东北大学电路原理课件.ppt

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1、学习目标与要求：(1)充分理解非线性元件的特性(2)掌握非线性电路的图解分析法(3)熟练掌握非线性电路的小信号分析法第6章非线性电路第6章非线性电路6.1非线性元件特性6.2图解分析法6.3数值分析法6.4小信号分析法6.1非线性元件特性非线性元件特点静态电阻与动态电阻上页下页目录返回一、线性电阻元件电阻值大小与u、i无关（R为常数），其伏安特性为一过原点的直线。线性电阻的u、i取关联参考方向时，u、i关系符合欧姆定律。iuPuiuiR6.1非线性元件特性上页下页目录返回二、非线性电阻元件非线性电阻元件的伏安

2、特性不满足欧姆定律，而遵循某种特定的非线性函数关系。其阻值大小与u、i有关，伏安特性不是过原点的直线。u=f(i)i=g(u)+ui上页下页目录返回P-N结二极管特性非线性电阻元件分类流控电阻压控电阻单调型电阻流控型：(current-controlledresistor)非线性电阻两端的电压是电流的单值函数特性方程充气二极管伏安特性对每一个电流i只有一个电压u与之对应,但对同一个电压,电流却可能是多值的。压控型(voltage-controlledresistor)非线性电阻中通过的电流是其电压的单值函数。

3、伏安特性特性方程隧道二极管对每一个电压u只有一个电流i与之对应,但对同一个电流,电压却可能是多值的。单调型：既是流控型又是压控型的,伏安特性是单调增长或单调下降的。静态电阻:非线性电阻特性曲线上静态工作点处的电压与电流的比值,静态电阻它正比于值。动态电阻：指在静态工作点Q附近电压对电流的变化率,正比于非线性电阻元件的静态电阻和动态电阻都不是常数，而是其电压或电流的函数，且随工作点的不同而不同。动态电阻是正值动态电阻的正或负由其伏安特性及静态工作点的位置决定的。动态电阻是负值6.2图解分析法曲线相交法曲线相加法上

4、页下页目录返回非线性电阻网络的分析计算比线性电阻网络的分析计算复杂。但是，对于只含有一个非线性电阻元件，并且这个非线性电阻元件的伏安特性可以用数学解析式表达出来时，可用戴维南定理求解。例图中，R是流控型非线性电阻，其伏安特性表达式为：试求R所消耗的功率及的值。解：在给定电路中,a、b两点的左侧为一个线性有源的二端网络。根据戴维南定理,我们将原电路图(a)电路化成图(b)所示戴维南等效电路。解得:当非线性电阻不易写出它的数学表达式，求解较困难，而且所得到的解答往往也是近似解。因此，对非线性简单电阻网络往往采用图解

5、分析法进行分析，此法包括曲线相交法和曲线相加法。6.2.1曲线相交法曲线相交法是根据解析几何中用曲线相交解联立方程的方法曲线相交法ab以左部分为线性电路，化为戴维南等效电路，其u、i关系为ab右边为非线性电阻，其伏安特性为i=f(u)，i(u)曲线如图。两曲线交点坐标即为所求解答。线性含源电阻网络i+uabuiUsi(u)o其特性为一直线。ai+ubRi+Us上页下页目录返回非线性电阻伏安关系可以用数学表达式写出时,可以用联立方程组的方法求解电路。非线性电阻的伏安关系为曲线形式表达时可用曲线相交法求解。非

6、线性电阻的串联在每一个i下，图解法求u，将一系列u、i值连成曲线即得串联等效电阻(仍为非线性)。i+++uiuo6.2.2曲线相加法上页下页目录返回非线性电阻的并联同一电压下将电流相加。iuoi+++ui1i2u1u2上页下页目录返回如有若干元件串联，要得到这条支路的伏安特性曲线，应在同一电流条件下将各元件电压相加，便可得到伏安特性曲线上的一点，依次作图可得到伏安特性曲线。若有某些元件（支路）并联，欲求其伏安特性曲线，应在同一电压条件下将各支路电流相加，得出伏安特性曲线上的一点，依次作图便得到伏安特

7、性曲线。上页下页目录返回图(a)示电路中,非线性电阻R的伏安特性曲线如图(b)所示，求总电压u和总电流i的约束关系。首先,求含非线性电阻R支路的伏安特性曲线。这条支路中的R、R1、E是串联的,流过的是同一电流,因此在相同电流情况下,有：上页下页目录返回因为该支路中有非线性电阻R,u与i1不是线性关系,因此必须利用各元件伏安特性曲线,在同一电流条件下将电压相加,才能得到该支路的伏安特性曲线。上页下页目录返回R的伏安特性曲线R1的伏安特性曲线E的伏安特性曲线︷得到图(c)曲线上的u=E的一点,R上的电压为R1上的电

8、压为该支路电压为：︷上页下页目录返回因线性电阻R2与含非线性电阻R的支路是并联的,所以在同一电压下,两支路中电流相加就是总电流,即：上页下页目录返回上页下页目录返回(1)若us=3V,R=1Ω试定量画出a，b右部伏安特性曲线并计算的值。例在图(a)电路中，压控型非线性电阻R2的伏安特性如图（b）所示，(2)若us=5V,R=0试求的值。上页下页目录返回解（1）先用曲线相加法求i(u)曲