Điện trở tuyến tính và điện trở phi tuyến là gì

Thuật ngữ điện trở phi tuyến rất hiếm được sử dụng trong sách giáo khoa, nhưng nó thường được sử dụng bởi những người đam mê khoa học điện tử. Sự độc lạ giữa điện trở tuyến tính và phi tuyến là cơ sở để hiểu những mô phỏng mạch điện khác nhau, cũng như biết khi nào cần triển khai chúng .

Nếu bạn không chắc như đinh về sự độc lạ giữa hai thuật ngữ này, bạn chỉ cần nghĩ về mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong bất kể thành phần mạch nào .

 

Đường cong I-V: Điện trở tuyến tính và phi tuyến

Mọi linh phụ kiện điện tử hoàn toàn có thể được phân loại là linh phụ kiện tuyến tính hoặc phi tuyến, tùy thuộc vào việc nó có điện trở tuyến tính hay phi tuyến tính tương ứng. Theo nghĩa đơn thuần nhất, một linh phụ kiện có điện trở tuyến tính sẽ luôn phân phối cùng một điện trở, bất kể mức điện áp nguồn vào là bao nhiêu. Ngược lại, dòng điện trong linh phụ kiện có điện trở phi tuyến sẽ là một hàm của điện áp giảm trên linh phụ kiện .

Nếu bạn chưa hiểu rõ thì việc xem xét hành vi của từng loại linh phụ kiện trên biểu đồ sẽ giúp ích cho bạn. Đồ thị của dòng điện so với điện áp, còn được gọi là đường cong I-V, sẽ ngay lập tức cho bạn biết sự độc lạ giữa điện trở tuyến tính và phi tuyến tính. Một linh phụ kiện có điện trở tuyến tính sẽ có đường cong I-V thực ra là một đường thẳng. Ngược lại, linh phụ kiện có điện trở phi tuyến sẽ có đường cong I-V phi tuyến. Hình ảnh dưới đây cho thấy những đường cong I-V của một điện trở và một diode được tinh chỉnh và điều khiển bằng nguồn điện áp một chiều .

Từ đường cong này, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thuận tiện trích xuất điện trở của điện trở khảo sát từ độ dốc của đồ thị. Trong trường hợp này, tất cả chúng ta có một điện trở 5 Ohm. Nếu tất cả chúng ta vẽ một đường tiếp tuyến so với đường cong màu đỏ, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể trích xuất điện trở của linh phụ kiện tại điểm hoạt động giải trí đơn cử. Trong trường hợp này, nghịch đảo của thông số góc của đường tiếp tuyến bằng với điện trở ở hiệu điện thế đơn cử. Từ tài liệu trên và tương tự như so với bất kể linh phụ kiện nào mà bạn có những phép đo, bạn hoàn toàn có thể chỉ cần tính đạo hàm của điện áp so với dòng điện ; đường cong tác dụng là điện trở của linh phụ kiện ở mọi mức tín hiệu nguồn vào. Điều này được hiển thị bên dưới cho điện trở và diode trong đồ thị trên .

Bạn có thể sử dụng các đường cong này để kiểm tra hoạt động DC trong các mạch tuyến tính và phi tuyến. Hãy xem xét một ví dụ trong đó điện trở giả định và diode được đặt nối tiếp với nguồn điện áp. Nếu chúng ta nhìn vào các đường cong điện trở trong đồ thị thứ hai, chúng ta thấy rằng có thể thỏa mãn định lý truyền công suất cực đại khi điện áp đầu vào là ~ 1,05 V, bởi vì đây là điện áp đầu vào chính xác mà tại đó điện trở của cả hai linh kiện bằng nhau. Đây là một trường hợp thú vị khi truyền công suất cực đại phụ thuộc điện áp đầu vào bởi vì một trong các thành phần là phi tuyến, tức là nó không tuân theo định luật Ohm.

Lưu ý rằng tất cả chúng ta đã đàm đạo về điện trở về điện trở tuyến tính, nhưng sáng tạo độc đáo tương tự như cũng vận dụng cho trở kháng. Trở kháng của cuộn cảm và tụ điện lý tưởng là tuyến tính, có nghĩa là nó luôn giống nhau so với bất kể điện áp đặt vào nào và ở một tần số đơn cử. Tuy nhiên tụ điện có trở kháng tỷ suất nghịch với tần số .

Cho dù tỷ suất nghịch, ba linh phụ kiện cơ bản được đàm đạo ở đây hoàn toàn có thể được tích hợp theo bất kể cách nào bạn muốn để tạo ra một mạch tuyến tính. Nói cách khác, điện trở tương tự của mạch, phải sống sót theo định lý Thevenin, là một giá trị không đổi, không phụ thuộc vào vào điện áp nguồn vào. Ta gọi loại mạch này là mạch tuyến tính ( tức là chỉ gồm những thành phần tuyến tính ). Mạch nào chứa tối thiểu một thành phần phi tuyến sẽ có điện trở tương tự phi tuyến, do đó ta gọi là mạch phi tuyến .

Hiệu ứng của điện trở phi tuyến

Nghịch đảo của điện trở phi tuyến ( hay còn gọi là độ dẫn phi tuyến ) của một linh phụ kiện thực sự được gọi là độ dẫn điện. Biểu đồ thứ hai ở trên cho thấy nghịch đảo của độ dẫn truyền ( trong mạch DC ) hoặc độ xuyên ( trong mạch AC ). Giá trị này rất quan trọng so với nghiên cứu và phân tích tín hiệu, trong đó hoạt động giải trí của mạch được mô phỏng xung quanh một điểm hoạt động giải trí đơn cử .

 

Điện trở phi tuyến của mạch là nguyên do gây ra 1 số ít hiệu ứng đặc biệt quan trọng so với mạch xoay chiều và chuyển mạch kỹ thuật số. Vì dòng điện trong mạch và điện áp trong linh phụ kiện phi tuyến có tương quan với nhau bởi một hàm phi tuyến, linh phụ kiện sẽ tạo ra hàm lượng sóng hài bổ trợ khi tín hiệu giao động hoặc chuyển mạch Viral trong linh phụ kiện. Điều này dẫn đến biến dạng tín hiệu, tức là đầu ra từ linh phụ kiện không còn khớp với nguồn vào nữa. Ví dụ, đây là một góc nhìn đơn cử của mạch phi tuyến số lượng giới hạn mức tín hiệu đầu vào có ích trong bộ khuếch đại hiệu suất. Các hiệu ứng tương tự như cũng được nhìn thấy trong những kinh kiện khác .

Trong trong thực tiễn, không có linh phụ kiện nào có điện trở tuyến tính thực sự lên đến điện áp và dòng điện vô hạn. Ba linh phụ kiện cơ bản ( điện trở, tụ điện và cuộn cảm ) sẽ biểu lộ điện trở phi tuyến khi điện áp đầu vào hoặc tần số nguồn vào đủ lớn. Điều này xảy ra so với 1 số ít những nguyên do, ví dụ điển hình như hiệu ứng mặt phẳng và độ nhám của dây dẫn điện và sự không tuyệt vời trong quy trình sản xuất của những linh phụ kiện .

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử