Параметры нелинейных элементов

Параметры НЭ определяются по статическим характеристикам. В основном используются две группы параметров – статические и дифференциальные. При использование ВАХ определяют статические и дифференциальные сопротивления (проводимости)

Определим параметры НЭ (по приведенной на рисунке 13.3 ВАХ) в точке .

где - масштабы напряжения и тока

Рис. 13.3

Дифференциальное сопротивление пропорционально тангенсу угланаклона касательной к ВАХ:

Статистические параметры всегда положительны.

Дифференциальное сопротивление (проводимость) положительно для восходящих участков ВАХ и отрицательно для падающих (рис. 13.4)

Поэтому падающие участки ВАХ называют еще участками с отрицательными дифференциальными сопротивлениями (проводимостями).

Анализ нелинейных цепей постоянного тока

Графический способ расчета нелинейных электрических цепей постоянного тока.

Расчеты и анализ строятся на использовании законов Кирхгофа.

Последовательное соединение нэ (метод свертывания)

Рис. 13.5

Дано: входное напряжение ВАХ-ки нелинейных элементов (рис. 13.5).

Необходимо найти ток напряжения.

Решение задачи основано на замене двух последовательно соединенных НЭ одним эквивалентным НЭ, для которого необходимо построить одну эквивалентную ВАХ. Так как соединение НЭ-ов последовательное, то при любом значении тока в цепи напряжение на эквивалентном НЭ равно сумме (по второму закону Кирхгофа).

Для любого значения тока , получим точку.

В результате такого графического сложения характеристик 1 и 2 получим эквивалентную ВАХ3. По заданному входному напряжению и ВАХ 3 находим ток в цепи, а по ВАХ1 и ВАХ2 – напряжениеи

Параллельное соединение нэ

Дано: ВАХ1 и ВАХ2 (рис. 13.6)

Найти:

Два параллельно соединенных НЭ

заменяются одним НЭ. Эквивалентная ВАХ строится на основании () путем сложения соответствующих значений токов при одном и том же напряжении.

Рис. 13.6

Смешанное соединение нэ

Рис. 13.7

Контрольные вопросы

1. Дайте понятие нелинейной цепи, нелинейному элементу.

2. Перечислите виды нелинейных элементов.

3. Из каких характеристик можно определить параметры нелинейных элементов?

4. На каких участках ВАХ нелинейных элементов дифференциальное сопротивление положительно/отрицательно?

Упражнения и задачи

1. Построить входную ВАХ схемы (рис.а). ВАХ нелинейных резистивных элементов НР₁ и НР₂ даны на рис. б; Ом.

2. Туннельный диод, ВАХ которого изображена на рис. соединен последовательно с источником ЭДС В и резистором сопротивлением.

Сопротивление изменяется от 0 до. Построить график зависимости токав схеме рисунка, от сопротивления.

3. Схема и ВАХ НР те же, что и в задаче 2, но ЭДС изменяется от 0 до 1,4 В; Ом. Построить зависимость.

4. Две лампы накаливания, включенные параллельно через резистор сопротивления Ом, подсоединены к источнику ЭДСВ. ВАХ ламп можно выразить аналитически:;(ток – в амперах, напряжение – в вольтах). Определить ток и напряжение в лампах.

5. На рисунке представлена схема, позволяющая произвести операцию перемножения и. В схеме используются варисторы (полупроводниковые резисторы) с квадратичной зависимостью тока от приложенного напряжения:. Показать, что при подаче на вход напряжения, как показано на рисунке, ток через амперметр будет пропорционален произведению напряженийи.

6. Показать, что напряжение на выходе схемы пропорционально произведению напряжений и, если ВАХ цепочки, состоящей из последовательно соединенных диодаД и резистора сопротивлением , описывается квадратичной зависимостью.