模拟非线性部件
所谓的非线性特性是指其输出和输入信号之间的关系是非线性的。在实际的物理系统中，许多部件往往具有不同程度的非线性特性。常见的饱和特性、继电器特性和死区特性。以下是典型非线性部件的模拟方法和原理。
一、饱和特性
模拟线路图和输入饱和特性， 输出特性如图2-2-1所示。
图2-2-1 饱和特性线极其输入输出特性
它由比例操作部件和输出限制器组成。当输入信号时ui在-uio|uio|，其输出保持一常量M或-M。上述关系可用如下数学表达式表示：
(2-2-1)
其中 ui>uio时， signui＝1；ui
2-2-1中的饱和值M等于整个限值，增益K等于反馈电阻Rf与输入电阻Ri之比。一般来说，由于系统中存在饱和特性的非线性部件，系统的开环增益降低，从而增加了系统的过渡过程时间和稳态误差。然而，在某些控制系统中，人们有目的地引入饱和非线性环节，如SCR-D在双闭环直流调速系统中，为了提高系统的动态性能，限制系统的最大电流，设计了具有饱和特性的速度调节器和电流调节器。
二、继电器特性
如图2-2-2-2所示，入输出特性如图2-2-2所示。
图2-2-2 继电器特性线图和输入输出特性图
由于操作放大器的反馈电路断开，其增益趋于无限大。因此，只要输入信号非常小，其输出就会立即增加到极限值M。它可以用以下数学表达表示
(2-2-2)
事实上，由于操作放大器不可能是理想的，即电子元件和电路惯性小（虽然很小），通频带有限，因此实际继电器的特性是小环。
三、死区特征
如图2-2-3所示，死区特征的模拟线图和输入-输出特征，
图2-2-3 死区特征线路图及输入输出特征
即将二极管钳位电路连接到比例操作放大器的输入电路中。当输入信号时ui较小时，D1、D2不导通，其输出电压uo当输入信号大于死区宽度时，为零uio当输出与输入呈线性关系时。以下数学表达式可用于上述关系
(2-2-3)
式中K---线性段增益；
2uio----死区宽度；
uio---二极管导通的临界电压
在自动控制系统中，有许多具有死区特部件。例如，伺服电机需要一定的启动电压，因为它需要克服摩擦和负载扭矩，这被称为伺服电机的死区。显然，摩擦和负载转矩越大，伺服电机的死区也越大；又如控制系统中的检测部件如测速发电机、自整角机和旋转变压器等，由于其电刷和换向器的接触压降也会产生死区。在死区范围内，系统处于开环运行状态，从而失去自动调节功能，增加系统的动态性能和稳态误差。因此，为了减少非线性死区，必须提高零件运动部件的润滑度，改进零件的加工工艺，选择优质材料。但有时利用死区特性来抑制某种干扰，从而提高系统的抗干扰能力。