南航电路课件 第六章 非线性电路.ppt

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1、第六章非线性电路非线性电路:元件性质（R的伏安特性、L的韦安特性、C的库伏特性）不再是线性关系，即参数不再是常量的元件称为非线性元件。含有非线性元件的电路称为非线性电路。第一节非线性元件一、非线性电阻：VAR不符合欧姆定律的电阻元件。①流控型电阻（CCR）：电阻两端的电压是通过其电流的单值函数。②压控型电阻（VCR）：通过电阻的电流是其两端电压的单值函数。③单调型电阻：伏安曲线单调增或减。既是流控型又是压控型电阻。1）分类：2）性质：①方向性：VAR曲线对应原点不对称时，电压（电流）方向改变时，其电流（电压）改变很多。称为单向性（unilateral）。VAR曲线与方向无关，电阻两端子可互

2、换。称为双向性(bilateral)。②静态电阻（staticresistance）在某一工作点的电压与电流的比值。③动态电阻（dynamicresistance）在某一工作状态，电压增量与电流增量之比的极限。二、非线性电容：库伏特性不是通过原点的直线。①压控型电容（VCC）：电容上聚集的电荷是其两端电压的单值函数。②荷控型电容（QCC）：电容两端的电压是其上聚集的电荷的单值函数。③单调型电容：库伏曲线单调增或减。既是伏控型也是库控型电容。④静态电容（staticcapacitance）在某一工作点的电荷与电压的比值。⑤动态电容（dynamiccapacitance）在某一工作状态，电荷增

3、量与电压增量之比的极限。⑥非线性电容VAR：静态电容、动态电容的特性随着工作点的变化而变化。三、电感元件：韦安特性不是通过原点的直线。①流控型电感（CCL）：电感建立的磁链是其通过电流的单值函数。②磁控型电感（FCL）：电感通过电流是其建立的磁链的单值函数。③单调型电感：韦安曲线单调增或减。④静态电感（staticinductance）：⑤动态电感（dynamicinductance）在某一工作状态，磁链增量与电流增量之比的极限。⑥非线性电感VAR：静态电感、动态电感的特性随着工作点的变化而变化。第二节非线性电阻电路的分析一、非线性电阻的串并联非线性电阻电路的分析仍然以KCL、KVL为基础

4、。+u–i+u1–i1+u2–i21）串联：①若两电阻同为流控型：②若两电阻不同为流控型用图解法：在同一电流下将电压相加2）并联：①若两电阻同为压控型：i2i1+u–+u2–+u1–②若两电阻不同为压控型用图解法：在同一电压下将电流相加3）含有理想二极管（idealdiode）的电路：对于既含线性元件又含非线性元件的混合电路,按其串并联关系逐步进行。理想二极管加正向电压时导通相当于短路（电压为零），加反向电压时截止相当于开路（电流为零），常称其为开关元件。DDDD例：试绘出各电路的U~I关系曲线（D为理想二极管）。+U-IDUSR+-ID5VIU+U-ID15VIU5V15VIU0US二、

5、非线性电阻电路的解析法如果非线性电阻VAR用精确的函数表达式表示，则用解析法求解。例：求图示电路中的电流i,解法一：回路法解法二：节点法解法三：支路法解法四：戴维南定理：将非线性电阻以外的部分等效为有伴电压源，列出KVL方程，补充非线性电阻的VAR求解。上述求解结果即为静态工作点Q（UQ，IQ）的值三、非线性电阻电路的图解法：1)曲线相交法：将其中一些非线性元件用串并联方法等效为一个非线性电阻元件，将其余不含非线性电阻的部分等效一个戴维南电路，画出这两部分电路的伏安曲线，它们的交点为电路的工作点（operatingpoint），或称为静态工作点Q（UQ，IQ）例：用图解法示求电路中的电流i

6、+-2）DP图法和TC图法①DP图法:若某非线性一端口网络的端口伏安关系也称为驱动点（drivepoint)特性曲线DP确定，则已知端口的激励波形，通过图解法可求得响应的波形。t②TC图法：输入与输出是不同端口的电压、电流，其关系曲线称为转移特性（transmissioncharacter）TC曲线。已知TC曲线和激励波形，通过图解法可求得响应的波形。见P170tt作业：6-3，6-5，△6-6，6-8第三节分段线性化法用解析法分析非线性电阻电路，一般难以求解。分段线性近似法（piecewiselinearapproximationmethod）通常称为折线法。是将非线性元件特性曲线近似地

7、用若干条直线段表示，在每一个区段可以用戴维南（诺顿）等效电路替代（线段的斜率为R，延长线与U轴交点为UOC与I轴交点为ISC），然后用线性电路分析方法求解。第四节小信号分析法工程上，非线性电阻电路除了作用有直流电源外，往往同时作用有时变电源，因此在非线性电阻的响应中除了有直流分量外，还有时变分量。例如：半导体放大电路中，直流电源是其工作电源，时变电源是要放大的信号，它的有效值相对于直流电源小得多（10-3），一般称之为小