簡單非線性電阻電路分析

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1、第六章簡單非線性電阻電路分析由電壓源、電流源和電阻元件構(gòu)成的電路，稱為電阻電路。由獨立電源和線性電阻構(gòu)成的電阻電路，稱為線性電阻電路，否則稱為非線性電阻電路。分析非線性電阻電路的基本依據(jù)仍然是KCL、KVL和元件的VCR。非線性電阻電路的一般分析方法已超出本課程的范圍。本書只討論簡單非線性電阻電路的分析，為學習電子電路打下基礎?！?－1非線性電阻元件電壓電流特性曲線通過u-i平面坐標原點直線的二端電阻，稱為線性電阻；否則稱為非線性電阻。按照非線性電阻特性曲線的特點可以將它們進行分類。其電壓是電流的單值函數(shù)的電阻，稱為流控電阻，用u=f(i)表示；其電流是電壓的單值函數(shù)的

2、電阻，稱為壓控電阻，用i=g(u)表示。圖6-1圖(a)所示隧道二極管是壓控電阻。圖(b)所示氖燈是流控電阻。圖(c)所示普通二極管既是壓控電阻，又是流控電阻。圖(d)所示理想二極管既不是流控電阻，又不是壓控電阻。其特性曲線對稱于原點的電阻，稱為雙向電阻；否則稱為單向電阻。圖(b)所示氖燈是雙向電阻，圖(a)、(c)、(d)所示隧道二極管、普通二極管和理想二極管都是單向電阻。單向性的電阻器件在使用時必須注意它的正負極性，不能任意交換使用。理想二極管是開關電路中常用的非線性電阻元件。其參考方向如圖6－1(d)所示時，其電壓電流關系為：圖6-2§6－2非線性電阻的串聯(lián)與并聯(lián)

3、由線性電阻串聯(lián)和并聯(lián)組成的單口網(wǎng)絡，就端口特性而言，等效于一個線性電阻，其電阻值可用串聯(lián)和并聯(lián)等效電阻的公式(2－l)、(2－2)求得。9由非線性電阻(也可包含線性電阻)串聯(lián)和并聯(lián)組成的單口網(wǎng)絡，就端口特性而言，等效于一個非線性電阻，其VCR特性曲線可用圖解法求得。一、非線性電阻的串聯(lián)圖6－3(a)表示兩個流控非線性電阻的串聯(lián)，它們的VCR特性曲線u1=f1(i1)和u2=f2(i2)如(b)中曲線①、②所示。下面求它們串聯(lián)后的VCR特性曲線，即電阻串聯(lián)單口網(wǎng)絡等效電阻的VCR特性曲線。圖6-3列出KCL和KVL方程：將元件特性u1=f1(i1)和u2=f2(i2)代入

4、上式得到這就是計算兩個非線性電阻串聯(lián)單口VCR特性曲線的公式。在已知兩個電阻VCR特性曲線的條件下，可以給定某電流值i，找出曲線①、②上相應的電壓值u1=f1(i1)和u2=f2(i2)相加，得到單口VCR特性曲線③的一點a，如圖6－3(b)所示。按此方法，給定一系列電流值，就可求出單口VCR特性曲線上的一系列點，連接這一系列點，就可得到單口VCR特性曲線③。由上可見，n個非線性電阻串聯(lián)單口，就端口特性而言，等效于一個非線性電阻，其VCR特性曲線，可以用同一電流坐標下電壓坐標相加的方法求得。例6－l用圖解法求圖6－4(a)線性電阻和電壓源串聯(lián)單口的VCR特性曲線。圖6－

5、4電阻與電壓源的串聯(lián)解：在u-i平面上畫出線性電阻R和電壓源US的特性曲線，分別如圖6－4(b)中的曲線①和②所示。將同一電流下曲線①和②的橫坐標相加，得到圖6－4(a)所示單口的VCR特性曲線，如圖中曲線③9所示。若改變電流參考方向，如圖6-4(c)所示，相應的特性曲線則如圖6-4(d)所示。它是通過(US,0)和(0,US/R)兩點的一條直線。例6－2用圖解法求圖6－5(a)所示電阻、電壓源和理想二極管串聯(lián)單口的VCR特性曲線。圖6－5電阻、電壓源和理想二極管的串聯(lián)圖6－5電阻、電壓源和理想二極管的串聯(lián)解：在平面上畫出電阻、電壓源和理想二極管的特性曲線，如圖6－5(

6、b)中曲線①②和③所示。將同一電流下以上三條曲線的橫坐標相加，就得到圖6－5(c)所示的單口的VCR特性曲線。當u>US時，理想二極管導通，相當于短路，特性曲線與電阻和電壓源串聯(lián)單口相同；當u

7、公式。在已知兩個電阻VCR特性曲線的條件下，可以給定一系列電壓值，用將曲線上相應電流值i1=g1(u1)和i2=g2(u2)相加的方法，逐點求得電阻并聯(lián)單口的VCR曲線i=g(u)，如圖6－6(b)曲線③所示。由上可見，n個非線性電阻串聯(lián)單口，就端口特性而言，等效于一個非線性電阻，其VCR特性曲線，可以用同一電壓坐標下電流坐標相加的方法求得。例6－3用圖解法求圖6-7(a)的所示電阻、電流源和理想二極管并聯(lián)單口的VCR特性曲線。圖6-7解：在u-i平面上畫出電阻、電流源和理想二極管特性曲線，分別如圖(b)中曲線①②和③所示。將這三條曲線的