电工电子综合实验一,非线性电阻电路的研究.docVIP

黄凯 电光 信抗 0807390126  PAGE \* MERGEFORMAT 9 非线性电阻电路的研究 ——黄凯 摘要 单个电阻的伏安特性曲线是线性的，但在很多情况下，我们需要一些按照特殊要求变化的非线性电阻电路。在熟悉一些基本二端电阻元件伏安特性的基础上。用电路仿真软件Multisim设计出要求的非线性电路，并测量其伏安数据，画出其伏安特性曲线，与要求的伏安特性曲线对比。研究非线性电阻电路的伏安特性。 关键词 非线性电阻电路，伏安特性，二极管，稳压管，恒流管，电压源，电流源，线性电阻 引言 非线性系统及混沌现象的研究是当今科学研究领域的一个前沿课题，其涉及面广，应用前景非常广阔。混沌是非线性方程描述的确定性系统所产生的介于周期振荡与噪声之间的一种复杂振荡，混沌振荡频谱既有貌似随机又有宽频带谱，因此在必威体育官网网址通信与扩频通信领域已经得到了广泛的关注与应用．如混沌必威体育官网网址通信技术、数字水印技术和混沌扩频通信技术等。非线性电阻电路的研究是研究混沌现象的基础。通过对非线性电阻电路的研究，熟练掌握各二端电阻元件的伏安特性，及用他们组合成非线性电阻电路的方法。初步了解非线性电阻电路的应用。 正文 实验材料与设备装置 电路仿真软件Multisim，电脑。 实验原理及方法 常见二端电阻元件二极管、稳压管、恒流管、电压源、电流源和线性电阻。它们各有各的伏安特性曲线。它们的伏安特性曲线如下图所示： i i i u u u u u u u u u u u u u u u u u u i i i  O i G=1/R u Us G=1/R i u 当两个或两个以上元件串联时，电路的伏安特性图上的电压时各元件电压之和。串联所得电路伏安特性曲线如下图所示。具有该伏安特性的电阻称为凹电阻。 上述电阻的主要参数是Us和G=1/R，改变Us和G的值，就可以得到不同的凹电阻。图中的电压也可以用稳压管代替。 Is 与凹电阻对应，凸电阻则是当两个或以上元件并联式，电流是各元件电流之和。并联所得电路伏安特性曲线如下图所示。具有该伏安特性的电阻称为凸电阻。 上述电阻的主要参数是Is和G=1/R，改变Is和G的值，就可以得到不同的凸电阻。图中的电流源也可以用恒流管代替。 了解各元件串并联行成的伏安特性曲线后，只需要把上述两种电路进行适当的连接即可得到需要的曲线。所用方法为串联分解法和并联分解法。串联分解法在伏安特性曲线中以电流I轴为界来分解曲线。并联分解法在伏安特性曲线中以电压U轴来分解曲线。下面，我将通过对实验过程的具体描述来阐释这两种方法。 实验过程 下图所示为设计的非线性电阻电路所需满足的伏安特性曲线：  伏安特性（一） 伏安特性（二） 下面我将以伏安特性（二）为例来具体阐释对非线性电阻的研究方法。首先将曲线以纵坐标轴为界分为左右两部分。我们只对右半部分进行讲解说明，左半部分类比可得。 伏安特性（二）的曲线可分解为以下三组曲线的叠加： C C D D B A B A 图1 图2  C B A 图3 其中，图1对应的电路图为： 其中稳压管D17，二极管D19，电阻R7共同组成一个凹电阻。稳压管D17为6V表示Us等于6V，G=1/R为斜率。它们表示出ABC段。 下面的电流源15，二极管D18共同组成一个凸电阻。电流源为3mA，表示Is等于3mA。我们看到，这个凸电阻没有线性电阻。我们可以认为线性电阻为无穷大。那么，G=1/R=0。则，它们表示出了CD段。 将这个凸电阻和上述凹电阻串联起来即可得到ABCD曲线。这就是所谓的串联分解法。 图2对应的电路图为： 其中稳压管D18，二极管D20，电阻R7共同组成一个凹电阻。稳压管D18为12V表示Us等于12V，G=1/R为斜率。它们表示出ABC段。 下面的电流源15，二极管D19共同组成一个凸电阻。电流源为3mA，表示Is等于3mA。这个凸电阻也没有线性电阻。可以认为线性电阻为无穷大。那么，G=1/R=0。则，它们表示出了CD段。 将这个凸电阻和上述凹电阻串联起来即可得到ABCD曲线。  图3对应的电路图为： 其中稳压管D17，二极管D18，电阻R7共同组成一个凹电阻。稳压管D18为15V表示Us等于15V，G=1/R为斜率。它们表示出ABC段。 由于后面不用再叠加其他曲线，而且其后斜率一直不变，所以就不用再串联上述的凸电阻了。 三段曲线对应的电路都连接完成之后就把这三个“电阻”都并联起来。由于并联的总电流等于各支路电流之和。三个“电阻”的并联就相当于电流的叠加，即曲线在纵坐标轴上的叠加。这就是所谓的并联分解法。 并联之后，串上电压源和电流表，测量出相应的数据，并根据数据画出伏安特性曲线，发现曲线与要求的曲线的右半部分符合得很好。 通过类比的方法