非线性电阻电路及应用的研究

1、电工电子综合实验（1）专题实验报告非线性电阻电路的研究学院：自动化专业：自动化班级：9121102002 学号：912110200115 姓名：孙玉娟非线性电阻电路及应用的研究一、 摘要单个电阻的伏安特性曲线是线性的，但在很多情况下，我们需要一些按照特殊要求变化的非线性电阻电路。利用二极管，稳压二极管，独立电流源等元件进行设计并且利用仿真软Multisim12.0 对设计好的电路进行仿真以及数据的采集，并测量其伏安数据，画出其伏安特性曲线，通过直观的折线图与所要要求的U-I图进行对比，以此来验证所设计的电路在误差允许范围内是否可以认为是正确的。二、 关键词非线性电阻电路，二极管，电流源，电压源

2、，伏安特性， 仿真软件Multisim11.0，软件Excel三、 引言进行非线性电阻电路的设计首先要了解非线性电阻的特性及凸电阻、凹电阻的概念，实验所给的曲线需要进行分段设计，所以实验需要采用串并联分解法对曲线进行分步设计，最后进行电路的组合，设计出所需电路。四、正文1、设计要求1）用二极管、稳压管、稳流管等元器件设计如图（一）、图（二）所示伏安特性的非线性电阻电路。2）测量所设计电路的伏安特性并作曲线，与图（一）、图（二）比对。图一图二2、实验材料与设备装置电路仿真软件Multisim，电脑3、实验原理及方法（1）非线性店租电路的伏安特性1）常见二端电阻元件二极管、稳压管、恒流管、电压源、

3、电流源和线性电阻。它们各有各的伏安特性曲线。它们的伏安特性曲线如下图所示u u2）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的电压是各元件电压之和。如图所示，伏安特性曲线是由电压源、理想二极管、线性电阻三个元件的伏安特性在i相等情况下的相加而成。具有上述伏安特性的电阻，成为凹电阻，其主要参数是Us和G=1/R,改变Us和G的值，就可以得到不同参数的凹电阻（图中的电压也可以用稳压管代替）。3)凸电阻与凹电阻相对应，凸电阻则是当两个或两个以上的元件并联时，电流是各元件的电流之和。如图所示，伏安特性曲线是由电流源、理想二极管、线性电阻三个元件的伏安特性在U相等情况下的相加而成。具有上述伏

4、安特性的电阻，成为凸电阻，其主要参数是Is和R=1/G，改变Is和R的值，就可以得到不同参数的凸电阻（图中的电流也可以用恒流管代替）。（2） 非线性电路元件的综合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。分解得分电路在相同的I轴坐标上U值相加得原电路。实际电路为分电路的串联。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。分解得分电路在相同的U轴坐标上I值相加得原电路。实际电路为分电路的并联。4、实验电路设计1） 用串联分解法分解图1=由此可得图一可由以下电路得到仿真图如下2）分析图2所示曲线. 首先用并联分析法分析。并联分析法是在i-u特性图中以u轴

5、为界来分解曲线。那么图2中u轴上下两个部分可用并联两个非线性电阻网络来实现。由于该曲线关于i轴奇对称，两个非线性电阻网络只是反相而已，所以只讨论u轴以上的部分,对称部分只需要将原电路二极管反接与之并联即可。i(mA)i(mA)0.5组合可得仿真图如下5、实验数据、作图、误差分析（1）图一由图可得：在误差允许范围内，测量所得伏安特性曲线与理论曲线基本相符。（2）图二由图可得：在误差允许范围内，测量所得伏安特性曲线与理论曲线基本相符。五、 结论通过设计电路后，利用 Multisim11.0 来进行了仿真，对所设计的电路进行数据的采集。然后通过电子表格的制表，统计，计算以及绘图功能对所采集的数据进行了整理，并且是最后转化为直观的 U-I 折线图。通过对比设计要求的 U-I 图，我最后得出了结论：利用二极管，电流源等原件组成的非线性电路符合设计的要求，也即在误差允许范围内，上面设计的电路均达到了要求。六、 致谢感谢老师认真讲解仿真软件的使用，使实验的进行比较顺利。感谢同学们的通力合作，解决了实验中所遇到的一些问题。同时感谢此次专题实验的机会，让我通过学习掌握了非线性电阻电路的分析方法及伏安特性，并且