1、非线性电阻电路研究论文一、摘要生活中存在的各种各样的电路，绝大多数是非线性电路。非线性电路已经越来越普遍地成为很多线代电子电工技术的理论基础。我们需要对非线性电路有较为深刻的理解，在了解常用的非线性电阻元件的伏安特性、凹电阻、凸电阻等基础上，自行设计非线性电阻电路进行综合电路设计，并利用 Multisim 软件仿真模拟并加以验证理论的正确性。二、关键词二极管，电压源，电流源，线性电阻，电压及其对应的电流。三、引言非线性系统的研究是当今科学研究领域的一个前沿课题，其涉及面广，应用前景非常广阔。对于一个一端口网络，不管内部组成，其端口电压与电流的关系可以用 UI 平面的曲线称为伏安特性。各种单调分
2、段线形的非线性元件电路的伏安特性可以用凹电阻和凸电阻作为基本积木块，综合出各种所需的新元件。常用串联分解法或并联分解法进行综合。本文主要介绍在电子电工综合实验基础上，根据已有的伏安特性曲线图来设计非线性电阻电路，并利用 multisim7 软件进行仿真实验。测量所设计电路的福安特性，记录数据，画出它的伏安特性曲线并与理论值比较。四、正文1、实验材料与设备装置1）实验装置电压源，电流源，稳压管，线性电阻器，二极管 DIODE_VIRTUAL，电流表，multisim7 软件2）实验原理和方法要点对于图(a)进行串联分解，在伏安特性图中以电流 i 轴来分解曲线=102 （串联）+u/V u/Vu/
3、V0-2-1i/mA i/mA图（a-2）图（a-1）图（a）0 1-12-2i/mA对图（a-1）进行分析可知，其伏安特性曲线电路为一个二极管和一个电阻的并联，一个二极管和一个电流源的并联，然后以上二者串联。图（a-2）是图（a-1）伏安线旋转 180 度，即以上电路的二极管和电流源反接。同样的道理，可以将特性曲线上下两部分并联（如图 b）由于特性曲线上下部分是对称的，这里只分析下半部分的设计思路，上半部分只需把下半部分设计的电路图中的所有电源和二极管反向即可。图 b-1 又可以分为三部分曲线的并联。即：u/v 0 6 12 15-6-12-15-20i/mA369-3-6-9图(b)=u/
4、v0 6 12 15-6-12-15-20i/mA369-3-6-9图(b-1)u/vi/mA0 6 12 15-6-12-15-20369-3-6-9 图(b-2)+ 分解后的图形又可以分解成一步并联和一步串联，其中并联由二极管和电流源实现，再串接一个凹电阻2、实验过程根据实验原理、方法和元件的性能按照设计要求中给出的伏安特性曲线（如下图所示）设计电路图。u/v0 6 12 15-6-12-15-20i/mA369-3-6-9u/v0 6 12 15-6-12-15-20i/mA369-3-6-9u/v=0 6 12 15-6-12-15-20i/mA369-3-6-9u/v0 6 12 1
5、5-6-12-15-20i/mA369-3-6-9+伏安特性（一）和伏安特性（二）按照串联分解法和并联分解法分解，分别得出如下两个实验电路图0 1-12-2i/mA图 (a) 伏安特性（一）u/v 0 6 12 15-6-12-15-20i/mA369-3-6-9图(b)伏安特性（二）u/V伏安特性（一）电路图伏安特性（二）电路图3、实验结果伏安特性(一)数据电压/V 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2电流/mA 2 2 2 1.998 1.837 1.499 1.133 0.759 0.38电压/V 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2
6、-1.4 -1.6电流/mA 0 -0.38 -0.759 -1.133 -1.499 -1.837 -1.998 2 2作伏安特性曲线如下：电 流 /mA-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5电压/V -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 电 流 /mA伏安特性(二)数据电压/V -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3电流/mA -9.582 -7.788 -5.926 -3.052 -1.513 0 0电压/V 0 3 6 9 12 15 18电流/mA 0 0 0 1
7、.513 3.052 5.926 7.788作伏安特性曲线如下：电 流 /mA-15-10-5051015电压/V -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 电 流 /mA4、结果的讨论实验数据与理论数据存在一定的误差伏安特性（一）：E=（ 2-1.873） /2*100%=6.35%伏安特性（二）：E=(6-5.926)/6*100%=0.4%其结果主要是因为电流表和导线具有一定的电阻，虽然很小，但电流是 mA 级，因此或多或少有一些影响。不过在误差允许的范围内，符合要求。说明电路图是可行的，实验目的基本达到。五、结论本实验是对非线性电阻电路的
8、一次实验。实验中，结合电路书本中非线性电阻的相关知识，并通富哦查找相关书籍资料，设计了相关的非线性电阻电路，并且通过实验获得了一半的伏安特性曲线为单值函数的非线性电阻电路设计的串联分解法和并联分解法，是对电路书本知识的延伸和探索。实验中，利用所学知识和 Multisim 软件的仿真，按实验要求方向设计出了两个非线性电阻电路，较好的满足了实验设计的要求。而且，根据不同的分解方法，可以获得多种满足要求曲线的非线性电阻电路。由上述非线性电阻电路实验可知，非线性电阻电路构造灵活，运用方便。同时，在电学，光学，声学等方面也存在着丰富的非线性问题，非线性电阻电路具有线性电阻电路无可比拟的性质，这就需要我们运用学过的只是去解答他分析它从而解决难题。不同学科，不同领域的非线性问题却往往可以采用相同的分析解决方法。总之，非线性电阻的应用相当的广泛，关系到我们生产和生活的方方面面。由此可见，研究非线性电阻的意义是十分重大的。因此，深入理解非线性电阻的优缺点十分必要。六、致谢1、感谢我的电路老师康明才康老师2、 感谢电子电工实验老师七、参考文献电工仪表与电路实验技术 马鑫金 编著电路 黄锦安 主编
