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非线性电阻试验报告

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电路仿真实验论文

专题一 非线性电阻电路

摘要：

非线性电路是指电路中含有非线性元件的电路。在实验中可以用二极管、稳压管、稳流管等原件，用凹电阻和凸电阻的知识进行设计。另外，用Multisim软件实现仿真。

在电路设计时，会遇到非线性元件电路的综合。可以用凹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。

关键字：

非线性电阻凹函数凸函数串联分解法并联分解法

正文：

设计要求：

用二极管、稳压管、稳流管等元件设计如图1-1，1-2所示的伏安特性的非线i/mA 性电阻电路。测量所设计的电路的伏安特性特性并作曲线，与图1-1,1-2比较。

1-1

-2

图1-1 伏安特性 u/V 2

o --1

9

图1-2 伏安特性 6

-3 3

0 15 6

-9 -6 12 i/mA

u/V

20 -6 -12 -15 -20 9 所用知识：

1. 常见的二端电阻有二极管、稳压管、恒流管、电压源、电流源和线性电阻等，其伏安特性在此省略。运用这些元件串联、并联或混连就可得到各种单向的单调伏安特性曲线。

2. 凹电阻：当两个或两个以上元件串联时，电路的伏安特性图上的电压是各个元件电压之和。如右图，将电压源、理想二极管、和电阻三个原件串联，即为凹电阻。

3. 凸电阻：当两个或以上元件并联时，电流是各个元件电流之和。如下图，将电流源、理想二极管、电阻并联，具有该特性我们称作凸电阻。

4. 串联分解法。串联分解法在伏安特性图中以电流I轴为界来分解曲线。

5. 并联分解法。并联分解法在伏安特性图中以电压U轴为界来分解曲线。

设计思路与步骤：第一题

由上面两部分串联就会得到上半部分。然后旋转180度就得到了下半部分。

对应的电路图如下：

最后实现的仿真电路图为：

R10.5kOhm D1DIODE_VIRTUALI12mA D2DIODE_VIRTUALU2DC 1e-009Ohm 1.837mA+-V11 V R10.5kOhm

I12mA I22mA D1DIODE_VIRTUALD2DIODE_VIRTUALU1ADC 1MOhm 1.000V+-实验数据表格：

电压/v -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9

-0.8

电流/mA -2.000 -2.000 -2.000 -1.998 -1.961 -1.837 -1.674 -1.499

电压/v -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

电流/mA -1.318 -1.133 -0.947 -0.759 -0.570 -0.380 -0.190 0

电压/v 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

电流/mA 0.190 0.380 0.570 0.759 0.947 1.133 1.318 1.499

电压/v 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

电流/mA 1.674 1.837 1.961 1.998 2.000 2.000 2.000

伏安特性曲线：

由上图可以看出，由实验得出的数据所绘制的伏安特性曲线与图一的基本吻合。因此可以得出上图的设计是正确的。

第二题

第一象限可以看做是两个凹电阻并联再与一个凸电阻串联而成。具体的分析步骤见下图的坐标曲线。

0-12V时为凹电阻，用六伏的电压源与两千欧姆的电阻以及二极管串联；

6-15V时为凹电阻，由叠加定理知与其并联的电阻是两千欧姆；

12-20V时为凸电阻，R=2\3千欧。

由于用图像表示有些繁琐，故只用文字加以说明。具体的仿真电路见下图。

再用Multisim软件仿真得到： 实验数据表格：

电压/v -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8

电流/mA -8.587 -7.386 -6.189 -4.935 -3.043 -2.004 -1.017

电压/v -6 -4 -2 0 2 4 6

电流/mA -0.057 -0.000444 -0.000222 0 0.00022 0.0004 0.060

电压/v 8 10 12 14 16 18 20

电流/mA 1.017 2.004 3.041 4.935 6.192 7.386 8.587

伏安特性曲线：

V120 V U1DC 1e-009Ohm 8.587mA+-U2DC 1MOhm 20.000V+-V212 V V36 V

R12kOhm R22kOhm

D1DIODE_VIRTUALD2DIODE_VIRTUALI16mA D3DIODE_VIRTUALR30.6667kOhm D4DIODE_VIRTUALD5DIODE_VIRTUALI26mA R40.6667kOhm

R52kOhm R62kOhm V46 V V512 V 同样，由上图可以看出，有实验得出的数据所绘制的伏安特性曲线与图一的基本吻合。因此可以得出上图的设计是正确的。

结论：

虽然实验与假设基本吻合，但是由于实际的电阻元件以及其他的元器件并不是理想的，故会存在误差。根据理论分析及实验结果可以知道对于这种分段线性的非线性电路可以用一些基本的电路元件组合成凹电阻或者凸电阻，通过串联分解法或者并联分解法得到。我觉得仿真实验是电路中一个极其必要的实验，它让我对知识有了更加深刻的认识。提高了我的学习兴趣。

致谢：

感谢老师给我这次仿真的机会，其实在自己的思维里面好像所学的知识与现实相隔甚远。一开始接触时有些不大适应，但是通过查阅资料，一步步的做，直到自己完成这个作业，才知道此事需躬行。实在的说，一个非线性电路的仿真实验并没有对我的学习深度有所帮助，但是却拓宽了我的学习广度。身为电气专业的学生着实需要在这方面下苦功夫。

参考文献：

《电工仪表与电路实验技术》马鑫金编著

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12伏安法测非线性电阻

12伏安法测非线性电阻

12伏安法测非线性电阻

在电路中，通常需要对电阻进行测试，包括线性电阻和非线性电阻。在这两种电阻中，线性电阻的特性相对比较简单，可以直接使用12伏安法进行测试。而对于非线性电阻，其特性比较复杂，测试方法需要更为专业和精确。因此，在本文中，将主要介绍非线性电阻的测试方法。

一、非线性电阻的概念与分类

非线性电阻是指其电阻值随着电压的变化而发生明显变化，这种电阻的电阻值与所加电压间的关系不是简单的比例关系，而是非线性关系。在实际应用中，常见的非线性电阻有热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等。

按照其响应物理量的不同，非线性电阻可以分为以下几类：

1. 热敏电阻：热敏电阻的电阻值随着温度的变化而发生明显变化。

12伏安法是一种测试线性电阻的常用方法，其测试原理是通过通过直流电源施加12伏特电压，再通过电流表测量电路中的电流，从而计算出被测电阻的电阻值。

由于非线性电阻的特性较为复杂，其测试需要使用到更为精确的仪器和方法。一般来说，在测试非线性电阻时，需要使用恒流源作为测试源。通过将非线性电阻与恒流源相连，调节恒流源输出的电流大小，在所加电压不同的情况下测量电路中的电压，从而计算出电路中的电阻值，即被测非线性电阻的电阻值。

1. 准备测试仪器：恒流源、数字电压表；

2. 将测试电路连接好，包括恒流源和被测非线性电阻，并调节恒流源的电流大小；

3. 测量电路中的电压，可以使用数字电压表进行测量；

4. 根据测得的电压和所加电流计算出电路中的电阻值，从而得到非线性电阻的电阻值。

四、注意事项

在使用12伏安法测试非线性电阻时，需要注意以下几点：

1. 测试前需要将测试仪器预热，以避免测试结果的误差。

2. 在进行测试之前，需要确认所使用的恒流源的输出电流是否稳定，并调整恒流源的输出电流大小，以保证测试结果的准确性。 3. 如果测试的非线性电阻故障或存在短路问题，可能会导致恒流源输出电流过大，因此需要注意安全。

非线性元件特性研究实验报告

非线性元件特性研究实验报告

非线性元件的特性研究

【实验目的】

1．测量二级管的伏安特性曲线。

2．了解二级管的单向导电特性。

3．正确选择测量电路以减少伏安法中的系统误差。

【实验仪器】

非线性元件伏安特性实验仪、导线若干、2cw56稳压二极管

【实验原理】 1、伏安特性

根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系：

RUI （1）

由电压表和电流表的示值U和I计算可得到待测元件Rx的阻值。但非线性元件的R是一个变量，因此分析它的阻值必须指出其工作电压（或电流）。

2、稳压二极管

稳压二极管是一种特殊的硅二极管,在反向击穿区一个很宽的电流区间，伏安曲线徒直，此直线反向与横轴相交于Uw。稳压二极管的反向击穿是可逆的，去掉反向电压，稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，稳压管同样会因热击穿而烧毁。

故正常工作时要根据稳压二极管的允许工作电流来设定其工作电流 。稳压管常用在稳压、恒流等电路中。

2cw56型号二极管参数: 稳定电压(V) 7

最大工作电流(mA) 27

最大耗散功率(W) 0.25

因为二极管稳压值为7～8.8V，则要求E为10V左右；R为限流电阻，工作电流选择8mA，考虑负载电流2 mA，通过R的电流为10 mA，计算R值： R=IUzE=01.0810=200

在粗略测量的情况下，一般在AxRR（如xR为几千欧）时电流表用“内接法”。，一般在VxRR（如xR为几欧或几十欧）时电流表用“外接法”。2CW56反向偏置0～7V左右时阻抗很大，拟采用电流表内接测试电路为宜；反向偏置电压进入击穿段，稳压二极管内阻较小(估计为R=8/0.008=1K)，这时拟采用电流表外接测试电路。2CW56正向偏置拟采用电流表外接接测试电路为宜.

【实验步骤】

电源电压调至零，按电路图1接线，开始按电流表内接法，将电压表＋端接于电流表＋端；变阻器旋到最大后，慢慢地增加电源电压，记下电压表对应数据。

非线性电路混沌实验报告

非线性电路混沌实验报告

非线性电路混沌实验报告

本实验旨在通过搭建非线性电路，观察其在一定条件下的混沌现象，并对实验结果进行分析和总结。在此过程中，我们使用了一些基本的电子元件，如电阻、电容和电感等，通过合理的连接和控制参数，成功地观察到了混沌现象的产生。

首先，我们搭建了一个基本的非线性电路，其中包括了电源、电阻、电容和二极管等元件。通过调节电路中的参数，我们观察到了电压和电流的非线性响应，这表明电路的行为不再遵循简单的线性关系。接着，我们进一步调整电路参数，尤其是电容和电阻的数值，使电路处于临界状态，这时我们观察到了电路输出信号的混沌波形。混沌波形表现出了随机性和不可预测性，这与传统的周期性信号有着明显的区别。

在观察混沌波形的过程中，我们发现了一些有趣的现象。首先，混沌波形的频谱分布呈现出了宽带特性，这说明混沌信号包含了多个频率成分，这也是混沌信号难以预测的重要原因之一。其次，混沌信号的自相关函数表现出了指数衰减的特性，这表明混沌信号的相关性极低，难以通过传统的方法进行分析和处理。最后，我们还观察到了混沌信号的分形特性，即信号在不同时间尺度下呈现出相似的结构，这也是混沌信号独特的特征之一。

综合以上实验结果，我们可以得出以下结论，非线性电路在一定条件下会产生混沌现象，混沌信号具有随机性、不可预测性、宽带特性、自相关性低和分形特性等特点。这些特点使得混沌信号在通信、加密、混沌电路设计等领域具有重要的应用前景。同时，我们也需要注意到混沌信号的复杂性和不确定性，这对于混沌信号的分析和处理提出了挑战，需要进一步的研究和探索。

总之，本实验通过搭建非线性电路，成功地观察到了混沌现象，并对混沌信号的特性进行了初步的分析和讨论。通过本次实验，我们对混沌现象有了更深入的理解，也为混沌信号的应用和研究提供了一定的参考和启发。希望本实验能够对相关领域的研究和工程实践有所帮助。 感谢各位的参与和支持！

非线性电路混沌实验小组。

日期，XXXX年XX月XX日。

非线性电阻伏安特性的研究-7页word资料

非线性电阻伏安特性的研究-7页word资料

Shiyan

非线性电阻伏安特性的研究

与经验公式的建立 第 1 页 实验5-9 非线性电阻伏安特性的研究

与经验公式的建立

（一）教学基本要求

1. 了解分压线路、限流线路以及电表刻度盘上的各种符号。

2. 了解非线性电阻元件的伏安特性。

3. 掌握探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。

4. 学会测量未知物理量之间的关系曲线。

5. 掌握作图的基本规则，学会用半对数坐标纸作图并学会求斜率和截距。

6. 掌握用变量代换法把曲线改直进行线性拟合或通过计算机软件作图用最小二乘法进行曲线拟合。

7. 学会通过合理选择接线方式减小电表接入系统误差的方法。

8. 学会判断二极管极性的方法。

（二）讲课提纲

1．实验简介

电阻元件的伏安特性曲线（电压～电流曲线）呈直线型的，称为线性电阻；呈曲线型的，称为非线性电阻。常见的典型非线性电阻元件有点亮的白炽灯泡中的钨丝、热敏电阻、光敏电阻、半导体二极管和三极管等。非线性电阻的伏安特性所反映出来的规律，总是与一定的物理过程相联系的。利用电阻元件的非线性特性研制出的各种新型传感器、换能器，在温度、压力、光强等物理量的检测和自动控制方面应用非常广泛。对非线性电阻特性及规律的研究，可以加深对有关物理过程、物理规律及其应用的认识。

实际中许多物理量之间的关系是非线性的关系，为了形象地表示物理量之间的函数关系，寻找物理规律，常常需要测绘各种各样的特性曲线。伏安特性是电学元件最重要的电学之一。实验中选择了两种非线性电阻元件，稳压型二极管和小灯泡，测绘伏安特性曲线，建立电压和电流之间关系的经验公式。通过实验，学习探索物理量间关系、建立定量经验公式的基本方法。

2．实验设计思想和实现方法

（1）测量伏安特性曲线

电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线，不同电学元件的伏安特性曲线不同。电阻的伏安特性曲线――线性，小灯泡的伏安特性曲线――非线性，二极管（正向和反向）的伏安特性曲线――非线性。