W Y K Ł A D  5

REZYSTANCYJNE ELEMENTY NIELINIOWE W UKŁADACH PRĄDU STAŁEGO

5.1.   Wstęp

Rys.5.1.              Nieliniowy dwójnik rezystancyjny

u = r (i)              (5.1)
lub

i = g (u) ,              (5.2)
 

gdzie r,g są funkcjami ciągłymi w przedziale (-¥, +¥).

Rys.5.2.              Charakterystyki elementów nieliniowych:  a) nieuzależniona (jednoznaczna);

b) uzależniona prądowo;  c) uzależniona napięciowo

Rys.5.3.              Rezystancja statyczna elementu nieliniowego: a) wyznaczenie graficzne rezystancji statycznej dla danego punktu pracy; b) zależność rezystancji statycznej funkcji prądu Rs(i)

Rys.5.4.              Konduktancja statyczna elementu nieliniowego: a) wyznaczenie graficzne konduktancji statycznej dla danego punktu pracy;  b) zależność konduktancji statycznej funkcji napięcia Gs(u)

Rys.5.5.              Rezystancja dynamiczna elementu nieliniowego: a) wyznaczenie graficzne rezystancji dynamicznej dla danego punktu pracy; b) zależność rezystancji dynamicznej w funkcji prądu Rd(i)

Rys.5.6.              Konduktancja dynamiczna elementu nieliniowego: a) wyznaczenie graficzne konduktancji dynamicznej dla danego punktu pracy; b) zależność konduktancji dynamicznej w funkcji napięcia Rd(u)

Rys.5.8.              Charakterystyka  elementów  nieliniowych: a) charakterystyka węgla; b) charakterystyka termistora

Rys.5.7.              Charakterystyka żarówki z włóknem wolframowym ( warunkowo nieliniowy)

Rys.5.9.              Charakterystyka napięciowo-prądowa

warystora (przyrząd półprzewodnikowych,

Rys.5.10.              Charakterystyka diody i jej zależność od temperatury t

w którym ilość nośników rośnie wraz ze

wzrostem napięcia – charakterystyka syme-

tryczna względem punktu O)

Rys.5.11.              Charakterystyki różnego typu diod:  a) dioda prostownicza;  b) dioda Zenera; 

c) dioda wsteczna;  d) dioda tunelowa

Rys.5.12.              Tranzystor jako element nieliniowy sterowany: a) schemat tranzystora bipolarnego n-p-n;

b) rodzina charakterystyk prądu IC funkcji napięcia UCE przy prądzie IB jako parametrze

5.2.              Właściwości stabilizujące elementów nieliniowych

4

Rys.5.13.              Ilustracja zasady stabilizacji prądu

Rys.5.15.  Charakterystyka baretera - elementu nieliniowego stabilizującego prąd

5

5.3.              Linearyzacja charakterystyk rzeczywistych elementów nieliniowych poprzez aproksymację liniową

Rys.5.17.              Linearyzacja charakterystyki nieliniowej o wypukłości skierowanej w górę; a) charakterystyka nieliniowa,  b) zastępczy aktywny napięciowy dwójnik liniowy,  c) zastępczy aktywny prądowy dwójnik liniowy

Rys. 5.18.  Linearyzacja charakterystyki nieliniowej o wypukłości skierowanej w dół; a) charakterystyka nieliniowa,  b) zastępczy aktywny napięciowy dwójnik liniowy,  c) zastępczy aktywny prądowy dwójnik liniowy

Rys.5.19.  Linearyzacja wieloodcinkowa stycznymi

Rys.5.20.  Element nieliniowy stabilizujący prąd;  a) charakterystyka,  b) równoważna idealna SPM

Rys.5.21.  Element nieliniowy stabilizujący napięcie;  a) charakterystyka,  b) równoważna idealna SEM

5.4.              Analiza obwodów nieliniowych prądu stałego

Połączenie szeregowe dwu rezystancji nieliniowych:

Rys.5.22.              Połączenie szeregowe dwu rezystancji nieliniowych; R1N: U1 = f1 (I1) ,              R2N: U2 = f2 (I2)

I1 = I2 = I0,              (5.25)
 

Rys.5.23.              Ilustracja metody graficznej dla połączenia szeregowego dwu elementów nieliniowych przedstawionych na rys.5.22

U0 = U1 + U2 =

= f1 (I0) + f2 (I0) = f0 (I0).              (5.26)
 

Połączenie równo­ległe dwu konduktancji nieliniowych:

9

Rys.5.24.   Połączenie równoległe dwu elementów

                  nieliniowych; G1N:   I1 = g1 (U1) ,

                 G2N:     I2 = g2 (U2)

Rys.5.25.              Ilustracja metody graficznej dla połączenia równoległego dwu elementów nieliniowych przedstawionych na rys.5.24

Układy złożone:

Rys.5.26.              Układ mostkowy złożony z elementów nieliniowych

R1 :              u1 = f1 (i1) ,i1 = g1 (u1) ,

R2 :              u2 = f2 (i2) ,i2 = g2 (u2) ,

R3 :              u3 = f3 (i3) ,i3 = g3 (u3) ,              (5.28)
              R4 :               u4 = f4 (i4) ,i4 = g4 (u4) ,

R...