现代电路分析课件-5.ppt

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1、现代电路分析课程知识要点经典电路分析知识要点计算机辅助分析及工具应用矩阵方程建立初步矩阵方程建立的一般方法矩阵运算的计算机方法非线性电路分析初步非线性电路方程建立的一般方法有源滤波电路分析初步电路的参数分析本章主要内容及要求了解图解分析法分析简单非线性电路掌握非线性电阻的基本概念及简单方程的建立了解一般非线性电阻电路的矩阵分析掌握分段线性模型及其应用分析掌握一元非线性电阻电路的牛顿迭代法非线性电路直流分析第一节非线性电阻电路及其方程的建立非线性电阻元件线性电阻VAR非线性电阻VAR电流控制型非线性电阻电压控制型非线性电阻严格单调特性的非线性电阻非线性电阻电路的电路方程分析非线性电阻电路的

2、基本依据仍然是两类约束关系,即元件约束关系和拓扑约束关系,采用线性电路中的网孔法、节点法、割集法,回路法等方法建立方程。由于非线性元件的伏安关系不是线性的,所以得到的方程将是非线性的。非线性电阻电路的电路方程举例解1将图中的非线性电阻视为电流控制型,采用网孔法比较简单。解2将图中的非线性电阻视为电压控制型,采用节点法比较简单。简单电路方程的建立基本思路具有单调特性的非线性电阻电路,建立方程时非线性电阻可作为受控源,只是非线性电阻的控制量是自己所在支路上的变量而已。对电流控制型非线性电阻,采用网孔法或回路法因为电流控制型非线性电阻容易用电流变量(网孔电流或回路电流)表示其上的电压。对电压控

3、制型非线性电阻,采用节点法或割集法因为电压控制型非线性电阻容易用电压变量(节点电压或树支电压)表示其上的电流。非线性电路直流分析第二节非线性电阻电路的图解分析法图解分析法就是根据元件的伏安特性曲线用作图的方法来分析电路。线性电阻电路的图解分析法非线性电阻的串联与并联串联的特点对等效电阻伏安特性曲线上每一个电流值,分别在R1和R2的特性曲线上找到i1=i和i2=i所对应的v1和v2求出v=v1+v2,并在等效电阻伏安特性曲线上描绘一个点(v,i),重复上述步骤,直到描绘出一条完整的等效电阻的伏安特性曲线。并联的特点对等效电阻伏安特性曲线上每一个电流值,分别在R1和R2的特性曲线上找到v1=

4、v和v2=v所对应的i1和i2,求出i=i1+i2,并在等效电阻伏安特性曲线上描绘出一个点(v,i),重复上述步骤,直到描绘出一条完整的等效电阻的伏安特性曲线。非线性电阻的串联与并联简单电路分析法举例简单非线性电阻电路的一般图解分析法运用作图法在同一坐标系中画出两个方程的特性曲线,其交点为电路方程的解一般图解分析法例题非线性电路直流分析第三节非线性电阻电路的分段线性分析法非线性电阻元件伏安特性曲线的分段线性化分段线性化等效迭代戴维南等效电路迭代诺顿等效电路Rjk:非线性电阻Rj在第k段线性化的等效线性电阻,Vjk:非线性电阻Rj在第k段线性化的等效电压源,Ijk:非线性电阻Rj在第k段线

5、性化的等效电流源所谓“迭代”表示在分析中要对不同线段分别计算,然后,再判断那种情况的解为电路的解。分段线性法确定非线性电阻电路的工作点线段kR1k(kΩ)V1k(V)电压区间电流区间11/400(-∞-0.1)(-∞-4)2-1/200.3(0.1-0.2)(2-4)3-3/100.8(0.2-0.5)(1-2)41/60.3(0.5-∞)(1-∞)V1=V1k+R1ki1i1(mA)各段等效电路的参数对电路进行分析线段k电流区间I1(mA)电压区间v1(V)是否工作点1(-∞,4)2.8(-∞,0.1)0.07是2(2,4)2.6(0.1,0.2)0.17是3(1,2)3.3(0.2,

6、0.5)-0.2否4(1,∞)1.76(0.5,∞)0.59是分段线性化分析例题RjkRjk(Ω)Vjk(V)电压区间电流区间R1111.5(-∞,0.5)(-∞,-1)20.51(0.5,∞)(-1,∞)R2123(-∞,1)(-∞,-1)212(1,∞)(-1,∞)分段线性化分析例题按表所描述的各段等效电路的参数对电路进行分析(k1,k2)I1电流区间i1(A)I2电流区间i2(A)是否工作点(1,1)(-∞,-1)-1/3否(1,2)(-∞,-1)-1/5否(2,1)(-1,∞)-1/5(-∞,-1)-7/15否(2,2)(-1,∞)0(-1,∞)-1/4是注意(1)在求得并已证明

7、其未落在定义的区间时,就不必计算。(2)未计算电压值,这是由于当电流落在定义区间时,电压值也必然落在定义区间,反之亦然。分段线性化分析例题非线性电路直流分析第四节具有一个非线性电阻电路的牛顿迭代法一元牛顿迭代法的数学基础非线性方程f(x)=0围绕x0点函数f(x)的泰勒展开式假定Δx0很小x1=x0+Δx0一般线性化近似牛顿迭代分析法例题节点KCL方程设I=10-2A,Is=10-11AR=1kΩ,考虑到Is<

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