第三章非线性电阻电路的分析
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mA)
I1
I
R1
I2 R3
R2
2.0
E1
DU
1.0
E2
0
1.0
2.0 U(V)
解 利用戴维南定理将二极管以外的电路
I 化为一个等效电源
R1
R2
R3
IE1 E2 511A
E1
UO
R1 R2 31
E2
R1 R2
U O I1 IR 2 E 2 1 1 I 1 2 V
§3-1 概述
如果电阻是一个常数，即不随电 压或电流变动，那么这种电阻就称为 线性电阻 。如果电阻不是一个常数 而是随着电压或电流变动，那么这种 电阻就称为 非线性电阻 。
§3-1 概述
线性电阻两端的电压
I
和电流遵循欧姆定律，
即
RU I
0
U
线性电阻的伏安 特性曲线
§3-1 概述
我们通过实验作出伏安特性曲线来表示非线性电
U
适用于外加固定电压 的情况
u
适用于分析微变
电压引起微变电
流的情况
工作点附近电压变化量ΔU和电流 变化量ΔI的比值的极限称为动态 电阻或微变电阻r
2 非线性电阻电路分析
I + U1 －
+
R1 +
US
UR
－
－
I ①
US R1 ② Q I
0
U
U IR1 U S
非线性电阻R的伏安特性曲线①与负载线②的交点Q确 定的电压U与电流I。
i IQ I
本章作业
9、14、15、20、30、31、38、47
非线性电阻： 电阻值随电压、电流的变化而变化。
U I
R
工作点不同 电阻不一样
非 线
I
I2
Q2
性 特 性
I1
Q1
U1 U2 U
Q1 : Q2 :
R1 U 1 I1 R2 U 2 I2
非线性电阻电路的分析
静态电阻 RU tan
I
I
Q
动态电阻
i
r u tan
i
Q i u
U
负载线由方程 UU SU 1U SI1 R 确定。
§2.4 非线性电阻电路的分析
静态电阻 动态电阻 静态分析——图解法 动态分析——微变等效电路法
返回
线性电阻的描述
线性电阻： 电阻两端的电压与通过的电流成正比；
或电阻值不随电压/电流的变化而变化。
I
U
U R (常数) I
非线性电阻的描述
RU 1
I
I tan
I
Q ΔI
ΔU
βα
0
U
U
非 线
I
I2
Q2
性 特 性
I1
Q1
U1 U2 U
工作点不同 电阻不一样
Q1 : Q2 :
R1 U 1 I1 R2 U 2 I2
2、非线性电阻电路的分析
静态电阻
RU tan
I
I
Q
动态电阻 r u tan
i
i
Q i u
适用于外加固定电压的情况
u
适用于分析微变 电压引起微变电 流的情况
非线性电阻电路的分析 - 静态分析
静态分析内容：电路加上恒定直流电压时，求各处 的电压和电流。静态分析工具：图解法
Ri
+
u
_E
i
E/R
线性部分
非线性部分
IQ
uEiR ifu
Q
u UQ E
非线性电阻电路的分析-动态分析
动态分析内容：关注变化量 US、 IQ、 UQ
R3 R0
E1
R0
R 1R3R2 RI12
R
//
3
R
2D
U
0E.225311k
31
I1
I
R1
I2 R3
R2
E
E1
DU
E2
R0
作出直线
I(mA)
I
DU
UER0I
2.0
其与二极管伏安 I 1.4
Q
特性曲线的交点 1.0
即为Q点
0
0.6 1.0
U
I=1.4mA U=0.6V
2.0 U(V)
2.6 非线性电阻电路的分析
2.6.1 非线性电阻
非线性电阻的阻值不是一个常数，而是随着电压或电流变动。 计算非线性电阻的阻值时，必须指明工作电流或工作电压，称 为非线性元件的工作点，如图所示伏安特性曲线上的Q点。
工作点处电压与电流的比值称为静态电阻或直流电阻R
RU 1
I tan
U S
U
rd
R
+
UQ
_ US
IQ
rd + _ Up
直流通路：
IQ
US UP R rd
I
R
+
_ U S
rd
U
交流通路：
I US R rd
U
I
rd
rd R rd
US
最后结果
i
R +
_ us
u
IQ
US UP R rd
I U S R rd
动态分析工具：微变等效电路
i
R +
_ us
u
rd + _Up
微变：微小变化 等效：线性代替非线性
在Q点附近的 电路模型
rd
u i
i
Q i
u
up
u
R
+ _ us
+
R
_ U S
+
_ US
rd +
Up _
微变等效
直 流 通+ 路_
R
UQ
US
IQ
rd + _ Up
+
I
交+ R
流 通 路
_
负载线由方程 UU SU 1U SI1 R 确定。
2.6 非线性电阻电路的分析
1 非线性电阻
非线性电阻的阻值不是一个常数，而是随着电压或电流变动。 计算非线性电阻的阻值时，必须指明工作电流或工作电压，称 为非线性元件的工作点，如图所示伏安特性曲线上的Q点。
工作点处电压与电流的比值称为静态电阻或直流电阻R
阻两端的电压与电流的关系。
I
I
0
U
白炽灯丝的伏安
特性曲线
0
U
半导体二极管的伏 安特性曲线
§3-1 概述
I 工作点
Q
I
I
U
非线性电阻有两种表示方式
静态电阻
RU I
0
U
U
动态电阻 rlimUdU
I dI
I0
§3-1 概述
分析与计算非线性电阻电路时一般采用图解法。
非线性电阻的电 路符号
工作点附近电压变化量ΔU和电流 变化量ΔI的比值的极限称为动态 电阻或微变电阻r
I
I
Q ΔI
ΔU
lim U dU 1
r
I 0
I
dItan
βα
0
U
U
2.6.2 非线性电阻电路分析
I + U1 －
+
R1 +
US
UR
－
－
I ①
US R1 ② Q I
0
U
U IR1 U S
非线性电阻R的伏安特性曲线①与负载线②的交点Q确定的 电压U与电流I。
I
U 1
R1
E
U
R 先列出电压方程
U E 1 U 1E R 1 I
I 作出直线 UER1I
I U
E R1
I
Q
0
U
E
U
例题2.12
在图所示的电路中，D是半导 体二极管，其伏安特性曲线如图所示。
用图解法求出二极管中的电 流 I 极其两
端电压 U， 并计算其他两个支路中的电
电工与电路基础
第三章 非线性电阻电路
(仪器科学与技术系电工技术实验中心)
第三章 非线性电阻电路
主要内容：
1、非线性电阻电路 2、解析法； 3、图解法； 4、分段线性法； 5、小信号分析法；
第三章 非线性电阻电路
本章重点： 解析法、图解法、分段线性法、小信号分
析法
本章难点： 非线性电阻电路的小信号分析方法
I1
I
R1
I2 R3
R2
2.0
E1
DU
1.0
E2
0
1.0
2.0 U(V)
解 利用戴维南定理将二极管以外的电路
I 化为一个等效电源
R1
R2
R3
IE1 E2 511A
E1
UO
R1 R2 31
E2
R1 R2
U O I1 IR 2 E 2 1 1 I 1 2 V
§3-1 概述
如果电阻是一个常数，即不随电 压或电流变动，那么这种电阻就称为 线性电阻 。如果电阻不是一个常数 而是随着电压或电流变动，那么这种 电阻就称为 非线性电阻 。
§3-1 概述
线性电阻两端的电压
I
和电流遵循欧姆定律，
即
RU I
0
U
线性电阻的伏安 特性曲线
§3-1 概述
我们通过实验作出伏安特性曲线来表示非线性电
U
适用于外加固定电压 的情况
u
适用于分析微变
电压引起微变电
流的情况
工作点附近电压变化量ΔU和电流 变化量ΔI的比值的极限称为动态 电阻或微变电阻r
2 非线性电阻电路分析
I + U1 －
+
R1 +
US
UR
－
－
I ①
US R1 ② Q I
0
U
U IR1 U S
非线性电阻R的伏安特性曲线①与负载线②的交点Q确 定的电压U与电流I。
i IQ I
本章作业
9、14、15、20、30、31、38、47
非线性电阻： 电阻值随电压、电流的变化而变化。
U I
R
工作点不同 电阻不一样
非 线
I
I2
Q2
性 特 性
I1
Q1
U1 U2 U
Q1 : Q2 :
R1 U 1 I1 R2 U 2 I2
非线性电阻电路的分析
静态电阻 RU tan
I
I
Q
动态电阻
i
r u tan
i
Q i u
U
负载线由方程 UU SU 1U SI1 R 确定。
§2.4 非线性电阻电路的分析
静态电阻 动态电阻 静态分析——图解法 动态分析——微变等效电路法
返回
线性电阻的描述
线性电阻： 电阻两端的电压与通过的电流成正比；
或电阻值不随电压/电流的变化而变化。
I
U
U R (常数) I
非线性电阻的描述
RU 1
I
I tan
I
Q ΔI
ΔU
βα
0
U
U
非 线
I
I2
Q2
性 特 性
I1
Q1
U1 U2 U
工作点不同 电阻不一样
Q1 : Q2 :
R1 U 1 I1 R2 U 2 I2
2、非线性电阻电路的分析
静态电阻
RU tan
I
I
Q
动态电阻 r u tan
i
i
Q i u
适用于外加固定电压的情况
u
适用于分析微变 电压引起微变电 流的情况
非线性电阻电路的分析 - 静态分析
静态分析内容：电路加上恒定直流电压时，求各处 的电压和电流。静态分析工具：图解法
Ri
+
u
_E
i
E/R
线性部分
非线性部分
IQ
uEiR ifu
Q
u UQ E
非线性电阻电路的分析-动态分析
动态分析内容：关注变化量 US、 IQ、 UQ
R3 R0
E1
R0
R 1R3R2 RI12
R
//
3
R
2D
U
0E.225311k
31
I1
I
R1
I2 R3
R2
E
E1
DU
E2
R0
作出直线
I(mA)
I
DU
UER0I
2.0
其与二极管伏安 I 1.4
Q
特性曲线的交点 1.0
即为Q点
0
0.6 1.0
U
I=1.4mA U=0.6V
2.0 U(V)
2.6 非线性电阻电路的分析
2.6.1 非线性电阻
非线性电阻的阻值不是一个常数，而是随着电压或电流变动。 计算非线性电阻的阻值时，必须指明工作电流或工作电压，称 为非线性元件的工作点，如图所示伏安特性曲线上的Q点。
工作点处电压与电流的比值称为静态电阻或直流电阻R
RU 1
I tan
U S
U
rd
R
+
UQ
_ US
IQ
rd + _ Up
直流通路：
IQ
US UP R rd
I
R
+
_ U S
rd
U
交流通路：
I US R rd
U
I
rd
rd R rd
US
最后结果
i
R +
_ us
u
IQ
US UP R rd
I U S R rd
动态分析工具：微变等效电路
i
R +
_ us
u
rd + _Up
微变：微小变化 等效：线性代替非线性
在Q点附近的 电路模型
rd
u i
i
Q i
u
up
u
R
+ _ us
+
R
_ U S
+
_ US
rd +
Up _
微变等效
直 流 通+ 路_
R
UQ
US
IQ
rd + _ Up
+
I
交+ R
流 通 路
_
负载线由方程 UU SU 1U SI1 R 确定。
2.6 非线性电阻电路的分析
1 非线性电阻
非线性电阻的阻值不是一个常数，而是随着电压或电流变动。 计算非线性电阻的阻值时，必须指明工作电流或工作电压，称 为非线性元件的工作点，如图所示伏安特性曲线上的Q点。
工作点处电压与电流的比值称为静态电阻或直流电阻R
阻两端的电压与电流的关系。
I
I
0
U
白炽灯丝的伏安
特性曲线
0
U
半导体二极管的伏 安特性曲线
§3-1 概述
I 工作点
Q
I
I
U
非线性电阻有两种表示方式
静态电阻
RU I
0
U
U
动态电阻 rlimUdU
I dI
I0
§3-1 概述
分析与计算非线性电阻电路时一般采用图解法。
非线性电阻的电 路符号
工作点附近电压变化量ΔU和电流 变化量ΔI的比值的极限称为动态 电阻或微变电阻r
I
I
Q ΔI
ΔU
lim U dU 1
r
I 0
I
dItan
βα
0
U
U
2.6.2 非线性电阻电路分析
I + U1 －
+
R1 +
US
UR
－
－
I ①
US R1 ② Q I
0
U
U IR1 U S
非线性电阻R的伏安特性曲线①与负载线②的交点Q确定的 电压U与电流I。
I
U 1
R1
E
U
R 先列出电压方程
U E 1 U 1E R 1 I
I 作出直线 UER1I
I U
E R1
I
Q
0
U
E
U
例题2.12
在图所示的电路中，D是半导 体二极管，其伏安特性曲线如图所示。
用图解法求出二极管中的电 流 I 极其两
端电压 U， 并计算其他两个支路中的电
电工与电路基础
第三章 非线性电阻电路
(仪器科学与技术系电工技术实验中心)
第三章 非线性电阻电路
主要内容：
1、非线性电阻电路 2、解析法； 3、图解法； 4、分段线性法； 5、小信号分析法；
第三章 非线性电阻电路
本章重点： 解析法、图解法、分段线性法、小信号分
析法
本章难点： 非线性电阻电路的小信号分析方法