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大平臺(tái)課程系列
基本電路理論
BasicCircuitTheory教師:田社平1緒論電路理論是整個(gè)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(zhuān)業(yè)課,電路理論課是一門(mén)兼具理論性和工程應(yīng)用性的課程,是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。
2CircuitChargeElectricityCircuitTheoryCircuitAnalysisCircuitDesignElectromagneticFieldTheoryElectromagneticField3三個(gè)基本概念:信號(hào)、電路和系統(tǒng)信號(hào)是運(yùn)載信息的工具(信號(hào)的任務(wù)和本質(zhì))。電信號(hào)的基本形式就是變化的電壓和電流,如電話(huà)信號(hào)、電視信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)以及電子計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)等。電路是對(duì)信號(hào)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(hào)/能量通過(guò)的全部電路和設(shè)備的總和,因此,系統(tǒng)所涉及的問(wèn)題是全面性的,電路所關(guān)心是為實(shí)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(wèn)題。4
信號(hào)/能量在電路中傳輸時(shí),根據(jù)條件的不同存在兩中不同的分析研究方法:電磁場(chǎng)理論的方法和電路理論的方法。麥克斯韋電磁場(chǎng)方程組:電位移D電荷q磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場(chǎng)強(qiáng)度E磁場(chǎng)強(qiáng)度H傳導(dǎo)電流+運(yùn)流電流I5電磁場(chǎng)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(chǎng)的傳播以及電磁能的輻射等等。
用電磁場(chǎng)理論描述電路:復(fù)雜、較深?yuàn)W的數(shù)學(xué)。電路理論:電磁場(chǎng)理論的特例。靜止/運(yùn)動(dòng)的電荷6電路理論是在空間的特定情況下研究各種電磁過(guò)程。它只研究電路元件的外部功能,不討論電磁場(chǎng)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(chǎng):庫(kù)侖電場(chǎng)(電容、導(dǎo)體)感應(yīng)電場(chǎng)(電感、互感)局外電場(chǎng)(電源)7
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(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法。電路理論近似地認(rèn)為,熱能消耗集中在電阻元件中,磁場(chǎng)能集中在電感元件中,電場(chǎng)能集中在電容元件中,聯(lián)接元件的導(dǎo)線(xiàn)除了構(gòu)成電流的通路外無(wú)任何其它能量的交換。
8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(jì)算電路各部分的電壓及電流,研究電路的激勵(lì)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(jì)電路的形式并計(jì)算電路元件的參數(shù),從而確定電路的結(jié)構(gòu)。9電路分析的基本觀點(diǎn)抽象的觀點(diǎn):建模工程近似的觀點(diǎn):等效的觀點(diǎn):10歷史回顧吉伯特黃帝基礎(chǔ)階段初始階段16001000263701900180017002000年電氣時(shí)代(1882)無(wú)線(xiàn)電時(shí)代(1894)TV時(shí)代(1836)計(jì)算機(jī)時(shí)代(1846)固態(tài)電路時(shí)代(1847)IC時(shí)代(1858)11教材:《電路基礎(chǔ)》關(guān)于學(xué)習(xí)方法參考文獻(xiàn):《電路理論基礎(chǔ)》陳希有
《簡(jiǎn)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)http:///dl/基本電路理論用戶(hù)名:sptian
密碼:12345612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(jiǎn)單分析方法131.1電路和電路模型1.1.1實(shí)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(chēng)網(wǎng)絡(luò)。電熱水器電路14實(shí)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(hào)表示。理想電阻、電容元件模型符號(hào)1516電路模型圖----將實(shí)際電路中各個(gè)部件用其模型符號(hào)表示而畫(huà)出的圖形。171.1.2集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路:整個(gè)電路可以看成電磁空間的一個(gè)點(diǎn),電路變量是時(shí)間的函數(shù)。條件:如果實(shí)際電路的幾何尺寸遠(yuǎn)小于其工作信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí),可以認(rèn)為電流傳送到電路的各處是同時(shí)到達(dá)的,即沒(méi)有時(shí)間延遲分布參數(shù)電路:電路變量是時(shí)間、空間的函數(shù)。信號(hào)的波長(zhǎng):18例:一調(diào)頻接收機(jī)用一根2m長(zhǎng)的饋線(xiàn)和它的天線(xiàn)相連接。當(dāng)接收的信號(hào)頻率為100MHz時(shí),試問(wèn):a.該機(jī)輸入端處的瞬時(shí)電流與天線(xiàn)端處的瞬時(shí)電流是否相等?b.所用的饋線(xiàn)是否能用集中參數(shù)元件來(lái)逼近?19滿(mǎn)足集中化條件的電路的性質(zhì):(1)在任何時(shí)刻,流入二端集中參數(shù)元件任一端點(diǎn)的電流等于從另一端點(diǎn)流出的電流,且該元件兩個(gè)端點(diǎn)上的電位均為確定值(對(duì)選定的基準(zhǔn)點(diǎn)或稱(chēng)參考點(diǎn)而言);20(2)在任何時(shí)刻,流入多端集中參數(shù)元件任一端點(diǎn)的電流等于從其他端點(diǎn)流出電流之和,且其任一端點(diǎn)上的電位均為確定值(對(duì)選定的基準(zhǔn)點(diǎn)而言)。211.2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(qiáng)度簡(jiǎn)稱(chēng)電流,即:
式中dq為通過(guò)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(xiě)字母I表示。電流的單位是安培(A),簡(jiǎn)稱(chēng)安。22電流的實(shí)際方向:規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。電流的參考方向:假定為正電荷運(yùn)動(dòng)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(fù)值。231.2.2電壓及其參考方向電壓即電路中兩點(diǎn)之間的電位差,用u表示。即電壓的單位為伏特(V)。電壓的實(shí)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關(guān)聯(lián)參考方向:電流的流向是從電壓的“+”極流向“-”極,此時(shí)兩者參考方向一致;反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。251.2.3功率和能量電場(chǎng)力做功的速率。當(dāng)電流與電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),一段電路(或元件)吸收的功率為功率的單位為瓦特(W)。26當(dāng)電流與電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)功率是代數(shù)量,電路是否真正吸收功率,還要看計(jì)算結(jié)果p的正負(fù)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功率的計(jì)算:1.u,i取關(guān)聯(lián)參考方向p=uip<0實(shí)際提供5W2.u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向p=-uip>0實(shí)際吸收5W例
U=5V,I=
-1AP=UI=5(-1)=-5W例
U=5V,I=
-1AP=-UI=-5(-1)=5W281.3拓?fù)浼s束關(guān)系1.3.1圖論的基礎(chǔ)知識(shí)哥尼斯堡城七橋問(wèn)題
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)圖論已成為計(jì)算機(jī)輔助分析中很重要的基礎(chǔ)知識(shí),也是電路網(wǎng)絡(luò)分析、綜合等方面不可缺少的工具。29圖:一組節(jié)點(diǎn)和一組支路的集合,且每條支路的兩端必須終止在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)絡(luò)圖通常用符號(hào)G記之。畫(huà)圖:將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為圖時(shí),將支路用線(xiàn)段表示,支路間的連接用點(diǎn)表示。30圖論中部分名詞和術(shù)語(yǔ):(1)連通圖:在圖G中的任意兩節(jié)點(diǎn)之間至少存在一條由支路構(gòu)成的路徑,則稱(chēng)該圖為連通圖,否則為非連通圖。31圖論中部分名詞和術(shù)語(yǔ):(2)有向圖:圖中的每一條支路規(guī)定一個(gè)方向所得到的圖。32n端元件及其有向圖:33成對(duì)端鈕多端元件及其有向圖:例:34(3)子圖:設(shè)有一圖G,又有一圖Gi,其每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是G中的節(jié)點(diǎn),每條支路是G中的支路,則稱(chēng)Gi是G的子圖。35(4)樹(shù):對(duì)于任意一個(gè)連通圖G,如果它的子圖Gi符合下列三個(gè)條件,則稱(chēng)子圖為G的一個(gè)樹(shù):(a)它是連通的;(b)它包含子圖中的所有節(jié)點(diǎn);(c)它不包含回路。構(gòu)成樹(shù)的各支路稱(chēng)為樹(shù)支。其余的支路稱(chēng)為連支。連支的集合稱(chēng)為余樹(shù)或補(bǔ)樹(shù)。36(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(gè)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的支路數(shù)恰好是2條。37(6)基本回路:在選定樹(shù)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(shù)支組成的閉合回路,該回路稱(chēng)為基本回路。結(jié)論:基本回路數(shù)=b-n+138(7)平面圖:設(shè)一圖G,如果將其畫(huà)在平面上,且不出現(xiàn)兩條支路交叉于一個(gè)非節(jié)點(diǎn)處,那么稱(chēng)圖G為平面圖。
39(8)網(wǎng)孔:網(wǎng)孔是特殊的回路。對(duì)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(méi)有支路,則稱(chēng)該回路為網(wǎng)孔。40(9)割集:連通圖G的割集是一組不包括節(jié)點(diǎn)的支路集合。該支路集合滿(mǎn)足①移去該集的所有支路,使G成為兩個(gè)獨(dú)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(10)基本割集:對(duì)于任意一個(gè)連通圖G,選定一個(gè)樹(shù),將僅包含一條樹(shù)支的割集稱(chēng)為基本割集。
123456④②③①問(wèn)題:圖中的割集選定了哪一個(gè)樹(shù)?42網(wǎng)絡(luò)圖論的有關(guān)結(jié)論:對(duì)有n個(gè)節(jié)點(diǎn),b條支路的連通圖G及G的一個(gè)樹(shù)T,有結(jié)論1:在G的任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間,總有由T的樹(shù)支組成的唯一路經(jīng)。結(jié)論2:若不考慮根節(jié)點(diǎn)(或起始節(jié)點(diǎn)),每條樹(shù)支都有一個(gè)終止節(jié)點(diǎn),則樹(shù)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(shù)支構(gòu)成唯一的回路,即b-n+1個(gè)回路,并稱(chēng)單連支回路或基本回路。結(jié)論4:每條樹(shù)支都可和一些連支構(gòu)成一個(gè)唯一的割集,共有n-1個(gè)單樹(shù)支割集(基本割集)43習(xí)題:1.7;1.844GustavRobertKirchhoff(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基爾霍夫電流定律(KCL):對(duì)于集總電路的任一節(jié)點(diǎn),在任一時(shí)刻流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。節(jié)點(diǎn)①:節(jié)點(diǎn)②:節(jié)點(diǎn)③:節(jié)點(diǎn)④:KCL?46KCL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(wú)其它聯(lián)系,則有i1+i2+…+im=047KCL的第三種形式:對(duì)任意電路中閉合面也是成立的。48例??7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A
4–7–i1=0i1=–3A
49基爾霍夫電壓定律(KVL):對(duì)于集總電路的任一回路,在任一時(shí)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(diǎn)開(kāi)始按順時(shí)針?lè)较?也可按逆時(shí)針?lè)较颍├@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(fù)極),電壓為正,反之為負(fù)。50圖論在KCL、KVL中應(yīng)用:對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)為n,支路數(shù)為b的電路,有(1)獨(dú)立的KCL方程為n-1個(gè),且為任意的n-1個(gè)。(2)由每一個(gè)基本回路可以得到一個(gè)KVL方程,共得到b-(n-1)個(gè)獨(dú)立的KVL方程。因此,由KCL、KVL提供的獨(dú)立方程數(shù)為b。51對(duì)于有b條支路的電路,共有2b個(gè)電壓、電流變量。由b條支路的VCR可得到b個(gè)方程,其余的恰好可以由KCL、KVL提供。任何電路所受到的兩類(lèi)約束:1)拓?fù)浼s束:取決于元件的相互連接方式。節(jié)點(diǎn)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習(xí)題:1.10;1.11;1.12531.3.4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?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖,列寫(xiě)KCL方程,有Aa矩陣描述了圖中節(jié)點(diǎn)對(duì)支路的關(guān)聯(lián)關(guān)系,稱(chēng)為關(guān)聯(lián)矩陣。54KCL方程只有n-1個(gè)是獨(dú)立的,因此Aa的行是線(xiàn)性相關(guān)的。只要把上述方程任意劃去一個(gè),剩下的方程就是線(xiàn)性無(wú)關(guān)的。因此,就Aa而言,只要?jiǎng)澣ト我恍?,所得矩陣就是線(xiàn)性獨(dú)立的。降階關(guān)聯(lián)矩陣55對(duì)電路網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),總是把與參考節(jié)點(diǎn)對(duì)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。①②③④123455612345④②③①如圖,設(shè)un1、un2、un3、un4為節(jié)點(diǎn)電位,u1、u2、u3、u4、u5為支路電壓,并選擇節(jié)點(diǎn)④為參考節(jié)點(diǎn),即un4=0。根據(jù)KVL可得支路電壓與節(jié)點(diǎn)電位間的關(guān)系。57習(xí)題:1.15;1.17581.3.5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(gè)元件,n個(gè)節(jié)點(diǎn),并設(shè)u1、u2、…、ub為滿(mǎn)足KVL的各個(gè)電壓,i1、i2、…、ib為滿(mǎn)足KCL的各個(gè)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定理的形式二(似功率定理)設(shè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的集總電路具有b個(gè)元件,n個(gè)節(jié)點(diǎn),并設(shè)
(k=1,2,…b)分別為滿(mǎn)足KVL的各個(gè)電壓,(k=1,2,…b)分別為滿(mǎn)足KCL的各個(gè)電流,各元件的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向,則60例:如圖,各支路取關(guān)聯(lián)參考方向。對(duì)i1,i2,i6任意取值,i1=1A,i2=2A,i6=3A。則i3=-1A,i4=-2A,i5=1A。再對(duì)u1,u2,u3任意取值,u1=1V,u2=2V,u3=3V。則u4=4V,u5=3V,u6=1V。驗(yàn)證:61支路u,i123456/A/V1224?7?2?3?5例:62習(xí)題:1.19631.4元件約束關(guān)系若一個(gè)二端元件,在任一時(shí)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(xiàn)所表征,即有代數(shù)關(guān)系
f(u,i)=0則此二端元件稱(chēng)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(chēng)為線(xiàn)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(mén)子(S)64討論:電阻元件的分類(lèi)電阻可以是線(xiàn)性的或非線(xiàn)性的,時(shí)不變的或時(shí)變的。
iuiut1t2iuiut1t265線(xiàn)性時(shí)不變電阻滿(mǎn)足齊次性、可加性、雙向性:線(xiàn)性時(shí)變電阻滿(mǎn)足66非線(xiàn)性時(shí)變電阻滿(mǎn)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(xiàn)性電阻元件的電阻有兩種表示方式:靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻67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(xiě)為u
–Ri或i
–Gu公式必須和參考方向配套使用!68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(duì)任意的t,有w(t)≥0,則稱(chēng)此元件為無(wú)源元件。否則,稱(chēng)為有源元件。69開(kāi)路與短路當(dāng)R=0(G=
),視其為短路。i為有限值時(shí),u=0。當(dāng)R=(G=0),視其為開(kāi)路。u為有限值時(shí),i=0。ui0開(kāi)路ui0短路701.4.2獨(dú)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(shí)間函數(shù)的電源定義為理想電壓源,簡(jiǎn)稱(chēng)電壓源。電壓源伏安特性曲線(xiàn)電壓源的表示符號(hào)71討論:特點(diǎn):(a)端電壓由電源本身決定,與外電路無(wú)關(guān);(b)通過(guò)它的電流是任意的,由外電路決定。理想電壓源的開(kāi)路與短路uS+_iu+_(1)開(kāi)路i=0(2)理想電壓源不允許短路獨(dú)立電壓源可以看作是一個(gè)非線(xiàn)性電阻
722.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(shí)間函數(shù)的電源,定義為理想電流源,簡(jiǎn)稱(chēng)電流源。電流源伏安特性曲線(xiàn)電流源的表示符號(hào)IS,iS73討論特點(diǎn):(a)電源電流由電源本身決定,與外電路無(wú)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(kāi)路(2)理想電流源不允許開(kāi)路。(1)短路:i=iS,u=0
獨(dú)立電壓源可以看作是一個(gè)非線(xiàn)性電阻
743.幾種典型的獨(dú)立源信號(hào)波形(1)單位階躍函數(shù)ε(t)延時(shí)單位階躍函數(shù)ε(t-t0)75討論:階躍函數(shù)可以簡(jiǎn)化電路的表示。可用階躍函數(shù)表示電子技術(shù)中經(jīng)常遇到的分段常量信號(hào)。01f(t)tt00Af(t)tt02t03t04t0(矩形)脈沖脈沖串76(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(shí)沖激函數(shù)0tδ(t-t0)t00tAδ(t-t0)t0A77討論:沖激函數(shù)所含的面積稱(chēng)為沖激函數(shù)的強(qiáng)度。沖激函數(shù)是用其強(qiáng)度而不是其幅度來(lái)表征的。例如,單位沖激電流是指強(qiáng)度為1單位(1庫(kù)侖[C]),而不是幅度為1單位(1A)的沖激電流(電流的幅值為無(wú)限大)。沖激函數(shù)是階躍函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。78篩分性質(zhì)單位斜坡函數(shù)和單位對(duì)偶沖激函數(shù)一個(gè)任意波形可以用沖激函數(shù)的積分來(lái)表示79(3)正弦波形
正弦信號(hào)是余弦函數(shù)、正弦函數(shù),都稱(chēng)正弦量。正弦量三要素:振幅、角頻率、初相位。80習(xí)題:1.20;1.21;1.22811.4.3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.82VCVSCCVS:電壓放大倍數(shù)r:轉(zhuǎn)移電阻83g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)CCCSVCCS:電流放大倍數(shù)84討論:,g,,r為常數(shù)時(shí),被控制量與控制量滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系,稱(chēng)為線(xiàn)性受控源。雙口電路元件可以有兩個(gè)代數(shù)方程定義:注意受控源與獨(dú)立電源的區(qū)別。受控源的有源性和無(wú)源性受控源是有源元件。85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(xiě)出a、b端鈕的伏安關(guān)系:
U=8I+5I=13I所以Rab=U/I=13Ω86習(xí)題:1.24;1.25871.4.4運(yùn)算放大器最早開(kāi)始應(yīng)用于1940年,主要用于模擬計(jì)算機(jī),可模擬加、減、積分等運(yùn)算,對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。1960年后,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)算放大器逐步集成化,大大降低了成本,獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
目前,集成運(yùn)算放大器是使用最為廣泛的電路器件之一。881.電路符號(hào)
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(shí)際運(yùn)放均有直流電源端,在電路符號(hào)圖中一般不畫(huà)出。運(yùn)放具有“單方向”性質(zhì)(圖中圖形符號(hào)就代表這種性質(zhì))。(其中參考方向如圖所示,每一點(diǎn)均為對(duì)地的電壓,在接地端未畫(huà)出時(shí)尤須注意。)A:開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù),可達(dá)十幾萬(wàn)倍:公共端(接地端)892.運(yùn)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(xiàn)如下:分三個(gè)區(qū)域:①線(xiàn)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(gè)數(shù)值很小的電壓,例如Es=13V,A=105,則
ε=0.13mV。903.電路模型(工作于線(xiàn)性區(qū))Ri:運(yùn)算放大器兩輸入端間的輸入電阻。Ro:運(yùn)算放大器的輸出電阻。
914.理想運(yùn)算放大器在線(xiàn)性放大區(qū),將運(yùn)放電路作如下的理想化處理:
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