非线性电路设计

用Multisim实现非线性电路的仿真与设计

————分段线性电阻电路

摘要

非线性电阻电路在工程科学中有广泛的应用，其设计方法也多种多样，本文首先通过最基本的线性电阻，二极管，电流源，直流电压源，直流电压源四种元器件设计凹凸电阻，然后以凹凸电阻作为基本的积木块，通过串联分解法与并联分解法的综合分析设计出符合要求的非线性的分段线性电路，并在Multisim 10.0上实现仿真。

关键词

非线性，分段线性，凹电阻，凸电阻

--------------------------------------------------------------

1 引言

非线性是自然界中普遍存在的自然现象，正是非线性现象才构成了变化莫测的世界。自然界在相当多的情况下，非线性现象却起着很大的作用。非线性动力学的研究涉及非常广泛的科学范围，从电子学到物理学，从气象学到生态学，从数学到经济学等。大多数的电子电路与系统本身是非线性的，若仅考虑线性特性则有很大的局限性，尤其它将阻碍对非线性系统特性的研究，而这种非线性系统的复杂性在信息的传输、编码、存储、安全等方面具有很大的优势。今天，世界各国有关研究非线性的组织已经意识到开发非线性动力系统的潜力，欧洲、美国、日本的科学家们也

正进行1些相关非线性的意义重大的项目研究。而分段线性电路系统则是非线性系统中最简单的一种情况，本文介绍了如何通过凹凸电阻的串联分解法和并联分解法设计出符合要求的分段线性电阻电路，并在Multisim 10.0实现仿真。

2 用Multisim 10.0设计如图1，图2的非线性电阻电路。

（图1）（图2）

2.1 凹电阻，凸电阻的实现。

①凹电阻。当两个或两个以上元件串联时，电路的伏安特性图是各元件伏安特性图的电压之和。图3为一凹电阻，其对应的伏安特性曲线为图4所示。

U/v

I /m A

（图3） （图4）

②凸电阻。当两个或两个以上元件并联时，电路的伏安特性图是各元件伏安特性图的电流之和。图5为一凸电阻，其对应的伏安特性曲线为图6所示。

U/v

I /m A

（图5） （图6）