电路应用基础 教学课件 作者 王雪瑜第10章.ppt

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1、了解非线性电路元件的特性理解非线性电路的图解法了解小信号分析法本章学习要求第10章非线性电阻电路10.1非线性电阻元件10.2非线性电阻电路的图解法10.3小信号分析法10.4本章小结本章大纲10.1非线性电阻元件电阻元件的特性可以用电压和电流称之为伏安特性关系。之间的关系来描述线性电阻的伏安特性可以用欧姆定律来表示，即，而非线性电阻元件的电压和电流关系不满足欧姆定律，它一般用某种特定的非线性函数来表示。非线性电阻元件的电路符号伏安特性曲线1单调型非线性电阻元件单调型非线性电阻元件的伏安特性是单调增加或单调减小的

2、函数。PN结二极管是典型的单调增加型非线性电阻电流随着电压的变化单调递增，但是图像过原点而关于原点不对称，其伏安特性可以用下列函数表示：2电压控制型非线性电阻元件如果非线性电阻元件两端的电流是其电压的单值函数，这种电阻就称为电压控制型电阻，其伏安特性可以用下列函数关系表示从特性曲线可以看出，对于每一个电压值有且只有一个电流值但是，对于某一个电流值，则可能对应多个电压值。隧道二极管就具有这样的伏安特性。3电流控制型非线性电阻元件如果非线性电阻元件两端的电压是电流的单值函数，这种电阻就称为电流控制型电阻，其伏安特性可

3、以用下列函数关系表示从特性曲线可以看出，对于每一个电流值有且只有一个电压值与之对应，但是，对于某一个电压值，则可能对应多个电流值。辉光管和充气二极管就具有这样的伏安特性。10.2非线性电阻电路的图解法1非线性电阻的串联本节将介绍两个电流控制型非线性电阻的串联，目标是求两个电阻的等效电阻的伏安特性。表示此串联电路的一端口伏安特性。则上式表明，其驱动点特性为一个电流控制型的非线性电阻，因此两个电流控制型非线性电阻串联后的等效电阻仍然是一个电流控制型的非线性电阻。从图解法的意义来看，两条伏安特性曲线上对应于同一电流坐标

4、的两电压坐标逐点相加便可得到串联等效电阻的伏安特性曲线，由于许多非线性电阻的伏安特性是通过实验曲线来表示的，并没有确定的解析表达式，所以，通过图解法求等效电阻的伏安特性曲线的方法在实际工程应用中显得十分重要。上述在同一电流坐标上取电压相加而得到合成伏安特性的方法，可以推广到两个以上非线性电阻串联的情况。对于多个电阻元件相串联的情况，可以先合成两个串联电阻元件，然后以合成的特性再与第三个元件的伏安特性进行串联合成，依此类推。但是，若非线性电阻元件属于电压控制型，则串联合成的作图步骤就会更加复杂，并且合成后的控制类型

5、也不一定再是电压控制型。2非线性电阻的并联在研究非线性电阻元件的并联电路时，首先考虑两个电压控制型电阻元件的并联。通常情况下，很难得到并联一端口电路的等效伏安特性的解析表达式，但是用图解法却很容易得到等效非线性电阻的伏安特性曲线。它们的伏安特性曲线如图所示。从上述分析可以看出，并联电阻电路一端口的驱动点特性是一个电压控制型非线性电阻。如果并联的非线性电阻中有一个不是电压控制型，就得不到以上解析表达式，只能用图解法求解。特别是当非线性电阻元件混联连接时，一般先将并联元件合成，然后再串联合成，依此过程进行图解分析。3

6、简单非线性电路图解分析法许多电路经过一系列的等效变换后，常常可以归结为由线性电阻和直流电压源及一个非线性电阻构成的电路，线性电阻和电压源的串联组合通常是一个线性一端口的戴维南等效电路。图中非线性电阻的伏安特性如图所示，下面介绍一种图解法，称为负载线方法，有时也称“曲线相交法”。可知，此等式可以看做是上图电阻和电源串联所示的一端口的伏安特性。它在曲线中表示的是直线直线与此伏安特性曲线的交点同时满足和因此有，称为电路的静态工作点，这就是图10-8（a）所示电路的解。10.3小信号分析法工程上用的电子电路大多数都需要直

7、流偏置，也就是在直流电压源激励下，在各非线性元件（如二极管、三极管、运算放大器等）中建立合适的电压和电流值。这种合适的电压和电流值在平面上对应着一个特定的点，称之为工作点。因此，非线性电路在直流电压源激励下的解又称为工作点。有时为了获得有用的输出信号，在设定了工作点的电子电路中施加某些输入信号（例如正弦波）假设在任何时刻都有，则把电压。分析此类电路时，采用小信号分析法则较为简便。称为小信号直流电压源为偏置电压为线性电阻为电压控制型非线性电阻，其伏安特性为特性曲线为下图所示。，伏安小信号时变电压为求非线性电阻电压和

8、电流即电路中只有直流电压源作用时，时负载线与非线性电阻伏安特性曲线的交点为电路的静态工作点。时，电路的解必在工作点附近，可近似为其中和是由于信号附近引起的偏差。在工作点在任何时刻相对于、都是小量。将以上两式代入非线性电阻的特性，则有将上式右端在附近作泰勒级数展开，略去二次项及二次以上的所有项，保留级数前面两项，则上式可以简化为又因为，故上式可以写为又因为表示非线性电阻在工