電路理論第六章-非線性電路教學(xué)幻燈片

第六章非線性電路非線性電路:元件性質(zhì)（R的伏安特性、L的韋安特性、C的庫伏特性）不再是線性關(guān)系，即參數(shù)不再是常量的元件稱為非線性元件。含有非線性元件的電路稱為非線性電路。第一節(jié)非線性元件一、電阻元件：VCR不符合歐姆定律的電阻元件。①流控型電阻（CCR）：電阻兩端的電壓是通過其電流的單值函數(shù)。VCR如圖。②壓控型電阻（VCR）：通過電阻的電流是其兩端電壓的單值函數(shù)。VCR如圖。③單調(diào)型電阻：伏安曲線單調(diào)增或減。既是流控型又是壓控型電阻。1）非線性電阻分類：2）非線性電阻的性質(zhì)：①方向性：VCR曲線對應(yīng)原點不對稱時，電壓（電流）方向改變時，其電流（電壓）改變很多。稱為單向性（unilateral）。VCR曲線與方向無關(guān)，電阻兩端子可互換。稱為雙向性(bilateral)。②靜態(tài)電阻（staticresistance）在某一工作點的電壓與電流的比值。③動態(tài)電阻（dynamicresistance）在某一工作狀態(tài)，電壓增量與電流增量之比的極限。例6-1二、電容元件：庫伏特性不是通過原點的直線。①壓控型電容（VCC）：電容上聚集的電荷是其兩端電壓的單值函數(shù)。②荷控型電容（QCC）：電容兩端的電壓是其上聚集的電荷的單值函數(shù)。③單調(diào)型電容：庫伏曲線單調(diào)增或減。既是伏控型也是庫控型電容。④靜態(tài)電容（staticcapacitance）在某一工作點的電荷與電壓的比值。⑤動態(tài)電容（dynamiccapacitance）在某一工作狀態(tài)，電荷增量與電壓增量之比的極限。⑥非線性電容VCR：靜態(tài)電容、動態(tài)電容的特性隨著工作點的變化而變化。第二節(jié)非線性電阻電路的分析一、非線性電阻的串并聯(lián)基爾霍夫電壓定律、電流定律對任何電路任意時刻都有約束，因此，非線性電阻電路的分析仍然建立在KCL、KVL的基礎(chǔ)上。+

u

–i+

u1

–i1+

u2

–i21）非線性電阻的串聯(lián)：①若兩電阻同為流控性：②若兩電阻不同為流控型用圖解法：畫出串接各電阻的VCR曲線，在同一電流下將電壓相加。便得到等效電阻的伏安特性曲線。2）非線性電阻的并聯(lián)：①若兩電阻同為壓控性：i2i1+u–+u2–+u1–②若兩電阻不同為壓控型用圖解法：畫出并接各電阻的VCR曲線，在同一電壓下將電流相加。便得到等效電阻的伏安特性曲線。3）含有理想二極管（idealdiode）的電路：對于既含有線性元件又含有非線性元件的混合電路按其串并聯(lián)關(guān)系逐步進行。理想二極管加有正向電壓時導(dǎo)通相當(dāng)于短路（電壓為零），加有反向電壓時截止相當(dāng)于開路（電流為零），常稱其為開關(guān)元件。DDDD例：試繪出各電路的U~I關(guān)系曲線（D為理想二極管）。+U-IDR1E1DR2E2+U-IDUSR+-ID5VIU+U-ID15VIU5V15VIU0USE1IU0-E2二、非線性電阻電路的解析法如果電路中的非線性電阻VCR可用精確的函數(shù)表達式表示，則設(shè)出其電壓、電流，列寫電路方程（包括KCL、KVL及回路法、節(jié)點法方程），再補充非線性電阻VCR求解。例：求圖示電路中的電流i解法一：回路法解法二：節(jié)點法解法三：支路法解法四：戴維南定理：將非線性電阻以外的部分等效為有伴電壓源，列出KVL方程，補充非線性電阻的VCR求解。上述求解結(jié)果為后面的靜態(tài)工作點Q（UQ，IQ）的值三、非線性電阻電路的圖解法1)曲線相交法：將其中一些非線性元件用串并聯(lián)方法等效為一個非線性電阻元件，將其余不含非線性電阻的部分等效一個戴維南電路，畫出這兩部分電路的伏安曲線，它們的交點為電路的工作點（operatingpoint），或稱為靜態(tài)工作點Q（UQ，IQ）例：用圖解法示求電路中的電流i+-2）DP圖法和TC圖法①DP圖法:若某非線性一端口網(wǎng)絡(luò)的端口伏安關(guān)系（也稱為驅(qū)動點（drivepoint)特性曲線DP）確定，則已知端口的激勵波形，通過圖解法可求得響應(yīng)的波形。t②TC圖法：輸入與輸出是不同端口的電壓、電流，其關(guān)系曲線稱為轉(zhuǎn)移特性（transmissioncharacter）TC曲線。已知TC曲線和激勵波形，通過圖解法可求得響應(yīng)的波形。見P186tt第三節(jié)分段線性化法

用解析法分析非線性電阻電路，需要將元件的伏安關(guān)系用確切的函數(shù)表達式描述出來，這一方面比較困難，另一方面也難以求解。分段線性近似法（piecewiselinearapproximationmethod）通常稱為折線法。是將非線性元件特性曲線近似地用若干條直線段表示，在每一個區(qū)段可以用戴維南（諾頓）等效電路替代（線段的斜率為R，延長線與U軸交點為UOC與I軸交點為ISC），進一步用線性電路分析方法求解。第四節(jié)小信號分析法

工程上，非線性電阻電路除了作用有直流電源外，往往同時作用有時變電源，因此在非線性電阻的響應(yīng)中除了有直流分量外，還有時變分量。例如：半導(dǎo)體放大電路中，直流電源是其工作電源，時變電源是要放大的信號，它的有效值相對于直流電源小得多（10-3），一般稱之為小信號（small-sigal）。對含有小信號的非線性電阻電路的分析在工程上是經(jīng)常遇到的。一、小信號電路二、小信號分析法畫出小信號等效電路如圖：～

據(jù)線性電路的分析方法求出非線性電阻的電壓電流增量?？偨Y(jié)以上過程的小信號法步驟：①只有直流電源作用求解非線性元件的電壓電流即靜態(tài)工作點Q(UQ,IQ)②求解非線性元件在靜態(tài)工作點處的動態(tài)參數(shù)。③畫出小信號等效電路，求出非線性元件電壓，電流增量（非電阻電路用相量法）。④得出非線性元件的總的電壓