電路與電子學基礎復習與總結包括復習題PPT課件

1、例1節(jié)點a：I1I2+I3=0列KCL方程電路中含有理想電流源，列寫支路電流方程.解法1.列KVL方程11I2+7I3= U7I111I2=70-Ua1270V6A7b+I1I3I2711增補方程：I2=6A+U_1解法2.70V6A7b+I1I3I2711a由于I2已知，故只列寫兩個方程節(jié)點a：I1+I3=6避開電流源支路取回路7I17I3=70第2章 電路的分析方法第1頁/共60頁例2節(jié)點a：I1I2+I3=0電路中含有受控源，列寫支路電流方程.解11I2+7I3= 5U7I111I2=70-5U增補方程：U=7I3a1270V7b+I1I3I2711+5U_+U_有受控源的電路，方程列寫

2、分兩步：(1) 先將受控源看作獨立源列方程；(2) 將控制量用未知量表示，并代入(1)中所列的方程，消去中間變量。第2章 電路的分析方法第2頁/共60頁第2章 電路的分析方法例3列寫圖示電路的回路電流方程。 解法1：選網(wǎng)孔為獨立回路。設電流源和受控電流源兩端的電壓分別為U2和U3，則回路電流方程為回路1 回路2 回路3 回路4 方程中多出U1、U2 和U3三個變量，需增補三個方程 第3頁/共60頁第2章 電路的分析方法解法2：使回路電流僅通過一個電流源，獨立回路的選取如圖所示，回路方程為 回路1 回路2 回路3 回路4 方程中多出U1一個變量，需增補一個方程 第4頁/共60頁(1)設參考點，把

3、受控源當作獨立源列方程；(2) 用結點電壓表示控制量。列寫電路的結點電壓方程。 213iS1R1R4R3gu3+ u3_R2+r iiR5+uS_解例4riun=13111(guiuRuRuRRRnnn+-=-+5335342415)111(11RuguuRRRuRuRSnnn-=+-2233Ruiuunn-=-=第2章 電路的分析方法第5頁/共60頁列寫電路的結點電壓方程。 1V2321534VU4U3A312注：與電流源串接的電阻不參與列方程。增補方程：U = Un3例5V41=nu5415 .0)2315 .01 (321Uuuunnn+-=-+-A3)2 .

4、05 . 0(5 . 032=+-nnuu第2章 電路的分析方法解：第6頁/共60頁求U和I 。90V2121100V20A110VUI解應用結點電壓法。312解得：例6Vun1001=Vun2101101002=+=205050321=+-nnnuuu.+=nuV1952013=+=nuUA1201/ )90(2-=-=nuI第2章 電路的分析方法第7頁/共60頁計算電壓u電流i ？拆分電路u（1）10V2i (1)12i（1）u10V2i1i25Au(2)2i (2)1i (2)25A受控源始終保留10V電源作用：5A電源作用：例7 )/()()()(122101

5、1+-=iiAi21=)(Viiiu63211111=+ =)()()()( )()()()(02512222=+ +iiiAi12-=)(Viu212222=- -=-=)()()(Vu826=+=Ai112=-+=)(第2章 電路的分析方法第8頁/共60頁求圖示電路中的U0 。336I+9V+U0ab+6IUocab+Req3U0-+解(1) 求開路電壓UocUoc=6I+3II=9/9=1AUoc=9V+Uoc(2) 求等效電阻Req方法1：加壓求流法例8第2章 電路的分析方法第9頁/共60頁U=6I+3I=9II=I06/(6+3)=(2/3)I0U =9 (2/3)I0=6I0Req

6、 = U /I0=6 36I+Uab+6II0方法2：開路電壓短路電流法(Uoc=9V)6 I1 +3I=9I=-6I/3=-2II=0Isc=I1=9/6=1.5AReq = Uoc / Isc =9/1.5=6 36I+9VIscab+6II1獨立源置零獨立源保留第2章 電路的分析方法第10頁/共60頁(3) 等效電路abUoc+Req3U0-+69V求負載RL消耗的功率。10050+40VRLab+50VI14I1505解(1) 求開路電壓Uoc例9V393630= +=U第2章 電路的分析方法第11頁/共60頁10050+40VabI14I150+Uoc10050+40VabI1200

7、I150+Uoc+40100200100111= =+ + +IIIA1 . 01=IV101001=IUoc(2) 求等效電阻Req用開路電壓、短路電流法Isc50+40VabIsc50A4 . 0100/40=scI=254 . 0/10scoceqIUR第2章 電路的分析方法第12頁/共60頁abUoc+Req52510V50VILA2306052550=+=ocLUIW204552=LLIP第2章 電路的分析方法第13頁/共60頁RL為何值時其上獲得最大功率，并求最大功率。20+20Vab2A+URRL10(1) 求開路電壓Uoc(2) 求等效電阻Req=20IUReqUocI1I22

8、021RUII= = =AII221= =+ +IIIU202/2010=+=V6020201022=+=IUoc20+Iab+UR1020RUUI2I1221III= = =A121= II例1020RU第2章 電路的分析方法第14頁/共60頁(3) 由最大功率傳輸定理得:=20eqLRR時其上可獲得最大功率W4520460422max=eqocRUP注（1）最大功率傳輸定理用于一端口電路給定,負載電阻可調(diào)的情況;（2）一端口等效電阻消耗的功率一般并不等于端口內(nèi)部消耗的功率,因此當負載獲取最大功率時,電路的傳輸效率并不一定是50%;（3）計算最大功率問題結合應用戴維寧定理或諾頓定理最方便.第

9、2章 電路的分析方法第15頁/共60頁例1R2+_Li1i2i3R1Cu畫出電路的相量模型正弦交流電路中,已知R1=1k, R2=10, L=500mH, C=10F,U=100V, =314rad/s,求:各支路電流。解-=- =-=13.28911.9247.3181000)47.318(10001)1(111jjjCjRCjRZww第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第16頁/共60頁+=+=1571022jLjRZw-=-=+-=+=o3 .5299.166 13.13211.102 1571013.28911.92 21jjjZZZAZUIooo&3 .526 . 03 .5299.1

10、6601001=-=AjICjRCjIooo&20181. 03 .526 . 07 .175 .104947.31811112-=-=-=wwAICjRRIooo&7057. 03 .526 . 07 .175.1049100011113=-=-=w第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第17頁/共60頁例2圖示電路I1=I2=5A，U50V，總電壓與總電流同相位，求I、R、XC、XL。解252505= = =LLXX = = = = + += =2102502552505CXRR令等式兩邊實部等于實部，虛部等于虛部00 =CCUU&設5 ,05201jII=&04525

11、55=+=jI&)1(2505)55(45500jRjXjUL+=+=&第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第18頁/共60頁VUUL50=252550LX=2105250RXC畫相量圖計算第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第19頁/共60頁例3圖示電路為阻容移相裝置，如要求電容電壓滯后于電源電壓/3，問R、C應如何選擇?IjXIRUCS&- -= = 解1CSCCCSjXRUjXUjXRUI- - -= =- -= =& ,1+ += =CRjUUCSw w&也可以畫相量圖計算360tan0= = =CRw wCRCIRIUUCRw ww w= = = = =/360t

12、an0第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第20頁/共60頁例4 三表法測線圈參數(shù)。已知f=50Hz，且測得U=50V，I=1A，P=30W。解方法一VA50150= = UISvar40 30502222=-=-=PSQ=301302IPRHXLL127. 010040=w第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析=401402IQXL第21頁/共60頁方法二 又方法三 cosjUIP =6 . 015030cos=UIPj30130 222=IPRRIP50150|=IUZ22)(|LRZw+=H127. 03144030501|12222=-=-=314RZLw50150|=IUZ= =300.650cosZjR

13、408 . 050sin|L=jZX第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第22頁/共60頁已知：電動機 PD=1000W，cosD =0.8(感性),U=220V，f =50Hz，C =30F。 求電路的功率因數(shù)。例5解A68. 58 . 02201000cos DDD=UPIoDD8.36 ,0.8(cos =感性）Qo0220 =U&設08. 2 jj0220 , 8 .3668. 5ooD=-=CIICw&oD3 .1673. 433. 1 j54. 4 -=-=+=CIII& 96. 0)3 .16(0coscos oo=-=第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第23頁/共60頁圖

14、示為相序儀電路,說明測相序的方法.解例6應用戴維寧定理得等效電路。當C變化時，N在一半圓上移動。2/RReq=ACBACBBAocUUUUUUUUU&23)(21 2=+-=-+-=第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第24頁/共60頁若以接電容一相為A相，則B相電壓比C相電壓高。B相燈較亮，C相較暗(正序)。據(jù)此可測定三相電源的相序。NCBAN三相電源的相量圖電容斷路，N在CB線中點電容變化，N在半圓上運動，因此總滿足：AocUUAN&23=NCNBUU&第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第25頁/共60頁解例7已知Ul =380V，Z1=30+j40，電動機 P=1700W，cosj

15、=0.8(感性)。求：(1) 線電流和電源發(fā)出的總功率；(2) 用兩表法測電動機負載的功率，畫接線圖,求兩表讀數(shù)。(1)V0220NAo=UA1 .5341. 4 40j300220Z1NA1Aoo-=+=UI第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第26頁/共60頁電動機負載：總電流：W1700cos3 A2=IUPlA 9 .3623.3 9 .36 , 8 . 0cosA23. 38 . 03803cos3 A2A2oo-= =IPUPIl A9 .15623. 3B2o-=IA2 .4656. 7 9 .3623. 31 .5341. 4 A2A1Aooo-=-+-=+=IIIkW44.32.46c

16、os56.73803 cos3 A= =o總總IUPlkW74.13041.433 2121A1= = =RIPZ第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第27頁/共60頁表W1的讀數(shù)P1(2) 兩表的接法如圖P1=UACIA2cosj 1 = 3803.23cos( 30+ 36.9 ) =1218.5W表W2的讀數(shù)P2P2=UBCIB2cosj 2= 3803.23cos( 90 +156.9) = 3803.23cos( 30+ 36.9 )= 481.6W=P-P1W1*W2第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第28頁/共60頁例8根據(jù)圖示功率表的讀數(shù)可以測取三相對稱負載的什么功率？解畫出相量圖，由相量圖得功

17、率表的讀數(shù)P=UBCIAcos(900+j )=UlIlsinj 根據(jù)功率表的讀數(shù)可以測取負載的無功功率。PIUQll3sin3 =第3章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第29頁/共60頁V2)0()0(= = =- -+ +CCuuV667. 01)1/2()(= = = = Cus2332= = = = =CReq 0 33. 1667. 0)667. 02(667. 05 . 05 . 0 + += =- -+ += =- - -teeuttC1A2例113F+-uC已知t=0時合開關，求換路后的uC(t) 。解tuc2(V)0.6670 - -+ + - -+ + = =tcccceuuutu)(

18、)0()()(第4章 電路的暫態(tài)響應第30頁/共60頁例2t=0時開關閉合，求t0后的iL、i1、i2?解s5/1)5/5/(6 . 0/=RLA25/10)0()0(=+-LLiiiL+20V0.5H55+10Vi2i1A65/205/10)(=+=LitLLLLeiiiti-+-+=)()0()()(應用三要素公式A46)62(6)(55ttLeeti-=-+=V10)5()4(5 . 0)(55ttLLeedtdiLtu-=-=A225/ )10()(51tLeuti-=-=A245/ )20()(52tLeuti-=-=第4章 電路的暫態(tài)響應第31頁/共60頁三要素為：s5/1)5/5

19、/(6 . 0/=RLA25/10)0()0(=+-LLiiA65/205/10)(=+=LiA 46)62(6)(55ttLeeti-=-+=A22)20(2)(551tteeti-=-+=A24)42(4)(552tteeti-=-+=+20V2A55+10Vi2i10等效電路0110)2010()0(1=+-=+iA2110)1020()0(2=+-=+iA25/10)(1=iA45/20)(2=i第4章 電路的暫態(tài)響應第32頁/共60頁例3已知t=0時開關由12，求換路后的uC(t) 。2A410.1F+uC+4i12i18V+12解三要素為：4+4i12i1u+VuuCC8)0()0

20、(-=-+ViiiuC12624)(111=+=sCReq11.010= =Veetuttc-=-+=201212812)(=10/1011iuRiueq第4章 電路的暫態(tài)響應第33頁/共60頁例4已知：t=0時開關閉合，求換路后的電流i(t) 。解三要素為：+1H0.25F52S10ViVeeuuututtcccc210)()0()()(-+=-+=VuuCC10)0()0(=-+0)(=CusCReq5.025.021= =0)0()0(=-+LLiiAiL25/10)(=sRLeq2.05/1/2=AeeiiitittLLLL)1(2)()0()()(5-+-=-+=Aeetutitit

21、tCL255)1(22)()()(-+-=+=第4章 電路的暫態(tài)響應第34頁/共60頁例5i10V1Hk1(t=0)k2(t=0.2s)32已知：電感無初始儲能.t = 0 時合k1 , t =0.2s時合k2,求兩次換路后的電感電流i(t)。0 t 0.2sA25/10)(s2 . 05/1/0)0()0(1= = = = = = = = =- -+ +iRLii A52/10)(s5 . 0/A26. 1)2 . 0(2=+iRLiA26. 122)2 . 0(2 . 05=-=-eiA74. 35)()2 . 0(2- - - -= =teti解第4章 電路的暫態(tài)響應第35頁/共60頁A

22、225tei-=(0 t 0.2s)A74. 35)2 . 0(2-=tei( t 0.2s)it(s)0.25(A)1.262第4章 電路的暫態(tài)響應第36頁/共60頁 O + +VCC(+15V) C4 + T1 C1 + R2 11k C3 + 10F T2 + 47F R3 5.1k 10F R7 3.3k RL 5.1k 10F vi vo R1 51k I R6 150k A R5 1k R4 51 IB1 C2 + 共射-共集兩級阻容耦合放大電路如圖所示。已知三極管T1、T2的1 =2 = 50，UBE = 0.7V。 (1) 求電路的輸入電阻ri和輸出電阻ro；(2) 當RL接在

23、第一級輸出端A、O點之間，并斷開電容C2時，求第一級電壓增益。(3) 當RL按圖所示連接在第二級輸出端時，試計算電路總的電壓增益。例1第6章 基本放大電路第37頁/共60頁首先應進行靜態(tài)分析以確定rbe1和rbe2的值。阻容耦合放大電路各級靜態(tài)工作點獨立，可以分級計算。對電路第一級第6章 基本放大電路解V2212CCB1=+=RRRVVmA24. 154BEB1E1=+-=RRUVI=+=k27. 126)1 (200E11be1Ir對電路第二級mA035. 0)1 (726BECCB2=+-=RRUVIE2B22C2mA75. 1III=+=k96. 026)1 (200E22be1Ir第3

24、8頁/共60頁 Vo Ib2 R6 rbe2 R3 Ib1 rbe1 R1/R2 + Vi + R7 Ib1 Ib2 R4 RL Vo1 + A O O + +VCC(+15V) C4 + T1 C1 + R2 11k C3 + 10F T2 + 47F R3 5.1k 10F R7 3.3k RL 5.1k 10F vi vo R1 51k I R6 150k A R5 1k R4 51 IB1 C2 + 第6章 基本放大電路 為了求解電路的輸入電阻ri、輸出電阻ro和放大倍數(shù)Au，應先畫出電路的微變等效電路。第39頁/共60頁(1) 電路的輸入電阻ri為(2) 當RL接在第一級輸出端A、O

25、點之間，并斷開電容C2時，第一級電壓增益為第6章 基本放大電路=+=k66. 2)1 (/41be121i1iRrRRrr電路的輸出電阻ro為=+=k11. 01)/(/236be27o2oRRrRrr Vo Ib2 R6 rbe2 R3 Ib1 rbe1 R1/R2 + Vi + R7 Ib1 Ib2 R4 RL Vo1 + A O 95.32)1 ()/(41be1L31u-=+-=RrRRA第40頁/共60頁第6章 基本放大電路=+=k11.61)/)(1 (/L72be26i2RRrRr(3) 當RL按圖所示連接在第二級輸出端時，電路總的電壓增益為u2u1uAAA =41be1i231

26、u1)1 ()/(RrrRA+-= Vo Ib2 R6 rbe2 R3 Ib1 rbe1 R1/R2 + Vi + R7 Ib1 Ib2 R4 RL Vo1 + A O 82.60u1-=A99. 0/)(1 ()/)(1 (L72be2L72u2=+=RRrRRA21.60u2u1u-=AAA第41頁/共60頁 Cb1 vi T1 Rg VDD Cb2 vo Rc T2 Re RL + - g gm Rc s + - RL d e c + - gsV& vi oV& vi gsV& vi iV& vi bI& vi rbe bI& vi Re

27、Rg b 圖示電路，已知VDD=18V，Rg=1M，Re=50，Rc=RL=5k，場效應管的互導gm=2mA/V，rds很大可以忽略；三極管的 =100，rbe=1k。（1）說明T1、T2各屬什么組態(tài)；（2）畫出電路的微變等效電路；（3）求電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻?解（1）電路由兩級組成。T1為源極輸出的電壓跟隨器，T2為具有電壓放大功能的共射極電路。例2第6章 基本放大電路（2）電路的微變等效電路。第42頁/共60頁 + - g gm Rc s + - RL d e c + - gsV& vi oV& vi gsV& vi iV& vi bI&a

28、mp; vi rbe bI& vi Re Rg b ) /(LcboRRIV& - -= =bebbegsi)1(IRIrVV& + + + += =bgsmIVg&= =而bebemi)1(1IRrgV& + + + += = 3605. 081121)5/5(802)1 (1) /(ebemLcmioV-+-=+-=RrgRRgVVA&所以輸入電阻 Ri = Rg =1M第6章 基本放大電路（3）電路的輸出電壓為電路的輸入電壓為電壓放大倍數(shù)輸出電阻 Ro = Rc =5k第43頁/共60頁已知電路中運放為理想元件，求該電路的輸入輸出關系和輸入

29、電阻。解：例111Ruii=2O2Rui-=21ii =i12ouRRu-=ii1221o21o22)(22uuRRRRuRRu=-=-=)11(21iii1ii021i1iRRuRuuRuRuuRuiii-=-=-=-=111iii111RRRRRRiur-=-=第7章 集成運算放大器第44頁/共60頁有對稱方波加在積分電路的輸入端，電阻、電容分別為R= 50k，C=0.1F，且t=0時vo=0。試畫出理想情況下輸出電壓的波形，并標出其幅值。 - -= =mstR50iodVC1vV10dk50V10F0.1150- -= = - -= = mst 解:因此，三角波的正向峰值為+10V，負向

30、峰值為10V。例2第7章 集成運算放大器第45頁/共60頁圖示電路，運算放大器工作在線性區(qū)。（1）求輸出電壓u0和輸入電壓ui的關系？（2）說明電路中引入反饋的性質(zhì)和類型。 解：（1）因為 所以 例32oouuRRRu=+=-tRuuRuuCuud)(1oic+-+-=-uu =+tuRCtRuuRuuCud1d)22(12ioooio=-+-=第7章 集成運算放大器第46頁/共60頁 （2）連接運放輸出端與反相輸入端的電阻R引入了電壓串聯(lián)負反饋；連接運放輸出端與同相輸入端的電阻R引入了正反饋。tuRCud2io=第7章 集成運算放大器第47頁/共60頁設比較器輸出的高、低電平分別為VOH和V

31、OL。畫出單門限電壓比較器的電壓傳輸特性。I211REF212NvvRRRVRRR+ + + += =R2VREF+R1vI=0 VT= vI=REF12VRR- -解：利用疊加原理可得 本題中，輸出電壓發(fā)生跳變時對應的vP= vN=0，即 由此可求出門限電壓 電壓傳輸特性(注意輸出電壓的高、低電平，門限電壓和輸出電壓的跳變方向) 。例4第7章 集成運算放大器第48頁/共60頁比較器電路參數(shù)和輸入信號vI的波形如圖所示。畫出電壓傳輸特性和輸出電壓vO的波形。 求門限電壓 V3V151561531OL1T- -= =+ + - -= =+ += =- -RRVRVV3V15156531OH1T=

32、 =+ + = =+ += =+ +RRVRV畫傳輸特性 解：3101PITRRRV+ += = = =vvv畫出vO的波形 例5第7章 集成運算放大器第49頁/共60頁求門限電壓。令 0255T=-=-UV5255T=+=+U畫傳輸特性。注意輸出電壓的高、低電平，門限電壓和輸出電壓的跳變方向 。 解：例6第7章 集成運算放大器圖示比較器電路，已知UR=1V, UZ=5V 。畫出電壓傳輸特性?354i5454343PR)/()/()/()(/(RRRuRRRRRURRUUZ+=25iZUu=解得所以第50頁/共60頁解:根據(jù)單相橋式整流電路的工作原理，分析圖示電路在出現(xiàn)下述故障時會產(chǎn)生什么現(xiàn)象

33、。(a) D1的正負極接反；(b) D1短路；(c) D1開路。 v1 Tr v2 D1 D2 D4 D3 RL vO iD1.3 iD2.4 a b d c 電網(wǎng)電壓 （a） (a) 如D1的正負極接反，則在v2的負半周D2、D1導通，變壓器副邊處于短路狀態(tài)，D2、D1及變壓器因電流過大會損壞；而在v2的正半周電路不能形成通路，負載RL上無電流流過，vO=0。 (b) 若D1兩端短路，則在v2的負半周會形成短路，D2導通時將流過較大電流，使D2和變壓器副邊線圈損壞。 (c) 如D1開路，電路變成了半波整流電路，輸出電壓下降為正常情況下的1/2。例1第8章 功率電子電路第51頁/共60頁（a）

34、試分析整流原理，畫出iD1、iD2、vO及整流管電壓vD1的波形。（b）已知V2為10V，RL為100。求整流輸出電壓平均值VO，并確定整流管的極限參數(shù)。 tV sin222221= = = vv單相全波整流電路如圖所示，變壓器副邊線圈中心抽頭接地，且 ，設變壓器的線圈電阻和二極管的正向壓降可以忽略不計。 D1 RL Tr v1 v21 vO iD1 vD1 v22 D2 iD2 vD2 wt wt wt 2 3 4 2 3 4 2 3 4 v2 vO vD1 22V 22V wt 2 3 4 iD1,iD3 wt 2 3 4 0 0 0 0 0 iD2,iD4 -222V 例2解:（a）波形

35、如圖。第8章 功率電子電路第52頁/共60頁 （b）求整流輸出電壓平均值VO，并確定整流管的極限參數(shù) V9V1090902222O= = = = = =. VVVA04501002V10909021212OD.= = = = = = =LRVIIV28222= = =VVRM第8章 功率電子電路 D1 RL Tr v1 v21 vO iD1 vD1 v22 D2 iD2 vD2 wt wt wt 2 3 4 2 3 4 2 3 4 v2 vO vD1 22V 22V wt 2 3 4 iD1,iD3 wt 2 3 4 0 0 0 0 0 iD2,iD4 -222V 第53頁/共60頁直流穩(wěn)壓電源電路如圖所示。 (1) 說明整流電路、濾波電路、調(diào)整管、基準電壓電路、比較放大電路、采樣電路等部分各由哪些元件組成。 (2) 標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端。 (3) 寫出輸出電壓的表達式。(2) 為了使電路引入負反饋，集成運放的輸入端應為上“”下“”。 解:(1)(3) 由集成運放兩輸入端的虛短關系VP VN，可得 當R2滑動端移到上端時 當R2動端置下端時 minO321321ZVRRRRRV+ + + += =maxO32131ZVR