計算機電路基礎(1)課件

計算機電路基礎（1）課程簡介文字教材、參考書面授輔導音像教材、網上學習作業(yè)、實驗學習者學習環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)1－自學利用好文字教材、音像教材、CAI課件等教學資源進行自主學習，培養(yǎng)自我學習的能力。文字教材：①主教材《計算機電路基礎（1）》②實驗教材《計算機電路基礎（1）實驗》音像教材：14講CAI課件：《數字電子電路》CAI課件參考書《模擬電路與數字電路》自考教材《模擬電路與數字電路同步輔導／同步訓練》學習環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)2－面授輔導（重點難點、解題思路與方法，問題討論）環(huán)節(jié)3網上討論、答疑電子郵件、電話答疑lixl@學習環(huán)節(jié)－作業(yè)和實驗作好習題是理解和鞏固所學知識的重要環(huán)節(jié)?！队嬎銠C電路基礎作業(yè)與評價》中央廣播電視大學編制①可能有印刷錯誤②可能有超綱或超考試范圍的題目措施：對原題作修正或刪去。作業(yè)書寫請用鋼筆、直尺等工具。本課程是實踐性較強的課程，結合實驗有助于對課程的理解。

第一章電路分析的基礎知識

電路中的主要物理量掌握電流的參考方向、電壓的參考極性等概念。電路的基本元件掌握電阻、電容、電感、電壓源、電流源伏安關系式。基爾霍夫定律掌握列寫KCL、KVL的方法。簡單電阻電路的分析方法掌握等效變換計算方法；熟悉戴維南定理及疊加定理。1.2電路中的主要物理量1.2.1電流及其參考方向電荷的定向移動形成電流，電流的大小用電流強度表示（電流強度簡稱電流）。電流(強度)：單位時間內通過導體截面的電荷量。大寫I表示恒定的電流（直流電流）小寫i表示電流的一般符號電流的方向用箭頭表示。正電荷在電場力作用下是從電勢高處向電勢低處移動，所以導體中電流的方向是從電勢高的一端流向電勢低的一端。任意假設的電流方向稱為電流的參考方向。（ａ）電流實際方向（ｂ）電流實際方向（ｃ）電流實際方向a→bb→a不能確定1.2電路中的主要物理量1.2.2電壓和電位從a點到b點兩點間的電壓定義為單位正電荷由a點移至b點電場力所做的功。選擇電路中某個點作為參考點，電路中其它各點到參考點的電壓稱為相應點的電位，參考點的電位規(guī)定為零。-+-+24V6Ω4Ω3Ω36Vaob電壓與電位的關系：1.2電路中的主要物理量1.2.2電壓及其參考極性電壓的方向是從高電位端指向低電位端，即電壓的方向指示的是電位降落的方向。A點至B點電場力做正功，則A點至B點電位降低，電壓極性標為A點至B點電場力做負功，則A點至B點電位升高，電壓極性標為－＋電路中對a、b兩點任意假設的電壓極性稱為電壓的參考極性。實際極性與參考極性一致實際極性與參考極性相反-+-+24V6Ω4Ω3Ω36Vab＋－(a)從a點到b點為電壓降(b)從a點到b點為電壓升我們常用電壓符號下標的書寫次序表示該電壓的參考方向。cb_+a關聯參考方向在電路分析中,常采用關聯參考方向的標注方法所謂關聯參考方向,是對某一元件而言,電壓的參考極性與電流的參考方向相一致。(a),（c)關聯;(b),(d)非關聯1.2電路中的主要物理量1.2.3

功率功率定義為單位時間內電路元件吸收或產生的能量關聯參考方向下元件吸收的功率p=ui非關聯參考方向下元件吸收的功率p=-ui教材p7：國際單位制中u、i、p的單位以及輔助單位，如μA

，mA，kV等。P36習題6，7。1.3電路的基本元件電路的基本元件：電阻元件、電容元件、電感元件、電壓源、電流源。電路元件在電路中的作用或者說它的特性是由其端鈕上電壓與電流的關系即伏安關系（VAR）來決定的。教材p81.3電路的基本元件1.3.1電阻元件其電壓與電流的比值是一個常數，稱為該電阻元件的電阻，用符號R表示。電阻的單位是歐姆(Ω)。伏安關系iu01.3電路的基本元件1.3.1電阻元件電阻元件另一個參數是電導，電導定義為電阻的倒數，用符號G表示電導的單位是西門子（S）1.3電路的基本元件電路術語：開路使流過某個電路元件的電流為零，稱為把此電路元件開路。短路使某個電路元件兩端的電壓為零，稱為把此電路元件短路?！痢?.3電路的基本元件1.3.4電壓源理想電壓源模型：它的端鈕電壓總是保持某個恒定值，而與通過它的電流無關。電壓源元件端鈕的伏安關系可寫為（1）電壓源吸收的功率（2）特例US＝0，ａ、ｂ兩點間相當于短路。-+-+24V6Ω4Ω3Ω36V＋24V6Ω4Ω3Ω＋36Vaooa1.3電路的基本元件1.3.5電流源理想電流源模型：它的端鈕上的電流總是保持某個恒定值，與通過它兩端的電壓無關。電流源元件端鈕的伏安關系可寫為（1）電流源吸收的功率（2）特例IS＝0，ａ、ｂ兩點間相當于開路。1.3電路的基本元件實際電壓源模型：理想電壓源與一個內阻RS的串聯組合；實際電流源模型：理想電流源與一個內阻RS的并聯組合。電路的組成及電路分析的概念每一個二端元件稱為一條支路流過同一個電流的幾個電路元件的串聯組合稱為一條支路123456電路的組成及電路分析的概念元件的連接點稱為節(jié)點三個及三個以上支路的連接點稱為節(jié)點電路的組成及電路分析的概念由支路構成的閉合路徑稱為回路.123456(4，2，5)(5，3，6)(1，2，3)(4，2，3，6)1.4基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律Kirchhoff’Currentlaw簡稱KCL基爾霍夫電壓定律Kirchhoff’Voltagelaw簡稱KVLKCL：對于電路中的任何一個節(jié)點，在任何時刻，流入（或流出）該節(jié)點的電流的代數和為零，即如何列寫節(jié)點KCL方程方法一首先要規(guī)定以電流流入節(jié)點為正，還是以電流流出節(jié)點為正，如取流入節(jié)點的電流為正，根據各支路電流的參考方向，列寫ａ點的KCL方程如下方法二流入節(jié)點ａ的電流總和＝流出節(jié)點ａ的電流總和=？如何列寫節(jié)點KCL方程應用KCL解題涉及了兩套正負符號：〔1〕列寫KCL方程時由各支路電流的參考方向決定的正、負號；〔2〕代入數值時各支路電流本身的正、負值。=？1.4基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律Kirchhoff’Currentlaw簡稱KCL基爾霍夫電壓定律Kirchhoff’Voltagelaw簡稱KVLKVL：對于電路中的任何一個回路，在任何時刻，沿著該回路的所有支路的電壓降的代數和為零，即如何列寫回路KVL方程首先要規(guī)定回路的繞行方向是順時針還是逆時針，如選為順時針，則根據回路中各個元件電壓的參考方向，列寫KVL方程如何列寫回路KVL方程應用KVL解題涉及了兩套正負符號：〔1〕列寫KVL方程時根據各元件電壓的參考方向與回路的繞行方向是否一致而決定的正、負號；〔2〕代入數值時各元件電壓本身的正、負值。如何直接求回路中某元件的未知電壓如何直接列寫：ux=…，uy=...某元件的未知電壓等于從其假定的“＋”極性端沿任一路徑到其“－”極性端，其路徑上各元件的電壓降的代數和。12345ab電路如圖所示，試計算電壓UX的值。-+-+U4R12V3V-+-+-+R2R3R4UX－14V怎樣用KVL求解回路電流？-+-+10V2Ω8Ω6V求圖示電路中的電流。解：設電壓U1,U2如圖所示。I＋U1－－U2＋根據KVL列寫方程：如圖所示電路中，求電壓Uab。若6V電源電壓改為10V，電壓Uab的數值是（）。

a）0Vb）2Vc）10Vd）8V-+-+10V2Ω8Ωab6V＋Uab－＋U1－－U2＋I

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換1.5.1二端網絡的等效電路中的某個部分只有兩個端鈕與電路中的其他部分連接，這部分電路稱為二端網絡。如果一個二端網絡與另一個二端網絡端鈕的伏安關系相同，則稱這兩個二端網絡互相等效。

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換理想電壓源與任何一個電路元件并聯時等效為一個理想電壓源。

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換理想電流源與任何一個電路元件串聯時等效為一個理想電流源。

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換R=R1∥R2=

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換分壓、分流公式P23公式（1.5.10）abab01年1月試題：電路如圖所示，試求電路I1、I2、I3的數值。51Ω+－30V78Ω95Ω+－U15Ω

1.5簡單電阻電路的分析方法——等效變換注意：等效變換過后只能用來求解外電路，不能用來求解被等效的電路。1.5簡單電阻電路的分析方法——戴維南定理戴維南定理：任何一個由電壓源、電流源、電阻組成的二端網絡，總可以用一個電壓源和一個電阻的串聯電路來等效。其電壓源的電壓等于該二端網絡的開路電壓UOC

，其串聯電阻的電阻值等于從二端網絡的端鈕看進去，該網絡中所有電壓源及電流源為零值時的等效電阻RO

。只需計算復雜電路中某一支路的電流或電壓時，應用戴維南定理來求解最為方便。應用戴維南定理求解某一支路的步驟如下：①斷開待求支路，其余電路為一個二端網絡。（畫出二端網絡）②計算二端網絡的開路電壓UOC

③計算二端網絡中所有電壓源及電流源為零值時的等效電阻RO（畫出電壓源及電流源為零值時的二端網絡）④二端網絡用戴維南等效電路代替，連接待求支路并求解。（畫出替代后的電路）2ΩI10V0.4Ω20V3Ω＋－＋－10V－＋15Ω＋－3V15Ω＋－U5Ω02年1月、3月試題：電路如圖所示，試求電路I的數值。01年3月試題：電路如圖所示，試求電路中電壓U的數值。＋2A2Ω2Ω－10V3ΩI2ΩI10V0.4Ω20V3Ω＋－＋－＋2A2Ω2Ω－10V3ΩI02年7月試題：用疊加定理求圖示電路中電壓UX的數值。03年1月試題：用戴維南定理求圖示電路中電壓UX的數值。－U6Ω1A4Ω＋－7V＋3Ω01年7月試題：用戴維南定理求圖示電路中電壓U的數值。1.5簡單電阻電路的分析方法——疊加定理疊加定理：電路中任何一