非线性电阻电路的分析方法

第六章 简单非线性电阻电路分析

由电压源、电流源和电阻元件构成的电路，称为电阻电路。由独立电源和线性电阻构成的电阻电路，称为线性电阻电路，否则称为非线性电阻电路。分析非线性电阻电路的基本依据仍然是 KCL、KVL 和元件的VCR。非线性电阻电路的一般分析方法已超出本课程的范围。本书只讨论简单非线性电阻电路的分析，为学习电子电路打下基础。

§6－1 非线性电阻元件

电压电流特性曲线通过u-i平面坐标原点直线的二端电阻，称为线性电阻；否则称为非线性电阻。按照非线性电阻特性曲线的特点可以将它们进行分类。其电压是电流的单值函数的电阻，称为流控电阻，用u=f(i)表示；其电流是电压的单值函数的电阻，称为压控电阻，用i=g(u)表示。

图6-1

图(a)所示隧道二极管是压控电阻。 图(b)所示氖灯是流控电阻。

图(c)所示普通二极管既是压控电阻，又是流控电阻。 图(d)所示理想二极管既不是流控电阻，又不是压控电阻。

其特性曲线对称于原点的电阻，称为双向电阻；否则称为单向电阻。图(b)所示氖灯是双向电阻，图(a)、(c)、(d)所示隧道二极管、普通二极管和理想二极管都是单向电阻。单向性的电阻器件在使用时必须注意它的正负极性，不能任意交换使用。

理想二极管是

第二章 线性电阻电路分析

电阻电路：由电阻元件和独立电源组成的电路，称为电阻电路。独立电源在电阻电路中所起的作用与其它电阻元件完全不同，它是电路的输入或激励。独立电源所产生的电压和电流，称为电路的输出或响应。线性电阻电路：由线性电阻元件和独立电源组成的电路，称为线性电阻电路。其响应与激励之间存在线性关系，利用这种线性关系，可以简化电路的分析和计算。

上一章介绍的2b法的缺点是需要联立求解的方程数目太多，给手算求解带来困难。本章通过两个途径来解决这个问题。

1. 利用单口网络的等效电路来减小电路规模，从而减少方程数目。2. 减少方程变量的数目，用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程。

§2－l 电阻单口网络

VCR相同

N1 N2

等效

单口网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网络，称为二端网络。当强调二端网络的端口特性，而不关心网络内部的情况时，称二端网络为单口网络，简称为单口(One-port)。

电阻单口网络的特性由端口电压电流关系(简称为VCR)来表征(它是u-i平面上的一条曲线)。等效单口网络：当两个单口网络的VCR关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。

单口的等效电路：根据单口VCR方程得到的电路，称为单口的等效电路。单

陕西理工学院毕业论文（设计）

引言

蔡氏电路是美国贝克莱(Berkeley) 大学的蔡少棠教授(L eon. O. Chua) 设计的能产生混沌行为的最简单的自治电路, 该典型电路并不唯一, 最初发现的蔡氏电路实际上是同性质的某一族电路中的一个，这类电路被命名为“蔡氏振荡器”, 从而将这一普适性电路与最初定义的“蔡氏电路”加以区别氏电路在非线性系统及混沌研究中占有极为重要的地位[2]。在蔡氏电路的分析及实验研究中, 为电路建立一个精确的试验模型, 从而观察混沌现象并定量分析它, 这一点十分重要, 而其中, 非线性电阻的试验电路的实现这一环节是一个关键。实现蔡氏电路中非线性电阻的方法很多，本文采用的是运放加双二极管的电路来实现，这个实现电路是一个压控型电路，即其电流是输入电压的一个单值函数，从而测量出一定电压范围内每个输入电压对应的电流大小．

本文就蔡氏电路中非线性电阻，建立了等效的硬件电路模型，并对其电路进行了测试和PSPICE软件的仿真，得到了该电路的伏安数据。而且从数据上得出了该电路伏安特性性是非线性的，并对比了软件仿真数据和硬件测试数据，给出了详细的误差分析，从而为蔡氏混沌现象和其它理论研究奠定了理论基础。

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Chapter 3 非线性电路分析基础§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 非线性电路的基本概念 非线性元器件的特性 非线性电路的分析方法 非线性电路的应用 模拟乘法器

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§3.1

非线性电路的基本概念

常用的电路元件有三种：线性元件，非线性元件 和时变参量元件。 1. 线性元件：元件的参数与通过元件的电流或 施加在其上的电压无关，即元件参数不变； 代表元件：常用的电阻，电容，空心电感等。

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2. 非线性元件：元件的参数与通过元件的电流 或施加在其上的电压有关，即元件参数随外加因素 (电流或电压)变化； 代表元件：二极管的内阻，晶体管的放大系数， 带磁芯线圈的电感量等； 3. 时变参量元件：元件的参数与通过元件的电 流或施加在其上的电压无关，但是按照一定的规律随 时间变化，即元件参数随时间变化； 代表元件：混频时的晶体管跨导(采用时变参量 的分析方法，将元件看成参数按照某一方式随时间变 化的线性元件，也称线性时变参量元件)。

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通常将电路分为线性电路和非

功率放大器

1.功率放大电路所研究的问题就是一个输出功率大小的问题。

是

否

2.在功率放大电路中,输出功率最大时功放管损耗也最大。

是

否

3.选用功率管时,只要Pcmax≤PCM,VCEmax≤(1/2)V(BR)CEO,iCmax≤ICM 总能保证管子安全使用。

是

否

4.在输入电压为0时,甲乙类推挽功放电路中电源所消耗的功率是两个管子的静态电流与电源

电压的乘积。

是

否

5.在管子极限参数中集电极最大允许耗散功率PCM是集电极最大电流ICM与基极开路时集电

极-发射极间反向击穿电压V(BR)CEO的乘积。

是

否

6.在OTL功放电路中，如负载为8Ω的扬声器两端并接一个同样的扬声器,则总的输出功率不变,只是每个扬

是

否

7.在OTL功放电路中,如在输出端串接两个8Ω的扬声器,则输出功率将比在输出端接一个8Ω的扬声器时

是 否

8.某50W扩音机输出匹配负载为8Ω,如果有两只2

电阻电路的分析方法

一、是非题

1.图示三个网络a、b端的等效电阻相等。

2.当星形联接的三个电阻等效变换为三角形联接时，其三个引出端的电流和两两引出端的电压是不改变的。

3.对外电路来说，与理想电压源并联的任何二端元件都可代之以开路。 4.如二端网络的伏安特性为U=?20?5I，则图示支路与之等效。

5.两个电压值都为U的直流电压源，同极性端并联时，可等效为一个电压源，

S

其电压值仍为US。

6.左下图示电路中，如100V电压源供出100W功率，则元件A吸收功率20W。

7.对右上图示电路，如果改变电阻R1，使电流I1变小，则I2必增大。

40

8.图示电路中，节点1的节点方程为

9.实际电源的两种模型，当其相互等效时，意味着两种模型中的电压源和电流源对外提供的功率相同。

10.两个二端网络分别与20?电阻连接时，若电流均为5A，电压均为100V，则这两个网络相互等效。

答案部分

1.答案(+)2.答案(+)3.答案(+)4.答案(+)5.答案(+)6.答案(?) 7.答案(?)8.答案(?)9.答案(?)10.答案(?)

41

二、单项选择题

2.在左下图示电路中，当开关S由闭合变为断开时，灯泡将

(A)变亮(B)变暗(C

电阻电路的分析方法

一、是非题

1.图示三个网络a、b端的等效电阻相等。

2.当星形联接的三个电阻等效变换为三角形联接时，其三个引出端的电流和两两引出端的电压是不改变的。

3.对外电路来说，与理想电压源并联的任何二端元件都可代之以开路。 4.如二端网络的伏安特性为U=?20?5I，则图示支路与之等效。

5.两个电压值都为U的直流电压源，同极性端并联时，可等效为一个电压源，

S

其电压值仍为US。

6.左下图示电路中，如100V电压源供出100W功率，则元件A吸收功率20W。

7.对右上图示电路，如果改变电阻R1，使电流I1变小，则I2必增大。

40

8.图示电路中，节点1的节点方程为

9.实际电源的两种模型，当其相互等效时，意味着两种模型中的电压源和电流源对外提供的功率相同。

10.两个二端网络分别与20?电阻连接时，若电流均为5A，电压均为100V，则这两个网络相互等效。

答案部分

1.答案(+)2.答案(+)3.答案(+)4.答案(+)5.答案(+)6.答案(?) 7.答案(?)8.答案(?)9.答案(?)10.答案(?)

41

二、单项选择题

2.在左下图示电路中，当开关S由闭合变为断开时，灯泡将

(A)变亮(B)变暗(C

ANSYS非线形分析指南 几何非线形分析

几何非线性分析

随着位移增长，一个有限单元已移动的坐标可以以多种方式改变结构的刚度。一般来说这类问题总是是非线性的，需要进行迭代获得一个有效的解。 大应变效应

一个结构的总刚度依赖于它的组成部件（单元）的方向和单刚。当一个单元的结点经历位移后，那个单元对总体结构刚度的贡献可以以两种方式改变变。首先，如果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改变。（看图2─1(a)）。其次，如果这个单元的取向改变，它的局部刚度转化到全局部件的变换也将改变。（看图2─1（b)）。小的变形和小的应变分析假定位移小到 足够使所得到的刚度改变无足轻重。这种刚度不变假定意味着使用基于最初几何形状的结构刚度的一次迭代足以计算出小变形分析中的位移。（什么时候使用“小”变形和应变依赖于特定分析中要求的精度等级。

相反，大应变分析说明由单元的形状和取向改变导致的刚度改变。因为刚度受位移影响，且反之亦然，所以在大应变分析中需要迭代求解来得到正确的位移。通过发出NLGEOM，ON（GUI路径Main Menu>Solutio

电工电子综合实验论文

非线性电阻电路的研究

一、 摘要

提出两个非线性电阻电路，实现非线性电阻电路的伏安特性曲线线性化。使用mutisim7.0软件仿真。在设计电路时使用串联分解法和并联分解法，并在仿真实验后对电路进行修正。得到所需要伏安特性的电路连接、元件参数，非线性电阻串、并联对电路的影响以及电路改进方法。 二、 关键词

非线性电阻 凸电阻 凹电阻 串联分解 并联分解 三、引言

实现给定的非线性电阻电路，首先需要了解非线性电阻电路的分段线性化法及串联、并联分解法。 （1）非线性电阻的非线性化 ①常用元件

在分段线性化法中，常引用理想二极管模型。它的特性是：当电压为正向时，二极管全导通，它可用“短路”替代（i>0时，u=0）。当电压为反向时，二极管截至，它可用“开路”替代（u<0时，i=0）。（如图）

其他常用元件有二极管、稳压管、恒流管、电压源、电

流源和线性电阻等。（如图1）

图1

②凹电阻

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是各元件电压之和。如图所示，是将图1中电压源、线性电阻、理想二极管串联组成。主要参数是Us和G，改变Us和G的值，就可以得到不同参数的凹电阻，其中电压源也可以用稳压管代替。总的伏安特性形状为凹形。

图2

规划论

综述：规划论是研究如何用最合理的方式有效地利用或调配有限的人力、物力、财力、和时间，以期更好地达到预期目标的数学方法。它是运筹学的一个分支，研究在所给定的条件下，如何按某一衡量指标来寻求计划管理工作中的最优方案。通常称必须满足的条件为“约束条件”，衡量指标为“目标函数”。包括线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划、组合规划、随机规划、多目标规划等。在经济管理、工程设计和过程控制等方面有广泛应用。 1. 线性规划

1.1 线性规划起源

研究线性规划最早的是苏联的П.В.канторович（康脱洛维奇），1939年，他发表了《生产组织与计划中的数学方法》一书。主要讨论了机床、负荷、下料运输等问题。但他提出的问题在当时并未引起人们的注意。他自己也未能提出一个统一的求解方法。在第二次世界大战期间，由于军事运输的需要，提出线性问题的解法，美国的经济学家柯普曼（Koupman）也研究了运输问题。直到1947年，美国的G.B.Dantzig提出了求解线性规划的单纯形法，才使线性规划这门学科在理论上趋于成熟，并成功地运用到了工业、交通、农业、军事等各个领域内，使线性规划的理论与方法成为管