電路分析電路元件文檔

1、第二章第二章 電路元件電路元件2-2 2-1 2-42-32-52-6 理想二端電路元件的分類理想二端電路元件的分類 理想二端電路元件理想二端電路元件基本信號(hào)基本信號(hào)獨(dú)立電源獨(dú)立電源多端元件多端元件運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器2重點(diǎn)重點(diǎn)：電路元件特性電路元件特性下 頁上 頁是電路中最基本的組成單元。是電路中最基本的組成單元。電路元件電路元件返 回5種基本的理想電路元件：種基本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲(chǔ)存磁場能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲(chǔ)存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電場

2、能量的元件電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成 電能的元件。電能的元件。注意 如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。為非線性元件。 2-1 2-1理想二端電路元件的分類理想二端電路元件的分類 4 按電路元件與外電路連接端點(diǎn)的數(shù)目，按電路元件與外電路連接端點(diǎn)的數(shù)目，電路元件可分為：電路元件可分為： 1. 1.二端元件二端元件 2. 2.多端元件多端元件 本章主要介紹常用的二端元件和二端口元件。本章主要介紹常用的二端元件和二端口元件。

3、二端電路元件分類：二端電路元件分類： 1. 1.線性時(shí)不變元件線性時(shí)不變元件 2. 2.線性時(shí)變元件線性時(shí)變元件 3. 3.非線性時(shí)不變元件非線性時(shí)不變元件 4. 4.非線性時(shí)變元件非線性時(shí)變元件 5齊次性和可加性稱為線性元件判據(jù)齊次性和可加性稱為線性元件判據(jù): : 凡線性元件、線性電路，與之相對應(yīng)的電路變量凡線性元件、線性電路，與之相對應(yīng)的電路變量間的關(guān)系，都是線性函數(shù)關(guān)系。間的關(guān)系，都是線性函數(shù)關(guān)系。 齊次性：齊次性：)()()(2121xfxfxxf可加性：可加性：)()(xfaxaf6 線性元件線性元件: :特性方程為線性函數(shù)，即同時(shí)滿足線特性方程為線性函數(shù)，即同時(shí)滿足線性函數(shù)所必須具

4、備的齊次性和可加性的元件。性函數(shù)所必須具備的齊次性和可加性的元件。( (否否則，稱為非線性元件。則，稱為非線性元件。) ) 線性電路線性電路: :僅由線性元件組成的電路。僅由線性元件組成的電路。( (若電路中至若電路中至少含有一個(gè)非線性元件，則為非線性電路。少含有一個(gè)非線性元件，則為非線性電路。) ) 時(shí)變元件時(shí)變元件: :電氣特性曲線隨時(shí)間發(fā)生變化的元件。電氣特性曲線隨時(shí)間發(fā)生變化的元件。（反之，稱為時(shí)不變或定常元件。）（反之，稱為時(shí)不變或定常元件。） 非時(shí)變電路非時(shí)變電路: :組成電路的所有元件參數(shù)都不隨時(shí)組成電路的所有元件參數(shù)都不隨時(shí)間變化的電路。間變化的電路。（如果組成電路中至少有一個(gè)

5、元件參數(shù)（如果組成電路中至少有一個(gè)元件參數(shù)隨時(shí)間變化，則為時(shí)變電路。）隨時(shí)間變化，則為時(shí)變電路。）72.2.1 2.2.1 二端電阻元件二端電阻元件2. 2. 線性定常電阻元件線性定常電阻元件電路符號(hào)電路符號(hào)1. 1. 定義定義: :對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用用u u i i平面的一條曲線來描述：平面的一條曲線來描述：0 ),(iufiu任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。2-2 2-2 理想二端電路元件理想二端電路元件8 ui 關(guān)系關(guān)系R R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位：( (歐歐) (Ohm) (Ohm

6、，歐姆歐姆) )滿足歐姆定律滿足歐姆定律 (Ohms Law)(Ohms Law)GuRui iuR ui 單位單位G G 稱為電導(dǎo)，單位：稱為電導(dǎo)，單位： S(S(西門子西門子) (Siemens) (Siemens，西門子西門子) ) u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方向Rui+伏安特性為一條伏安特性為一條過原點(diǎn)的直線過原點(diǎn)的直線Riu 9(2) (2) 如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián) 公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)(3) (3) 說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件歐姆定律歐姆定律(1) (1) 只適用于線性電阻，只

7、適用于線性電阻，( R ( R 為常數(shù)）為常數(shù)）則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為u R i i G u公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必須配套使用！Rui+-注注 103. 3. 電阻元件的功率和能量電阻元件的功率和能量上述結(jié)果說明電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。上述結(jié)果說明電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。 p u i (R i) i i2 R u(u/ R) u2/ Rp u i i2R u2 / R功率：功率：Rui+-Rui+-11可用功表示。從可用功表示。從 t 到到t0電阻消耗的能量：電阻消耗的能量：00ddttRttWpui4. 4. 電阻的開路與短路電阻的開路與短路能量

8、：能量：l 短路短路00 ui G or R0l 開路開路00 ui 0 G or R+iui0u00Ru+iu0iuRi 0125 5、線性時(shí)變電阻器、線性時(shí)變電阻器特點(diǎn)特點(diǎn): :伏安特性曲線是隨時(shí)間而變化的過原點(diǎn)的直線。伏安特性曲線是隨時(shí)間而變化的過原點(diǎn)的直線。( )( ) ( )( )( ) ( )u tR t i ti tG t u t13 一個(gè)元件（電路），如果其可供與其它電路連接的外伸端一個(gè)元件（電路），如果其可供與其它電路連接的外伸端點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)數(shù)為2 2時(shí)，則稱為二端元件（電路）。時(shí)，則稱為二端元件（電路）。6. 6. 二端電路（網(wǎng)絡(luò)）二端電路（網(wǎng)絡(luò)） 如果元件的兩個(gè)引出端之間存在

9、一定的約束關(guān)系，即從一如果元件的兩個(gè)引出端之間存在一定的約束關(guān)系，即從一個(gè)引出端流入元件的電流等于從另一個(gè)引出端流出元件的電個(gè)引出端流入元件的電流等于從另一個(gè)引出端流出元件的電流，則這兩個(gè)引出端形成一個(gè)端口。流，則這兩個(gè)引出端形成一個(gè)端口。ii14無無源源無無源源一一端端口口含源一端口電路含源一端口電路-若一端口電路內(nèi)含有獨(dú)立電源若一端口電路內(nèi)含有獨(dú)立電源，稱為含源一端口電路。，稱為含源一端口電路。無源一端口電路無源一端口電路-若一端口電路內(nèi)不含有獨(dú)立電若一端口電路內(nèi)不含有獨(dú)立電源，稱為無源一端口電路。源，稱為無源一端口電路。15輸入電阻輸入電阻 iuRin輸出電阻輸出電阻 iuR0輸入與輸出

10、電阻在電路理論中占有重要的地位輸入與輸出電阻在電路理論中占有重要的地位 16一端口電路等效概念的示意圖一端口電路等效概念的示意圖等效變換：將一個(gè)電路用一個(gè)與之等效的電路代替，稱等效變換：將一個(gè)電路用一個(gè)與之等效的電路代替，稱為等效變換。為等效變換。7. 7. 一端口電路等效的概念一端口電路等效的概念 如果兩個(gè)兩端電路，端口具有相同的電壓、電流關(guān)系如果兩個(gè)兩端電路，端口具有相同的電壓、電流關(guān)系, ,則稱它們是等效的電路。則稱它們是等效的電路。17明確明確(1)(1)電路等效變換的條件電路等效變換的條件兩電路具有相同的兩電路具有相同的VCRVCR(2)(2)電路等效變換的對象電路等效變換的對象未變

11、化的外電路未變化的外電路A A中中的電壓、電流和功率的電壓、電流和功率(3(3) )電路等效變換的目的電路等效變換的目的化簡電路，方便計(jì)算化簡電路，方便計(jì)算(4) (4) 等效對外部等效對外部( (端鈕以外端鈕以外) )有效，對內(nèi)不成立。有效，對內(nèi)不成立。(5) (5) 等效電路與外部電路無關(guān)。等效電路與外部電路無關(guān)。188 8 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)(1) (1) 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)A. A. 電阻串聯(lián)電阻串聯(lián)(a) (a) 各電阻順序連接，流過同一電流各電阻順序連接，流過同一電流 (KCL) (KCL)；(b) (b) 總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和

12、(KVL) (KVL)。nuuuu 211u2unu+u+1R2RnRab-19 由歐姆定律由歐姆定律結(jié)論：結(jié)論：等效等效串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。 (2) (2) 等效電阻等效電阻iRiRRiRiRiRueqnnK )(11knkknkeqRRRRRR 11+aub(3)(3)串聯(lián)電阻的分壓串聯(lián)電阻的分壓 電壓與電阻成正比，因此串聯(lián)電阻電路電壓與電阻成正比，因此串聯(lián)電阻電路可作分壓電路?？勺鞣謮弘娐?。例例兩個(gè)電阻的分壓：兩個(gè)電阻的分壓：下 頁上 頁表明返 回kkkkeqeqRuuR iRuuRR1112RuuRR2212RuuRR(4)(4)功率功率

13、p1=R1i2， p2=R2i2， pn=Rni2p1: p2 : : pn= R1 : R2 : :Rn總功率總功率 p=Reqi2 = (R1+ R2+ +Rn ) i2 =R1i2+R2i2+ +Rni2 =p1+ p2+ pn 電阻串聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小電阻串聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成正比；成正比； 等效電阻消耗的功率等于各串聯(lián)電阻消耗功等效電阻消耗的功率等于各串聯(lián)電阻消耗功率的總和。率的總和。下 頁上 頁表明返 回22B. B. 電阻并聯(lián)電阻并聯(lián)(1) (1) 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)(a) (a) 各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一電壓各電阻兩端分別接在一起，兩端為同一

14、電壓 (KVL) (KVL)；(b) (b) 總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和 (KCL) (KCL)。i = i1+ i2+ + ik+ +in23由由KCL:KCL:i = i1+ i2+ + ik+ +in=u/R1 +u/R2 + +u/Rn=u(1/R1+1/R2+1/Rn)=uGeqG =1 / RG =1 / R為電導(dǎo)為電導(dǎo)(2) (2) 等效電阻等效電阻等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和knkkneqGGGGGG121keqneqeqRRRRRGR 111121即24等效等效+aub等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和。等效電導(dǎo)

15、等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和。下 頁上 頁結(jié)論(3)(3)并聯(lián)電阻的分流并聯(lián)電阻的分流電流分配與電流分配與電導(dǎo)成正比電導(dǎo)成正比返 回121111 eqeqkeqnGRRRRRR即即eqeq/kkkiu RGiu RGeqkkGiiG下 頁上 頁例例兩電阻的分流：兩電阻的分流：返 回121212121111eqRRR RRRRRR1211212111RR iiiRRRR212112121()11RR iiiiiRRRR 功率功率p1=G1u2， p2=G2u2， pn=Gnu2p1: p2 : : pn= G1 : G2 : :Gn總功率總功率 p=Gequ2 = (G1+ G2+ +Gn ) u2 =

16、G1u2+G2u2+ +Gnu2 =p1+ p2+ pn 電阻并聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻電阻并聯(lián)時(shí)，各電阻消耗的功率與電阻大小成反比；大小成反比； 等效電阻消耗的功率等于各并聯(lián)電阻消等效電阻消耗的功率等于各并聯(lián)電阻消耗功率的總和耗功率的總和下 頁上 頁表明返 回9 非線性電阻簡介非線性電阻簡介 非線性電阻元件的伏安特性不滿足歐姆定非線性電阻元件的伏安特性不滿足歐姆定律，而遵循某種特定的非線性函數(shù)關(guān)系。律，而遵循某種特定的非線性函數(shù)關(guān)系。下 頁上 頁 符號(hào)符號(hào)+-ui 伏安特性伏安特性 u = f ( i ) i = g ( u )返 回（1 1）非線性電阻的符號(hào)與特性）非線性電阻的符號(hào)與特

17、性（2 2）非線性電阻的分類）非線性電阻的分類電阻兩端電壓是其電流的單值電阻兩端電壓是其電流的單值函數(shù)。函數(shù)。下 頁上 頁 流控型電阻流控型電阻+-ui u = f ( i )uio特點(diǎn) 對每一電流值有唯一的電壓對每一電流值有唯一的電壓與之對應(yīng)。與之對應(yīng)。 對任一電壓值則可能有對任一電壓值則可能有多個(gè)電流與之對應(yīng)多個(gè)電流與之對應(yīng) 。S形形返 回通過電阻的電流是其兩端電壓通過電阻的電流是其兩端電壓的單值函數(shù)。的單值函數(shù)。下 頁上 頁 壓控型電阻壓控型電阻+-ui i = g (u)特點(diǎn) 對每一電壓值有唯一的電流對每一電壓值有唯一的電流與之對應(yīng)。與之對應(yīng)。 對任一電流值則可能有對任一電流值則可能有

18、多個(gè)電壓與之對應(yīng)多個(gè)電壓與之對應(yīng) 。uioN形形返 回下 頁上 頁注意 流控型和壓控型電阻的伏安特性均有一流控型和壓控型電阻的伏安特性均有一段下傾段，在此段內(nèi)電流隨電壓增大而減小。段下傾段，在此段內(nèi)電流隨電壓增大而減小。uiouio 單調(diào)型電阻單調(diào)型電阻電阻的伏安特性單調(diào)增長或單電阻的伏安特性單調(diào)增長或單調(diào)下降。調(diào)下降。 返 回下 頁上 頁例例pn結(jié)二極管的伏安特性。結(jié)二極管的伏安特性。 oui+-ui其伏安特性為：其伏安特性為：)1(skTqueIi) 1ln(or SIiqkTu特點(diǎn) 具有單向?qū)щ娦?，可用于整具有單向?qū)щ娦裕捎糜谡饔昧饔谩?u、i 一一對應(yīng)，既是壓控型又是流控型。一一對

19、應(yīng)，既是壓控型又是流控型。返 回339 9 電阻的星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的等效變換電阻的星形聯(lián)接與三角形聯(lián)接的等效變換A. A. 電阻的電阻的 ，Y連接連接Y型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò) 型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò) R12R31R23123R1R2R312334 ，Y 網(wǎng)絡(luò)的變形：網(wǎng)絡(luò)的變形： T T 型電路型電路 ( (Y Y、星星 型型) )這兩個(gè)電路當(dāng)它們的電阻滿足一定的關(guān)系時(shí)，能夠相互等效這兩個(gè)電路當(dāng)它們的電阻滿足一定的關(guān)系時(shí)，能夠相互等效 型電路型電路 ( 型型)35根據(jù)等效條件，得根據(jù)等效條件，得Y型型型的變換條件型的變換條件： 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR321

20、133132132233212112GGGGGGGGGGGGGGGGGG或或36類似可得到由類似可得到由 型型 Y Y型的變換條件：型的變換條件： 122331233133112231223223311231121GGGGGGGGGGGGGGGGGG312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR或或簡記方法：簡記方法： RR 相相鄰鄰電電阻阻乘乘積積或或YYGG 相相鄰鄰電電導(dǎo)導(dǎo)乘乘積積 變變YY變變 特例：若特例：若Y Y型三個(gè)電阻相等型三個(gè)電阻相等( (對稱對稱) )，則，則型三型三個(gè)電阻也相等個(gè)電阻也相等 R = 3RYR31R23

21、R12R3R2R1外大內(nèi)小外大內(nèi)小例例2.2.1 試求圖2.2.12(a)所示電路的輸入電阻 將電阻 聯(lián)接等效變換為電阻T聯(lián)接，由于對稱，左右兩邊的電阻的阻值應(yīng)相等。得4 .1714006004006004001R3 .1144006004004004002R用串并聯(lián)化簡求出輸入電阻 4 .6901000800)1000()800(21211inRRRRRR練習(xí)練習(xí)1計(jì)算計(jì)算90電阻吸收的功率電阻吸收的功率下 頁上 頁141+20V909999-333141+20V909-110+20V90-i1i返 回10901101090eqR 20 /102Ai 11020.2A1090i2219090

22、(0.2)3.6WPi練習(xí)練習(xí)2求負(fù)載電阻求負(fù)載電阻RL消耗的功率消耗的功率下 頁上 頁返 回2A3020RL3030303040202A3020RL101010304020IL2A40RL101010401ALI240WLL LPR I 電阻和電阻器這兩個(gè)概念是有區(qū)別的。作為理想化電路元件的線性電阻，其工作電壓、電流和功率沒有任何限制。而實(shí)際的電阻器是在一定電壓、電流和功率范圍內(nèi)才能正常工作。電子設(shè)備中常用的碳膜電阻器、金屬膜電阻器和線繞電阻器在生產(chǎn)制造時(shí)，除注明標(biāo)稱電阻值，還要規(guī)定額定功率值,以便用戶參考。例例2.2.2 有一個(gè) ，2W的碳膜電阻應(yīng)用在直流電路中，問在使用時(shí)其電流和電壓不得

23、超過多大的值？100額定電流mA140RPIN額定電壓 V14NNIRUi (t)+-u (t)電感線圈電感線圈 把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實(shí)際電感線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是電感線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的部件。 (t)N (t)下 頁上 頁返 回2.2.2 2.2.2 二端電感元件二端電感元件431.1.定義定義儲(chǔ)存磁能的元件。其特性可用儲(chǔ)存磁能的元件。其特性可用 i i 平面上的平面上的一條曲線來描述一條曲線來描述( , , )0fi ti 44線性時(shí)變電感線性時(shí)變電感線性

24、時(shí)不變線性時(shí)不變( (定常定常) )電感電感非線性時(shí)變電感非線性時(shí)變電感非線性時(shí)不變電感非線性時(shí)不變電感二端電感也可分為二端電感也可分為: : i(a)0 i(c)0 it2(d)0 it1t2(b)045任何時(shí)刻，通過電感元件任何時(shí)刻，通過電感元件的電流的電流i與其磁鏈與其磁鏈 成正比成正比。 i 特性是過原點(diǎn)的特性是過原點(diǎn)的直線直線電路符號(hào)電路符號(hào)2.2.線性定常電感元件線性定常電感元件( )( ) tLi t L 稱為電感器的自感系數(shù)稱為電感器的自感系數(shù), , L的單位：的單位： H( (亨亨) ) (Henry(Henry，亨利，亨利) )，常用常用 H，mH表示。表示。 iO +-u

25、 (t)iL單位單位46tdtdiLtddtu )( )( 線性電感的電壓、電流關(guān)系線性電感的電壓、電流關(guān)系(1) (1) 電感電壓電感電壓 u 的大小取決于的大小取決于i 的變化率的變化率, ,與與 i 的大小無的大小無關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件；(2) (2) 當(dāng)當(dāng)i i為常數(shù)為常數(shù)( (直流直流) )時(shí)，時(shí)，u =0。電感相當(dāng)于短路；。電感相當(dāng)于短路；(3) (3) 實(shí)際電路中電感的電壓實(shí)際電路中電感的電壓 u 為有限值，則電感電流為有限值，則電感電流i不不能躍變，必定是時(shí)間的能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)連續(xù)函數(shù)。+-u (t)iL根據(jù)電磁感應(yīng)定根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律律與

26、楞次定律: :47 電感元件有記憶電壓的作用，故稱電感為電感元件有記憶電壓的作用，故稱電感為記憶元件記憶元件。 （1 1）當(dāng)）當(dāng) u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào)達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào); ; （2 2）上式中）上式中i(t0 0)稱為電感電流的初始值，它反映稱為電感電流的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。 )(dddd )( ttttttuLiuLuLuLtit00001111注意注意483.3.電感的功率和儲(chǔ)能電感的功率和儲(chǔ)能itiLuip dd（1 1）當(dāng)電流增大）當(dāng)電流增大，i0，

27、d i/d t0，則則u0， ，p0, , 電感吸收功率。電感吸收功率。（2 2）當(dāng)電流減小，）當(dāng)電流減小，i0 , , d i/d t0，則，則u0u0，p0，d u/d t0，則，則i0，q ， p0, , 電容吸收功率。電容吸收功率。(2)(2)當(dāng)電容放電，當(dāng)電容放電，u0，d u/d t0，則，則i0，q ，p0SPu i 發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用物理意義：物理意義： 0時(shí)，函數(shù)值奇異，所以沖激函數(shù)是一個(gè)奇異函數(shù)。時(shí)，函數(shù)值奇異，所以沖激函數(shù)是一個(gè)奇異函數(shù)。其中箭頭旁邊注明其中箭頭旁邊注明1 1，表示此沖激函數(shù)曲線下的面積是一，表示此沖激函數(shù)曲線下的面積是一個(gè)單位。這個(gè)

28、面積稱為沖激強(qiáng)度。現(xiàn)在它是個(gè)單位。這個(gè)面積稱為沖激強(qiáng)度?，F(xiàn)在它是1 1，故稱為單，故稱為單位沖激。其高度則趨于無窮。位沖激。其高度則趨于無窮。2.4.3 沖激函數(shù)沖激函數(shù)1. 1. 單位沖激函數(shù)單位沖激函數(shù)l 定義定義)0( 0)(tt1d)(ttt(t)10單位脈沖函單位脈沖函數(shù)的極限數(shù)的極限 / 21/ tp(t)- / 21 0)()(lim0ttp)2()2(1)(tttp下 頁上 頁返 回l 單位沖激函數(shù)的延遲單位沖激函數(shù)的延遲1d)()( 0)(000tttttttt (t-t0)t00（1）l 單位沖激函數(shù)的性質(zhì)單位沖激函數(shù)的性質(zhì) 沖激函數(shù)對時(shí)間的積分等于階躍函數(shù)沖激函數(shù)對時(shí)間的

29、積分等于階躍函數(shù))( 0 10 0d)(tttttt)(d)( d ttt下 頁上 頁返 回 沖激函數(shù)的沖激函數(shù)的篩分篩分性性 )0(d )( )0(d)()(fttftttf)(d)()(00tfttttf同理同理 d)6()(sin tttt02. 162166sin 例例t(t)10f(t)f(0) f(t)在在 t0 處連續(xù)處連續(xù)f(0)(t)注意下 頁上 頁返 回2021-10-29 2-5 2-5 多端元件多端元件 如果一個(gè)電路元件具有如果一個(gè)電路元件具有3 3個(gè)或個(gè)或3 3個(gè)以上引出端和個(gè)以上引出端和其它元件相互連接，則稱該元件為多端電路元件。其它元件相互連接，則稱該元件為多端電

30、路元件。如果元件的所有引出端都兩兩構(gòu)成端口，則稱此元如果元件的所有引出端都兩兩構(gòu)成端口，則稱此元件為多端口元件。件為多端口元件。 最簡單的多端口電最簡單的多端口電路為二端口電路，本節(jié)路為二端口電路，本節(jié)重點(diǎn)介紹幾個(gè)常用的二重點(diǎn)介紹幾個(gè)常用的二端口元件。端口元件。二端口電路二端口電路2021-10-29電路符號(hào)電路符號(hào)+受控電壓源受控電壓源1.1.定義定義受控電流源受控電流源2.5.1 2.5.1 受控電源受控電源 電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)地方的電壓受電路中某個(gè)地方的電壓( (或電流或電流) )控制的電源，稱為受控制

31、的電源，稱為受控源?？卦础?021-10-29 根據(jù)控制量和被控制量是電壓根據(jù)控制量和被控制量是電壓u 或電流或電流 i，受控源可分四，受控源可分四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控種類型：當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，用受控電流源表示。制量是電流時(shí)，用受控電流源表示。2.2.分類分類 從表面上看，受控源與電源有類似之處，但它們卻有本質(zhì)從表面上看，受控源與電源有類似之處，但它們卻有本質(zhì)的區(qū)別。電源的電壓或電流是獨(dú)立存在的，不論它是否接入的區(qū)別。電源的電壓或電流是獨(dú)立存在的，不論它是否接入電路，該電壓或電流始終存在；而受控源單獨(dú)存在時(shí)并無輸電路，該電

32、壓或電流始終存在；而受控源單獨(dú)存在時(shí)并無輸出。出。注意注意2021-10-29(1)(1)電流控制的電流源電流控制的電流源 ( CCCS )( CCCS ) : : 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)四端元件四端元件 i1+_u2i2_u1i1+12ii 輸出：受控部分輸出：受控部分輸入：控制部分輸入：控制部分2021-10-29g : 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) (2) (2) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( VCCS ( VCCS ) )u1gu u1 1+_u2i2_i1+12gui 2021-10-29(3) (3) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( VCVS )( VCVS ) u1+_u2i

33、2_u1i1+-12uu : 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 2021-10-29ri1+_u2i2_u1i1+-(4) (4) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( CCVS )( CCVS )12riu r : : 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 2021-10-29根據(jù)根據(jù)KCLKCL，有，有 02211uiiiS根據(jù)歐姆定律可得根據(jù)歐姆定律可得解解61ui 則則062uuiS14Si代入上式，代入上式，得得 V421433Siu 已知已知R1=6，R2=2，is=14, 求求電壓電壓u。例例2.5.12.5.12021-10-29例例2.5.22.5.2 已知已知: :R1=6，R2=0.1，R3=5，u

34、3=4.9V。 求求: :us及受控源的功率。及受控源的功率。 2021-10-29由歐姆定律知，流過電阻由歐姆定律知，流過電阻R3的電流為的電流為: 4.95 = 0.98A 則則 0.98 = 0.98i故得故得 i = 1A由由 KCL KCL i1 = i - 0.98i = 1 - 0.98 = 0.02A 運(yùn)用運(yùn)用KVL KVL us = 6i + uAB = 61 + 0.002 = 6.002V受控源功率受控源功率P P = (0.98i)u = 0.98u(0.002-4.9) =4.8W W(負(fù)號(hào)表示產(chǎn)生功率負(fù)號(hào)表示產(chǎn)生功率)解解 uAB=0.020.1=0.002V練習(xí)練

35、習(xí)求：電壓求：電壓u2解解Ai2361Viu4610 65125i1+_u2_i1+-3u1=6V下 頁上 頁返 回2021-10-292.5.2 2.5.2 回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)器 1221ugiugi1221iuiu 回轉(zhuǎn)器是理想回轉(zhuǎn)器的簡回轉(zhuǎn)器是理想回轉(zhuǎn)器的簡稱。它是一種新型的雙口元稱。它是一種新型的雙口元件，其特性表現(xiàn)為它能將一件，其特性表現(xiàn)為它能將一端口上的電壓（或電流）端口上的電壓（或電流）“回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)”為另一端口上的電為另一端口上的電流（或電壓）。端口之間的流（或電壓）。端口之間的電流與電壓的關(guān)系為：電流與電壓的關(guān)系為：2021-10-292.5.3 2.5.3 理想變壓器理想變壓器 121

36、LLMk 1.1.理想變壓器的三個(gè)理想化條件理想變壓器的三個(gè)理想化條件 理想變壓器是實(shí)際變壓器的理想化模型，是對互感理想變壓器是實(shí)際變壓器的理想化模型，是對互感元件的理想科學(xué)抽象，是極限情況下的耦合電感。元件的理想科學(xué)抽象，是極限情況下的耦合電感。（2 2）全耦合）全耦合（1 1）無損耗）無損耗線圈導(dǎo)線無電阻，做芯子的鐵磁線圈導(dǎo)線無電阻，做芯子的鐵磁材料的磁導(dǎo)率無限大。材料的磁導(dǎo)率無限大。（3 3）參數(shù)無限大）參數(shù)無限大nLLMLL 2121, 2, 1NN ,但但2021-10-29 以上三個(gè)條件在工程實(shí)際中不可能滿足，但在一些實(shí)以上三個(gè)條件在工程實(shí)際中不可能滿足，但在一些實(shí)際工程概算中，在

37、誤差允許的范圍內(nèi)，把實(shí)際變壓器當(dāng)理際工程概算中，在誤差允許的范圍內(nèi)，把實(shí)際變壓器當(dāng)理想變壓器對待，可使計(jì)算過程簡化。想變壓器對待，可使計(jì)算過程簡化。(1)(1)右圖所示電壓和電流的參考方右圖所示電壓和電流的參考方向，理想變壓器的電壓電流關(guān)系為向，理想變壓器的電壓電流關(guān)系為: : 21nuu 12nii 理想變壓器的符號(hào)如右下圖所示。其中理想變壓器的符號(hào)如右下圖所示。其中1-11-1端稱為端稱為一次側(cè)（舊稱初級），一次側(cè)（舊稱初級），2-22-2、端稱為二次側(cè)（舊稱次、端稱為二次側(cè)（舊稱次級）。級）。2021-10-2912nii(2)(2)所示電壓和電流的參考方向，所示電壓和電流的參考方向，理

38、想變壓器的電壓電流關(guān)系為理想變壓器的電壓電流關(guān)系為 ：21nuu理想變壓器有兩個(gè)基本性質(zhì)：理想變壓器有兩個(gè)基本性質(zhì)：（1 1）理想變壓器既不消耗能量，也不儲(chǔ)存能量，在任）理想變壓器既不消耗能量，也不儲(chǔ)存能量，在任一時(shí)刻進(jìn)入理想變壓器的功率等于零，即一時(shí)刻進(jìn)入理想變壓器的功率等于零，即p=u1i1+u2i2=nu2i2-u2ni1=0 （2 2）當(dāng)理想變壓器二次側(cè)接一個(gè)電阻）當(dāng)理想變壓器二次側(cè)接一個(gè)電阻R時(shí)，一次時(shí)，一次側(cè)的等效電阻為側(cè)的等效電阻為n2R2021-10-29例例2.5.52.5.5當(dāng)當(dāng) n2RL=RS時(shí)匹配，即時(shí)匹配，即10n2=1000k536363Rk3052102abR理想

39、變壓器二次側(cè)的等效電阻為理想變壓器二次側(cè)的等效電阻為可求得一次側(cè)等效電阻可求得一次側(cè)等效電阻求圖示單口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻求圖示單口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Rab解解2021-10-29例例2.5.62.5.6i1i2*+n : 1u1+u2 試證明兩個(gè)回轉(zhuǎn)器級聯(lián)后可試證明兩個(gè)回轉(zhuǎn)器級聯(lián)后可等效為一個(gè)理想變壓器等效為一個(gè)理想變壓器, ,并求出并求出變比與兩個(gè)回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)電導(dǎo)變比與兩個(gè)回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)電導(dǎo) g1和和g2的關(guān)系。的關(guān)系。 2021-10-29由回轉(zhuǎn)器的特征方程由回轉(zhuǎn)器的特征方程 1221ugiugi可得可得22112121iggiuggu理想變壓器的特征方程為理想變壓器的特征方程為1221i niun

40、u比較（比較（1 1）和（）和（2 2），可得等效變比），可得等效變比12ggn 證明證明2021-10-292.5.4 2.5.4 耦合電感耦合電感1. 1. 互感與耦合互感與耦合 如果有兩只線圈，其兩線圈各自的電流所產(chǎn)生的磁通如果有兩只線圈，其兩線圈各自的電流所產(chǎn)生的磁通除與自身線圈環(huán)鏈外，有一部分還與另一只線圈相環(huán)鏈。除與自身線圈環(huán)鏈外，有一部分還與另一只線圈相環(huán)鏈。這種作用稱為互感作用，這部分磁通就稱為互感磁通，這種作用稱為互感作用，這部分磁通就稱為互感磁通，就在兩線圈間形成磁的耦合。就在兩線圈間形成磁的耦合。2. 2. 電感元件電感元件 一個(gè)一個(gè)n n端電路元件，如果它的各獨(dú)立端電流

41、與其磁通端電路元件，如果它的各獨(dú)立端電流與其磁通之間的關(guān)系可以用如下代數(shù)方程來確定時(shí)，即之間的關(guān)系可以用如下代數(shù)方程來確定時(shí)，即 ttttifLLL0,則稱此元件為則稱此元件為n n端電感。端電感。2021-10-29 上圖表示兩個(gè)相互有磁耦合關(guān)系的線圈，假設(shè)線上圖表示兩個(gè)相互有磁耦合關(guān)系的線圈，假設(shè)線圈周圍的媒質(zhì)為線性磁物質(zhì)，就有自感和互感現(xiàn)象。圈周圍的媒質(zhì)為線性磁物質(zhì)，就有自感和互感現(xiàn)象。 ，。 多端電感中應(yīng)用最廣泛的是耦合電感，如一個(gè)多端電感中應(yīng)用最廣泛的是耦合電感，如一個(gè)二端口耦合電感電路符號(hào)如下圖所示二端口耦合電感電路符號(hào)如下圖所示(a)(a) (b)(b) 2021-10-29互感

42、系數(shù)：互感系數(shù)：電流電流i1所建立的磁場在第二個(gè)線圈全部匝數(shù)所建立的磁場在第二個(gè)線圈全部匝數(shù)N2中形成的總磁通記為中形成的總磁通記為 21，它也與電流成正比，即，它也與電流成正比，即 21 = M21i1，比例系數(shù)，比例系數(shù)M21稱為線圈稱為線圈1 1與線圈與線圈2 2的互感。的互感。( (可證明可證明M21=M12=M)自感系數(shù)：自感系數(shù)：若第一個(gè)線圈中有電流若第一個(gè)線圈中有電流i1i1存在，則在線圈周存在，則在線圈周圍建立磁場，在線圈本身全部匝數(shù)圍建立磁場，在線圈本身全部匝數(shù)N1N1中形成的總磁通記為中形成的總磁通記為 1111，它與電流，它與電流i1i1成正比，即成正比，即 11= L1

43、i1 11= L1i1 ，L1L1稱為線圈稱為線圈1 1的自感。的自感。2021-10-29212111iMiL則若兩個(gè)線圈中同時(shí)有電流則若兩個(gè)線圈中同時(shí)有電流i1 1和和i2 2存在，則對于圖（存在，則對于圖（a)a)有有121222iMiL212111iMiL121222iMiL則若兩個(gè)線圈中同時(shí)有電流則若兩個(gè)線圈中同時(shí)有電流i1 1和和i2 2存在，則對于圖（存在，則對于圖（b)b)有有2021-10-29tdidMtdidLu2111 若電流若電流i1 1和和i2 2隨時(shí)間變化時(shí)，線圈中磁場及其磁通隨時(shí)間變化時(shí)，線圈中磁場及其磁通也將隨時(shí)間變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。若不計(jì)也將隨時(shí)間

44、變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。若不計(jì)線圈電阻，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以得到線圈電阻，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以得到2122didiuLMdtdt 兩線圈的自磁鏈和互磁鏈相助，互感電壓取正，兩線圈的自磁鏈和互磁鏈相助，互感電壓取正，否則取負(fù)。表明互感電壓的正、負(fù)：否則取負(fù)。表明互感電壓的正、負(fù)： （1 1）與電流的參考方向有關(guān)。）與電流的參考方向有關(guān)。 （2 2）與線圈的相對位置和繞向有關(guān)。）與線圈的相對位置和繞向有關(guān)。2021-10-293.3.互感線圈的同名互感線圈的同名端端 對自感電壓，當(dāng)對自感電壓，當(dāng)u, , i 取關(guān)聯(lián)參考方向，取關(guān)聯(lián)參考方向，u、i與與 符符合右螺旋定則，其表達(dá)式為合右螺旋定則

45、，其表達(dá)式為 dddd dd 111111111tiLtNtu 上式上式 說明，對于自感電壓由于電壓電流為同一線說明，對于自感電壓由于電壓電流為同一線圈上的，只要參考方向確定了，其數(shù)學(xué)描述便可容易地圈上的，只要參考方向確定了，其數(shù)學(xué)描述便可容易地寫出，可不用考慮線圈繞向。寫出，可不用考慮線圈繞向。i1u112021-10-29 當(dāng)兩個(gè)電流分別從兩個(gè)線圈的對應(yīng)端子同時(shí)流入或流當(dāng)兩個(gè)電流分別從兩個(gè)線圈的對應(yīng)端子同時(shí)流入或流出，若所產(chǎn)生的磁通相互加強(qiáng)時(shí)，則這兩個(gè)對應(yīng)端子稱為出，若所產(chǎn)生的磁通相互加強(qiáng)時(shí)，則這兩個(gè)對應(yīng)端子稱為兩互感線圈的同名端。兩互感線圈的同名端。 同名同名端端 對互感電壓，因產(chǎn)生該電

46、壓的的電流在另一線圈上，對互感電壓，因產(chǎn)生該電壓的的電流在另一線圈上，因此，要確定其符號(hào)，就必須知道兩個(gè)線圈的繞向。這在因此，要確定其符號(hào)，就必須知道兩個(gè)線圈的繞向。這在電路分析中顯得很不方便。為解決這個(gè)問題引入同名端的電路分析中顯得很不方便。為解決這個(gè)問題引入同名端的概念。概念。2021-10-29確定同名端的方法：確定同名端的方法：(1)(1)當(dāng)兩個(gè)線圈中電流同時(shí)由同名端流入當(dāng)兩個(gè)線圈中電流同時(shí)由同名端流入( (或流出或流出) )時(shí)，兩時(shí)，兩個(gè)電流產(chǎn)生的磁場相互增強(qiáng)。個(gè)電流產(chǎn)生的磁場相互增強(qiáng)。(2)(2)當(dāng)隨時(shí)間增大的時(shí)變電流從一線圈的一端流入時(shí)，將當(dāng)隨時(shí)間增大的時(shí)變電流從一線圈的一端流入

47、時(shí)，將會(huì)引起另一線圈相應(yīng)同名端的電位升高。會(huì)引起另一線圈相應(yīng)同名端的電位升高。2021-10-29例例2.5.7解解求圖所示單口網(wǎng)絡(luò)的等效電路。求圖所示單口網(wǎng)絡(luò)的等效電路。 dtdiMdtdiLu2111dtdiMdtdiLu122202u由耦合電感的由耦合電感的VCRVCR方程可得方程可得dtdiLMdtdi122dtdiLMLdtdiMdtdiLu12212111則有則有等效電路如圖，圖中的等效電感為等效電路如圖，圖中的等效電感為2121MLLL2021-10-292-6 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器2.6.1 2.6.1 運(yùn)算放大器簡介運(yùn)算放大器簡介 運(yùn)算放大器是一種應(yīng)用極為廣泛運(yùn)算放大器是一種

48、應(yīng)用極為廣泛的多端集成電路元件，通常由若干個(gè)的多端集成電路元件，通常由若干個(gè)晶體管和電阻構(gòu)成，因?yàn)樗軌蛲瓿删w管和電阻構(gòu)成，因?yàn)樗軌蛲瓿赡M信號(hào)的加法、減法、積分、微分模擬信號(hào)的加法、減法、積分、微分等運(yùn)算，所以稱為運(yùn)算放大器。等運(yùn)算，所以稱為運(yùn)算放大器。 雖然實(shí)際的運(yùn)算放大器性能各異，雖然實(shí)際的運(yùn)算放大器性能各異，型號(hào)繁多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，但在電路型號(hào)繁多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，但在電路理論中，人們關(guān)心的是它的外部特性，理論中，人們關(guān)心的是它的外部特性，通常用右圖電氣符號(hào)表示。通常用右圖電氣符號(hào)表示。2021-10-29 電路電路輸輸入入級級偏置偏置電路電路中間級中間級用以電用以電壓放大壓放大輸輸出出級級輸入端輸入端輸出端輸出端 符號(hào)符號(hào)765432115V8 8個(gè)管腳：個(gè)管腳：2 2：反相輸入端：反相輸入端3 3：同相輸入端：同相輸入端4 4、7 7：電源端：電源端6 6：輸出端：輸出端1 1、5 5：外接調(diào)零電位器：外接調(diào)零電位器8 8：空腳：空腳單單向向放放大大2021-10-29+_+u+u-+_uoao+_ud_+A+b 電路符號(hào)電路符號(hào)a a： 反向輸入端，輸入電壓反向輸入端，輸入電壓 u u b b： 同向輸入端，輸入電壓同向輸入端，輸入電壓 u+ u+o o： 輸出端輸出端, , 輸出電壓輸出電壓 uouoA