電路下—汪晶慧-第十七章ppt課件

1、第第1717章章 非線性電路非線性電路17-1 17-1 非線性電阻元件非線性電阻元件17-2 17-2 非線性電感和電容元件自學(xué)）非線性電感和電容元件自學(xué)）17-3 17-3 非線性電阻電路的方程非線性電阻電路的方程17-4 17-4 小信號分析方法和折線法小信號分析方法和折線法重點：重點：電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 17-1 17-1 非線性電阻元件非線性電阻元件一、電路符號一、電路符號+ui二、非線性電阻的類型二、非線性電阻的類型充氣二極管充氣二極管u= f (i) ui1、電流控制型、電流控制型 u = f ( i )伏安特性伏安特性電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 2、電壓控制型、電壓控制型i = f

2、 (u)iu 隧道二極管隧道二極管伏安特性伏安特性3、單調(diào)型、單調(diào)型整流二極管整流二極管+_ui-IS-ISui伏安特性伏安特性電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 三、雙向性和單向性三、雙向性和單向性單向性：電阻兩端電壓方向不同時，流過它的電流完全單向性：電阻兩端電壓方向不同時，流過它的電流完全不同，特性曲線不對稱原點不同，特性曲線不對稱原點四、靜態(tài)電阻四、靜態(tài)電阻 R R 和動態(tài)電阻和動態(tài)電阻 Rd Rd靜態(tài)電阻靜態(tài)電阻動態(tài)電阻動態(tài)電阻tg , uRGidd , tgddGiuR iuP闡明：闡明：靜態(tài)電阻與動態(tài)電阻都與工作點有關(guān)。當(dāng)靜態(tài)電阻與動態(tài)電阻都與工作點有關(guān)。當(dāng)P P點位置不同時，點位置不同時，R

3、 R 與與 Rd Rd 均變化。均變化。 R R反映了某一點時反映了某一點時 u u 與與 i i 的關(guān)系，而的關(guān)系，而 Rd Rd 反映了在某一反映了在某一點點 u u 的變化與的變化與 i i 的變化的關(guān)系，即的變化的關(guān)系，即 u u 對對i i 的變化率。的變化率。電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 例例. . 非線性電阻非線性電阻 u =f (i) =50 i + 0.5 i3 u =f (i) =50 i + 0.5 i3i1 =2Au1=100+0.58=104Vi2=2 sin60tAu2=50 2 sin60t +0.5 8 sin360t =100 sin60t +3 sin60t - s

4、in180t =103 sin60t - sin180t Asin3t =3 sint -4 sin3ti3=10Au3 = 500 + 500 = 1000Vi4=0.010Au4 = 50 0.01+ 0.5 (0.01)3 50 i4非線性電阻能產(chǎn)生與輸入信號不同的頻率變頻作用）。非線性電阻能產(chǎn)生與輸入信號不同的頻率變頻作用）。非線性電阻工作范圍充分小時，可用工作點處的線性非線性電阻工作范圍充分小時，可用工作點處的線性 電阻來近似。電阻來近似。齊次性和疊加性不適用于非線性。齊次性和疊加性不適用于非線性。電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 五、非線性電阻的串并聯(lián)五、非線性電阻的串并聯(lián)1 1、非線性電阻的

5、串聯(lián)、非線性電阻的串聯(lián)2121uuuiii 在每一個在每一個i i下，圖解法求下，圖解法求 u u，將一系列將一系列u u、i i值連成曲線即值連成曲線即得串聯(lián)等效電阻得串聯(lián)等效電阻 ( (仍為非線仍為非線性性) )。i+ + + u)(2iu)(1iu)(iuo1uu2u1uiu)(1iu)(2iui電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 2 2、非線性電阻的并聯(lián)、非線性電阻的并聯(lián)同一電壓下將電流同一電壓下將電流相加。即得并聯(lián)等相加。即得并聯(lián)等效電阻效電阻 （非線性）（非線性）iuo)(ui1i2iii1u)(1ui)(2ui2121uuuiii i+ + + ui1i2u1u2電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 兩曲線交

6、點坐標(biāo)兩曲線交點坐標(biāo) 即為所求解答。即為所求解答。)i ,u(00線性線性含源含源電阻電阻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)i+ u2abai+ u2bRi+Us 先用戴維南等效電路化簡，再用圖解法求解先用戴維南等效電路化簡，再用圖解法求解uiUs0u0iisRU) , (00iuQu2=f(i)o3 3、含有一個非線性電阻元件電路的求解、含有一個非線性電阻元件電路的求解)(2ifuuiRUuabisab電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 例：例：10V10V1A1A2 21 1i iu u假設(shè)：假設(shè)：u u2i22i2，求，求10V10V電壓電壓源上的功率源上的功率電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 17.3 17.3 非線性電阻電路的方程非線

7、性電阻電路的方程一、節(jié)點電壓方程的列寫一、節(jié)點電壓方程的列寫 ( (非線性電阻為壓控電阻非線性電阻為壓控電阻) )+_2V+_1V+_4VR1R2R3+_u1+_u2+_u3i1i2i3u 例例 已知已知i1 = u1 , i2 =u25, i3 =u33 , 求求 u從基本定律從基本定律(KCL,KVL)(KCL,KVL)著手著手i1+i2+i3=0u1+u25+u33=0u-2+(u-1)5+(u-4) 3=0u=？電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 二、回路電流方程的列寫二、回路電流方程的列寫 ( (非線性電阻為流控電阻非線性電阻為流控電阻 ) )i3u3曲線曲線020)()(31221221211

8、lllsllliiiRUiiRiR+ 3usUR1u1i1R2u2 i2i3il1il2例例 知知 u3 =20 i31/3, u3 =20 i31/3, 求節(jié)點電壓求節(jié)點電壓 u uu電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 +iuRSuS(t)U0 為直流電源為直流電源0U)(tus為交流小信號電源為交流小信號電源sR為線性電阻為線性電阻非線性電阻非線性電阻 i = g(u) i = g(u)任何時刻任何時刻U0 | uS(t) |U0 | uS(t) |求求 u(t) 和和 i(t)。17.4 17.4 小信號分析方法小信號分析方法小信號分析方法小信號分析方法0( ) ssUu tR iu為直流電源為直流電

9、源0U電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 1 1、不考慮、不考慮 uS(t) uS(t) 即即 uS(t)=0 uS(t)=00 sUR iuRSRU0+_uiIQ UQ 同時滿足同時滿足i=g(u)U0= RSi+ uIQ=g(UQ)U0= RS IQ + UQ即即iui=g(u)IQUQU0U0/RSPP P點稱為靜態(tài)工作點點稱為靜態(tài)工作點 , , 表示電路沒有信號時的工作情況。表示電路沒有信號時的工作情況。電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 2 2、思索、思索 uS(t) uS(t) 即即 uS(t) uS(t)0,0,畫出畫出t=t1t=t1時的負(fù)載線時的負(fù)載線iuPi=g(u)IQUQU0U0/RSP(U0us

10、(t1)/RSU0us(t1)IQ+ IQUQ+UQ若若uS(t) uS(t) 很小，兩線靠得很近，則很小，兩線靠得很近，則PPPP可近似認(rèn)為是一條直線可近似認(rèn)為是一條直線01( )()+ u ssQQUu tR IiU() QQIig Uu則有：則有：3 3、用泰勒級數(shù)展開：、用泰勒級數(shù)展開：2221()()2!QQQQUUdgd gIig Uuududu電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 ()QQQUdgIig Uudu又：又：()QQIg U得：得：QUdgiuduQUdgiduu1ddiGRuduRi又：又： 任何時刻任何時刻U0 | uS(t) |U0 | uS(t) |所以：所以：0( )()+

11、 u ssQQUu tR IiUU0= RS IQ + UQ( )+ u ssu tRi電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 4 4、畫出相對應(yīng)電路圖、畫出相對應(yīng)電路圖duRi( )+ u ssu tRiRSRSRdRd+ +- -uS(t)uS(t)+ +- -ui得：得：( )SsdutiRR( )SdsdutuRRR得：得：QiIiQuUu電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 小信號分析方法解題步驟小信號分析方法解題步驟2 2、求動態(tài)電阻、求動態(tài)電阻RdRd1 1、求靜態(tài)工作點、求靜態(tài)工作點3 3、畫出小信號電路圖、畫出小信號電路圖4 4、求出、求出ui5 5、得出、得出QiIiQuUu電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 +iu1uS(t)U0 例：例：知：知：U020V，uS(t)=sint V0ui00uu求：求：i和和u電氣學(xué)院學(xué)習(xí)部資料庫 17.5 17.5 分段線性化方法分段線性化方法一、定義一、定義把非線性的求解過程分成幾個線性區(qū)段，就每個線性把非線性的求解過程分成幾個線性區(qū)段，就每個線性區(qū)段來說，又可以應(yīng)用線性電路的計算方法區(qū)段來