第十一章 非线性电路.ppt

考虑到 近似解: 上式为小信号电源激励的电路响应. 则有: 小信号计算的等效电路为: 小信号等效电路 小信号电路计算是把非线性元件线性化等效为一个动态电阻, 计算电路的小信号激励下的响应. 动态小信号分析过程包括: 直流激励时的静态工作点计算. 动态电阻计算, 建立小信号等效电路. 计算小信号激励下的响应. 迭加得电路总响应. 例1 电路如图, 非线性电阻的伏安特性为: 求非线性电阻的电压,电流. 解: 1) 计算静态工作点 代入数据 解得 (舍去) 2) 计算动态电阻, 等效电路 动态等效电路 (移去直流电源,非线性元件用动态电阻替代) 3) 计算动态小信号电路响应 4) 计算电路响应 电压: 电流: 例2 电路如图, 非线性电阻伏安特性为 非线性电容库伏特性为 求稳态电流 . 解: 1) 计算静态工作点 代入数据 解得 2) 计算动态电阻和动态电容 动态电阻: (舍去) 动态电容: 3) 动态等效电路及计算 LC串联谐振 4) 总电流 10-5 分段线性化模型 1) 特性曲线的分段处理 伏安特性分为二段,分别用一条直线来表示. 各段等效电导 * 第十章 非线性电路 主要内容: 1 非线性电路概念与非线性元件; 2 直流非线性电阻电路; 3 非线性正弦电路与非线性电感器件; 4 小信号分析; 5 分段线性化模型; 6 非线性电路动态方程及数值解. 1. 线性元件与非线性元件: 线性电阻 常数 线性电阻伏安特性 非线性电阻 稳压二极管伏安特性 符号 10-1 非线性电路概述 常见非线性元件 稳压二极管伏安特性 白炽灯伏安特性 隧道二极管伏安特性 压控型 辉光管伏安特性 流控型 非线性电路分析实例 欲保持输出电压为 不变, 求负载电阻的变化范围. 稳压二极管实际工作线路分析 条件:电流 线性电感 常数 韦安特性 非线性电感 韦安特性 线性电容 常数 库伏特性 非线性电容 库伏特性 3. 惯性元件与非惯性元件 非惯性元件: 伏安特性反映电压电流瞬时值关系. 伏安特性表达式 推论:正弦交流信号经过非惯性元件时,信号发生畸变. 正弦交流电压施加在二极管上, 回路电流发生畸变. 惯性元件: 伏安特性反映电压电流有效值关系. 白炽灯灯丝的电阻值是由温度决定的, 与电流的有效值有关.但在短时间(一个或几个周期)内不变. 伏安特性反映的是有效值之间的关系. 推论:正弦交流信号经过惯性元件时,信号不发生畸变. 4.静态电阻和动态电阻 静态电阻: 工作点电压电流之比. 动态电阻: 工作点电压电流增 量之比(变化率). *讨论: 工作点设置与动态电阻对电路特性的影响. 设 为外加信号, 输出信号为: 当 时, 较大, 输出信号小; 当 时, 较小, 输出信号大. 非线性元件电路分析特点与方法 一阶动态电路 已知:电源 , 非线性电阻特性 建立电路方程 (非线性微分方程) 非线性方程数值解; 直流非线性电路作图解(解析解); 非线性电路(元件)线性化; 折线分段线性化 小信号分析(动态电阻线性化) 设: ,有 10-2 直流非线性电阻电路 作非线性电阻伏安特性曲线; 3) 交点解得非线性电阻的电压电流. 开路电压: 短路电流: 连直线 2) 作线性电路部分的伏安特性曲线; 1. 作图法 非线性电阻伏安特性: 电路方程: (静态工作点计算) 2. 解析法 (已知非线性电阻伏安特性的函数表达式) 或 解: 代入数据 ,求 和 . 例:已知 非线性电阻 伏安特性 由题意得: feixianxin1.m 例:已知二极管伏安特性为 ，求二极 管电流 解： u=0.8774 V i=11.1226 A feixianxin2.m u=fzero(inline(’12-0.2*(exp(4.6*u)-1)-u’), 0); i= 0.2*(exp(4.6*u)-1) 计算结果: clc; u=fzero(inline(4*u^2-4*u-8),1); i=2*u^2-2.5*u+2; disp(u=); disp(u); disp(i=); disp(i) feixianxin1.m 计算结果: u=2 i=5 3. 多个非线性器件的等效简化 串联: 两个串联电阻用一个伏安特性等效的电阻来替代. (作图法解题) 并联: 两个并联电阻用一个伏安特性等效的电阻来替代. 混联: 例: 求各二端网络的伏