4.Примеры нелинейных четырехполюсников и двухполюсников.

Нелинейные элементы можно разделить на двух – и многополюсные. Последние содержат три (различные полупроводниковые и электронные триоды) и более (магнитные усилители, многообмоточные трансформаторы, тетроды, пентоды и др.) полюсов, с помощью которых они подсоединяются к электрической цепи. Характерной особенностью многополюсных элементов является то, что в общем случае их свойства определяются семейством характеристик, представляющих зависимости выходных характеристик от входных переменных и наоборот: входные характеристики строят для ряда фиксированных значений одного из выходных параметров, выходные – для ряда фиксированных значений одного из входных.

Двухполюсники бывают линейные и нелинейные. У нелинейных двухполюсников величина сопротивления зависит от величины проходящего по ним тока, а также от величины и знака приложенного к ним напряжения. К пассивным нелинейным двухполюсникам относятся полупроводниковые выпрямители и катушки индуктивности с сердечниками из магнитного материала.

К нелинейным четырехполюсникам относятся вакуумный триод, биполярный и полевой транзисторы, тиристоры; четырехполюсниками условно можно считать фотодиод и фототранзистор.

Обычно нелинейные четырехполюсники рассматриваются совместно с источниками питания постоянного напряжения, включаемыми в первичную и вторичную цепи (рис.). Регулируя параметры двухполюсников, подключаемых к нелинейному четырехполюснику, можно изменять положение рабочей точки на ВАХ, что позволяет определять параметры эквивалентной линейной цепи. Уравнения Кирхгофа для входной и выходной цепей , отображаются на ВАХ в виде прямых, проходящих через рабочую точку А. Эти прямые называются нагрузочными.

Рисунок— Нелинейный четырехполюсник, его входные и выходные ВАХ

5.Определение параметров нелинейных элементов в цепях переменного тока.

Нелинейный резистивный двухполюсник характеризуется статическим сопротивлением и дифференциальным сопротивлением. Статическое сопротивление определяется как отношение значений напряжения и тока в фиксированной (рабочей) точке ВАХ элемента: . Дифференциальное сопротивление определяется как отношение приращений напряжения и тока в окрестностях выбранной точки ВАХ: . К нелинейным двухполюсникам можно отнести вакуумный и полупроводниковый диоды, двухэлектродные ионные и газоразрядные приборы.

В отличие от линейных резистивных четырехполюсников, параметры нелинейных четырехполюсников не могут быть заданы тремя или четырьмя постоянными; их можно задать только с помощью двух семейств характеристик. Входные характеристики выражаются семейством функций при различных значениях или , а выходные характеристики — при различных или (рис).

Рисунок—Нелинейный четырехполюсник, его входные и выходные ВАХ.

Обычно нелинейные четырехполюсники рассматриваются совместно с источниками питания постоянного напряжения, включаемыми в первичную и вторичную цепи (рис.). Регулируя параметры двухполюсников, подключаемых к нелинейному четырехполюснику, можно изменять положение рабочей точки на ВАХ, что позволяет определять параметры эквивалентной линейной цепи. Уравнения Кирхгофа для входной и выходной цепей , отображаются на ВАХ в виде прямых, проходящих через рабочую точку А. Эти прямые называются нагрузочными.

Нелинейный четырехполюсник характеризуется предельно допустимым значением напряжения , выше которого возможен пробой изоляции, а также предельными значениями тока и мощности потерь в элементе .

При малых отклонениях от рабочей точки соответствующий нелинейный участок ВАХ можно заменить прямолинейным участком, тогда в этом диапазоне цепь условно принимается линейной, а значит дальнейший анализ можно вести для эквивалентной линейной цепи. В этом случае анализ нелинейной цепи ведется в следующем порядке: определяются рабочие точки на ВАХ элементов; определяются дифференциальные параметры и составляется эквивалентная линейная схема замещения; для выбранного режима определяются переменные составляющие.

Для описания характеристик нелинейного четырехполюсника применяются уравнения в Н-параметрах

,где коэффициенты определяются в по приращениям соответствующих величин в окрестности рабочей точки А (рис):

; ; ; .

Параметр определяет входное сопротивление четырехполюсника, — коэффициент обратной связи по напряжению, определяет передачу по току, а — выходную проводимость.