非線性電阻電路

1、.電工電子綜合實驗論文-非線性電阻電路的研究 姓名：xxx學(xué)號：xxxxxxxxxxxxxxxx學(xué)院：xxxxx時間：xxxxx非線性電阻電路研究論文一、摘要在了解常用的非線性電阻元件的伏安特性、凹電阻、凸電阻等基礎(chǔ)上，自行設(shè)計非線性電阻電路進行綜合電路設(shè)計，通過線性元件設(shè)計非線性電阻電路，用軟件仿真并觀察非線性電阻的伏安特性。二、關(guān)鍵詞非線性電阻，伏安特性，Multisim10仿真，凹電阻，凸電阻，串聯(lián)分解，并聯(lián)分解。三、引言非線性系統(tǒng)的研究是當(dāng)今科學(xué)研究領(lǐng)域的一個前沿課題，其涉及面廣，應(yīng)用前景非常廣闊。對于一個一端口網(wǎng)絡(luò)，不管內(nèi)部組成，其端口電壓與電流的關(guān)系可以用UI平面的曲線稱為伏安特性

2、。各種單調(diào)分段線形的非線性元件電路的伏安特性可以用凹電阻和凸電阻作為基本積木塊，綜合出各種所需的新元件。常用串聯(lián)分解法或并聯(lián)分解法進行綜合。本文主要介紹在電子電工綜合實驗基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的伏安特性曲線圖來設(shè)計非線性電阻電路，并利用multisim10軟件進行仿真實驗。測量所設(shè)計電路的伏安特性，記錄數(shù)據(jù)，畫出它的伏安特性曲線并與理論值比較。四、正文1、設(shè)計要求：（1）用二極管、穩(wěn)壓管、穩(wěn)流管等元件設(shè)計如圖9.8、圖9.9伏安特性的非線形電阻電路。u/Vi/mA圖9.8伏安特性126 12 15 20963i/mA圖9.9伏安特性（2）測量所設(shè)計電路的伏安特性并作曲線，與圖9.8、圖9.9比對。2

3、、非線性電阻電路的伏安特性：（1）常用元件常用元件有二極管、穩(wěn)壓管、恒流管、電壓源、電流源和線性電阻等。（如圖1） 圖1（2）凹電阻當(dāng)兩個或兩個以上元件串聯(lián)時，電路的伏安特性圖上的電壓是各元件電壓之和。如圖所示，是將上圖中電壓源、線性電阻、理想二極管串聯(lián)組成。主要參數(shù)是Us和G，改變Us和G的值，就可以得到不同參數(shù)的凹電阻，其中電壓源也可以用穩(wěn)壓管代替。總的伏安特性形狀為凹形。 圖2（3）凸電阻與凹電阻對應(yīng)，凸電阻是當(dāng)兩個或以上元件并聯(lián)時，電流是各元件電流之和。是將圖1中電流源、電阻、理想二極管并聯(lián)組成。主要參數(shù)為Is和R，改變Is和R的值就可以得到不同參數(shù)的凸電阻?？偟姆蔡匦詾橥剐巍D33

4、、非線性元件電路的綜合（1）串聯(lián)分解法 串聯(lián)分解法在伏安特性圖中以電流I軸為界來分解曲線。分解得分電路在相同的I軸坐標(biāo)上U值相加得原電路。實際電路為分電路的串聯(lián)。對于圖(a)進行串聯(lián)分解，在伏安特性圖中以電流i軸來分解曲線01-12-2i/mA=102（串聯(lián)）+u/Vu/Vu/V0-2-1i/mAi/mA圖（a-2）圖（a-1）圖（a）對圖（a-1）進行分析可知，其伏安特性曲線電路為一個二極管和一個電阻的并聯(lián)，一個二極管和一個電流源的并聯(lián)，然后以上二者串聯(lián)。圖（a-2）是圖（a-1）伏安線旋轉(zhuǎn)180度，即以上電路的二極管和電流源反接。（2）并聯(lián)分解法并聯(lián)分解法在伏安特性圖中以電壓U軸為界來分解

5、曲線。分解得分電路在相同的U軸坐標(biāo)上I值相加得原電路。實際電路為分電路的并聯(lián)。可以將特性曲線上下兩部分并聯(lián)（如圖b）u/v061215-6-12-15-20i/mA369-3-6-9圖(b)=u/v061215-6-12-15-20i/mA369-3-6-9u/vi/mA061215-6-12-15-20369-3-6-9+圖(b-2)圖(b-1)由于特性曲線上下部分是對稱的，這里只分析下半部分的設(shè)計思路，上半部分只需把下半部分設(shè)計的電路圖中的所有電源和二極管反向即可。圖b-1又可以分為三部分曲線的并聯(lián)。即：061215-6-12-15-20i/mA369-3-6-9061215-6-12-1

6、5-20i/mA369-3-6-9=u/vu/vu/v061215-6-12-15-20i/mA369-3-6-9u/v061215-6-12-15-20i/mA369-3-6-9+分解后的圖形又可以分解成一步并聯(lián)和一步串聯(lián)，其中并聯(lián)由二極管和電流源實現(xiàn)，再串接一個凹電阻。4、電路設(shè)計以及數(shù)據(jù)記錄電路1：（1）根據(jù)串聯(lián)分解法可知，圖（a）所示伏安特性曲線電路為一個二極管和一個電阻的并聯(lián)，一個二極管和一個電流源的并聯(lián)，然后以上二者串聯(lián)。因此電路圖如下：（2）參數(shù)選擇：R1:500 Ohm I1 : 2 mA I2 : 2 mA 調(diào)節(jié)電壓源大小，記錄電路中電流的變化，繪制I-U曲線。（3）數(shù)據(jù)記錄

7、電源電壓(V)電流表示數(shù)(mA)電源電壓(V)電流表示數(shù)(mA)-2-2.0000.20.374-1.8-2.0000.40.747-1.6-2.0000.61.117-1.4-2.0000.81.478-1.2-1.9971.01.814-1.0-1.8141.21.997-0.8-1.4781.42.000-0.6-1.1171.62.000-0.4-0.7471.82.000-0.2-0.3742.02.00000.059p2.22.000（4）由表中數(shù)據(jù)畫出I-U特性曲線:（5）誤差分析： 通過（-0.6，-1.117）和（0.6，1.117）兩點求得斜率K=1.862，斜率誤差E=|

8、1.862-2|/2=6.92%，且在V=1V的點，誤差為：E=|1.814-2|/2=9.3%。由此可知，二極管并不是完全理想的。電路2：（1）根據(jù)并聯(lián)分解法，圖（b）所示的曲線可以通過電流源、二極管和線性電阻的并聯(lián)實現(xiàn)，因此對應(yīng)的電路圖如下：（2）參數(shù)選擇：V1從-26V到24V進行調(diào)節(jié) V2=6V V3=12V V4=6V V5=12VR1=2K R2=2K R3=0.667K R4=2K R5=2K R1=0.667K I1=6mA I2=6mA（3）數(shù)據(jù)記錄：電源電壓(V)電流表示數(shù)(mA)電源電壓（V）電流表示數(shù)(mA)-21-9.1980-0.038n-18-7.41830.44

9、4u-15-5.61760.179-12-3.13091.549-9-1.549123.130-6-0.179155.617-3-0.444u187.418（4）由表中數(shù)據(jù)畫出I-U特性:（5）誤差分析：由圖表得出:當(dāng) -6Vv6V 時，符合要求；當(dāng)6V|v|12V時,k=(3.13-0.179)/(12-6) 0.4918，E=|0.4918-0.5|/0.5=1.64%；當(dāng)12V|v|15V時,k=(9.198-5.617)/(21-15)=0.5968，E=|0.5968-0.6|/0.6=0.53%。由此可知，在第三個拐點處誤差偏大。五、小結(jié)本次實驗研究了使用基本的電路原件設(shè)計所需要的

10、非線性電路。實驗中，結(jié)合電路書本中非線性電阻的相關(guān)知識，并通過查找相關(guān)書籍資料，設(shè)計了相關(guān)的非線性電阻電路。并且通過實驗獲得了一般的伏安特性曲線為單值函數(shù)的非線性電阻電路設(shè)計的并聯(lián)分解法和串聯(lián)分解法，是對電路書本知識的延伸和探索?？梢姺蔷€性元件的伏安特性曲線可以近似地用若干條直線來表示，但會有一定的誤差，使用時應(yīng)考慮導(dǎo)通電壓等因素。實驗中，利用所學(xué)知識和Multisim10.0軟件的仿真，按實驗要求方向設(shè)計出了兩個非線性電阻電路，出了在ui曲線的轉(zhuǎn)折點處略有偏差外，較好的滿足了實驗設(shè)計的要求。而且，根據(jù)不同的分解方法，可以獲得多種滿足要求曲線的非線性電阻電路。由上述非線性電阻電路實驗可知，非線性電阻電路構(gòu)造靈活，運用方便。同時，在電學(xué)，光學(xué)，聲學(xué)等方面也存在著豐富的非線性問題，非線性電阻電路具有線性電阻電路無可比擬的性質(zhì)，這就需要我們運用學(xué)過的只是去解答他分析