電路分析基礎(chǔ)第一章

1、北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2013.22013.2退出開始1-1 電路及集總電路模型電路及集總電路模型 電路及集總電路模型電路及集總電路模型cost調(diào)制濾波放大解調(diào)放大語音載波發(fā)射天線接收天線載波語音costcosctcosctcos()ctcos()ct幾百幾千Hz無線通信系統(tǒng)發(fā)電機(jī)逆變器變壓器用戶整流器高壓交流高壓直流變壓器高壓交流低壓交流幾kV幾十kV電力系統(tǒng) 電路及集總電路模型電路及集總電路模型實(shí)際電路：實(shí)際電路： 由電阻器、電容器、電感器、電源等部由電阻器、電容器、電感器、電源等部件件( (component) )及晶體管等器件及晶體管等器件( (device

2、) )相相互連接組成的系統(tǒng)?；ミB接組成的系統(tǒng)。功能：功能： 電能的傳輸、分配、控制、轉(zhuǎn)換電能、信號(hào)處理。電能的傳輸、分配、控制、轉(zhuǎn)換電能、信號(hào)處理。 提供能量的部件（例電池、發(fā)電機(jī)等）。提供能量的部件（例電池、發(fā)電機(jī)等）。 消耗電能的部件（例照明燈、電爐、喇叭消耗電能的部件（例照明燈、電爐、喇叭等）。等）。 傳輸、分配和控制電能（例如導(dǎo)線、傳輸、分配和控制電能（例如導(dǎo)線、開關(guān)等）。開關(guān)等）。 電源電源( (source) )：負(fù)載負(fù)載( (load) )：連接設(shè)備：連接設(shè)備： 電路及集總電路模型電路及集總電路模型集總參數(shù)元件集總參數(shù)元件( (lumped parameter element)

3、)：當(dāng)實(shí)際電路的尺寸遠(yuǎn)小于其使用時(shí)最高工作當(dāng)實(shí)際電路的尺寸遠(yuǎn)小于其使用時(shí)最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)而抽象出的理想元件。頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)時(shí)而抽象出的理想元件。二端集總元件的表示二端集總元件的表示AB元件元件集總參數(shù)元件：集總參數(shù)元件： RCL susi 電路及集總電路模型電路及集總電路模型集總電路模型：集總電路模型：由集總參數(shù)元件組成的電路。由集總參數(shù)元件組成的電路。分布參數(shù)電路分布參數(shù)電路( (distributed parameter circuit) )：當(dāng)實(shí)際電路的尺寸大于其最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)或當(dāng)實(shí)際電路的尺寸大于其最高工作頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)或兩者屬于同一數(shù)量級(jí)時(shí)。兩者屬于同一數(shù)量級(jí)

4、時(shí)。LRLRLC不考慮導(dǎo)線電阻不考慮導(dǎo)線電阻 低頻低頻 高頻高頻 實(shí)際手電筒示意圖實(shí)際手電筒示意圖實(shí)際手電筒的電路模型實(shí)際手電筒的電路模型 SsUR北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2008.22008.2退出開始1-2 1-2 電路變量電路變量 描述電路性能的物理量有電流、電壓、電荷、磁描述電路性能的物理量有電流、電壓、電荷、磁通（或磁鏈）及電功率和電能量。本節(jié)主要介紹通（或磁鏈）及電功率和電能量。本節(jié)主要介紹電路分析中最常用的電流、電壓和功率三個(gè)物理電路分析中最常用的電流、電壓和功率三個(gè)物理量。量。電流及其參考方向電流及其參考方向電壓及其參考極性電壓及其參考極性 關(guān)聯(lián)參考方

5、向關(guān)聯(lián)參考方向功率功率內(nèi)容提要內(nèi)容提要 兩種粒子：質(zhì)子（正電荷）、電子（負(fù)電荷）兩種粒子：質(zhì)子（正電荷）、電子（負(fù)電荷）電量：帶電粒子所帶電荷的多少。電量：帶電粒子所帶電荷的多少。符號(hào)：符號(hào)：q或或Q1.1定義：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量稱為單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量稱為 電流（電流（current）。）。tqtidd)(1.1.電流電流(current)及其參考方向及其參考方向單位：庫侖單位：庫侖（C） 單位：安培單位：安培（A），），mA， AABi元件元件方向：正電荷流動(dòng)的方向。方向：正電荷流動(dòng)的方向。表示：箭頭，雙下標(biāo)表示：箭頭，雙下標(biāo) 。ABi1.1.電流電流(curr

6、ent)及其參考方向及其參考方向根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電流的真實(shí)方向根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電流的真實(shí)方向致真實(shí)方向與參考方向一若 0i1.2 電流的參考方向電流的參考方向(reference direction)任意選定的方向（正方向）。任意選定的方向（正方向）。反真實(shí)方向與參考方向相 0i返回返回1.1.電流電流(current)及其參考方向及其參考方向直流直流( (Direct Current-DC) )：電流的大小和方向都不隨電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化?？梢杂脮r(shí)間變化?？梢杂谩癐 I”表示。表示。交流交流( (Alternating Current-AC) )：電流的大小和方向電流的大小和方向都

7、隨時(shí)間作周期性變化。都隨時(shí)間作周期性變化。單位正電荷在電場(chǎng)中由單位正電荷在電場(chǎng)中由a a點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到b b點(diǎn)時(shí)所獲點(diǎn)時(shí)所獲得或失去的能量。也稱為電位差。得或失去的能量。也稱為電位差。qwuddAB元件元件 u2.1 定義：定義：方向：方向：高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)的方向。的方向。表示：箭頭，正、負(fù)號(hào)，雙下標(biāo)表示：箭頭，正、負(fù)號(hào)，雙下標(biāo) 。ABu2.2.電壓電壓(voltage)及其參考極性及其參考極性單位：伏特單位：伏特（V），），mV， V，kVw是能量的符號(hào)，單位為焦耳（是能量的符號(hào)，單位為焦耳（J） 反真實(shí)極性與參考極性相 0u2.2 電壓的參考方向（參考極性）電壓的

8、參考方向（參考極性）任意選定的方向（正方向）。任意選定的方向（正方向）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電壓的真實(shí)方向根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電壓的真實(shí)方向同真實(shí)極性與參考極性相若 0u2.2.電壓電壓(voltage)及其參考極性及其參考極性直流電壓（直流電壓（U），交流電壓），交流電壓u。BA元件元件 V51 uAB元件元件 V22 u，若令若令V=B2u（箝位）（箝位）BVu 0在電路分析中經(jīng)常箝位在電路分析中經(jīng)常箝位 （零電位）（零電位）AVu 5V51 u返回返回例題例題1ABVuuu15ABVuuu 22AVu 7則則ABVuuu15AVu 0ABVuuu 22V22 uAVu 2ABi元件元件 uABi

9、元件元件 u關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向 3.3.關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向電流參考方向與電壓參考電流參考方向與電壓參考“”極到極到“”極極的方向一致。的方向一致。定義：定義：返回返回4.4.功率功率(power) twtpdd)(在在關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向下：下：iup 若支路為若支路為非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)，則，則單位時(shí)間內(nèi)電荷獲得或失去的能量。單位時(shí)間內(nèi)電荷獲得或失去的能量。quwddiutqutpdd)(單位時(shí)間內(nèi)支路所吸收的能量為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)支路所吸收的能量為：定義定義：?jiǎn)挝唬和咛貑挝唬和咛兀╓），）， kW， mW， W單位的對(duì)應(yīng)：?jiǎn)挝坏膶?duì)應(yīng)：i( (A),),u(V

10、) p(W)4.4.功率功率(power) 吸收功率（消耗） 0p發(fā)出功率 0P根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是吸收能量還是供出能量根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是吸收能量還是供出能量判斷元件是吸收能量還是供出能量的方法：判斷元件是吸收能量還是供出能量的方法：1 1、判斷關(guān)聯(lián)方向、判斷關(guān)聯(lián)方向2 2、計(jì)算功率，獲得功率值的符號(hào)。、計(jì)算功率，獲得功率值的符號(hào)。判斷下圖所示支路是吸收功率還是提供功率。判斷下圖所示支路是吸收功率還是提供功率。(a)(a) ，吸收功率吸收功率。 0W313 uip(b)(b) ,提供功率提供功率。 0W623 uip(c)(c)0W221 uip，吸收功率，電源處于，吸收功率，電源處于充電狀態(tài)。

11、充電狀態(tài)。 例題例題2解：解：。判斷支路電壓pu,V5BA元件元件 uA2BA元件元件 uA2 BA元件元件 uA2BA元件元件 uA2 吸收吸收 0 iu供出供出 0 iu供出供出 0 iu吸收吸收 0 iu返回返回例題例題31-3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2008.22008.2退出開始基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 （KCLKirchhoffs Current Law）基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 （KVLKirchhoffs Voltage Law ）電路名詞電路名詞內(nèi)容提要內(nèi)容提要1.1.幾個(gè)電路名詞幾個(gè)電路名詞節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)( (

12、node) )：支路支路的連接點(diǎn)。的連接點(diǎn)。支路電壓和支路電流支路電壓和支路電流: :流經(jīng)元件的電流和元件兩端的流經(jīng)元件的電流和元件兩端的電壓。電壓。支路支路( (branch) )：聯(lián)接于電路中的每一個(gè)二端元件。聯(lián)接于電路中的每一個(gè)二端元件?；芈坊芈? (loop) )：電路中的任一閉合路徑。電路中的任一閉合路徑。網(wǎng)孔網(wǎng)孔( (mesh) )：內(nèi)部不含有支路的回路。內(nèi)部不含有支路的回路。復(fù)合支路復(fù)合支路- - -+kRkuskiskikiekukuekudkid1.1.幾個(gè)電路名詞幾個(gè)電路名詞電荷守恒電荷守恒KCL能量（功率）守恒能量（功率）守恒KVL1 13 32 25 54 4a ab

13、bc c返回返回2.2.基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)0 入入出出ii 入入出出ii0123iii321iiiKCL 也適用于廣義節(jié)點(diǎn)（封閉面）。也適用于廣義節(jié)點(diǎn)（封閉面）。說明說明0i若規(guī)定流出為正，則流入就為負(fù)。若規(guī)定流出為正，則流入就為負(fù)。KCL又可表示為：又可表示為：3i2i1i返回返回定律內(nèi)容：定律內(nèi)容：在集總參數(shù)電路中，任一瞬間，流入（或流出）在集總參數(shù)電路中，任一瞬間，流入（或流出）電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零。電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零。說明：說明：) 1 (316iii)2(654iii5314iiii 對(duì)于對(duì)于C節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：對(duì)于對(duì)于D節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：531

14、4iiii 式式(1)+(1)+式式(2)(2)得：得：KCL 也適用于廣義節(jié)點(diǎn)（封閉面）返回返回在集總參數(shù)電路中，任一瞬間，流入（或流出）在集總參數(shù)電路中，任一瞬間，流入（或流出）電路的任一閉合面的電流代數(shù)和恒等于零。電路的任一閉合面的電流代數(shù)和恒等于零。3.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) 定律內(nèi)容：定律內(nèi)容： 0u0 升升降降uu 升升降降uu 4u 2u 1u 3u0 4321uuuu順時(shí)針0 2341uuuu逆時(shí)針在集總參數(shù)電路中，任一瞬間沿任一回路在集總參數(shù)電路中，任一瞬間沿任一回路各支路電壓的代數(shù)和等于零。各支路電壓的代數(shù)和等于零。電壓參考方向與回路繞行方向一致為正

15、，反之為負(fù)。電壓參考方向與回路繞行方向一致為正，反之為負(fù)。3R2R1R12343.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) KVL應(yīng)用于閉合節(jié)點(diǎn)序列應(yīng)用于閉合節(jié)點(diǎn)序列014342312uuuu注意注意KCL和和KVL是電路的拓?fù)浼s束。是電路的拓?fù)浼s束。 運(yùn)用運(yùn)用KCL、KVL時(shí)需要和兩套符號(hào)打交道：時(shí)需要和兩套符號(hào)打交道：一是一是方程中各項(xiàng)前的正、負(fù)號(hào)方程中各項(xiàng)前的正、負(fù)號(hào)u對(duì)對(duì)KCL來說，正、負(fù)號(hào)取決于電流參考方向來說，正、負(fù)號(hào)取決于電流參考方向是流出節(jié)點(diǎn)還是流入節(jié)點(diǎn)；是流出節(jié)點(diǎn)還是流入節(jié)點(diǎn)；u對(duì)對(duì)KVL來說，正、負(fù)號(hào)取決于電壓參考方向來說，正、負(fù)號(hào)取決于電壓參考方向與指定的回路繞行方

16、向是一致還是相反。與指定的回路繞行方向是一致還是相反。二是二是電流或電壓本身數(shù)值的正、負(fù)號(hào)，電流或電壓本身數(shù)值的正、負(fù)號(hào)，由具體電由具體電路給出路給出 ?？偨Y(jié)總結(jié)KVL反映了電路在回路中的電壓約束關(guān)系。反映了電路在回路中的電壓約束關(guān)系。 KCL反映了電路在節(jié)點(diǎn)上的電流約束關(guān)系。反映了電路在節(jié)點(diǎn)上的電流約束關(guān)系。 KCL與與KVL兩者是拓?fù)浼s束關(guān)系。兩者是拓?fù)浼s束關(guān)系。 KCL、KVL適用于集總參數(shù)電路，只與電路的拓?fù)溥m用于集總參數(shù)電路，只與電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)，與元件性質(zhì)無關(guān)。結(jié)構(gòu)有關(guān)，與元件性質(zhì)無關(guān)。返回返回北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院2010.32010.3退出開始1-4

17、 1-4 電阻元件電阻元件定義定義電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系功率功率內(nèi)容提要內(nèi)容提要開路和短路開路和短路ui0線性電阻常數(shù) Riuiu0非線性電阻)()(ufiifu1.1.定義定義任意時(shí)刻，二端元件的電壓任意時(shí)刻，二端元件的電壓 u 與電流與電流 i 之間存在代之間存在代數(shù)關(guān)系數(shù)關(guān)系 ，即為，即為u-i平面上的一條曲線，則稱平面上的一條曲線，則稱此二端元件為此二端元件為電阻元件電阻元件(resistor)。0),(iufABi u電阻元件是實(shí)際電阻器的抽象模型，只反映電阻器電阻元件是實(shí)際電阻器的抽象模型，只反映電阻器對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的性能。對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的性能。返回返回2.2.電壓電流關(guān)系電壓電

18、流關(guān)系(VCR)（伏安特性）（伏安特性）線性電阻元件的線性電阻元件的VCR服從服從歐姆歐姆定律定律(Ohms law)。iRu單位：歐姆單位：歐姆( )伏伏(V)/安安(A)，k ，M （u、i為關(guān)聯(lián)參考方向）為關(guān)聯(lián)參考方向）電導(dǎo)電導(dǎo)(conductance)：RG1uGi單位：?jiǎn)挝唬何鏖T子西門子(S) 安安(A) /伏伏(V)電阻電阻(resistance)： iuR 2.2.電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系伏安特性曲線：伏安特性曲線：在在u-i平面平面(或或i-u平面平面)上繪出的元件的上繪出的元件的VCR。線性電阻元件的伏安特性曲線是一條經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的線性電阻元件的伏安特性曲線是一條經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)

19、的直線。電阻值決定了直線的斜率。直線。電阻值決定了直線的斜率。線性線性(linear)，非線性非線性(nonlinear)OiuuiRiuOAB符號(hào)符號(hào) 伏安特性伏安特性符號(hào)符號(hào) 充氣二極管的伏安特性充氣二極管的伏安特性 時(shí)變時(shí)變(time-varying)，非時(shí)變非時(shí)變(time-invariant)非時(shí)變非時(shí)變:伏安特性曲線不隨時(shí)間而變化。伏安特性曲線不隨時(shí)間而變化。2.2.電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系A(chǔ)Bi u二極管二極管i/mAu/VOv30-20.51020-4-61i/uA-10-20正向特性反向特性2.2.電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系二極管具有單向?qū)щ娦?。二極管具有單向?qū)щ娦?。返回返?

20、.3.功率功率iupu、i為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)GiuGiup22或或討論：討論：當(dāng)當(dāng)R 0時(shí)，時(shí)，p 0，元件吸收能量，消耗功率，元件吸收能量，消耗功率當(dāng)當(dāng)R 0時(shí)，時(shí)，p 0，元件釋放能量，提供功率，元件釋放能量，提供功率實(shí)際電阻元件是一種耗能元件。實(shí)際電阻元件是一種耗能元件。無源無源(passive)元件：元件：對(duì)所有對(duì)所有t - 及所有的及所有的u、i組合，組合，當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)且僅當(dāng)元件元件吸收的能量滿足吸收的能量滿足 時(shí)，稱該元件為無源元件。時(shí)，稱該元件為無源元件。否則，為否則，為有源有源(active)元件。元件。0d)()()(tiutwRu22iR返回返回電阻元件是一種無

21、源、無記憶元件。電阻元件是一種無源、無記憶元件。4.4.開路和短路開路和短路當(dāng)當(dāng)R 時(shí)，時(shí)，i = 0，開路開路當(dāng)當(dāng)R = 0時(shí)，時(shí)，u = 0，短路短路uiR返回返回人體對(duì)電流的反應(yīng)人體對(duì)電流的反應(yīng)人體電阻：體內(nèi)，皮膚人體電阻：體內(nèi)，皮膚 500歐姆歐姆幾十幾百歐姆幾十幾百歐姆安全電流：安全電流：10mA1-5 1-5 電壓源電壓源北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2008.32008.3退出開始內(nèi)容提要內(nèi)容提要理想電壓源理想電壓源非理想電壓源非理想電壓源理想電流源理想電流源非理想電流源非理想電流源電流源電壓源獨(dú)立電源1.1.理想電壓源理想電壓源 1.1 1.1 基本性質(zhì)基本

22、性質(zhì)：（：（1 1）端電壓是定值或是固定的時(shí)間函）端電壓是定值或是固定的時(shí)間函 數(shù)，與流過的電流無關(guān)；（數(shù)，與流過的電流無關(guān)；（2 2）流過電壓源的電流）流過電壓源的電流 由與之相連接的外電路決定由與之相連接的外電路決定。 su uiosuui不能短路！理想電壓源 su 0ui2i1i2R1R有關(guān)。、與但流過電源的電流無關(guān)，、與電阻輸出電壓21210RRiRRuus注意注意返回返回1.2 1.2 伏安特性伏安特性+-sU2.2.非理想電壓源（實(shí)際電壓源）非理想電壓源（實(shí)際電壓源） R u電電源源iiRu 即理想電壓源是從實(shí)際電源中抽象出來的一種模理想電壓源是從實(shí)際電源中抽象出來的一種模型。本書

23、只研究理想電壓源（電壓源）。型。本書只研究理想電壓源（電壓源）。分析分析觀察一個(gè)實(shí)際電源的例子觀察一個(gè)實(shí)際電源的例子負(fù)載電流負(fù)載電流Rui sRi101u2usuu2i1ii分析分析如果電源是恒壓源，則無論如果電源是恒壓源，則無論R取何值，恒有：取何值，恒有：suu 但實(shí)際上但實(shí)際上當(dāng)當(dāng)R 時(shí)時(shí)：suu 隨著隨著R ，i ，u 原因：原因：電源內(nèi)部存在電阻（稱電源內(nèi)部存在電阻（稱為內(nèi)阻為內(nèi)阻 ）sR1s1suui R2s2suui R實(shí)際電壓源模型實(shí)際電壓源模型 soc= =uui開路電壓開路電壓時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)0sssc= =Ruiu短路電流短路電流時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)0隨著供出的負(fù)載電流加大，其輸出電

24、壓降低。隨著供出的負(fù)載電流加大，其輸出電壓降低。 實(shí)際電壓源可以看作是理想電壓源實(shí)際電壓源可以看作是理想電壓源 和電阻和電阻 的的串聯(lián)組合，其輸出特性曲線是由短路電流和開路串聯(lián)組合，其輸出特性曲線是由短路電流和開路電壓決定的一條直線。電壓決定的一條直線。sRsu結(jié)論結(jié)論 isuu sRc ousuusciiOsiRssuuiR 返回返回北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院2008.32008.3退出開始1-6 電流源電流源理想電流源理想電流源非理想電流源非理想電流源 內(nèi)容提要內(nèi)容提要1.1.理想電流源理想電流源 usiosIui理想電流源不能開路！理想電流源不能開路！注意注意 1.

25、1 1.1 基本性質(zhì)：基本性質(zhì)：（1 1）供出的電流是定值或是固定的時(shí)）供出的電流是定值或是固定的時(shí) 間函數(shù)，與其兩端的電壓無關(guān)；（間函數(shù)，與其兩端的電壓無關(guān)；（2 2）電流源兩端）電流源兩端 的電壓由與之相連接的外電路決定的電壓由與之相連接的外電路決定。 1.2 1.2 伏安特性伏安特性si可以是直流信號(hào)可以是直流信號(hào) ，也可以是交變信號(hào)。，也可以是交變信號(hào)。s()I返回返回ssssoc=RiGiuss=GR1scsii 輸出特性：輸出特性：開路電壓：開路電壓：短路電流：短路電流：2.2.非理想電流源（實(shí)際電流源模型）非理想電流源（實(shí)際電流源模型） 理想電流源是由實(shí)際電流源抽象而來的理想化模

26、理想電流源是由實(shí)際電流源抽象而來的理想化模 型。實(shí)際電流源可以看作是理想電流源型。實(shí)際電流源可以看作是理想電流源 和一個(gè)電和一個(gè)電 導(dǎo)導(dǎo) 或電阻或電阻 的并聯(lián)組合。的并聯(lián)組合。 sGsisR返回返回siisG+- -usuGc ouuscisiiOssiiuG 求圖（求圖（a a）所示電路中的電流）所示電路中的電流 、 和和 及及圖（圖（b b）中的電壓）中的電壓 和和 。 1i2ii1u2uA11i2iV23iA11uV232u+-（a a）（b b）（b b） A321iA12i122110 33A33 iii.13 13Vu 2122(3)5Vuu 例題例題1（a a）解：解：1-7 1

27、-7 受控源受控源北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2008.32008.3退出開始基本概念基本概念理想受控源模型理想受控源模型幾點(diǎn)說明幾點(diǎn)說明內(nèi)容提要內(nèi)容提要1.1.基本概念基本概念 受控源受控源(controlled source)是由某些電子器件抽象而來的一種電是由某些電子器件抽象而來的一種電 源模型，這些電子器件都具有輸出端的電壓或電流受輸入端的源模型，這些電子器件都具有輸出端的電壓或電流受輸入端的 電壓或電流控制的特點(diǎn)。像晶體管、變壓器、運(yùn)算放大器等電電壓或電流控制的特點(diǎn)。像晶體管、變壓器、運(yùn)算放大器等電 子器件都可以用受控源作為其電路模型。子器件都可以用受控源作為其

28、電路模型。eibicibceSiTuDiGDS+-u+-A+uou-+duNPN型晶體管型晶體管 PMOS管管 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器(OP-AMP) 1.1.基本概念基本概念0i端口端口(port)：指電路中具有以下性質(zhì)的一對(duì)端點(diǎn)：指電路中具有以下性質(zhì)的一對(duì)端點(diǎn)：從這對(duì)端點(diǎn)中的一端流入的電流等于從另一端流出從這對(duì)端點(diǎn)中的一端流入的電流等于從另一端流出的電流。的電流。 00 iu 、受電路中另一支路的電受電路中另一支路的電壓或電流控制。壓或電流控制。 受控電源是二端口元件，由控制支路和受控支路組成。受控電源是二端口元件，由控制支路和受控支路組成。受控電源的符號(hào)表示受控電源的符號(hào)表示 0u單端口網(wǎng)

29、絡(luò)（單口網(wǎng)絡(luò)）：?jiǎn)味丝诰W(wǎng)絡(luò)（單口網(wǎng)絡(luò)）：有一個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)。有一個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)。 二端口網(wǎng)絡(luò)（二端口網(wǎng)絡(luò)（雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)）：）：有兩個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)。有兩個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)。 受控源的類型受控源的類型控制量控制量受控量受控量uiiuVCCSCCVSCCCSVCVS1.1.基本概念基本概念返回返回2.2.理想受控源模型理想受控源模型11 22 1u2u 1 u VCVS(Voltage Controlled Voltage Source)11 22 2u 1 ir1iCCVS (Current Controlled Voltage Source)受控支路受控支路控制支路控制支路22 ,11 12uu電壓比系

30、數(shù)電壓比系數(shù) 12iu r 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 CCCS (Current Controlled Current Source)11 22 1u1i 2i1iVCCS (Voltage Controlled Current Source) 12ii電流比系數(shù)電流比系數(shù) 12uig 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo)2.理想受控源模型11 22 1u1gu 2i返回返回3.3.幾點(diǎn)說明幾點(diǎn)說明 受控源與獨(dú)立源有本質(zhì)的區(qū)別。獨(dú)立源的電壓或受控源與獨(dú)立源有本質(zhì)的區(qū)別。獨(dú)立源的電壓或電流是獨(dú)立存在的，而受控源的電壓或電流受電路中電流是獨(dú)立存在的，而受控源的電壓或電流受電路中某些量的控制，控制量消失，則受控源也不存在。某些

31、量的控制，控制量消失，則受控源也不存在。 受控源吸收的功率為：受控源吸收的功率為： 222211iuiuiup 在分析電路時(shí)，通常先把受控源看作獨(dú)立源對(duì)待，在分析電路時(shí)，通常先把受控源看作獨(dú)立源對(duì)待，并將控制量代入。并將控制量代入。11 22 1u2u 1 u 11 22 2u 1 ir1i11 22 1u1i 2i1i11 22 1u1gu 2i解：解：例題例題1下圖所示為一簡(jiǎn)化的晶體管微變等效電路，下圖所示為一簡(jiǎn)化的晶體管微變等效電路，已知已知 ，求，求 。30 osuu10100su1i ou1ie+-5bcss15 1015uui so1s1003010020015uuiu os200

32、uu 解：解：返回返回例題例題2如圖所示電路中，已知如圖所示電路中，已知 ， ，求受控源的功率。求受控源的功率。s7Ai 5 . 0rab1si1i1i 3 s12iii721ii1213riii05 . 221iiA21iA52iW5525 . 021irip（吸收功率）（吸收功率） 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2008.32008.3退出開始1-8 電阻的等效變換電阻的等效變換 輸入電阻輸入電阻電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換 等效的概念等效的概念內(nèi)容提要內(nèi)容提要輸入電阻輸入電阻 1.1.等效的概念等效的概念 等效等效(equivalence): 如果一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)

33、如果一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)N和另一個(gè)單和另一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)口網(wǎng)絡(luò)N的電壓電流關(guān)系完全相同，即它們?cè)谄矫娴碾妷弘娏麝P(guān)系完全相同，即它們?cè)谄矫嫔系姆蔡匦郧€完全重合，則稱這兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)上的伏安特性曲線完全重合，則稱這兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)是等效的。是等效的。注意：注意：等效是指對(duì)任意外電路都等效。等效是指對(duì)任意外電路都等效。返回返回由非時(shí)變線性無源元件、線性受控源和獨(dú)立源組由非時(shí)變線性無源元件、線性受控源和獨(dú)立源組 成的電路稱為成的電路稱為非時(shí)變線性電路非時(shí)變線性電路，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱線性電路線性電路。如果組成線性電路的無源元件均為線性電阻，則稱如果組成線性電路的無源元件均為線性電阻，則稱為為線性電阻電路線性電阻電路，簡(jiǎn)稱，

34、簡(jiǎn)稱電阻電路電阻電路。電阻電路包含有。電阻電路包含有受控源的電路。受控源的電路。如果電路中的電源均為直流電源，則稱為如果電路中的電源均為直流電源，則稱為直流電路直流電路。根據(jù)根據(jù)KVL和歐姆定律和歐姆定律： 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)N1 1 ：niRiRiRu 21iRRRn )(21網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)N2 2： equRi如果如果 eq12nRRRR則則N1 1和和N2兩網(wǎng)絡(luò)端鈕兩網(wǎng)絡(luò)端鈕ab上的伏安關(guān)系完全相同。上的伏安關(guān)系完全相同。即即N1 1和和N2 2等效。等效。2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換2.1 2.1 串聯(lián)串聯(lián)N1+-+-1u2unu1R2RnRui+-+-N2ui+-Reqn個(gè)電阻串聯(lián)，

35、則每個(gè)電阻的分壓為個(gè)電阻串聯(lián)，則每個(gè)電阻的分壓為 111eqRui RUR 222eqRui RUR eqnnnRui RUR 即各電阻上的分壓與電阻值即各電阻上的分壓與電阻值成正比成正比： 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?eq12nRRRR結(jié)論：結(jié)論：n個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)，等效電阻消耗的功率等于個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)，等效電阻消耗的功率等于每個(gè)串聯(lián)電阻消耗的功率之和每個(gè)串聯(lián)電阻消耗的功率之和。2.2 2.2 分壓公式分壓公式2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換2222eq12ni Ri Ri Ri R所以：所以：注意：注意：熟記兩個(gè)電阻串聯(lián)的熟記兩個(gè)電阻串聯(lián)的分壓公式。分壓公式。 2.3 2.3 并聯(lián)并聯(lián)n個(gè)電阻并聯(lián)

36、的等效電導(dǎo)為：個(gè)電阻并聯(lián)的等效電導(dǎo)為： eq12nGGGG2.4 2.4 分流公式分流公式即各電導(dǎo)上的分流與電導(dǎo)值成正比。即各電導(dǎo)上的分流與電導(dǎo)值成正比。 2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換注意：注意：熟記兩個(gè)電阻并聯(lián)熟記兩個(gè)電阻并聯(lián)的分流公式。的分流公式。11eqGiiG22eqGiiGeqnnGiiG iu1i2ini1G2GnG+-iueqG+-2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換2.5 2.5 混聯(lián)電路混聯(lián)電路計(jì)算各支路電流、電壓的一般方法：計(jì)算各支路電流、電壓的一般方法：（1）利用等效電阻概念逐步化簡(jiǎn)。利用等效電阻概念逐步化簡(jiǎn)。（2）利用分壓、分流關(guān)系求解電路。利用

37、分壓、分流關(guān)系求解電路。求下圖所示電路求下圖所示電路abab端的等效電阻。端的等效電阻。 1R2R3R4R5R6R7R22234 44abab12R34R5R6R7Rab34R并R7R（a）（b）（c ) )解解: : 2/ 2112RRR1/ 4334RRR電路等效為如圖（電路等效為如圖（b b）所示。）所示。 422 512RRR串2/ 6RRR串并電路等效為如圖（電路等效為如圖（c c）所示。）所示。 5 . 1/)( 734abRRRR并例題例題12.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換31R12R23R132+- -susR434R24R2.62.6 T- （Y- )型等效變換型

38、等效變換T( (Y) )型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)( )型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)1i2i3i1321R2R3R12331R12R23R1i2i3i對(duì)對(duì)T型網(wǎng)絡(luò)有：型網(wǎng)絡(luò)有： 221112iRiRu 332223iRiRu 0321 iii1332213121332211231RRRRRRuRRRRRRRuRi 1332211231332212312RRRRRRuRRRRRRRuRi 1332212311332213123RRRRRRuRRRRRRRuRi 2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換1i2i3i1321R2R3R對(duì)對(duì)型網(wǎng)絡(luò)有：型網(wǎng)絡(luò)有： 313112121RuRui 121223232RuRui 232

39、331313RuRui 2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換12331R12R23R1i2i3i313112121RuRui 121223232RuRui 232331313RuRui 2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換1332213121332211231RRRRRRuRRRRRRRuRi 1332211231332212312RRRRRRuRRRRRRRuRi 1332212311332213123RRRRRRuRRRRRRRuRi 11ii 22ii 33ii 若若則則T、網(wǎng)絡(luò)等效，對(duì)應(yīng)系數(shù)相等，故得：網(wǎng)絡(luò)等效，對(duì)應(yīng)系數(shù)相等，故得： T 3212112RRRRRR 13

40、23223RRRRRR 2131331RRRRRR T 31231231121RRRRRR 31231212232RRRRRR 31231223313RRRRRR 2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換iiR形中連接于的兩電阻的乘積T形電阻三個(gè)電阻之和ijRijT形中電阻兩兩乘積之和形電阻T形中接在除、以外端鈕的電阻 T 3212112RRRRRR 1323223RRRRRR 2131331RRRRRR T 31231231121RRRRRR 31231212232RRRRRR 31231223313RRRRRR 2.2.電阻元件的等效變換電阻元件的等效變換如果如果 RRRR312312

41、則則T13RR 123TRRRR如果如果則則T3RR 3.3.輸入電阻輸入電阻對(duì)不含獨(dú)立電源（可以含有受控源）的單口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)不含獨(dú)立電源（可以含有受控源）的單口網(wǎng)絡(luò)，定義端口的電壓和電流之比為該單口網(wǎng)絡(luò)的定義端口的電壓和電流之比為該單口網(wǎng)絡(luò)的輸入電輸入電阻（入端電阻）。阻（入端電阻）。 defiuRi等效電阻和輸入電阻相等，但概念不同。等效電阻和輸入電阻相等，但概念不同。 返回返回解：解：例題例題2iR求圖示單口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻求圖示單口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻 。 AB+-2iuiLRiRuiL2LRui LiRiuR結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于不含獨(dú)立源但含有受控源的單口網(wǎng)絡(luò)可對(duì)于不含獨(dú)立源但含有受控源的單口網(wǎng)絡(luò)

42、可以等效為一個(gè)電阻，而且等效電阻還可能為負(fù)值。以等效為一個(gè)電阻，而且等效電阻還可能為負(fù)值。 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 2008.32008.3退出開始1-9 電源的等效變換電源的等效變換電壓源電壓源的等效變換的等效變換 電流源的等效變換電流源的等效變換內(nèi)容提要內(nèi)容提要實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源模型實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源模型的等效變換的等效變換1.1.電壓源的等效變換電壓源的等效變換1.1 .1 電壓源的串聯(lián)電壓源的串聯(lián)+-+-1 su2susnuui+-+-uisunisisnsssuuuuu121結(jié)論：結(jié)論：n個(gè)串聯(lián)的電壓源可以用一個(gè)電壓源等效置個(gè)串聯(lián)的電壓源可以

43、用一個(gè)電壓源等效置換（替代），等效電壓源的電壓是相串聯(lián)的各電壓換（替代），等效電壓源的電壓是相串聯(lián)的各電壓源電壓的代數(shù)和。源電壓的代數(shù)和。思考：思考：電壓源能否并聯(lián)？電壓源能否并聯(lián)？1.1.電源的等效變換電源的等效變換結(jié)論：結(jié)論：電壓值不同的電壓源不能并聯(lián)，電壓值不同的電壓源不能并聯(lián)，電壓值相同電壓值相同且電壓極性一致且電壓極性一致的的n個(gè)電壓源并聯(lián)時(shí)，其對(duì)外電路個(gè)電壓源并聯(lián)時(shí)，其對(duì)外電路的作用與一個(gè)電壓源的作用等效。的作用與一個(gè)電壓源的作用等效。1.2 .2 電壓源的并聯(lián)電壓源的并聯(lián)推論：推論：任何元件與電壓源并聯(lián)，其對(duì)外電路的作用任何元件與電壓源并聯(lián)，其對(duì)外電路的作用與一個(gè)電壓源的作用等效

44、。與一個(gè)電壓源的作用等效。2.2.電流源的等效變換電流源的等效變換2.1 .1 電流源的并聯(lián)電流源的并聯(lián)+-uisi+-ui1si2sisninisisnsssiiiii121結(jié)論：結(jié)論：n個(gè)并聯(lián)的電流源可以用一個(gè)電流源等效置換個(gè)并聯(lián)的電流源可以用一個(gè)電流源等效置換（替代），等效電流源的電流是相并聯(lián)的各電流源電（替代），等效電流源的電流是相并聯(lián)的各電流源電流的代數(shù)和。流的代數(shù)和。思考：思考：電流源能否串聯(lián)？電流源能否串聯(lián)？2.2.電源的等效變換電源的等效變換結(jié)論：結(jié)論：電流值不同的電流源不能串聯(lián)，電流值不同的電流源不能串聯(lián)，電流值相同電流值相同且電流方向也相同且電流方向也相同的的n個(gè)電流源串聯(lián)

45、時(shí)，其對(duì)外電個(gè)電流源串聯(lián)時(shí)，其對(duì)外電路的作用與一個(gè)電流源的作用等效。路的作用與一個(gè)電流源的作用等效。2.2 .2 電流源的串聯(lián)電流源的串聯(lián)推論：推論：任何元件與電流源串聯(lián)，其對(duì)外電路的作用任何元件與電流源串聯(lián)，其對(duì)外電路的作用與一個(gè)電流源的作用等效。與一個(gè)電流源的作用等效。返回返回3.3.實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源實(shí)際電壓源模型與實(shí)際電流源 模型的等效變換模型的等效變換 isuu sRABsisRAB+iu iRuussssuiiRs ssuR iR i如果如果sssssRRuR i 則二者等效則二者等效sssRui ss suR i ssRR ,ssRR , u ABV10 5V5A1i將如圖所示的單口將如圖所示的單口 (二端二端)網(wǎng)絡(luò)