[工学]合肥工业大学电路分析12章.ppt

第12章 教学要点 homework 12.1、非线性元件 12.1.1 非线性电阻元件 1、非线性电阻的特点（1－观察） 非线性电阻的特点（2－比较－与线性电阻） 2、非线性电阻参数－静态、动态电阻 例12-1 12.1.2、非线性电容 12.1.3、非线性电感 12.2 非线性电阻电路 12.2.1、含一个非线性元件的电路 12.2.2、非线性电阻的串联/并联 2、非线性电阻的并联 12.2.3、分段线性化－－非线性伏安特性的直线近似 12.2.3、分段线性化－－简介举例 例12-2 12.2.4、小信号分析法 原理 小信号分析法过程 小信号分析法过程（续1） 小信号分析法过程（续2） 小信号分析法过程（续3） 例 12.3 含二极管电路 理想二极管 PN结二极管 二极管等效电路模型 例12-3 稳压二极管 隧道二极管 充气二极管 例12-4 例12-5 二极管双向限幅电路 *12.4 非线性动态电路 动态电路平衡点及其稳定性 RLC电路相平面 12.5 应用——整流滤波电路 二极管整流电路与波形 桥式整流滤波电路与输出波形 三端线性集成稳压器W7800 线性直流稳压电源电路 homework 谢谢! 12.3 非线性电阻电路的方程 *分析非线性电路的基本依据是KCL、KVL和元件的伏安关系。 *基尔霍夫定律所反映的是节点与支路的连接方式对支路变量的约束，而与元件本身特性无关，因而无论是线性的还是非线性的电路，按KCL和KVL所列方程是线性代数方程。 二、非线性电阻的并联 图13－2－2 （a） （b） 对含有非线性电阻并联的电路问题，也可作为类似的处理。设电路如图13-2-2 (a) 所示,两非线性电阻的伏安特性曲线分别如图 (b) 中曲线D1，D2所示.由KCL及KVL可知,在该电路中因此 只要对每一个特定的电压u，我们把它在D1和D2特性曲线上所对应的电流值i1，i2相加,便可得到并联后的特性曲线，如图(b)中粗线所示.根据等效的定义，这条曲线也就是并联等效电阻的特性曲线。运用5-1所述的方法可解得u和I，并进一步求得整个电路各部分的电压和电流 例：图13-2-3(a)表示一个电压源，一个线性电阻和一个理想二极管的串联电路，试绘出这一串联电路的特性曲线。 图13－2－3 （a） （b） （c） 解：这三个元件的特性曲线分别如图(b)中曲线1.2.3所示。理想二极管的特性只是表明：当电压为负时，I=0；当I为正时，电压为零。也就是这一元件对任何正向电流，相当于短路；而当电压为负时，相当于开路。因此，在求等效特性曲线时，当电流为正值时，可把1.3两特性曲线的横坐标相加。由于电流不可能负值，于是电路的特性曲线如图(c)所示。 例：如图电路，节点a和b可列出KCL方程为 对于回路I和II，按 KVL可列得方程 它们都是线性代数方程。表征元件特性的伏安 方程，对于线性电阻而言是线性代数方程，对 于非线性电阻来说则是非线性函数。 IS +u4- R1 R4 R2 R3 i4 i1 i2 i3 a b +u2- +u3- + u1 - II I 如例图中，对于线性电阻R1、R2有 对于非线性电阻R2（设其为压控型的）和R3 （设其为流控型的）有 以上这些方程构成非线性方程组。由于非线性 电阻的伏安方程是非线性函数，一般很难用解 析的方法求解，我们只能用适当的解析步骤消 去一些变量，减少方程数目，然后，用非解析 的方法，如数值法、图解法、分段线性化法等， 求出其答案。 图5.4-1的电路由直流电压源US、线性电阻R和 非线性电阻Rn组成。如果把US与R的串联组合 看作是一端口电路，按图示的电压、电流参考 方向有 设非线性电阻Rn的伏安特性为 用图解法，式（13.4-1）和式（13.4-2）分别为 u-i平面的两条曲线，而这两条曲线的交点就 是这两个方程组成的方程组的解。 i R US Rn + u - 图13.4-1 12.4 图解分析法 交点（U0，I0）称为电路的工作点。 分段线性化法（分段线性近似法）也称折线法，它是将非线性元件的特性曲线用若干直线段来近似地表示，这些直线段都可写为线性代数方程，这样就可以逐段地对电路作定量计算。 如可将某非线性电阻的伏安特性（见图（a）中的虚线）分为三段，用1、2、3三条直线段来代替。这样，在每一个区段，就可用一线性电路来等效。 （a） 12.5 分段线性化分析法 在区间 如果线段1的斜率为 ，则其方程可写为 就是说，在 的区间，该非线性电阻可等效为线性电阻 ，如图（b）。 类似地，若线段2的斜率为 ，（显然有