2.3. ПАРАМЕТРЫ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Нелинейные двухполюсники (диоды) характеризуются сопротивлениями и проводимостями, которые определяются различными способами.

Статическое сопротивление или, сопротивление постоянному току определяется, как и для линейного элемента, отношением напряжения к току: Если обозначить через а угол наклона линии, соединяющей точку А характеристики (рис. 2.9) с началом координат, то Величина, обратная называется статической проводимостью:

Дифференциальное сопротивление определяется как

Заменяя бесконечно малые приращения малыми конечными Ли и получим Если угол наклона касательной к характеристике в точке А обозначить то Для характеристики производная

Рис. 2.9

Величина называется дифференциальной проводимостью. Дифференциальные и статические параметры нелинейных элементов зависят от напряжения и. На практике преимущественно используются дифференциальные параметры, они совпадают с соответствующими малосигнальными параметрами транзисторов и электронных ламп.

Когда на нелинейный элемент действует напряжение (2.1) с малой амплитудой небольшой участок вольт-амперной характеристики, в пределах которого происходит изменение напряжения, можно заменить касательной. Тогда ток, протекающий через этот элемент, причем

Таким образом, дифференциальное сопротивление — это сопротивление нелинейного элемента

переменному току малой амплитуды. Дифференциальное сопротивление приборов с ВАХ рис. 2.1 положительно во всех режимах за исключением тех, которые соответствуют падающим участкам на рис. 2.16, е), где оно отрицательно.

Для выяснения смысла отрицательного дифференциального сопротивления рассмотрим простейшую цепь переменного тока, состоящую из источника синусоидальногонапряжения и сопротивления нагрузки (рис. 2.10). Полагаем, что в какой-то момент времени полярность напряжений соответствует обозначенной на рисунке, ток течет в направлении, указанном стрелкой. В сопротивлении ток и напряжение синфазны, что показано на графиках колебаний и векторной диаграмме рис. 2.11а.

Рис. 2.10

Рис. 2.11

Отношение комплексных амплитуд Средняя мощность в сопротивлении что свидетельствует о потреблении энергии сопротивлением В источнике энергии ток и напряжение противофазны (рис. 2.116). Поэтому его сопротивление и средняя мощность отрицательны. Таким образом, положительное дифференциальное сопротивление является потребителем, а отрицательное — источником энергии переменного тока.

Если построить, например, для туннельного диода графики токов, протекающих через прибор под действием малого гармонического напряжения при различных смещениях (рис. 2.12), окажется, что на участке (точка В) прибор является источником, а на участках (точки потребителем энергии переменного тока.

При воздействии на нелинейный резистивный элемент гармонического напряжения (2.1) большой амплитуды ток (2.2) оказывается негармоническим с амплитудой первой гармоники.

ней (по первой гармонике) проводимостью нелинейного элемента называют отношение

Величина зависит от амплитуды поскольку изменение последней вызывает непропорциональное изменение амплитуды а также от смещения

Нелинейные многополюсные резистивные элементы (транзисторы, сеточные электронные лампы и др.) чаще всего при анализе цепей представляют в виде четырехполюсников, имеющих вход и выход. В зависимости от того, какие токи и напряжения выбираются в качестве независимых переменных, получают различные системы характеристик, малосигнальные параметры у или и эквивалентные схемы приборах. Все малосигнальные параметры являются дифференциальными.

Рис. 2.12

При воздействии гармонического напряжения на вход нелинейного резистивного четырехполюсника выходное напряжение, входной и выходной токи оказываются периодическими функциями той же частоты с амплитудами первых гармоник соответственно При анализе таких устройств (см. § 4.4, 4.8 и др.) нередко используют средние (по первой гармонике) параметры:

Все эти величины зависят от выбора исходного рабочего режима работы прибора и амплитуды Особенно широко в теории нелинейных цепей используется средняя крутизна