西安交通大学邱关源电路课件17.ppt

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1、第十七章非线性电路非线性电阻17-1工作在非线性范围的运算放大器*17-6非线性电容和非线性电感17-2非线性电路的方程17-3小信号分析法17-4分段线性化方法17-5二阶非线性电路的状态平面*17-7非线性振荡电路*17-8混沌电路简介*17-9人工神经元电路*17-10首页本章重点1.非线性元件的特性3.小信号分析法重点：2.非线性电路方程4.分段线性化方法返回引言1.非线性电路电路元件的参数随着电压或电流而变化,即电路元件的参数与电压或电流有关,就称为非线性元件,含有非线性元件的电路称为非线性电路。下页上页2.研究非线性电路的意义严格说,一切实际电路都是非线性电路。许多非线性元

2、件的非线性特征不容忽略，否则就将无法解释电路中发生的物理现象。返回3.研究非线性电路的依据分析非线性电路基本依据仍然是KCL、KVL和元件的伏安特性。17-1非线性电阻1.非线性电阻非线性电阻元件的伏安特性不满足欧姆定律，而遵循某种特定的非线性函数关系。下页上页符号伏安特性u=f(i)i=g(u)返回+-ui2.非线性电阻的分类电阻两端电压是其电流的单值函数。下页上页流控型电阻+-uiu=f(i)uiO特点(a)对每一电流值有唯一的电压与之对应。(b)对任一电压值则可能有多个电流与之对应。S形返回通过电阻的电流是其两端电压的单值函数。下页上页压控型电阻i=g(u)特点(a)对每一电压值

3、有唯一的电流与之对应。(b)对任一电流值则可能有多个电压与之对应。uiON形返回+-ui下页上页注意流控型和压控型电阻的伏安特性均有一段下倾段，在此段内电流随电压增大而减小。uiOuiO单调型电阻电阻的伏安特性单调增长或单调下降。返回下页上页例1-1分析PN结二极管的伏安特性。Oui二极管的伏安特性为特点具有单向导电性，可用于整流用。u、i一一对应，既是压控型又是流控型。返回+-ui解3.非线性电阻的静态电阻R和动态电阻Rd非线性电阻在某一工作状态下(如P点)的电压值与电流值之比。下页上页静态电阻R非线性电阻在某一工作状态下(如P点)的电压对电流的导数。动态电阻RdOuiuiP返回下页

4、上页例1-2注意静态电阻与动态电阻都与工作点有关。当P点位置不同时，R与Rd均变化。一非线性电阻的伏安特性。(1)求i1=2A，i2=10A时对应的电压u1，u2。解对压控型和流控型非线性电阻，伏安特性曲线的下倾段Rd为负，因此，动态电阻具有“负电阻”性质。返回(1)下页上页(3)设u12=f(i1+i2)，问是否有u12=u1+u2？(2)求i=2cos(314t)A时对应的电压u。注意电压u中含有3倍频分量,因此利用非线性电阻可以产生频率不同于输入频率的输出。解返回解因为(2)下页上页(4)若忽略高次项，当i=10mA时，由此产生多大误差？表明叠加定理不适用于非线性电路。解表明当输

5、入信号很小时，把非线性问题线性化引起的误差很小。返回项3.非线性电阻的串联和并联下页上页非线性电阻的串联图解法uiO同一电流下将电压相加返回－+i++－－u1u2i2i1下页上页非线性电阻的并联图解法uiO同一电压下将电流相加返回－+i++－－u1u2i1i2下页上页只有所有非线性电阻元件的控制类型相同,才能得出其串联或并联等效电阻伏安特性的解析表达式。流控型非线性电阻串联组合的等效电阻还是一个流控型的非线性电阻；压控型非线性电阻并联组合的等效电阻还是一个压控型的非线性电阻。注意压控型和流控型非线性电阻串联或并联，用图解方法可以获得等效非线性电阻的伏安特性。返回下页上页4.含有一个非线

6、性电阻元件电路的求解i+uab线性含源电阻网络i+uab+UocReq应用KVL得g(u)uiUoco设非线性电阻的伏安特性为i=g(u)解答返回下页上页i(u)uiUocO静态工作点负载线返回17-2非线性电容和非线性电感1.非线性电容非线性电容元件的库伏特性不是一条通过原点的直线，而遵循某种特定的非线性函数关系。下页上页符号库伏特性q=f(u)u=h(q)返回+-ui电容的电荷是两端电压的单值函数。下页上页类型电压控制型电荷控制型电容的电压是电荷的单值函数。单调型库伏特性在q-u平面上单调增长或单调下降。静态电容C和动态电容CdOuqP返回下页上页例2-1含有一非线性电容的调

7、谐电路，电容的库伏特性为，试分析此电路的工作。分析直流偏置电压quO调节U0，可以改变电容的大小而达到调谐的目的。返回信号+U0RL2.非线性电感非线性电感元件的韦安特性不是一条通过原点的直线，而遵循某种特定的非线性函数关系。下页上页符号韦安特性i=h()u=h(q)类型磁通控制型电感的电流是磁通的单值函数。返回+-ui下页上页电流控制型电感的磁通链是电流的单值函数。单调型韦安特性在-i平面上单调增长或单调下降。返回静态电感L和动态电感L