电子电工实验论文非线性电阻电路研究

1、电子电工实验论文姓名： 学号： 联系方式：非线性电阻电路研究一、 摘要依据实验要求，利用二端电阻元件组合成为凹、凸电阻，再运用串联分解或并联分解，设计两个非线性电阻电路。用Pspice软件对电路进行仿真，将结果与所给伏安特性曲线进行比较，并计算相应的误差，得出电路是否符合要求的结论。二、关键词 二端电阻元件，凹、凸电阻，非线性电阻，仿真三、引言 1.性电阻电路设计要求如下：（1）二极管、稳压管、稳流管等元器件设计如图1、图2所示伏安特性的非线性电阻电路。（2）用Pspice软件进行仿真并与图1、图2对比。 图1 伏安特性(一) 图2 伏安特性(二)2.非线性电阻电路的伏安特性（1）常用元件。对

2、于一个一端口网络，不管内部组成，其端口电压与电流的关系可以用ui平面的一条曲线表示。则是将其看成一个二端电阻元件。ui平面的曲线称为伏安特性曲线。 本实验用到的二端电阻元件有二极管、电压源、电流源和线性电阻，其伏安特性如下所示。 图3 图4 图5（2）凹电阻。当两个或两个以上元件串联时，电路的伏安特性图上电压是各元件电压之和。如下图： 图6（3）凸电阻。与凹电阻相对应，凸电阻是两个或两个以上元件并联时，电流为各元件电流之和。如下图: 图73.非线性元件电路的综合 各种单调分段的非线性元件电路的伏安特性可以用凹电阻和凸电阻作基本积木块，综合各种所需的新元件。常用串联分解法或并联分解法进行综合。（

3、1） 串联分解法。串联分解法在伏安特性图中以电流I轴为界来分解曲线。（2） 并联分解法。并联分解法在伏安特性图中以电压U轴为界来分解曲线。四、正文1.（1）图1的伏安特性曲线可分成两个凸电阻串联。如下图所示：化简后如下图所示： 图9（2） Pspice仿真 仿真电路图如下： 图10对V1进行-2v2v的DC Sweep，仿真结果如下图： 图112.（1）对图二所示伏安特性曲线进行并联分析。U轴上下两部分可用两个非线性电阻并联实现，伏安特性曲线本身关于原点对称，故两个电阻网络仅为反相关系。在此只讨论U轴上面部分。如下图所示： 图12（2）Pspice仿真仿真电路图如下： 图13注：为保证精确性，

4、实际仿真电路(图13)中R3和R6的值比设计的小数位数更多。对V5进行-2020v的DC Sweep,结果如下图： 图14五、误差分析及相关结论1.对图1所示伏安特性曲线仿真结果分析由图11的01v段可得点，算得此段曲线斜率为1.851，相对误差为(|2-1.851|/2)x100%=7.4%1v2v段可得点，分别与图1对比并算其相对差: (|2-1.8511|/2)x100%=7.4% (|2-1.9158|/2)x100%=4.2% (|2-1.9805|/2)x100%=2.0% (|2-2.0137|/2)x100%=0.68%(|2-2.0153|/2)x100%=0.76% (|2

5、-2.0169|/2)x100%=0.84%综合可知，仿真结果相对误差有一个由大到小再增大的过程。对V1进行-20v20v的DC Sweep得仿真结果如下图： 图15由上图可明显看出，随着电压增大，电流渐渐偏离2mA，并且偏差逐渐增大。猜想产生这种现象的原因可能是元器件的性能随着电压的增大而产生了某种变化（具体原因有待验证），同时我们也可以说，在时机应用中用各种元器件组合来构成非线性电阻要注意产生的误差是否在允许的范围内，如果误差过大，就必须采用其他办法找到符合条件的非线性电阻。2. .对图2所示伏安特性曲线仿真结果分析由图14的06v段可得点，由此分析可知，在这个电压段内，绝对逐渐增大。6v

6、12v段可得点，算得此段曲线斜率为0.4672，相对误差为(|0.5-0.4672|/0.5)x100%=6.5%。12v15v可得点，算得此段曲线斜率为0.5642，相对误差为(|1-0.5642|/1)x100%=44%。误差太大，需要修正。15v20v可得点，算得此段曲线斜率为0.5144，相对误差为(|0.6-0.5144|/0.6)x100%=14%。误差太大，需要修正。改进后的仿真电路如下图： 仿真结果如下图： 图17由图17的06v段得点，此段修正效果不大，可近似为不变。6v12v段可得点，算得此段曲线斜率为0.5234，相对误差为(|0.5-0.5234|/0.5)x100%=4.7%。12v15v段可得点，算得此段曲线斜率为0.9700，相对误差为(|1-0.9700|/1)x100%=3.0%。15v20v段可得点，算得此段曲线斜率为0.6368，相对误差为(|0.6-0.636