電工電子綜合實(shí)驗(yàn)之非線(xiàn)性電阻電路

1、電工電子綜合實(shí)驗(yàn)論文非線(xiàn)性電阻電路及應(yīng)用的研究專(zhuān)題1：非線(xiàn)性電阻電路 2014年4月 班級(jí)：xxx 學(xué)號(hào)：xxx 姓名：xxx非線(xiàn)形電阻電路及應(yīng)用的研究-非線(xiàn)性電阻電路一、摘要 根據(jù)提出兩個(gè)非線(xiàn)性電阻電路，實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性電阻電路的伏安特性曲線(xiàn)線(xiàn)性化。使用mutisim7.0軟件仿真，在設(shè)計(jì)電路時(shí)使用串聯(lián)分解法和并聯(lián)分解法，并在仿真實(shí)驗(yàn)后對(duì)電路進(jìn)行修正。得到所需要伏安特性的電路連接、元件參數(shù)，非線(xiàn)性電阻串、并聯(lián)對(duì)電路的影響以及電路改進(jìn)方法。二、關(guān)鍵詞非線(xiàn)性電阻，伏安特性，multisim7仿真，凹電阻，凸電阻，串聯(lián)分解，并聯(lián)分解。 三、引言對(duì)于一個(gè)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

2、用ui平面的一條曲線(xiàn)表示。則是將其看成一個(gè)二端電阻元件。ui平面的曲線(xiàn)稱(chēng)為伏安特性。各種單調(diào)分段線(xiàn)形的非線(xiàn)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，利用串聯(lián)分解法或并聯(lián)分解法組合出各種所需的新元件。四、正文1、設(shè)計(jì)要求：（1）用二極管、穩(wěn)壓管、穩(wěn)流管等元件設(shè)計(jì)如圖9.8、圖9.9伏安特性的非線(xiàn)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(cè)量所設(shè)計(jì)電路的伏安特性并作曲線(xiàn)，與圖9.8、圖9.9比對(duì)。2、二、設(shè)計(jì)參考1非線(xiàn)形電阻電路的伏安特性（1）常用元件對(duì)于一個(gè)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

3、的一條曲線(xiàn)表示。則是將其看成一個(gè)二端電阻元件。ui平面的曲線(xiàn)稱(chēng)為伏安特性。常見(jiàn)的二端電阻元件有二極管、穩(wěn)壓管、穩(wěn)流管、電壓源、電流源和線(xiàn)形電阻。伏安特性如圖9.10所示。運(yùn)用這些元件串、并聯(lián)或混聯(lián)就可得到各種分段單調(diào)的伏安特性曲線(xiàn)。ui電壓源u=us（a） ui電流源i=is（b）ui理想二極管（c）ui線(xiàn)性電阻（d）圖9.10常見(jiàn)的二端電阻元件及伏安特性（2）凹電阻 當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上元件串聯(lián)時(shí)，電路的伏安特性圖上的電壓是各元件電壓之和。如下圖所示，是將圖9.10中的a、c、d三個(gè)元件串聯(lián)組成的，其伏安特性曲線(xiàn)如圖9.11所示。它是由a、c、d三個(gè)元件的伏安特性在i相等的情況下相加而成的。具有

4、上述伏安特性的電阻，稱(chēng)為凹電阻。iu圖9.11 凹電阻g=1/rus上述電阻的主要參數(shù)是us 和g=1/r，改變us和g的值，就可以得到不同參數(shù)的凹電阻。（3）凸電阻與凹電阻對(duì)應(yīng)，凸電阻是當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上元件并聯(lián)時(shí)，圖上的電流是各元件電流之和。如下圖所示，是將圖9.10中的b、c、d三個(gè)元件并聯(lián)組成，其伏安特性如圖9.12所示。它是由a、c、d三個(gè)元件的伏安特性在u相等的情況下相加而成的。具有上述伏安特性的電阻稱(chēng)為凸電阻。上述電阻的主要參數(shù)是is和r=1/g，改變is和r的值，就可以得到不同參數(shù)的凸電阻。iu圖9.12 凸電阻g=1/ris2、非線(xiàn)性電路元件的綜合各種單調(diào)分段線(xiàn)形的非線(xiàn)性元件電

5、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(jìn)行綜合。 （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(lái)分解曲線(xiàn)。 1.方法一 若要求綜合圖9.13（a）的伏安特性曲線(xiàn)，則可將曲線(xiàn)分解成如圖9.13（b）和9.13（c）所示的兩個(gè)凸電阻串聯(lián)，再對(duì)照?qǐng)D9.12，相當(dāng)分別去除電流源is和r，就得到如圖9.13（d）的電路圖。u/vi/ma9.13（a）12=9.13（c）u/vi/ma9.13（b）12 u/vi/ma2+圖9.13（d）2.方法二若要求如圖9.14（a）的伏安特性曲線(xiàn)，同樣可以分解成圖9.14（b）和9.14（c）

6、所示的兩個(gè)凸電阻的串聯(lián)。顯然，圖9.14（c）是圖9.14（b）伏安特性曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)180度。圖9.14（a）用圖9.14（d）來(lái)實(shí)現(xiàn)。u/vi/ma9.14(a)12=u/vi/ma9.14(b)12u/vi/ma9.14(c)-1-2+圖9.14（d）（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(lái)分解曲線(xiàn)。若要綜合圖9.15（a）的伏安特性曲線(xiàn)，以電壓u軸為界將曲線(xiàn)分解成圖9.15（b）和圖9.15（c）所示的兩條伏安特性曲線(xiàn)。圖9.15（b）是圖9.11（b）去除電壓源的凹電阻，將其反向，得圖9.15（c）。圖9.15（b）和圖9.15（c）并聯(lián)就可得圖9.15（a）的伏安特性曲線(xiàn)

7、。由圖9.15（e）和圖9.15（f）的元件分別實(shí)現(xiàn)圖9.11（b）和圖9.15（c）的伏安特性曲線(xiàn)。故將圖9.15（e）和圖9.15（f）相并聯(lián)，得圖9.15（d），就可實(shí)現(xiàn)圖9.15（a）的伏安特性曲線(xiàn)。u/vi/ma圖9.15(a)12=u/vi/ma圖9.15(b)12u/vi/ma圖9.15(c)-1-2+ 實(shí)現(xiàn)圖（b） 實(shí)現(xiàn)圖（c）實(shí)現(xiàn)圖（a）的全部3、設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)（1）可以用兩個(gè)凸電阻的串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)u/vi/ma9.14(a)12=u/vi/ma9.14(b)12u/vi/ma9.14(c)-1-2+用設(shè)計(jì)參考中給出的電路圖即可。設(shè)計(jì)（2）可以將特性曲線(xiàn)分為上下兩部分的并聯(lián)（如圖）

8、。6 12 15 20963i/ma圖9.9伏安特性i/ma369圖9.10伏安特性-20 -15 -12 -66 12 15 20963i/ma由于特性曲線(xiàn)上下部分是對(duì)稱(chēng)的，這里只分析下半部分的設(shè)計(jì)思路，上半部分只需把下半部分設(shè)計(jì)的電路圖中的所有電源和二極管反向即可。圖9.10又可以分為三部分曲線(xiàn)的并聯(lián)。即i/ma369圖9.10伏安特性-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.11伏安特性-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.12伏安特性-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.13伏安特性-20 -15 -12 -6其中9.11、9.12圖又可以分解成一步并聯(lián)和一步

9、串聯(lián)，其中并聯(lián)由二極管和電流源實(shí)現(xiàn)，再串接一個(gè)凹電阻。即i/mai/ma并聯(lián)i/ma串聯(lián)i/ma4、電路設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)記錄設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)電路圖：參數(shù)選擇：r1:500 ohmi1 : 2 mai2 : 2 ma 數(shù)據(jù)記錄電源電壓(v)電流表示數(shù)(ma)理論電流值（ma）-2-2-2-1.5-2-2-1-1.837-2-0.5-0.947-101.70e-0900.50.947111.83721.522222數(shù)據(jù)分析由所繪曲線(xiàn)可以看出實(shí)際伏安特性與理論值基本一致。在電壓為0.5 v附近有小幅誤差，電流較理論值偏小，可能是由于二極管在反偏時(shí)有一定反偏電流造成。設(shè)計(jì)（2） 設(shè)計(jì)電路圖：i/ma369圖

10、9.10（a）伏安特性-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.10（b）伏安特性-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.10伏安特性-20 -15 -12 -66 12 15 20963i/ma圖9.9伏安特性 參數(shù)選擇：v1=6v r1=(12-6)/3=2k i1=3ma v2=12v r2=(15-12)/3=1 k i2=3mav3=15v r3=(20-15)/3=1666.67 i3=3mav4=6v r4=(12-6)/3=2k i4=3ma v5=12v r5=(15-12)/3=1 k i5=3mav6=15v r6=(20-15)/3=1666.67 i6=

11、3ma 數(shù)據(jù)記錄電源電壓(v)電流表示數(shù)(ma)理論電流值（ma）-26-12-12.6-24-11-11.4-22-9.791-10.2-20-8.594-9-18-7.4-7.8-16-6.231-6.6-14-4.983-5-12-3.036-3-10-1.993-2-8-1.01-1-6-0.0510-4-4.44e-040-2-2.22e-04000024.44e-04042.22e-04060.051081.011101.9932123.0363144.9835166.2316.6187.47.8208.5949229.79110.2241111.4261212.6由所繪曲線(xiàn)可以看

12、出實(shí)際仿真結(jié)果與理論值基本符合。 思考另外，對(duì)于設(shè)計(jì)（2），上述方法是通過(guò)三個(gè)凹電阻并聯(lián)而成，還可以通過(guò)串并聯(lián)結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)（依舊只分析u軸下半部分，上半部分可通過(guò)改變電源和二極管方向?qū)崿F(xiàn)）。i/ma369圖9.10伏安特性-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.14伏安特性并聯(lián)-20 -15 -12 -6i/ma369圖9.15伏安特性串聯(lián)-20 -15 -12 -6i/ma3691215圖9.16伏安特性-20 -15 -12 -6其中9.14 與9.15的特性曲線(xiàn)通過(guò)之前分析的方法即電壓源、二極管、線(xiàn)性電阻的串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。而9.16曲線(xiàn)可以通過(guò)電流源、二極管和線(xiàn)性電阻的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)（如圖

13、）最終設(shè)計(jì)出的電路如圖：參數(shù)選擇：v1=6v v2=12v v3=6v v4=12vr1=2k r2=2k r3=0.667k r4=2k r5=2k r1=0.667k i1=6ma i2=6ma仿真數(shù)據(jù)：電源電壓(v)電流表示數(shù)(ma)理論電流值（ma）-26-12-12.6-24-11-11.4-22-9.781-10.2-20-8.587-9-18-7.386-7.8-16-6.191-6.6-14-4.935-5-12-3.041-3-10-2.004-2-8-1.017-1-6-0.0570-4-4.44e-040-2-2.22e-0400-1.39e-09022.22e-0404

14、4.44e-04060.057081.0171102.0042123.0413144.9355166.1916.6187.3867.8208.5879229.78110.2241111.4261212.6可見(jiàn)與第一種設(shè)計(jì)方案的曲線(xiàn)基本一致。五、結(jié)論與總結(jié)對(duì)于一個(gè)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平面的一條曲線(xiàn)表示。則是將其看成一個(gè)二端電阻元件。各種單調(diào)分段線(xiàn)形的非線(xiàn)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(jìn)行綜合。本實(shí)驗(yàn)是對(duì)非線(xiàn)性電阻電路的一次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，結(jié)合電路書(shū)本中非線(xiàn)性電阻的相關(guān)知識(shí)，并通過(guò)查找相

15、關(guān)書(shū)籍資料，設(shè)計(jì)了相關(guān)的非線(xiàn)性電阻電路。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了一般的伏安特性曲線(xiàn)為單值函數(shù)（多值函數(shù)曲線(xiàn)不能通過(guò)簡(jiǎn)單元件的串并聯(lián)獲得）的非線(xiàn)性電阻電路設(shè)計(jì)的并聯(lián)分解法和串聯(lián)分解法，是對(duì)電路書(shū)本知識(shí)的延伸和探索。實(shí)驗(yàn)中，利用所學(xué)知識(shí)和multisim軟件的仿真，按實(shí)驗(yàn)要求方向設(shè)計(jì)出了兩個(gè)非線(xiàn)性電阻電路，出了在ui曲線(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處略有偏差外，較好的滿(mǎn)足了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求。而且，根據(jù)不同的分解方法，可以獲得多種滿(mǎn)足要求曲線(xiàn)的非線(xiàn)性電阻電路。六、參考文獻(xiàn)電工儀表與電路實(shí)驗(yàn)技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 馬鑫金 編著 電路 機(jī)械工業(yè)出版社 黃錦安 主編million. water quality standards th

16、e dredging of river boundary section obtained provincial environmental protection office special bonuses for wetland construction . . million. but sober see, these achievements were made in the case of decreased rainfall for two consecutive years, we realize that environmental protection work still

17、faced many problems in our county. mainly in the pm2.5 and pm10 air quality monitoring indicators often exceeding, dredging of river sections water quality is not stable, and rural non-point source pollution has not been radical, wade through the corporate environmental risk, livestock pollution reb

18、ound from severe, a wealth of protection and use of water resources is not well. if this years rainfall, these problems will be exposed, and raw materials caused a great deal of pressure to go green. to solve these problems, we focused on three aspects of the work of environmental protection: (a) in accordance with the . . real good green. according to the garden city, roads, tree-lined, mountain forests of principle, to develop governance focused