节非线性直流电路.pptx
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1、第第 4 章章 非非 线线 性性 直直 流流 电电 路路非线性电路非线性电路:含非线性元件的电路:含非线性元件的电路非线性电路广泛存在于客观世界。基于线性方程的电路非线性电路广泛存在于客观世界。基于线性方程的电路定理不能用于非线性电路。定理不能用于非线性电路。本章研究本章研究最简单的非线性电路即最简单的非线性电路即非线性直流电路非线性直流电路。本章研究主要内容:本章研究主要内容:(1)非线性电阻元件特性)非线性电阻元件特性(2)非线性直流电路方程的列写)非线性直流电路方程的列写(3)非线性直流电路)非线性直流电路3种近似分析法种近似分析法4.1 4.1 非线性电阻元件特性非线性电阻元件特性非线
2、性电阻:非线性电阻:端口上的电压、电流关系不是通过端口上的电压、电流关系不是通过 U-I 平面坐标原平面坐标原点的直线,即不满足欧姆定律。点的直线,即不满足欧姆定律。非线性电阻特性示例:非线性电阻特性示例:示例(示例(1)半导体二极管特性曲线半导体二极管特性曲线1 1、单调型非线性电阻、单调型非线性电阻4.1 4.1 非线性电阻元件特性非线性电阻元件特性2 2、压控型非线性电阻、压控型非线性电阻示例(示例(3 3):辉光管):辉光管示例(示例(2 2):隧道二极管):隧道二极管3 3、流控型非线性电阻、流控型非线性电阻电流是电压的单值函数电流是电压的单值函数电压是电流的单值函数电压是电流的单值
3、函数4.1 4.1 非线性电阻元件特性非线性电阻元件特性非线性二端电阻的符号:非线性二端电阻的符号:线性电阻:无方向性的,其特性曲线对称于坐标原点。线性电阻:无方向性的,其特性曲线对称于坐标原点。称为称为双向性电阻双向性电阻非线性电阻:非线性电阻:通常有方向性通常有方向性,即正、反向的导电性不同,即正、反向的导电性不同,其特性曲线对坐标原点不对称。其特性曲线对坐标原点不对称。4.2 非线性直流电路方程非线性直流电路方程由线性电路推导出的定理不能直接用于求解非线性电路由线性电路推导出的定理不能直接用于求解非线性电路本节只研究最简单情况:本节只研究最简单情况:只含有一个非线性电阻只含有一个非线性电
4、阻的情况的情况(1 1)利用线性电路的戴维南定理)利用线性电路的戴维南定理(或诺顿定理或诺顿定理)对线性部分进行化简对线性部分进行化简(2)列写图)列写图(b)电路方程。流(压)控型电阻则以电流(压)为变量电路方程。流(压)控型电阻则以电流(压)为变量(3)若想继续求解线性部分,则可将非线性电阻置换后再求解)若想继续求解线性部分,则可将非线性电阻置换后再求解 4.2 非线性直流电路方程非线性直流电路方程例题例题4.1:图示电路,:图示电路,非线性电阻特性为非线性电阻特性为(单位单位:V,A)试求电压试求电压 U 和和U1的值。的值。解:(解:(1)求解线性一端口戴维南等效电路)求解线性一端口戴
5、维南等效电路+-UOC 4.2 非线性直流电路方程非线性直流电路方程例题例题4.1:图示电路,非线性电阻特性为:图示电路,非线性电阻特性为(单位:单位:V,A)试求电压试求电压 U 和和U1的值。的值。(2)对图对图(b)列列KVL方程:方程:代入特性方程得:代入特性方程得:(3)用电压源置换非线性电阻得图用电压源置换非线性电阻得图(c):4.2 非线性直流电路方程非线性直流电路方程 前面研究的是简单非线性电路:即前面研究的是简单非线性电路:即只含有一个非只含有一个非线性电阻线性电阻,可以采用等效电源定理先将线性部分化简,可以采用等效电源定理先将线性部分化简之后再求解。之后再求解。如果电路中如
6、果电路中含有多个非含有多个非线性电阻线性电阻,或需要计算较,或需要计算较多的电压和电流,则宜采用列方程法,而且应使控制多的电压和电流,则宜采用列方程法,而且应使控制量作为待求量,因此要根据非线性电阻是压控的还是量作为待求量,因此要根据非线性电阻是压控的还是流控的流控的列写不同形式的方程列写不同形式的方程。如果如果非线性电阻的特性方程解析式比较复杂非线性电阻的特性方程解析式比较复杂(如(如 ),一般不能直接求解非线性方程。一般不能直接求解非线性方程。下面将研究下面将研究求解非线性代数方程的求解非线性代数方程的数值分析法数值分析法。4.3 数值分析法数值分析法本节介绍一种本节介绍一种求解非线性代数
7、方程求解非线性代数方程的方法:的方法:数值分析法,即牛顿拉夫逊法数值分析法,即牛顿拉夫逊法数值分析法:数值分析法:借助计算机算法程序计算得出电路方程借助计算机算法程序计算得出电路方程 的数值结果(非解析表达式)。的数值结果(非解析表达式)。下面,以只含有一个非线性电阻电路为例,说明数值下面,以只含有一个非线性电阻电路为例,说明数值分析法的基本思想。分析法的基本思想。(本节要求:了解数值分析法的基本原理)(本节要求:了解数值分析法的基本原理)4.3 数值分析法数值分析法假设压控电阻假设压控电阻1 1 先将线性部分用等效电源电路进行等效,先将线性部分用等效电源电路进行等效,2 将非线性电阻的特性引
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