维南等效电路来等效。aiubRS+US+Rk+USk区域Ⅰ：R1＝1/3，US1＝