非線性電路
電路中非線性元件的用途
V 電路 可能包括無源元件, 電阻 這基本上取決於電流或應力,因此電流與電壓不成正比。這些元件和它們進入的電路稱為非線性元件。
非線性元件賦予電路線性電路無法實現的特性(電壓或電流穩定、直流放大等)。它們是不可控的和可控的……第一個 - 雙極 - 設計用於在不受控制因素影響的情況下工作(半導體熱敏電阻和二極管),第二個 - 多極 - 當控制因素作用於它們(晶體管)時使用和晶閘管)。
非線性元件的電流-電壓特性
非線性元件的電特性是電流-電壓特性I(U) 實驗得到的曲線表示電流對電壓的依賴性,有時會給出一個近似的、便於計算的經驗公式。
不受控的非線性元件具有單一的電流-電壓特性,而受控的非線性元件具有一族這樣的特性,其參數是控制因素。
線性元件具有恆定的電阻,因此它們的電流-電壓特性是一條通過原點的直線(圖 1,a)。
非線性的電流-電壓特性具有不同的形狀,分為相對於坐標軸對稱和不對稱(圖1,b,c)。
米。 1、無源元件的電流-電壓特性:a——線性,b——非線性對稱,c——非線性不對稱
米。 2.確定電流-電壓特性各段非線性元件靜差電阻的曲線圖:a—上升,b—下降
對於具有對稱電流-電壓特性的非線性元件或對於對稱元件,電壓方向的變化不會引起電流值的變化(圖 1,b),對於具有不對稱電壓的非線性元件-電流特性,或對於不對稱元件,具有一個相同的電壓絕對值,但方向相反,電流不同(圖 1,c)。因此,在直流和交流電路中使用非線性對稱元件,在交流電路中通常使用非線性不平衡元件來將交流電轉換為直流電。
非線性元件的特性
對於每個非線性元件,區分電流-電壓特性的給定點對應的靜態電阻,例如A點:
Rst = U / I = muOB / miBA = mr tgα
以及用於的微分電阻。同點A由公式確定:
Rdiff = dU / dI = muDC / miCA = mr tgβ,
其中 mi、mi、sir — 分別是電壓、電流和電阻的比例。
靜態電阻表徵非線性元件在恆流模式下的特性,微分電阻表徵電流與穩態值的小偏差。從一個點和電流-電壓特性曲線到另一個點時,兩者都會發生變化,第一個始終為正,第二個變量:在特性曲線的上升部分,電流-電壓為正,在下降部分為負。
非線性元件的特徵還在於倒數值:靜態電導率 Gst 和微分電導率 G 不同或無量綱參數 —
相對電阻:
Kr = — (Rdifference /Rst)
或相對電導率:
公斤 = — (Gdifference / Gst)
線性元件的參數 Kr 和 Kilogram 都等於 1,對於非線性元件,它們與它不同,它們與 1 的差異越大,電路的非線性就越明顯。
非線性電路計算
非線性電路是基於圖形和分析計算的 基爾霍夫定律 用於將交流電轉換為直流電的交流電路的各個元件的伏安特性和伏安特性。
當以圖形方式計算具有電流-電壓特性 Iz (U1) 和 Iz (U2) 的兩個串聯非線性電阻器 R1 和 R2 的電路時,構建整個電路的電流-電壓特性 Iz (U),其中 U = U1 + U2,其橫坐標點為等縱坐標的非線性電阻電流-電壓特性各點的橫坐標相加得到的點(圖3,a,b)。
米。 3. 非線性電路圖及特性:a——非線性電阻串聯電路,b——單個元件和串聯電路的伏安特性,c——非線性電阻並聯方案,d ——單個元件和並聯電路的伏安特性。
這條曲線的存在使得電壓 U 可以找到電流 Az 以及電阻器端子處的電壓 U1 和 U2。
同理計算兩個電阻並聯的電路。 R1 和 R2 具有電流-電壓特性 I1 (U) 和 Az2 (U),為此構建了整個電路的電流-電壓特性 Az(U),其中 Az = I1+I2,在此基礎上,使用給定電壓U,找到電流 Az、I1、I2(或 3、c、d)。
計算非線性電路的分析方法是通過相應的數學函數方程來表示非線性元件的電壓特性,從而可以得出電路所必需的狀態方程。 .由於此類非線性方程的求解往往會造成很大的困難,因此當非線性元件的電流-電壓特性的操作部分可以被拉直時,非線性電路的解析方法計算是很方便的。這使您可以通過線性方程來描述電路的電氣狀態,而不會給求解它們帶來困難。
電氣工程基礎: