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文檔簡介
基本概念和基本規(guī)律1第1頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四緒論
電路理論是整個電氣工程的重要理論基礎(chǔ)之一,它使電氣工程與數(shù)學(xué)和物理很好地結(jié)合在一起。它不同于理論基礎(chǔ)課,也不同于專業(yè)課,電路理論課是一門兼具理論性和工程應(yīng)用性的課程,是電類專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課。
2第2頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四CircuitChargeElectricityCircuitTheoryCircuitAnalysisCircuitDesignElectromagneticFieldTheoryElectromagneticField3第3頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四三個基本概念:信號、電路和系統(tǒng)信號是運載信息的工具(信號的任務(wù)和本質(zhì))。電信號的基本形式就是變化的電壓和電流,如電話信號、電視信號、雷達信號以及電子計算機的數(shù)字信號等。電路是對信號加工處理、能量傳輸?shù)木唧w結(jié)構(gòu),組成各種各樣的電路的基本元件有電阻、電容和電感。其它元件有半導(dǎo)體元件、集成電路等。系統(tǒng)是信號/能量通過的全部電路和設(shè)備的總和,因此,系統(tǒng)所涉及的問題是全面性的,電路所關(guān)心是為實現(xiàn)系統(tǒng)所應(yīng)有的結(jié)構(gòu)和參數(shù)等特性,是局部性的問題。4第4頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四
信號/能量在電路中傳輸時,根據(jù)條件的不同存在兩中不同的分析研究方法:電磁場理論的方法和電路理論的方法。麥克斯韋電磁場方程組:電位移D電荷q磁感應(yīng)強度B電場強度E磁場強度H傳導(dǎo)電流+運流電流I5第5頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四電磁場理論是在三維空間中研究各種電磁現(xiàn)象,諸如電荷的分布,電流密度的分布,電磁場的傳播以及電磁能的輻射等等。
用電磁場理論描述電路:復(fù)雜、較深奧的數(shù)學(xué)。電路理論:電磁場理論的特例。靜止/運動的電荷6第6頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四電路理論是在空間的特定情況下研究各種電磁過程。它只研究電路元件的外部功能,不討論電磁場的具體分布情況,所涉及到的只是各元件的電壓、電流及功率等等。電場:庫侖電場(電容、導(dǎo)體)感應(yīng)電場(電感、互感)局外電場(電源)7第7頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四
電路理論研究電路中的普通規(guī)律,根據(jù)電路模型探討各種電路的一般分析計算方法和設(shè)計方法。電路理論近似地認為,熱能消耗集中在電阻元件中,磁場能集中在電感元件中,電場能集中在電容元件中,聯(lián)接元件的導(dǎo)線除了構(gòu)成電流的通路外無任何其它能量的交換。
8第8頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四電路理論包括電路分析及電路綜合。電路分析:給定電路結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù),計算電路各部分的電壓及電流,研究電路的激勵與響應(yīng)之間的關(guān)系,分析電路的特性等等。電路綜合:根據(jù)要求給定電路特性,設(shè)計電路的形式并計算電路元件的參數(shù),從而確定電路的結(jié)構(gòu)。9第9頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四電路分析的基本觀點抽象的觀點:建模工程近似的觀點:等效的觀點:10第10頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四歷史回顧吉伯特黃帝基礎(chǔ)階段初始階段16001000263701900180017002000年電氣時代(1882)無線電時代(1894)TV時代(1836)計算機時代(1846)固態(tài)電路時代(1847)IC時代(1858)11第11頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四教材:《電路基礎(chǔ)》關(guān)于學(xué)習(xí)方法參考文獻:《電路理論基礎(chǔ)》陳希有
《簡明電路分析基礎(chǔ)》李瀚蓀
《電路》邱關(guān)源
《電路分析基礎(chǔ)》陳洪亮田社平網(wǎng)絡(luò)教學(xué)/dl/基本電路理論用戶名:sptian密碼:12345612第12頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四第一章基本概念和基本規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo):掌握集總電路中電壓、電流應(yīng)服從的基本規(guī)律掌握電阻電路的簡單分析方法13第13頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.1電路和電路模型1.1.1實際電路與電路模型所謂電路(circuit),是由電的器件相互聯(lián)接所構(gòu)成的電流的通路。復(fù)雜的電路又稱網(wǎng)絡(luò)。電熱水器電路14第14頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四
實際電路中使用電氣元、器件,如電阻器、電容器、燈泡、晶體管、變壓器等。在電路中將這些元、器件用理想的模型符號表示。理想電阻、電容元件模型符號15第15頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四16第16頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四
電路模型圖----將實際電路中各個部件用其模型符號表示而畫出的圖形。17第17頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.1.2集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路:整個電路可以看成電磁空間的一個點,電路變量是時間的函數(shù)。條件:如果實際電路的幾何尺寸遠小于其工作信號的波長時,可以認為電流傳送到電路的各處是同時到達的,即沒有時間延遲分布參數(shù)電路:電路變量是時間、空間的函數(shù)。信號的波長:18第18頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四例:一調(diào)頻接收機用一根2m長的饋線和它的天線相連接。當(dāng)接收的信號頻率為100MHz時,試問:a.該機輸入端處的瞬時電流與天線端處的瞬時電流是否相等?b.所用的饋線是否能用集中參數(shù)元件來逼近?19第19頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四滿足集中化條件的電路的性質(zhì):(1)在任何時刻,流入二端集中參數(shù)元件任一端點的電流等于從另一端點流出的電流,且該元件兩個端點上的電位均為確定值(對選定的基準(zhǔn)點或稱參考點而言);20第20頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(2)在任何時刻,流入多端集中參數(shù)元件任一端點的電流等于從其他端點流出電流之和,且其任一端點上的電位均為確定值(對選定的基準(zhǔn)點而言)。21第21頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.2電路變量電路分析中最常用的電路變量為電流、電壓及功率。Andre-MarieAmpere(1775-1836)1.2.1電流及其參考方向電流強度簡稱電流,即:
式中dq
為通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,若dq/dt為常數(shù),這種電流叫做恒定電流(直流電流),常用大寫字母I表示。電流的單位是安培(A),簡稱安。22第22頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四電流的實際方向:規(guī)定為正電荷運動的方向。電流的參考方向:假定為正電荷運動的方向。并且規(guī)定:若二者方向一致,電流為正值,反之,電流為負值。23第23頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.2.2電壓及其參考方向電壓即電路中兩點之間的電位差,用u表示。即電壓的單位為伏特(V)。電壓的實際方向:電位真正降低的方向。電壓的參考方向:為假設(shè)的電位降低的方向。AlessandroAntonioVolta(1745-1827)正電荷從a到b失去能量24第24頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四關(guān)聯(lián)參考方向:電流的流向是從電壓的“+”極流向“-”極,此時兩者參考方向一致;反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。25第25頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.2.3功率和能量電場力做功的速率。當(dāng)電流與電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時,一段電路(或元件)吸收的功率為功率的單位為瓦特(W)。26第26頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四
當(dāng)電流與電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時功率是代數(shù)量,電路是否真正吸收功率,還要看計算結(jié)果p的正負而定,當(dāng)結(jié)果為正值,表示該電路吸收能量,p為吸收的功率;反之表示該電路提供能量,p為提供的功率。電路吸收的能量為能量的單位為焦耳(J)。27第27頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四功率的計算:1.u,i
取關(guān)聯(lián)參考方向p=uip<0實際提供5W2.u,i
取非關(guān)聯(lián)參考方向p=-uip>0實際吸收5W例
U=5V,I=
-1AP=UI=5(-1)=-5W例
U=5V,I=
-1AP=-UI=-5(-1)=5W28第28頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.3拓撲約束關(guān)系1.3.1圖論的基礎(chǔ)知識哥尼斯堡城七橋問題
隨著計算機的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)圖論已成為計算機輔助分析中很重要的基礎(chǔ)知識,也是電路網(wǎng)絡(luò)分析、綜合等方面不可缺少的工具。29第29頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四圖:一組節(jié)點和一組支路的集合,且每條支路的兩端必須終止在兩個節(jié)點上。網(wǎng)絡(luò)圖通常用符號G記之。畫圖:將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為圖時,將支路用線段表示,支路間的連接用點表示。30第30頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四圖論中部分名詞和術(shù)語:(1)連通圖:在圖G中的任意兩節(jié)點之間至少存在一條由支路構(gòu)成的路徑,則稱該圖為連通圖,否則為非連通圖。31第31頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四圖論中部分名詞和術(shù)語:(2)有向圖:圖中的每一條支路規(guī)定一個方向所得到的圖。32第32頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四n端元件及其有向圖:33第33頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四成對端鈕多端元件及其有向圖:例:34第34頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(3)子圖:設(shè)有一圖G,又有一圖Gi,其每個節(jié)點都是G中的節(jié)點,每條支路是G中的支路,則稱Gi是G的子圖。35第35頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(4)樹:對于任意一個連通圖G,如果它的子圖Gi符合下列三個條件,則稱子圖為G的一個樹:(a)它是連通的;(b)它包含子圖中的所有節(jié)點;(c)它不包含回路。構(gòu)成樹的各支路稱為樹支。其余的支路稱為連支。連支的集合稱為余樹或補樹。36第36頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(5)回路:回路是一條閉合的路經(jīng)。圖G的子圖G1是回路,則有①G1是連通的,②G1中與每個節(jié)點關(guān)聯(lián)的支路數(shù)恰好是2條。37第37頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(6)基本回路:在選定樹之后,如果每次只接上一條連支,就可以形成由一條連支和其他有關(guān)樹支組成的閉合回路,該回路稱為基本回路。結(jié)論:基本回路數(shù)=b-n+138第38頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(7)平面圖:設(shè)一圖G,如果將其畫在平面上,且不出現(xiàn)兩條支路交叉于一個非節(jié)點處,那么稱圖G為平面圖。
39第39頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(8)網(wǎng)孔:網(wǎng)孔是特殊的回路。對于一平面圖G,若在圖G中取一回路,只要在回路所限定的區(qū)域內(nèi)沒有支路,則稱該回路為網(wǎng)孔。40第40頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(9)割集:連通圖G的割集是一組不包括節(jié)點的支路集合。該支路集合滿足①移去該集的所有支路,使G成為兩個獨立的部分;②如果留下任一支路不取掉,剩下的圖仍是連通的。
(割集是一極小支路集)41第41頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(10)基本割集:對于任意一個連通圖G,選定一個樹,將僅包含一條樹支的割集稱為基本割集。
123456④②③①問題:圖中的割集選定了哪一個樹?42第42頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四網(wǎng)絡(luò)圖論的有關(guān)結(jié)論:對有n個節(jié)點,b條支路的連通圖G及G的一個樹T,有結(jié)論1:在G的任何兩個節(jié)點之間,總有由T的樹支組成的唯一路經(jīng)。結(jié)論2:若不考慮根節(jié)點(或起始節(jié)點),每條樹支都有一個終止節(jié)點,則樹支數(shù)n-1,連支數(shù)b-(n-1)=b-n+1
。結(jié)論3:每條連支都可以和一些樹支構(gòu)成唯一的回路,即b-n+1個回路,并稱單連支回路或基本回路。結(jié)論4:每條樹支都可和一些連支構(gòu)成一個唯一的割集,共有n-1個單樹支割集(基本割集)43第43頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四習(xí)題:1.7;1.844第44頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四GustavRobertKirchhoff(1824-1887),1.3.2基爾霍夫電流定律基爾霍夫定律闡明了電路整體的基本規(guī)律。包括:基爾霍夫電流定律[Kirchhoff’scurrentlaw(KCL)]
基爾霍夫電壓定律[Kirchhoff’svoltagelaw(KVL)
]45第45頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四基爾霍夫電流定律(KCL):對于集總電路的任一節(jié)點,在任一時刻流入該節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。節(jié)點①:節(jié)點②:節(jié)點③:節(jié)點④:KCL?46第46頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四KCL物理基礎(chǔ):電荷守恒,電流連續(xù)性。KCL的另一種形式(割集):如圖,電路分兩部分,由支路1、2、…、m相連接,此外,別無其它聯(lián)系,則有
i1+i2+…+im=047第47頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四KCL的第三種形式:對任意電路中閉合面也是成立的。48第48頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四例??7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A
4–7–i1=0i1=–3A
49第49頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四基爾霍夫電壓定律(KVL):對于集總電路的任一回路,在任一時刻,沿回路的各支路電壓的代數(shù)和為零。(能量守恒)1234++++____u4u1u2u3abcd
如圖,從a點開始按順時針方向(也可按逆時針方向)繞行一周,有:
u1-u2-u3+u4=0
當(dāng)繞行方向與電壓參考方向一致(從正極到負極),電壓為正,反之為負。50第50頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四圖論在KCL、KVL中應(yīng)用:對于節(jié)點數(shù)為n,支路數(shù)為b的電路,有(1)獨立的KCL方程為n-1個,且為任意的n-1個。(2)由每一個基本回路可以得到一個KVL方程,共得到b-(n-1)個獨立的KVL方程。因此,由KCL、KVL提供的獨立方程數(shù)為b
。51第51頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四對于有b條支路的電路,共有2b個電壓、電流變量。由b條支路的VCR可得到b個方程,其余的恰好可以由KCL、KVL提供。任何電路所受到的兩類約束:1)拓撲約束:取決于元件的相互連接方式。節(jié)點電流受KCL約束;回路電壓受KVL約束。2)元件約束(VCR):取決于元件本身的特性。52第52頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四習(xí)題:1.10;1.11;1.1253第53頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.3.4關(guān)聯(lián)矩陣和基爾霍夫定律的矩陣形式12345④②③①如圖,為某一電路網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖,列寫KCL方程,有Aa矩陣描述了圖中節(jié)點對支路的關(guān)聯(lián)關(guān)系,稱為關(guān)聯(lián)矩陣。54第54頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四KCL方程只有n-1個是獨立的,因此Aa的行是線性相關(guān)的。只要把上述方程任意劃去一個,剩下的方程就是線性無關(guān)的。因此,就Aa而言,只要劃去任一行,所得矩陣就是線性獨立的。降階關(guān)聯(lián)矩陣55第55頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四對電路網(wǎng)絡(luò)來說,總是把與參考節(jié)點對應(yīng)的行劃去,同樣可得矩陣方程:給定降階關(guān)聯(lián)矩陣,如何求網(wǎng)絡(luò)圖?已知一網(wǎng)絡(luò)圖,可以求得Aa或A。同樣,如果知道了Aa或A,也一定可得網(wǎng)絡(luò)圖。①②③④1234556第56頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四12345④②③①如圖,設(shè)un1、un2、un3、un4為節(jié)點電位,u1、u2、u3、u4、u5為支路電壓,并選擇節(jié)點④為參考節(jié)點,即un4=0。根據(jù)KVL可得支路電壓與節(jié)點電位間的關(guān)系。57第57頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四習(xí)題:1.15;1.1758第58頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.3.5特勒根定理定理的形式一(功率定理)設(shè)集總電路具有b個元件,n個節(jié)點,并設(shè)u1、u2、…、ub為滿足KVL的各個電壓,i1、i2、…、ib為滿足KCL的各個電流,各元件的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向,則意義:電路各元件吸收功率的代數(shù)和為零,即功率守恒。59第59頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四定理的形式二(似功率定理)設(shè)兩個結(jié)構(gòu)完全相同的集總電路具有b個元件,n個節(jié)點,并設(shè)
(k=1,2,…b)分別為滿足KVL的各個電壓,(k=1,2,…b)分別為滿足KCL的各個電流,各元件的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向,則60第60頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四例:如圖,各支路取關(guān)聯(lián)參考方向。對i1,i2,i6任意取值,i1=1A,i2=2A,i6=3A。則i3=-1A,i4=-2A,i5=1A。再對u1,u2
,u3任意取值,u1=1V,u2=2V,u3=3V。則u4=4V,u5=3V
,u6=1V。驗證:61第61頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四支路u,i123456/A/V1224?7?2?3?5例:62第62頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四習(xí)題:1.1963第63頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.4元件約束關(guān)系若一個二端元件,在任一時刻其電壓與電流的關(guān)系可以唯一地用u-i平面上一條曲線所表征,即有代數(shù)關(guān)系
f(u,i)=0則此二端元件稱為電阻元件。1.4.1電阻元件
由歐姆定律定義的電阻元件,稱為線性電阻元件。
u(t)=Ri(t)或i(t)=Gu(t)電阻,單位為歐(Ω)電導(dǎo),單位為西門子(S)64第64頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四討論:電阻元件的分類電阻可以是線性的或非線性的,時不變的或時變的。
iuiut1t2iuiut1t265第65頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四線性時不變電阻滿足齊次性、可加性、雙向性:線性時變電阻滿足66第66頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四非線性時變電阻滿足隧道二極管電流是電壓的單值函數(shù)充氣二極管電壓是電流的單值函數(shù)二極管單調(diào)型電阻非線性電阻元件的電阻有兩種表示方式:靜態(tài)電阻和動態(tài)電阻67第67頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四關(guān)于參考方向如電阻的電壓和電流的參考方向相反則歐姆定律寫為u
–Ri或i
–Gu公式必須和參考方向配套使用!68第68頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四功率和能量p
–ui–(–Ri)ii2R
–u(–u/R)=u2/R功率:能量:可用功率表示。從-∞
到
t電阻消耗的能量
對任意的t,有w(t)≥0,則稱此元件為無源元件。否則,稱為有源元件。69第69頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四開路與短路當(dāng)R=0(G=
),視其為短路。
i為有限值時,u=0。當(dāng)R=(G=0),視其為開路。
u為有限值時,i=0。ui0開路ui0短路70第70頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.4.2獨立電源1.電壓源不論外部電路如何變化,其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)的電源定義為理想電壓源,簡稱電壓源。電壓源伏安特性曲線電壓源的表示符號71第71頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四討論:特點:(a)端電壓由電源本身決定,與外電路無關(guān);(b)通過它的電流是任意的,由外電路決定。理想電壓源的開路與短路uS+_iu+_(1)開路
i=0(2)理想電壓源不允許短路獨立電壓源可以看作是一個非線性電阻
72第72頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四2.電流源不論外部電路如何,其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)的電源,定義為理想電流源,簡稱電流源。電流源伏安特性曲線電流源的表示符號IS,iS73第73頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四討論特點:(a)電源電流由電源本身決定,與外電路無關(guān);(b)電源兩端電壓是由外電路決定。理想電流源的短路與開路(2)理想電流源不允許開路。(1)短路:i=iS
,u=0
獨立電壓源可以看作是一個非線性電阻
74第74頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四3.幾種典型的獨立源信號波形(1)單位階躍函數(shù)ε(t)延時單位階躍函數(shù)ε(t-t0)75第75頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四討論:階躍函數(shù)可以簡化電路的表示??捎秒A躍函數(shù)表示電子技術(shù)中經(jīng)常遇到的分段常量信號。01f(t)tt00Af(t)tt02t03t04t0(矩形)脈沖脈沖串76第76頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(2)單位沖激函數(shù)(狄拉克函數(shù))0tΔ/2pΔ(t)-Δ/21/Δ0tδ(t)單位延時沖激函數(shù)0tδ(t-t0)t00tAδ(t-t0)t0A77第77頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四討論:沖激函數(shù)所含的面積稱為沖激函數(shù)的強度。沖激函數(shù)是用其強度而不是其幅度來表征的。例如,單位沖激電流是指強度為1單位(1庫侖[C]),而不是幅度為1單位(1A)的沖激電流(電流的幅值為無限大)。沖激函數(shù)是階躍函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。78第78頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四篩分性質(zhì)單位斜坡函數(shù)和單位對偶沖激函數(shù)一個任意波形可以用沖激函數(shù)的積分來表示79第79頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四(3)正弦波形
正弦信號是余弦函數(shù)、正弦函數(shù),都稱正弦量。
正弦量三要素:振幅、角頻率、初相位。80第80頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四習(xí)題:1.20;1.21;1.2281第81頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.4.3受控源
受控源是一種雙口電路元件,它含有兩條支路:控制支路和受控支路。受控支路的電壓或電流受控制支路電壓或電流的控制。四種形式的受控源1受電壓控制的電壓源,即VCVS.2受電流控制的電壓源,即CCVS.3受電壓控制的電流源,即VCCS.4受電流控制的電流源,即CCCS.82第82頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四VCVSCCVS:電壓放大倍數(shù)r:轉(zhuǎn)移電阻83第83頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)CCCSVCCS:電流放大倍數(shù)84第84頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四討論:,g,,r為常數(shù)時,被控制量與控制量滿足線性關(guān)系,稱為線性受控源。雙口電路元件可以有兩個代數(shù)方程定義:注意受控源與獨立電源的區(qū)別。受控源的有源性和無源性受控源是有源元件。85第85頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四例:求圖示電路中的U。解:例:求圖示電路a、b端鈕的等效電阻Rab。解:寫出a、b端鈕的伏安關(guān)系:
U=8I+5I=13I
所以Rab=U/I=13Ω86第86頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四習(xí)題:1.24;1.2587第87頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.4.4運算放大器
最早開始應(yīng)用于1940年,主要用于模擬計算機,可模擬加、減、積分等運算,對電路進行模擬分析。1960年后,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,運算放大器逐步集成化,大大降低了成本,獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。
目前,集成運算放大器是使用最為廣泛的電路器件之一。88第88頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四1.電路符號
u-:反相輸入端,輸入電壓u+:同相輸入端,輸入電壓
uo:輸出端,輸出電壓實際運放均有直流電源端,在電路符號圖中一般不畫出。運放具有“單方向”性質(zhì)(圖中圖形符號就代表這種性質(zhì))。(其中參考方向如圖所示,每一點均為對地的電壓,在接地端未畫出時尤須注意。)A:開環(huán)電壓放大倍數(shù),可達十幾萬倍:公共端(接地端)89第89頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四2.運算放大器的外特性設(shè)在a,b間加一電壓ui=u+-u-,則可得輸出uo和輸入ui之間的轉(zhuǎn)移特性曲線如下:分三個區(qū)域:①線性工作區(qū):|ui|
<ε,則uo=Aui②正向飽和區(qū):③反向飽和區(qū):ui>ε,則uo=Esui<-
ε,則uo=-Es這里ε是一個數(shù)值很小的電壓,例如Es=13V,A=105,則
ε=0.13mV。90第90頁,共106頁,2023年,2月20日,星期四3.電路模型(工作于線性區(qū))Ri
:運算放大器兩輸入端間的輸入電阻。Ro:運算放大器的輸出電阻。
91第
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