17-非线性电路

第十七章非线性电路简介,17-1非线性电阻17-小信号分析法,本章要点及作业,重点非线性电阻含单个非线性电阻的电路的小信号分析法难点小信号等效电路作业17-517-11(用小信号分析法),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。,1.严格说,一切实际电路都是非线性电路。,2.许多非线性元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。,分析非线性电路基本依据仍然是KCL、KVL和元件的伏安特性。,非线性电路,研究非线性电路的意义,研究非线性电路的依据,17-0前言,17-1非线性电阻,电阻元件若一个二端元件在任意时刻t的电压u(t)和流过它的电流i(t)两者之间的关系可以由ui平面上的一条曲线所决定。线性电阻曲线直线，u、i关系符合欧姆定律。,u=f(i)i=g(u),符号：,伏安特性：,一、非线性电阻,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。,分类:电流控制型电阻、电流控制型电阻、单向型电阻。,u=f(i),特点：,对每一电流值有唯一的电压与之对应。,对任一电压值则可能有多个电流与之对应。,S形,、流控型电阻：电阻两端电压是电流的单值函数。,例：充气二极管,、压控型电阻：电阻两端电流是电压的单值函数。,特点：,对每一电压值有唯一的电流与之对应。,对任一电流值则可能有多个电压与之对应。,i=g(u),N形,例：隧道二极管,、单调型电阻：电阻的伏安特性单调增长（下降）。,例,P-N结二极管,其伏安特性为：,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。,特点：,o,u,i,Q,静态电阻,动态电阻,二、非线性电阻的静态电阻RS和动态电阻Rd,三、含有单一非线性电阻元件电路的求解,其一为电路的线性部分，另一个为电路的非线性部分。将线性部分化为戴等效电路。,线性网络,N1,N2,1、解析法,条件：非线性元件的伏安关系能写成确定的函数式：u=f1(i)或i=g1(u)-。方法：1）将线性部分作戴维南/诺顿等效变换，得出端口u-i的关系：u=f2(i)或i=g2(u)-；2）联立非线性元件的方程求解，即可得此时的工作点u、i。,、图解法,条件：非线性元件的伏安特性不能用确定的函数式描述，仅可以用伏安特性曲线表示。方法：1）将线性部分作戴维南/诺顿等效变换，得出端口u-i的关系：u=f2(i)或i=g2(u)；2）在伏安平面上画出上述方程，与元件的伏安特性的交点就是工作点uQ、iQ。,二极管的图解法,172小信号分析法,在电子电路中遇到的非线性电路，有作为偏置电压的直流电源UO作用的大信号，也有随时间变动的交流输入电压us(t)作用的小信号。电路的总的响应是直流信号和交流信号之和。,一、小信号分析法的推导思路,直流偏置电压,交流小信号,非线性电阻,静态工作点的确定,(UO，IO),1、解析法,2、图解法,非线性元件的伏安特性曲线线性部分的戴维南/诺顿等效模型的端口VCR直线,(UO，IO),动态电阻的确定,泰勒公式展开：,动态电阻,动态电阻（电导）的确定,分情况求取Rd或Gd1、非线性电阻是压控型,i=g(u),求,2、非线性电阻是流控型,u=g(i),求,小信号模型,二、小信号分析法,解题步骤：,1、求出非线性电阻静态工作点的值（UQ、IQ）及响应的直流分量；2、确定交流电阻Rd或Gd；3、确定交流小信号对应的响应分量；4、总响应=直流分量+交流分量,图a,图b,二、小信号分析法,解题步骤：,1、求出非线性电阻静态工作点的值（UQ、IQ）及响应的直流分量；2、确定交流电阻Rd或Gd；3、确定交流小信号对应的响应分量；4、总响应=直流分量+交流分量,解:,(2)求出小信号等效电路在工作点处的动态电导,(1)求静态工作点Q(U0,I0),已知：,计算电压u、电流i。,例1：,小信号模型,得：,(3)确定交流小信号对应的响应分量,(4)总响应=直流分量+交流分量,例2：,已知：,非线性电阻的伏安特性为,当us(t)=0时，回路中的电流为1A。,计算电流i。,解:,课堂练习,求电路在静态工作点处由小信号所产生的u(