Расчет цепей постоянного тока с несколькими нелинейными сопротивлениями

Наличие нескольких нелинейных сопротивлений в цепи значи­тельно усложняет расчет. В настоящем разделе рассматриваются наиболее простые, но вместе с тем наиболее часто применяемые в радиотехнических цепях случаи последовательного, параллельного и смешанного соединения нескольких нелинейных элементов.

Последовательное соединение двух элементов (рис.1) можно заменить одним нелинейным сопротивлением, вольтамперная ха­рактеристика которого будет определяться соотношениями

I = I1 = I2,

U = U1 + U2

Рис. 1 Последовательное соединение нелинейных элементов

Для получения характеристики последовательного соединения двух элементов надо изобразить на одном чертеже характеристики каждого элемента в отдельности, а затем произвести сложение на­пряжений для всех возможных значений тока (рис. 2). Очевид­но, что этот прием можно распространить на любое число нелиней­ных сопротивлений, соединенных последовательно.

Рис. 2 Построение вольтамперной характеристики последовательного соединения нелинейных элементов

Параллельное соединение двух нелинейных сопротивлений (рис. 3) характеризуется следующими соотношениями:

I = I1 + I2,

U = U1 = U2

Рис. 3 Параллельное соединение нелинейных элементов.

Для получения вольтамперной характеристики параллельного соединения двух нелинейных сопротивлений надо изобразить на одном листе характеристики каждого элемента и произвести сложе­ние токов для заданного напряжения (рис. 4). Этот прием лег­ко распространить и на большее число нелинейных сопротивлений, соединенных параллельно. Применение обоих описанных здесь приемов позволяет заменить смешанное соединение произвольно­го числа нелинейных сопротивлений одним нелинейным сопротив­лением. После замены цепь рассчитывается так же, как это было описано выше. Отметим, что эти же правила получения характеристик можно применять и в том случае, когда параллельно, после­довательно или смешанно соединяются нелинейные и линейные со­противления.

Рис. 4 Построение вольтамперной характеристики для параллельного соединения нелинейных элементов

4.2 Для снятия ВАХ каждого нелинейного элемента необходимо собрать схему, данную на рис.5, и, плавно увеличивая напряжение, измерить ток, занося показания приборов в таблицу 1. При использовании полупроводникового диода в качестве нелинейного сопротивления снятие ВАХ необходимо проводить, включив последовательно с диодом дополнительное сопротивление.

Рис. 5 Схема для снятия ВАХ нелинейного элемента

Таблица 1

Номер элемента	Величина	Номер опыта
		1	2	3	4	5
1	U, В
	I, А
2	U, В
	I, А

4.3 Выбрав масштабы для тока и напряжения, по данным таблицы 1 следует построить вольт-амперные характеристики элементов на общем для обоих элементов графике, по которому определить

4.3.1 ток в цепи и напряжения на элементах при их последовательном соединении при двух значениях напряжения питания;

4.3.2 ток в цепи и токи в элементах при их параллельном соединении при двух значениях напряжения питания.

Последовательность расчета нелинейных цепей графическим методом при последовательном и параллельном соединении элементов показана на рис. 3 и 4.

Результаты определения значений и токов занести в таблицу 2

Таблица 2

Соединение элементов	Напряжение питания, В	Значения определяемых величин
		I, А	I1, А	I2, А	U1, В	U2, В
последовательное			-	-
			-	-
параллельное					-	-
					-	-

4.4 Собрав схемы последовательного (рис. 1) и параллельного (рис.2) соединения элементов, снять ВАХ всей цепи и каждого элемента. Показания приборов занести в таблицу3.

Таблица 3

Соединение элементов	Величина	Номер опыта
		1	2	3	4	5
последовательное	U, В
	I, А
	U1, В
	U2, В
параллельное	U, В
	I, А
	I1, А
	I2, А

При проведении опыта необходимо использовать значения напряжения питания, принятые в п. 4.3.1 и 4.3.2 .

Построить ВАХ каждой цепи.

4.4 Сравнить показания приборов при тех же напряжениях питания, которые были использованы в п. 4.3.1 и 4.3.2, с результатами расчета цепей графическим методом.

Контрольные вопросы.

1.

6