电路理论：第12章 简单非线性电路.ppt

电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group06:051第十二章第十二章简单非线性电路简单非线性电路06:051电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group 06:052主要内容主要内容1 非线性二端元件非线性二端元件3 非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法5 分段线性化法分段线性化法2 非线性电阻电路方程非线性电阻电路方程4 非线性电阻电路小信号分析法非线性电阻电路小信号分析法06:052电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group12.1 非线性二端元件非线性二端元件 如果电阻元件的伏安特性曲线不是如果电阻元件的伏安特性曲线不是平面上通过原点的直线，称之为非线性电阻元件平面上通过原点的直线，称之为非线性电阻元件1 非线性电阻非线性电阻元件元件非线性电阻的电路符号为非线性电阻的电路符号为 06:053电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group伏安特性具有单调特性的电阻伏安特性具有单调特性的电阻 单调电阻单调电阻:单调电单调电阻的典型例子是阻的典型例子是结结二极管二极管特性方程为特性方程为 06:064电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group 电流能表示成电压的单值函数的电阻电流能表示成电压的单值函数的电阻 压控电阻压控电阻:压压控控电电阻的典型例子是隧道二极管阻的典型例子是隧道二极管由于隧道二极管的特性曲由于隧道二极管的特性曲线线呈呈型，具有一段型，具有一段曲线上各点斜率均为负曲线上各点斜率均为负。

又称为又称为型型负负阻器件阻器件 06:065电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group 电压能表示成电流的单值函数的电阻电压能表示成电流的单值函数的电阻 流控电阻流控电阻:流控流控电电阻的典型例子是阻的典型例子是发发光二极管光二极管此流此流控电阻又称为控电阻又称为型型负负阻器件阻器件 06:066电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group 多值电阻多值电阻: 一些电流对应多个电压值一些电流对应多个电压值 ，而某些而某些电压对应多个电流值的电阻电压对应多个电流值的电阻多值电阻的典型例子是理想二极管多值电阻的典型例子是理想二极管06:067电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group理想二极管的伏安关系为理想二极管的伏安关系为对所有的对所有的对所有的对所有的理想二极管正向偏置时，相当于闭合开关（理想二极管正向偏置时，相当于闭合开关（短路短路）；反向偏置时，相当于打开的开关（；反向偏置时，相当于打开的开关（断路断路）。

06:068电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group静态电阻和动态电阻静态电阻和动态电阻 静态电阻定义为静态电阻定义为 动态电阻定义为动态电阻定义为 06:069电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group说明说明:多数非线性电阻当两端施加的电压方向不同时，多数非线性电阻当两端施加的电压方向不同时， 流过它的电流不同，此非线性电阻为流过它的电流不同，此非线性电阻为单向元件单向元件； 而线性电阻的特性与元件电压或电流方向无关，而线性电阻的特性与元件电压或电流方向无关， 线性电阻为线性电阻为双向元件双向元件注注：在使用单向元件时，必须区分元件的端钮在使用单向元件时，必须区分元件的端钮 06:0610电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group2 非线性电感元件非线性电感元件定义：如果一个电感元件的韦安特性不是过原点的定义：如果一个电感元件的韦安特性不是过原点的一一 条条直线，此电感元件为非线性电感直线，此电感元件为非线性电感。

非线性电感的电路符号为非线性电感的电路符号为:分类：分类：单调电感单调电感流控电感流控电感链控电感链控电感多值电感多值电感06:0611电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group静态电感静态电感动态电感动态电感06:0612电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group3 非线性电容元件非线性电容元件定义：如果一个电容元件的库伏特性不是过原点的定义：如果一个电容元件的库伏特性不是过原点的一一 条条直线，此电容元件为非线性电容直线，此电容元件为非线性电容非线性电容的电路符号为非线性电容的电路符号为:分类：分类：单调电容单调电容压控电容压控电容荷控电容荷控电容多值电容多值电容06:0613电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group静态电容静态电容动态电容动态电容06:0614电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group12.2 12.2 非线性电阻电路的方程非线性电阻电路的方程 无论是线性电路还非线性电路，建立电路无论是线性电路还非线性电路，建立电路方程的基本依据是电路的两类约束。

下面通过例方程的基本依据是电路的两类约束下面通过例题说明如何建立非线性电阻电路的方程题说明如何建立非线性电阻电路的方程例例 图图示示电路中电路中，非，非线线性性电电阻的伏安关系分阻的伏安关系分别为别为 列写电路的节点电压方程列写电路的节点电压方程 1 节点电压方程的列写节点电压方程的列写06:0615电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group 解解 电电阻元件阻元件VAR为为06:0616电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group注注注注: : 建立建立建立建立节节节节点电压方程，要求非线性电阻是压控的点电压方程，要求非线性电阻是压控的点电压方程，要求非线性电阻是压控的点电压方程，要求非线性电阻是压控的 06:0617电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group2 网孔电流方程的列写网孔电流方程的列写例例 图示电路中，非线性电阻特性方程分别为图示电路中，非线性电阻特性方程分别为列写该电路的网孔电流方程列写该电路的网孔电流方程。

06:0618电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group二、网孔电流方程的列写二、网孔电流方程的列写解解电阻元件的电阻元件的VAR得得06:0619电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group二、网孔电流方程的列写二、网孔电流方程的列写注注注注: : 建立网孔电流方程，要求非线性电阻是流控的建立网孔电流方程，要求非线性电阻是流控的建立网孔电流方程，要求非线性电阻是流控的建立网孔电流方程，要求非线性电阻是流控的 06:0620电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group非线性电阻电路方程的一般形式为非线性电阻电路方程的一般形式为 非非线线性性代代数数方方程程一一般般难难以以得得到到解解析析解06:0621电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group12.312.3 非线性电阻电路的图解法非线性电阻电路的图解法非线性电阻的串联非线性电阻的串联1 曲线相加法曲线相加法: 确定二端网络端口的伏安特性曲线确定二端网络端口的伏安特性曲线简称简称DP图图06:0622电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group由由KCL得得由由KVL得得06:0623电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group串联的曲线相加法串联的曲线相加法:某一端口电流下的端口电压等于该端口某一端口电流下的端口电压等于该端口电流下两电阻上电压之和电流下两电阻上电压之和 ，从图解角度，从图解角度看，同一电流下的两曲线上的电压相加。

看，同一电流下的两曲线上的电压相加通过取一系列两个电阻共同允许的电流通过取一系列两个电阻共同允许的电流值，可逐点求出值，可逐点求出DP图图 06:0624电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group 根据对偶原理根据对偶原理，把在同一电压下两条曲线上的把在同一电压下两条曲线上的电流相加，通过取一系列两个电阻共同允许的电压电流相加，通过取一系列两个电阻共同允许的电压值，可逐点求出值，可逐点求出DP图 非线性电阻的并联非线性电阻的并联06:0625电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group解解 例例1 求图示电路的伏安特性曲线求图示电路的伏安特性曲线 D为理想二极管为理想二极管06:0626电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group共同允许的电流范围共同允许的电流范围06:0627电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group例例2 求图示电路的伏安特性曲线求图示电路的伏安特性曲线。

D为理想二极管为理想二极管解解06:0628电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group共同允许的电压范围共同允许的电压范围06:0629电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group2 曲线相交法曲线相交法: 确定简单非线性电阻电路的工作点确定简单非线性电阻电路的工作点 非线性电阻的非线性电阻的VAR为为 06:0630电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group由由KVL得得两曲线的交点两曲线的交点Q就就是所要求的工作点是所要求的工作点06:0631电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group例例1.1. 求图示电路中非线性电阻消耗的功率求图示电路中非线性电阻消耗的功率06:0632电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group解：将线性二端网络用其戴维南等效电路代替解：将线性二端网络用其戴维南等效电路代替 06:0633电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group线线性二端网性二端网络络的端口伏安关系的端口伏安关系为为电路的工作点为电路的工作点为 则非线性电阻消耗的功率为则非线性电阻消耗的功率为06:0634电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group例例 图图示示电电路中，已知非路中，已知非线线性性电电阻的特性方程阻的特性方程为为，求求电压电压06:0635电路理论教学研究组Circuit Theory Teaching and Research Group（1）求开路）求开路电压电压由由KVL得得解之得解之得所以所以06:0636电。