电子电工综合实验.docx

8——10电子电工综合实验——非线性电阻电路及应用的研究研究人：王蒙学号：0704210145指导老师：张老师完成时间：2009/2/25非线性电阻电路及应用的研究【摘要】“在教导入门的电路课程中传统方法都是只教线性非时变RLC电路但是这一方法已经很明显的落伍了。“装置模型的观念及其目前在实用装置上的应用对线性和非线性电路课程非常重要。”①本篇论文分为标题、摘要、关键词、引言、正文、结论、致谢及参考文献八个部分首先介绍了非线性和非线性电路的概念以及特点进而介绍非线性电路的重要性接着根据课题要求对一些非线性元件进行分析并就非线性电阻电路的伏安特性曲线、连接方法等进行研究设计出符合课题要求的非线性电阻电路。【关键词】非线性电路元件非线性电路凹电阻凸电阻电路的分解【引言】1.什么是非线性和非线性电路在以前的学习中我们接触过许多由线性电路元件和独立源组成的线性电路其中线性电路元件的参数都是与元件中电流、电压、电荷或磁链等量值无关的常数。但是在电工技术应用中用得更为广泛的一些元件参数并不是常数而是电流、电压、电荷或磁链等量值的函数。这类元件称为非线性电路元件。含有非线性电路元件的电路称为非线性电路。而在现实生活中的电路几乎都是非线性电阻电路。2.研究非线性电路的重要性严格地说实际电路都是非线性的只是有的电路非线性程度强些有的弱些。因此在现实电路设计中非线性电路具有普遍的意义而线性电路是其特殊情形。由于非线性电路的不可预测和其复杂性这是我们在电路电路设计中必须考虑的不然就会由于非线性的作用达不到预期设计的效果。在工程上如果对于那些非线性程度较明显的电路元件还按照线性电路元件处理不仅会产生极大的误差而且有时还会无法解释电路中所发生的现象也无法建立数学模型进行理论分析。3.本课题的基本理论依据基尔霍夫定律元件的伏安关系4.研究方法非线性代数方程分段线性化法课题设计要求1）用二极管、稳压管、稳流管等元器件设计如图1、图2所示伏安特性的非线性电阻电路。2）测量所设计电路的伏安特性并作曲线与图1、图2比对。图2图1非线性的概述非线性科学是一门新兴的科学是研究和探索自然界和人类社会中种种复的非线性问题及其共同特征的一门综合性学科。非线性理论的发展使人们对自然界中的许多复杂现象有了新的认识。过去人们总是试图将复杂的非线现象分解或分离成许多简单的近似线性系统希望能通过简单的线性系统来理解复杂的现象。但随着科学技术和工程技术的发展非线性科学近似的线性系统不可避免的暴露其局限性从而建立更完善的非线性系统理论来解释复杂非线性问题成为了人们探索自然的迫切需要解决的问题。目前有六个主要研究领域即：混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自动机和复杂系统。非线性的特点：①稳态不唯一。用刀开关断开直流电路时由于电弧的非线性使这时的电路出现由不同起始条件决定的两个稳态——一个有电弧因而电路中有电流；另一个电弧熄灭因而电路中无电流。②自激振荡。在有些非线性电路里独立电源虽然是直流电源电路的稳态电压（或电流）却可以有周期变化的分量电路里出现了自激振荡。音频信号发生器的自激振荡电路中因有放大器这一非线性元件可产生其波形接近正弦的周期振荡。③谐波。正弦激励作用于非线性电路且电路有周期响应时响应的波形一般为非正弦的含有高次谐波分量或次谐波分量。例如整流电路中的电流常会有高次谐波分量。④跳跃现象。非线性电路中参数（电阻、电感、振幅等）改变到分岔值时响应会突变出现跳跃现象。铁磁谐振电路中就会发生电流跳跃现象。⑤频率捕捉。正弦激励作用于自激振荡电路时若激励频率与自激振荡频率二者相差很小响应会与激励同步。⑥混沌。20世纪20年代荷兰人B.范德坡尔描述电子管振荡电路的方程成为研究混沌现象的先声。【正文】实验材料与设备装置电路图1：直流电流表AMMETER_H内阻1e-009Ω二极管D1D2值〔模型〕：SS32封装：DO-214AB制造厂商：generic电路图2：直流电流表AMMETER_H内阻1e-009Ω二极管D1D2D3D4D5D6值（模型）：DIODE_VIRTUAL实验过程A了解凹、凸电阻的概念如右图当直流电压源、理想二极管与一个电阻串联时电路对外等效为一个凹电阻（伏安特性曲线如附录图3）它是由V1、D1、R1三个元件的伏安关系特性在i相等的情况下相加而得。图3a图3中i-u曲线的斜率为电阻R1的倒数则i-u函数表达式为.图3b如右图当直流电流源、理想二极管与一个电阻并联时电路对外等效为一个凸电阻（伏安特性