第六讲 节点电压.ppt

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1、2-3 2-3 节点电压分析法节点电压分析法 节节点点电电压压分分析析法法是是以以节节点点电电压压为为解解变变量量，依依据据KCLKCL和和元元件件约约束束来来建建立立电路方程求解电路的方法。电路方程求解电路的方法。电路可以是非平面的电路可以是非平面的通过例题引出节点电压分析法的一般步骤通过例题引出节点电压分析法的一般步骤第六讲第六讲 节点电节点电压法压法引例：引例：列写电路的节点电压方程。列写电路的节点电压方程。R5R4R3R2R1IS解：解：对节点进行编号对节点进行编号设各支路参考方向设各支路参考方向设参考点，这里是设参考点，这里是列写列写KCL方程。方程。I3I5I4I1I2节点节点1：

2、G1（U1-U2）+G3U1=IS节点节点2：-G1（U1-U2）+G2（U2-U3）+G5U2=0节点节点3：-G2（U2-U3）+G4U4=-IS流出流出=流进流进第六讲第六讲 节点电节点电压法压法引例续（一）引例续（一）整理上式有整理上式有节点节点1：（G1+G3）U1 G1U2=IS节点节点2：-G1U1+（G1+G2+G5）U2 G2U3=0节点节点3：-G2U2+（G2+G4）U3=-IS流出流出=流进流进第六讲第六讲 节点电节点电压法压法引例续（二）引例续（二）系数矩阵称为节点电导矩阵系数矩阵称为节点电导矩阵 主对角线上的元素均为正值并对应与节主对角线上的元素均为正值并对应与节点

3、序号是与节点相关联的电导之和，称为点序号是与节点相关联的电导之和，称为节点的节点的自电导自电导非主对角线上的元素均为负值对应着关联非主对角线上的元素均为负值对应着关联节点的电导之和且对称于主对角线，称为节点的电导之和且对称于主对角线，称为节点的节点的互电导互电导第六讲第六讲 节点电节点电压法压法基本步骤基本步骤用观察法列写节点电压方程的基本步骤用观察法列写节点电压方程的基本步骤1 1、对电路的节点进行编号、对电路的节点进行编号2 2、设参考点设参考点3 3、按电导矩阵的特点直接列写出方程、按电导矩阵的特点直接列写出方程4 4、求解节点电压、求解节点电压5 5、求解其它量、求解其它量第六讲第六讲

4、 节点电节点电压法压法例题一：例题一：电路如图列写节点电压方程电路如图列写节点电压方程第六讲第六讲 节点电节点电压法压法含有受控电流源的情况（含有受控电流源的情况（VCCS CCCSVCCS CCCS）G3G1G2aISIxbc3Ix解：解：(1)对对节点编号选参节点编号选参考点考点(2)将受控源视为独立电将受控源视为独立电源用观察法列节点方程源用观察法列节点方程节点节点a：（G1+G2）Ua-G2Ub=IS节点节点b：-G2Ua+（G2+G3）Ub=-3Ix(3)(3)加加辅助方程：几个受控电流源加几个，辅助方程：几个受控电流源加几个，从受控量与节点电压的关系入手找从受控量与节点电压的关系入

5、手找辅助方程：辅助方程：Ix=G1Ua 例题二：电路如图列写节点电压方程例题二：电路如图列写节点电压方程第六讲第六讲 节点电节点电压法压法含有独立电压源的情况通常有三种方法通常有三种方法1 1、尽可能的选电压源的一端为参考节点；、尽可能的选电压源的一端为参考节点；2 2、将电压源转换为电流源或进行转移；、将电压源转换为电流源或进行转移；3 3、在电压源两端另加一个未知电流，增加一个、在电压源两端另加一个未知电流，增加一个解变量。解变量。前两个方法中解变量减少但电路的结构改变了；前两个方法中解变量减少但电路的结构改变了；后一个方法电路的结构不改变但多了解变量。后一个方法电路的结构不改变但多了解变

6、量。第六讲第六讲 节点电节点电压法压法含有含有独立电压源独立电压源的例题（一）的例题（一）例题三：电路如图列写节点电压方程例题三：电路如图列写节点电压方程G3G4G2+G1IS3-US解：解：方法一：改选参考点方法一：改选参考点(1)对对节点编号，将选节点节点编号，将选节点3为为参考点参考点(2)用观察法列节点方程用观察法列节点方程节点节点：（G1+G2）U1-G1U2 G2U4=IS节点节点：U2=-US节点节点：G2U1 G3U2+（G2+G3+G4）U4=0第六讲第六讲 节点电节点电压法压法含有独立电压源的例题（二含有独立电压源的例题（二）G3G4G2+G1IS-USGSGSGSUS例题

7、四例题四：列写节点电压方程列写节点电压方程解：解：方法二：电源变换方法二：电源变换(1)对对节点编号，将选参考点节点编号，将选参考点(2)将电压源转换为电流源将电压源转换为电流源 用观察法列节点方程用观察法列节点方程节点节点：（G1+GS）U1-G1U2 GSU3=IS-GSUS节点节点：-G1U1+（G1+G2+G3）U2 G2U3=0节点节点：GSU1 G2U2+（GS+G2+G4）U3=GSUS第六讲第六讲 节点电节点电压法压法含有独立电压源的例题（三）含有独立电压源的例题（三）G3G4G2+G1IS-USIX例题五例题五：列写节点电压方程列写节点电压方程解：解：方法三：设未知电流方法三

8、：设未知电流I IX X(1)(1)对对节点编号，将选参考点节点编号，将选参考点(2)(2)用观察法列节点方程用观察法列节点方程节点节点：（：（G1+G2）U1-G1U2=IS节点节点：-G1U1+（G1+G3）U2=IX节点节点：G4 U3=-IS-IX此法未此法未改变电路的结构，是大家必须掌握的方法改变电路的结构，是大家必须掌握的方法第六讲第六讲 节点电节点电压法压法US=U3-U2含有受控电压源的情况（含有受控电压源的情况（VCVS CCVSVCVS CCVS）这是最复杂的情况，处理时首先将受控电压这是最复杂的情况，处理时首先将受控电压源视为独立电压源，用上述三种方法处理；最后源视为独立

9、电压源，用上述三种方法处理；最后再找控制量与节点电压的关系，得到辅助方程。再找控制量与节点电压的关系，得到辅助方程。最后给出节点电压分析法一般步骤最后给出节点电压分析法一般步骤第六讲第六讲 节点电节点电压法压法例二：列写节点电压方程。例二：列写节点电压方程。第六讲第六讲 节点电节点电压法压法R5ISR3R2R1US2US1+-+-UX6UXIX3IX+-R4第六讲第六讲 节点电节点电压法压法R5ISR3R2R1US1+-+-UX6UXIX3IX/R4R2节点电压方程节点电压方程:节点电压分析法一般步骤节点电压分析法一般步骤1、对电路各节点进行编号、对电路各节点进行编号2、设参考节点设参考节点3

10、、判别电路类型判别电路类型，列写方程，列写方程4、求解节点电压、求解节点电压5、求解其它量、求解其它量第六讲第六讲 节点电节点电压法压法判别电路类型判别电路类型若含有若含有独立电流源，用观察法系数矩阵对称独立电流源，用观察法系数矩阵对称受控电流源，视为独立源进行再加辅助方程受控电流源，视为独立源进行再加辅助方程独立电压源独立电压源改参考点改参考点电源变换电源变换添加电流添加电流减少解变量但减少解变量但电路结构改变电路结构改变增加解变量但增加解变量但电路结构不变电路结构不变受控电压源，视为独立源进行再加辅助方程受控电压源，视为独立源进行再加辅助方程第六讲第六讲 节点电节点电压法压法2-4 2-4

11、 含运算放大器电路的分析方法含运算放大器电路的分析方法第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析 诞生于二十世纪六十年代初的集成运算诞生于二十世纪六十年代初的集成运算放大器是模拟集成电路中应用极为广泛的一放大器是模拟集成电路中应用极为广泛的一种。随着科学技术的发展尤其是半导体集成种。随着科学技术的发展尤其是半导体集成工艺的突飞猛进，这一器件的应用已远远超工艺的突飞猛进，这一器件的应用已远远超出设计者最初的想象。出设计者最初的想象。本节首先从运放的主要技术指标入手，本节首先从运放的主要技术指标入手，用理想运放的条件导出分析要点，接着进行用理想运放的条件导出分析要点，接着进行运放线性应用方面的讨

12、论。运放线性应用方面的讨论。（1 1）图形符号及含义图形符号及含义u0u-u+-第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析 Rir0集成运放理想化条件集成运放理想化条件、开环差模电压放大倍数、开环差模电压放大倍数 Au0=、差模输入电阻、差模输入电阻 =、开环输出电阻、开环输出电阻 r0=0第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析Rii-u0R1ui+-RfR2i1ifi+“虚断虚断”i+=i-=0“虚地虚地”u+=u-=0第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析反相输入比例器反相输入比例器当输入电阻当输入电阻 =Ri一、一、比例运算电路比例运算电路u0R1ui+-RFR2Ni1if

13、1、反相输入比例器、反相输入比例器第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析2、同相输入比例器、同相输入比例器u0R1ui+-RFR2i1if第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析电压跟随器电压跟随器ui+-u0uo=ui第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析二、二、加法运算电路加法运算电路1、反相加法器、反相加法器u0R2ui3+-RFRPNi2ifR3R1i3i1ui2ui1第六讲第六讲含含运放电路运放电路的分析的分析练习：练习：u ui iu uo1o1 R R1 1R R2 2R Rf fu uo o.1 1、已知：、已知：u ui i2V2V，R Rf f2R2R1 1，求，求u uo o .u us s+-R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R5 5R R6 6u uo o+-u uo o2 2、已知：、已知：R5R6 求求uo/us 作业第六讲第六讲 节点电压分析法节点电压分析法含含运算放大器电路的分析方法运算放大器电路的分析方法 2-9、2-11、2-12、2-14