LСтатическое и дифференциальное сопротивления в нелинейных цепях

Отношение напряжения к току фиксированной точки характеристики называют статическим сопротивлением.

В линейных электрических цепях (рис. 4.19)сопротивления не изменяется при изменении тока или напряжения:

U₁/I₁ = R = U₂/I₂.

В нелинейных нагрузках (рис. 4.20) статическое сопротивление для каждой точки характеристики свое и изменяется при изменении тока или напряжения:

r₁_ст = U₁/I_1; r₂_ст = U₂/I₂; tgf = r_ст₂.

Если же необходимо рассматривать быстропротекающие процессы в нелинейной цепи пользуются понятием дифференциального сопротивления.

Дифференциальное сопротивление в выбранной точке характеристики (рис. 4.20) определяется касательной в этой точке.

Тогда тангенс угла наклона этой касательной определит дифференциальное сопротивление: r_диф = dU/dI

11.Нагрузочная прямая и рабочая точка. Методы измерения ВАХ.

Рабочая точка - это не характеристика транзисторов, а усилителей, построенных на активных элементах (это могут быть и электронные лампы). Так вся современная цифровая и вычислительная техника построена на транзисторах, для которых неприменимо понятие рабочая точка т. к. они работают в режиме переключателя открыт-закрыт.
А попроще - если усилитель должен передать в нагрузку синусоиду амплитудой в 10 миллиампер, его рабочая точка должна соответсвовать, по крайней мере 12 ма, чтобы можно было подняться на 10ма в плюс и опуститься на 10ма в минус. Это означает, что без сигнала через транзистор должен протекать постоянный ток, установленный для рабочей точки.

Это точка на семействе выходных характеристик, в которой находится транзистор БЕЗ СИГНАЛА НА ВХОДЕ. При работе с отсечкой и автосмещением, рабочая точка соответствует МГНОВЕННОМУ НУЛЕВОМУ ЗНАЧЕНИЮ сигнала на входе.
Находится рабочая точка на нагрузочной прямой, которая в свою очередь является множеством возможных мгновенных значений режима транзистора при всех возможных изменениях входного сигнала. Эта прямая зависит от сопротивления в выходной цепи.

Источник: научно-просветительский проект о науке и технике

Упрощенно рабочая точка транзистора определяется постоянным током проходящими в цепи коллектора. Расчитывается с учетом необходимости снижения нелинейных искажений. Графически определяется как точки пересечения нагрузочной линии с графиками выходных характеристик транзистора.

Нагрузочные прямые переменного тока широко используют при расчете каскадов, работающих при большой амплитуде сигнала. [1]

Для построения нагрузочной прямой переменного тока достаточно найти точку ее пересечения с горизонтальной или вертикальной осью семейства статических выходных характеристик усилительного элемента для выбранного способа его включения. [2]

Для ее построения необходимы нагрузочная прямая переменного тока и входная динамическая характеристика. [3]

Эту характеристику обычно называют нагрузочной прямой переменного тока. Так как в момент прохождения сигнала через нуль рабочая точка усилительного элемента находится в точке покоя, нагрузочная прямая переменного тока пересекается с нагрузочной прямой постоянного тока в точке покоя. [4]

По сути, к нелинейным элементам можно отнести и источник тока. Действительно, если рассмотреть реальный источник как последовательно соединенный идеальный источник E и резистор R с сопротивлением, равным внутреннему, то напряжение на клеммах будет равно

U = E? IR,

откуда зависимость тока от напряжения:

I = E? UR = ER? UR = I кз? UR,

где I кз – ток короткого замыкания.

Такая вольтамперная характеристика — нагрузочная прямая.

Для расчета мощности, которая выделяется на нелинейном элементе, необходимо графически или аналитически найти точку пересечения нагрузочной прямой источника с ВАХ нелинейника (Ix; Ux) и рассчитать мощность по формуле

N = IxUx.