非线性电阻电路的研究

1、电工电子实验论文非 线 性 电 阻 电 路 的 研 究一摘要： VD二极管为非线性电阻，具有不同于一般电阻的独特性质，本论文中设计的电路图主要利用了其单向导电性来控制电路，来实现一些独特的功能。二关键词： 分解、限流、开启电压、斜率、稳压管、Multisim7三引言： 电路中的ui伏安特性曲线并非总是呈线性变化的，有很多曲线都是由很多段的曲线组合而成。为了验证这个事实，决定使用一些很常见的电子元器件来设计电路图，使其ui图满足给定的条件。四正文1.实验要求非线性电阻电路设计要求实现的功能如下：1）用二极管、稳压管等元器件设计如图9-8、图9-9所示伏安特性的非线性电阻电路。2）测量所设计电路的

2、伏安特性，记录数据并作曲线，与图9-8、图9-9对比。2.实验材料与设备 两个电压源、四个电流源（两个2mA、两个6mA）、示波器、六个VD二极管、一个500欧电阻、四个2000欧电阻、两个1667欧电阻、六个稳压管（两个6V、两个12V、两个15V）、两个电压表、两个电流表。3.设计思路1)图9-8中，将图分解成图9-8a和9-8b所示的两条伏安特性曲线。 从图9-8a中可知，当0u1V时，i线性增加，阻抗为，当u1V时，i=2mA保持不变。从图9-8b中可知，当-1u0时，i线性增大，阻抗为，当u<-1V时，i=-2mA保持不变。 为了限流，利用VD二极管的单向导电性，设计了图分解一

3、，如图所示：当i12mA时，i=i1且线性增加，此时Z=500欧；当i12mA时，i=2mA保持不变，从而得到限流效果，即可以得到图9-8a的伏安特性曲线。同理可以得到图9-8b的伏安特性曲线。2）图9-9中，同理将图分解为图9-9a和图9-9b所示的两条伏安特性曲线。分析图9-9a，当0u6V时，i=0mA，即u=6V为开启电压，电路开始工作；当6u12V时，Z=2000欧；当12u15时，Z=1000欧；当u15V时，Z=1667欧。从上面的分析中可以设计出三个分别是6V、12V、15V的稳压管用来控制电路。从图中可知，当12u15V时，斜率大，阻抗减小，故可设计成此时并联上一个电阻，当u

4、15V时，斜率变小，阻抗变大，此时不能简单地并上一个电阻。这部分可以认为是在i=6mA的基础上在增加了电流，故需要设计一个限流器，可从图分解一中得到提示。综上，设计出图分解二，如图所示：当u6V时，Z1导通，总阻抗Z=Z1=2000欧；当u12V时，Z2导通，与Z1并联，总阻抗Z=1000欧；当u=15V时，i=6mA开始限流，当u15V时，限流器工作，此时外加电流即是流过Z3上的电流。三部分连起来就可以得到图9-9a的伏安特性曲线。同理可以得到图9-9b的伏安特性曲线。4.电路设计1)对应图9-8设计的电路图：2)对应图9-9设计的电路图：5.实验过程根据图9-8电路图和图9-9电路图在Mu

5、ltisim7虚拟软件上连线进行虚拟实验，依次改变直流电压源的值（图9-8电路图上的电压变化范围为-2.0V2.0V，图9-9电路图上的电压变化范围为-25V25V）,从而得到相应的电流值，记录下每一组数据并将其填入下列表格中。实验中为了直观地观察ui伏安特性曲线，添加了示波器，此时将直流电压源改为交流电压源，具体实验电路图如下：6实验数据与绘制曲线1).图9-8电路图测量的数据u/V-2.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.0i/mA-2.000-2.000-1.837-0.94700.9471.8372.0002.000绘制图9-8电路图ui伏安特性曲线实验用示波器测得的ui

6、伏安特性曲线如下2). 图9-9电路图测量的数据u/V25201514131210864i/mA12.0008.9975.9285.0044.0363.0752.0321.0500.10600-6-8-10-12-13-14-15-20-250-0.106-1.052-2.032-3.075-4.036-5.004-5.928-8.997-12.000绘制图9-9电路图ui伏安特性曲实验用示波器测得的ui伏安特性曲线如下7.实验结果分析 在实验测得数据绘制而成的ui伏安特性曲线、用示波器测得的ui伏安特性曲线与实验要求的ui伏安特性曲线相比之下，我发现在误差允许的范围内，曲线基本上吻合，说明本篇论文设计的电路符合实验要求，达到预期效果。五结论 本篇论文以虚拟实验内容为主，通过设计出可行的电路图，在Multisim7虚拟软件中进行连线虚拟，分析测得的实验数据和图表，发现与实验要求的吻合度很好，达到了预期效果，证明了在电路中ui伏安特性曲线并非总是线性变化的，同时也很好利用了并证明了VD二极管的单向导电性。六致谢感谢与我一同参与实验设计的同学，帮助我解决了令我困惑的一些问题，对我的实验进行了耐心的指导！让我能够顺利完成本次实验。七.参考文献1电工仪表与电路实验技术 马鑫金 编著