電路下-下學期17123

《電路理論》(2)（ElectricCircuitTheory）(2)電氣工程與自動化學院：康潤生電類專業(yè)學位課程郵箱：電話:電氣工程與自動化學院：康潤生郵箱：電話:預祝每一位同學期末取得優(yōu)良成績！同學們好！歡迎同學們學習《電路理論》課程！本學期課程總學時：32本學期課程結束后考試考核形式：卷面成績80％（閉卷考試）平時成績20％（主要包括作業(yè)、課堂討論等）作業(yè)分：第17章(3分),第7章(5分),第14章(5分),

第15章(2分),第16章(5分)克服困難，集中精力，按時完成學習任務提醒同學們注意：《電路理論2》第十七章非線性電路引言電感器金屬膜電阻器RJquo實現(xiàn)自動控制的電路電容器uiOΨLio線性電阻元件ui+－RC＋－ui線性電容元件iu+-L線性電感元件第十七章非線性電路引言由獨立電源(us和

is)、線性受控源和線性無源元件[R、L(M)、C]所組成的電路，稱為線性電路。線性受控源的控制系數(shù)（r，g，μ，β）是常數(shù)線性無源元件的參數(shù)[R、L(M)、C]是常數(shù)線性電路分析與計算的依據(jù)：KCL、KVL和元件VCR線性電路+_RLCu-i關系第十七章非線性電路引言電感器金屬膜電阻器RJ實現(xiàn)自動控制的電路電容器電子器件整流二極管穩(wěn)壓二極管變容二極管MOSFET管集成運算放大器非線性器件電子器件非線性器件第十七章非線性電路引言整流二極管ou/Vi/mAi/μA穩(wěn)壓二極管變容二極管i+-u非線性電阻元件+-ui非線性電容元件Cu第十七章非線性電路引言非線性電路含有非線性元件的電路稱為非線性電路。集總(參數(shù))電路線性電路由集總參數(shù)元件（理想電路元件）所構成的電路又稱為集總參數(shù)電路，簡稱集總電路。+_RLCi+-u非線性電阻元件+-ui非線性電容元件+-ui非線性電感元件鐵心線圈非線性電路含有非線性元件的電路稱為非線性電路。非線性電路元件的參數(shù)(R、C、L)與其端電壓u或端電流i有關,不是常數(shù)。R是常數(shù)，與u，i無關i+-uR第十七章非線性電路引言i+-u非線性電阻元件+-ui非線性電容元件+-ui非線性電感元件C＋－uiiu+-LC是常數(shù)，與u，i無關L是常數(shù)，與u，i無關嚴格地講，一切實際電路都是非線性電路研究非線性電路的意義：第十七章非線性電路引言

很多實際電路在一定的條件下或一定的工作范圍內近似為線性特性，即可以用線性電阻、線性電容和線性電感構成的線性電路作為其電路模型。

現(xiàn)代電路中幾乎都含有電子器件，例如各種自動化裝置、各種電子信息產品、通信設備等。因此，研究非線性電路具有重要的實際意義。化復雜為簡單，便于分析與計算u-i關系非線性電阻電路非線性電阻元件的特性第十七章非線性電路重點本章重點掌握非線性電路的概念和非線性電路的分析方法分析方法解析法圖解法小信號法分段線性法§17-1非線性電阻一、各種電阻器及二極管的電路模型整流二極管穩(wěn)壓二極管金屬氧化膜電阻器RY發(fā)光二極管LED照明燈金屬膜電阻器RJ碳膜電阻器RT二極管數(shù)學物理電路理論電磁性質：消耗電能耗能元件電阻元件電路模型線性電阻元件非線性電阻元件§17-1非線性電阻二、電阻元件的分類1.線性電阻元件時變線性電阻元件：，R是時間t的函數(shù)2.非線性電阻元件時不變線性電阻元件：，R是常數(shù)；時不變非線性電阻元件：i+-ui+-uu-i關系是線性代數(shù)方程u-i關系是非線性代數(shù)方程時變非線性電阻元件：符號符號§17-1非線性電阻三、電阻元件的特性——伏安特性伏安特性電阻元件的電壓u與電流i是代數(shù)關系，可以表示為i+-ui+-u伏安特性曲線是過原點的直線伏安特性曲線是過原點的非直線ouioui伏安特性曲線四、非線性電阻元件的類型

流控型電阻元件的電壓u是電流i的單值函數(shù)，其伏安特性表達式：1.流控型電阻元件

u=f(i)uio特點(1)每一電流值對應唯一電壓值；(2)一個電壓值則可能對應多個電流值。S形§17-1非線性電阻充氣二極管的伏安特性曲線舉例i+-ui+-u

壓控型電阻元件的電流i是電壓u的單值函數(shù)，其伏安特性表達式：2.壓控型電阻元件i=g(u)特點(1)每一電壓值對應唯一電流值;(2)一個電流值則可能對應多個電壓值。uioN形§17-1非線性電阻四、非線性電阻元件的類型隧道二極管的伏安特性曲線舉例i+-u+ui-關注

流控型和壓控型電阻元件的伏安特性曲線均有一個下傾段，在此段內電流i隨電壓u增大而減小。uiouio§17-1非線性電阻四、非線性電阻元件的類型壓控型流控型i+-uN形S形3.單調型電阻元件§17-1非線性電阻四、非線性電阻元件的類型單調型電阻元件的伏安特性表達式：(1)u是i的單值函數(shù)，i也是u的單值函數(shù)，所以它既是流控型電阻，又是壓控型電阻；(2)單調型電阻元件的伏安特性曲線在u-i平面上是嚴格地單調增長或單調下降的曲線。特點二者互為反函數(shù)舉例整流二極管是典型的單調型非線性電阻。ou/Vi/mAi/μA+ui-i+-u非線性電阻元件的參數(shù)：

①靜態(tài)電阻參數(shù)R；②動態(tài)電阻參數(shù)Rd§17-1非線性電阻五、非線性電阻元件的參數(shù)i+-ui+-uR(G)是常數(shù)，與u，i無關電阻R是不常數(shù)，與u或i有關ouioiu伏安特性曲線oui工作點(Q點)的位置不同，靜態(tài)電阻值R不同，它與端電壓u或i有關。(1)靜態(tài)電阻參數(shù)R

§17-1非線性電阻五、非線性電阻元件的參數(shù)Q點稱為工作點靜態(tài)電阻參數(shù)定義：舉例U0I0Q+ui-i+-u

動態(tài)電阻參數(shù)Rd是在工作點(Q點)處的電壓對電流的導數(shù)，即(2)動態(tài)電阻參數(shù)Rd

Q點稱為工作點ouiU0I0Q

工作點(Q點)的位置不同，動態(tài)電阻值Rd不同，它與端電壓u或i有關。舉例§17-1非線性電阻五、非線性電阻元件的參數(shù)i+-u+ui-動態(tài)電導強調靜態(tài)電阻R與動態(tài)電阻Rd都與工作點Q有關。當Q點位置不同時，R

與Rd

的值不同。對壓控型和流控型非線性電阻，伏安特性曲線下傾段的動態(tài)電阻參數(shù)Rd

為負值。因此，動態(tài)電阻具有“負電阻”性質。uiouio壓控型流控型§17-1非線性電阻五、非線性電阻元件的參數(shù)i+-u§17-1非線性電阻六、電阻元件的電氣性能(應用)金屬氧化膜電阻器RY金屬膜電阻器RJ碳膜電阻器RT線性電阻元件i+-uR分壓電阻分流電阻限流電阻反饋電阻限流電阻R電氣性能：i+–6VRu+§17-1非線性電阻六、電阻元件的電氣性能(應用)非線性電阻元件整流穩(wěn)壓限幅檢波發(fā)光指示光源整流二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管LED照明燈電子器件i+-u電氣性能：關注

非線性電阻具有“倍頻”作用，即它可以產生頻率不同于輸入信號頻率的輸出電壓，在電子技術中有重要作用。解3倍頻分量舉例非線性電阻元件的伏安特性為試求i=2cos(314t)A時，對應的電壓u?！?7-1非線性電阻六、電阻元件的電氣性能i+-u輸出電壓輸入電流一、

雙向電阻元件和單向電阻元件課堂討論

線性電阻元件是雙向元件，因為它的第一、第三象限的伏安特性完全相同，在電路中表現(xiàn)為所加電壓與方向無關。

整流二極管的第一、第三象限的伏安特性不同，在電路中表現(xiàn)為所加電壓方向不同時，產生的電流值不同。這說明它是一種單向性電阻元件。

非線性電阻元件有單向的，也有雙向的，但是線性電阻元件是雙向的。1.雙向電阻元件2.單向電阻元件ouiou/Vi/mAi/μAi+-uR+ui-課堂討論分析i1=2A，

i2=10A，求

u1=f(i1)、

u2=f(i2)？舉例非線性電阻u-i關系為，設激勵為+i1=2A－u1二、

非線性電阻u-i關系滿足齊次性和可加性嗎？i+-uR+i2=10A－u2不滿足齊次性不滿足可加性+i1+i2－u12表明非線性電阻電路不滿足疊加定理和齊次定理。舉例非線性電阻元件的伏安特性為求i1=10A，i2=0.01A=10mA，i3=0.001A=1mA時，對應的電壓u1，u2，

u3=？解討論

在一定的條件下或一段工作范圍內，可以把非線性電阻近似為一線性電阻，這樣處理不但誤差很小，而且給電路的分析帶來很大的方便。啟示三、不同條件下非線性電阻的模型課堂討論i+-u100Ωi+-u§17-2非線性電容和非線性電感一、非線性電容元件

非線性電容元件的庫伏特性不是一條通過原點的直線，而是遵循某種特定的非線性函數(shù)關系。符號非線性電容元件的特性——庫伏特性+-uiuqC＋－uiquoq了解變容二極管Cuouq電容的電荷是端電壓的單值函數(shù)。類型壓控型荷控型電容的電壓是電荷的單值函數(shù)。單調型庫伏特性為或，即靜態(tài)電容C和動態(tài)電容Cd17-2非線性電容和非線性電感一、非線性電容元件庫伏特性在u~q平面上單調增長或單調下降。Q+-ui二、非線性電感元件

非線性電感元件的韋安特性不是一條通過原點的直線，而是遵循某種特定的非線性函數(shù)關系。符號非線性電感元件的特性——韋安特性17-2非線性電容和非線性電感iOΨΨioiu+-L+-ui鐵心線圈流控型電感的磁通鏈是電流的單值函數(shù)。單調型韋安特性為或靜態(tài)電感L和動態(tài)電感Ld17-2非線性電容和非線性電感類型磁控型電感的電流是磁通鏈的單值函數(shù)。二、非線性電感元件oiQ韋安特性在~

i平面上單調增長或單調下降。+-ui注意

在工程中，常用的電感器是具有鐵心的電感器，鐵心是由鐵磁材料制成,由于鐵磁材料磁滯現(xiàn)象的影響,鐵心電感器的

~i特性具有回線形狀。17-2非線性電容和非線性電感二、非線性電感元件本節(jié)的要求：了解+-ui鐵心線圈§17-3非線性電路的方程一、分析與計算非線性電路的依據(jù)（1）基爾霍夫定律：KCL和KVL（2）元件的VCR（元件的u-i關系）二、非線性電阻電路的分析方法（1）

應用KCL和KVL建立電路的方程并求解（解析法）（2）圖解法：曲線相交法；曲線相加法

（3）小信號分析法（4）分段線性化方法各支路電流和電壓受到兩類約束：拓撲約束；元件約束重點討論非線性電阻電路非線性電阻電路的方程是一組非線性代數(shù)方程例1圖示電路中非線性電阻的伏安特性為，求u。§17-3非線性電路的方程+usuiR1R2-+isi21解應用KCL得：對回路1應用KVL有：非線性電阻的伏安特性：聯(lián)立方程，有應用解析法求解：列寫KCL和KVL方程。選擇支路(元件)電流或電壓為電路變量。三、非線性電