電路分析自學(xué)指導(dǎo)書

1、第二章 常用電路元器件一、 集成運算放大器: 集成運放的電路組成及符號集成運放的圖形符號二. 理想運放的兩個重要結(jié)論： 三. 反相比例運算放大器四.同相比例運算放大器五.電壓跟隨器 U0=Ui 第三章 常用電路分析法電流: 單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量電壓: 單位正電荷q 從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小關(guān)聯(lián)參考方向: 元件或支路的u，i 采用相同的參考方向稱之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。電功率: 單位時間內(nèi)電場力所做的功功率的單位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的單位：J (焦) (Joule，焦耳) 電路吸收或發(fā)出功率的判斷 ui 取關(guān)聯(lián)參考方向 P=

2、ui 表示元件吸收的功率 P>0 吸收正功率 (實際吸收) P<0 吸收負(fù)功率 (實際發(fā)出)1.在下圖示電路中，發(fā)出功率的是（ ）A、電阻 B、電壓源和電流源 C、電壓源 D、電流源2下面所示電路中理想電流源的功率為 -60W 1. 下面所示電路中理想電流源吸收的功率為 -15 W 電路元件 電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件1.在直流穩(wěn)態(tài)時，電感元件上（ C ）A、有電流，有電壓 B、無電流，有電壓 C、有電流，無電壓 D、無電流，無電壓2.如圖在指定的電壓u和電流i的正方向下，電感電壓和電流的約束方程為( A ).（A） （B） （C） （D

3、）電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件1.在直流穩(wěn)態(tài)時，電容元件上（ C ）A、有電流，有電壓 B、有電流，無電壓 C、無電流，有電壓 D、無電流，無電壓2.電容電壓滯后其電流的相位為 角度電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。理想電壓源: 其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與流過它的電流 i 無關(guān)的元件叫理想電壓源理想電流源:電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。1.下圖所示電路中I的表達(dá)式正確的是（ A ）.（A） （B） （C） （D） 2.與理想電流源串聯(lián)的支路中電阻（ C ）.（A）對該支路電流有影響 （B）對該支路

4、電壓沒有影響（C）對該支路電流沒有影響 （D）對該支路電流及電壓均有影響3.在運用中不允許理想電壓源 短 路，不允許理想電流源 開 路受控電源:電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數(shù)，而是受電路中某個地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源。1.受控源通常具有電源和（ 電阻 ）的兩重性質(zhì)。若受控源和線性電阻組成一端口電路，則其等效電阻Rin的定義式為（ Rin= ）例:求：電壓u2基爾霍夫定律:基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律 （KCL）和基爾霍夫電壓定律( KVL )支路:電路中通過同一電流的同一分支結(jié)點:三條以上支路的連接點稱為結(jié)點路徑:兩結(jié)點間的一條通路。由支路構(gòu)成回路:由支路組成的閉

5、合路徑網(wǎng)孔:對平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔基爾霍夫電流定律 (KCL);基爾霍夫電壓定律 (KVL) :1、電路如圖6所示，電流I。圖6I1 解：列KCL方程 （2分）列KVL方程 （2分）解得： （1分）2、如圖9所示雙口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)矩陣。解：電流電壓相量參考方向如圖。22W2W2W1221+-列KVL方程： （1分） （1分）整理得： （1分） （1分）所以 （1分）1.網(wǎng)孔電流法: 它僅適用于平面電路 如果某支路屬于兩個網(wǎng)孔所共有，則該支路上的電流就等于流經(jīng)該支路二網(wǎng)孔電流的代數(shù)和。與支路電流方向一致的網(wǎng)孔電流取正號，反之取負(fù)號。1、 電路如右圖所示，試求電流I。解：設(shè)網(wǎng)孔電

6、流參考方向如圖所示。 列寫標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)孔電流方程： （6分）解得：I2= 2A、I3=1.5A （2分）所以：I=I2-I3=0.5A （2分）2. 電路如圖所示，試用網(wǎng)孔法求解支路電流和 解: 設(shè)受控電流源端電壓為U 解得 網(wǎng)孔電流法的一般步驟： 1. 選網(wǎng)孔為獨立回路，并確定其繞行方向； 2. 以網(wǎng)孔電流為未知量，列寫其KVL方程； 3. 求解上述方程，得到 l 個網(wǎng)孔電流； 4. 求各支路電流； 5. 其它分析。 3.列出圖示電路的網(wǎng)孔方程，計算出三個網(wǎng)孔電流。特別提醒：用此方法解題，一定要注意支路中是否有理想電流源或受控電流源。有的話，可少列KVL方程。第四章 網(wǎng)絡(luò)定理疊加定理: 由兩個獨

7、立電源共同產(chǎn)生的響應(yīng)，等于每個獨立電源單獨作用所產(chǎn)生響應(yīng)之和。線性電路的這種疊加性稱為疊加定理。(電壓源短接,電流源斷開)例:已知r=2W，試用疊加定理求電流i和電壓u。解：畫出12V獨立電壓源和6A獨立電流源單獨作用的電路, 如圖(b)和(c)所示由圖(c)電路，列出KVL方程 最后得到：注意:疊加原理只適用線性電路戴維南定理: 任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò) 對外電路來說可以用一個電壓源串聯(lián)電阻支路來等效.電壓源的電壓等于原有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc 而電阻等于原來有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源為零時輸入電阻Ro例1: 電路如 圖5所示，求戴維南等效電路。(10分) (5分)； (5分)2. 電路如

8、圖3所示。求戴維南等效電路（15分）。 Uoc=0 (8分)； Ro=7 (7分)諾頓定理: 任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對外電路來說可用一個電流源并聯(lián)電導(dǎo)支路來等效電流源的電流等于原來有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流I sc 電導(dǎo)等于原來有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源為零時其端口處所得到的等效電導(dǎo)例：第五章 正弦電源激勵電路正弦量:正弦量是指按正弦函數(shù)（sin）或余弦函數(shù)（cos）規(guī)律變化的量。正弦交流電的三要素:正弦電流 ，則：振幅、角頻率（rad/s）、初相位一起，稱為正弦量的三要素。正弦量的周期。同頻率正弦量的相位差:用相位差來表征兩個同頻率正弦信號的相位關(guān)系。假定電 (相位差反映了兩個同頻率正弦量從零達(dá)到

9、最大值的先后)例:已知i=10cos(100t-30。)A，u=5sin(100t-60。)A,則 i、u的相位差為 120° 且i 超前 u。有效值: +j , j , -1 都可以看成旋轉(zhuǎn)因子。正弦量與相量的對應(yīng)關(guān)系: 復(fù)數(shù)有三種表示形式，即直角坐標(biāo)形式：極坐標(biāo)形式：指數(shù)形式：其中。它們的互換關(guān)系是復(fù)數(shù)運算遵循以下規(guī)律：（共軛運算）線性時不變電路元件的相量模型阻抗與導(dǎo)納 例:正弦穩(wěn)態(tài)電路的相量模型如圖所示，已知圖中電流表 A1 的讀數(shù)5A，A2 的讀數(shù)20A，A3 的讀數(shù)25A，求電電流表 A 和 A4 的讀數(shù)?！居泄β省科骄β视址Q為有功功率，用大寫字母表示。若用表示正弦電壓

10、或電流的周期，則平均功率為無功功率:電路與電源進(jìn)行平均值為零的瞬時功率交換，將交換瞬時功率的最大值稱為無功功率。 單位為乏（var） 視在功率:端口電壓有效值U和電流I有效值的乘積 S=UI最大功率 負(fù)載電阻獲得最大功率的條件為2.所示電路中，ZL可任意調(diào)節(jié)。試確定：ZL調(diào)節(jié)到何值時，ZL獲得的有功功率最大，并求此最大功率。解 先確定負(fù)載ZL以外電路的戴維寧等效電路，再應(yīng)用最大功率傳輸條件。由圖（b）確定開路電壓。由分流關(guān)系不難得到由圖（c）確定等效阻抗。由阻抗并聯(lián)關(guān)系可得因此，當(dāng)ZL=Zeq=20時，ZL從電路獲得的有功功率最大，最大功率為 第七章 非正弦周期電源激勵電路1.傅里葉級數(shù)展開

11、在電路分析中，一般用傅里葉級數(shù)的另一種形式 例：求周期函數(shù)f(t)的傅里葉級數(shù)展開式。 所給波形在一個周期內(nèi)的表達(dá)式： 根據(jù)下式求A0、ak和bk 因為ak=0，所以 于是得到 2.有效值：周期量的有效值等于其瞬時值的方均根值，即 當(dāng)給出函數(shù) f ( t ) 在一個周期內(nèi)的表達(dá)式，便可以直接代入上式計算有效值。正弦級數(shù)形式求有效值例:已知周期電流 ，求其有效值。解:3.非正弦周期函數(shù)的平均值(直流分量)例:求下列波形的有效值和平均值 4.非正弦周期交流電路平均功率 平均功率直流分量的功率各次諧波的平均功率例:某一電路的端電壓和端電流分別為求該網(wǎng)絡(luò)吸收的平均功率。解: 注意應(yīng)將的第二項化成幅值為

12、正，即化為后來計算（）。之所以要減而不是加，是因為正弦量的初相應(yīng)在之間第八章雙口網(wǎng)絡(luò)和濾波器雙口網(wǎng)絡(luò)概述 對外具有兩個端口的網(wǎng)絡(luò)稱為二端口網(wǎng)絡(luò)，簡稱為雙口網(wǎng)絡(luò)。雙口網(wǎng)絡(luò)的每一個端口的電流必須是一進(jìn)一出相等。如圖所示。雙口網(wǎng)絡(luò)的參考方向如圖所示 1.雙口網(wǎng)絡(luò)的開路參數(shù) Z Z參數(shù)反映了端部電流與端電壓關(guān)系，若端電流已知，則由Z參數(shù)可求出端電壓。Z參數(shù)矩陣 為端口2開路時，端口1的入端阻抗 為端口1開路時，12端的轉(zhuǎn)移阻抗 為端口2開路時，21端的轉(zhuǎn)移阻抗 為端口1開路時，端口2的入端阻抗若P為互易網(wǎng)絡(luò)（線性無獨立源和受控源網(wǎng)絡(luò)），則有Z12=Z21若P為對稱雙口網(wǎng)絡(luò) Z12=Z21，Z11=Z2

13、21、如圖9所示雙口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)矩陣。解：電流電壓相量參考方向如圖。22W2W2W1221+-列KVL方程： （1分） （1分）整理得： （1分） （1分）所以 （1分）雙口網(wǎng)絡(luò)的短路參數(shù)Y: 短路參數(shù)方程(用端口電壓來表示端口電流) Y 參數(shù)矩陣 為端口2短接時，端口1的入端導(dǎo)納 為端口2短接時，12端的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納 為端口1短接時，21端的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納 為端口1短接時，端口2的入端導(dǎo)納 對于互易雙口網(wǎng)絡(luò)，Y12=Y21 對于對稱雙口網(wǎng)絡(luò)，Y11=Y22雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)T: 用輸出端電壓和電流來表示輸入端電壓電流 對于同一個網(wǎng)絡(luò)，可由開路參數(shù) Z或短路參數(shù) Y推得T參數(shù). 雙口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)H 例

14、:求圖示電路的T參數(shù)和H參數(shù) 整理，得： 2.如圖電路，求Z參數(shù)第九章 一階電路換路定律: 求初始值的步驟:1. 由換路前電路（一般為穩(wěn)定狀態(tài)）求uC(0)和iL(0)；2. 由換路定律得 uC(0) 和 iL(0)。3. 畫0等效電路。 a. 換路后的電路 b. 電容（電感）用電壓源（電流源）替代。 （取0時刻值，方向與原假定的電容電壓、電感電流方向相同）。4. 由0電路求所需各變量的0值。1.圖示電路原已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，當(dāng)t=0時開關(guān)K動作，求t=0+時各元件的電流和電壓。 iL(0-) = 6A，iL(0+) = iL(0-)= 6A ， iR3(0+) = 2A iR1(0+) =12 2. 圖示電路已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，當(dāng)t=0時開關(guān)K動作，求t=0+時各元件的電流和電壓。 ， uC (0+) = 4V iC(0+) = (R2與uC串聯(lián)). 三要素法分析一階電路時間常數(shù): t = L / R t =RC 用t¥的穩(wěn)態(tài)電路求 (終值) 用0等效電路求解 用0等效電路求解例1. 下圖所示電路中，開關(guān)長期在1位，現(xiàn)時開關(guān)合向2位，試用三要素法分析換路后的和。解：用三要素法求解(1) 先求初始值 根據(jù)換路定律 （