清华电路原理于歆杰简单电阻电路分析学习教案.pptx

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1、会计学1清华电路原理于歆杰简单清华电路原理于歆杰简单(jindn)电阻电阻电路分析电路分析第一页，共133页。一、电阻一、电阻(dinz)(resistor)2.1 2.1 电阻电阻(dinz)(dinz)R(1)电压电流采用电压电流采用(ciyng)关联参考方向关联参考方向Riu+u R iR 电阻电阻(resistance)单位：单位：(欧欧)二、欧姆定律二、欧姆定律(Ohms Law)第1页/共133页第二页，共133页。令令G 1/RG 电导电导(din do)(conductance)欧姆定律欧姆定律(关联参考关联参考(cnko)方向下方向下):i G u单位单位(dnwi)：S(西

2、西)(Siemens，西门子，西门子)关联参考方向下线性电阻器的关联参考方向下线性电阻器的u-i关系关系:R=tan ui0u R i第2页/共133页第三页，共133页。(2)电压电流非关联电压电流非关联(gunlin)参考方向参考方向Riu+欧姆定律欧姆定律:u Ri 或或 i Gu公式的列写必须根据参考方向！公式的列写必须根据参考方向！第3页/共133页第四页，共133页。Riu+当当 R=0(G=)，视其为短路，视其为短路(dunl)。u=0,i由外电路决定。由外电路决定。当当 R=(G=0)，视其为开路，视其为开路(kil)。i=0,u由外电路决定。由外电路决定。ui0开路开路(ki

3、l)ui0短路短路三、开路与短路三、开路与短路第4页/共133页第五页，共133页。Riu+Rip发发 ui (Ri)i i2 R p吸吸 ui i2R u2/R功率功率(gngl)：u+无论参考方向如何选取，电阻始终消耗电功率。无论参考方向如何选取，电阻始终消耗电功率。u(u/R)u2/R或或p吸吸 u(i)i2 R u2/R (Ri)(i)四、电阻四、电阻(dinz)消耗的功消耗的功率率第5页/共133页第六页，共133页。阻值阻值(z zh)功率功率五、电阻五、电阻(dinz)的额定值的额定值第6页/共133页第七页，共133页。几种常见材料的几种常见材料的0电阻率与温度电阻率与温度(w

4、nd)系数系数材料材料银银铜铜铝铝铁铁碳碳镍铬合金镍铬合金 0/m1.510-81.610-82.510-88.710-8350010-811010-8 /(-1)4.010-34.310-34.710-35.010-35.010-41.610-4六、决定六、决定(judng)阻值的因素阻值的因素第7页/共133页第八页，共133页。电阻器的尺寸电阻器的尺寸主要主要(zhyo)取决于取决于什么？什么？贴片电阻贴片电阻(dinz)体积小体积小重量轻重量轻 可靠性高可靠性高碳膜电阻碳膜电阻(dinz)阻值范围宽阻值范围宽 价格低廉价格低廉金属膜金属膜电阻电阻稳定性高稳定性高精度高精度高线绕电阻线绕

5、电阻功率大功率大七、电阻器七、电阻器第8页/共133页第九页，共133页。非线性电阻非线性电阻(dinz)满足满足(mnz)齐次性和可加性，即齐次性和可加性，即Ae1(t)+Be2(t)Ar1(t)+Br2(t)成立成立e1(t)r1(t)线性网络线性网络e2(t)r2(t)线性网络线性网络激励激励(jl)响应响应网络网络线性电阻线性电阻八、非线性电阻八、非线性电阻第9页/共133页第十页，共133页。线性时变线性时变(sh bin)电电阻阻u t =R t i t R(t)+u(t)i(t)电阻电阻R t 是时间是时间(shjin)t 的函数的函数e(t)r(t)非时变元件非时变元件e(t-

6、)r(t-)非时变非时变(sh bin)元件元件即输出响应与输入信号即输出响应与输入信号外加时刻无关。外加时刻无关。线性非时变电阻线性非时变电阻u t =Ri t 九、时变电阻九、时变电阻返回目录返回目录第10页/共133页第十一页，共133页。一、独立电源一、独立电源(independent source)2.2 2.2 电源电源(dinyun(dinyun)（1）特点特点(tdin)（a）电电源源两两端端电电压压由由电电源源本本身身(bnshn)决决定定，与与外外电电路路无关；无关；（b）通过它的电流由外电路决定。通过它的电流由外电路决定。电路符号电路符号uS1.理想电压源（理想电压源（i

7、deal voltage source）第11页/共133页第十二页，共133页。（2）伏安伏安(f n)特特性性 （a）若）若uS=US，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流(dinli)轴的直线，反映电压与电源中的电流轴的直线，反映电压与电源中的电流(dinli)无关。无关。uS+_iu+_USui0 （b）若若uS为为变变化化的的电电源源，则则某某一一时时刻刻的的伏伏安安关关系系特特性性为为平平行行(pngxng)于电流轴的直线。于电流轴的直线。（c）电压为零的电压源，伏安曲线与电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合，相当于轴重合，相当于 短路状态

8、短路状态。第12页/共133页第十三页，共133页。（3）理想电压理想电压(diny)源的开路与源的开路与短路短路uS+_iu+_R（a）开路开路(kil)：R，i=0，u=uS。（b）理理想想电电压压(diny)源源不不允允许许短短路路（此此时电路模型（时电路模型（circuit model）不再存在）。）不再存在）。US+_iu+_rUSui0u=US r i实际电压源实际电压源（physical source）第13页/共133页第十四页，共133页。2.理想理想(lxing)电流源（电流源（ideal current source）（1）特点特点(tdin)（a）电电源源电电流流由由电

9、电源源本本身身(bnshn)决决定定，与与外外电电路无关；路无关；（b）电源两端电压电源两端电压由外电路决定。由外电路决定。电路符号电路符号iSUIR1A例例第14页/共133页第十五页，共133页。（2）伏安伏安(f n)特性特性 （a）若）若iS=IS，即直流电源，则其伏安，即直流电源，则其伏安(f n)特性为平行特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。ISui0iSiu+_ （b）若若iS为为变变化化(binhu)的的电电源源，则则某某一一时时刻刻的的伏伏安安关关系系也也是平行于电压轴的直线是平行于电压轴的直线 （c）电电流流为为零零的的电电

10、流流源源，伏伏安安特特性性曲曲线线与与 u 轴轴重重合合，相相当当于开路状态。于开路状态。第15页/共133页第十六页，共133页。（3）理想电流源的短路理想电流源的短路(dunl)与开与开路路R（2）理理想想电电流流源源不不允允许许(ynx)开开路路（此此时电路模型不再存在）时电路模型不再存在）。（1）短短路路(dunl)：R=0，i=iS，u=0，电流源被短路，电流源被短路(dunl)。iSiu+_ （4）实际电流源的产生实际电流源的产生 可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在

11、一定光线照射下光电池被激发体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。产生一定值的电流等。第16页/共133页第十七页，共133页。（5）功率功率(gngl)iSiu+_iSiu+_p发发=uiS p吸吸=uiSp吸吸=uiS p发发=uiS第17页/共133页第十八页，共133页。二、受控电源二、受控电源(dinyun)（非独立源）（非独立源）（controlled source or dependent source）电路电路(dinl)符号符号+受控电压受控电压(diny)源源受控电流源受控电流源1.定义定义 电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数

12、，而是受电电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路（或元件）的电压（或电流）的控制。路中某个支路（或元件）的电压（或电流）的控制。第18页/共133页第十九页，共133页。一个一个(y)受控电流源的例子（受控电流源的例子（MOSFET）DSGMOSFETUGSUDSIDS受控源与独立受控源与独立(dl)源的比较源的比较:(1)独独立立源源电电压压(diny)(或或电电流流)由由电电源源本本身身决决定定，而而受受控控源源电电压压(diny)(或电流或电流)直接由控制量决定。直接由控制量决定。(2)独独立立源源作作为为电电路路中中“激激励励”，在在电电路路中中产产生生电电压压

13、、电电流流，而而受受控源在电路中不能作为控源在电路中不能作为“激励激励”。IDSUDS电电阻阻电流源电流源第19页/共133页第二十页，共133页。一个一个MOSFET可以用四端可以用四端(s dun)模型模型来表示。来表示。受控源是一个受控源是一个(y)四端元四端元件件控制支路控制支路支路电支路电压压支路电支路电流流受控源受控源受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源f(uGS)控制控制(kngzh)部分部分受控部分受控部分uGS第20页/共133页第二十一页，共133页。（1）电电流流(dinli)控控制制的的电电流流(dinli)源源（Current Controlled Current

14、 Source）:电电流流放放大大(fngd)(fngd)倍数倍数r:转转 移移(zhuny)电阻电阻 u1=0i2=i1 u1=0u2=r i12.分类分类（2）电流控制的电压源）电流控制的电压源（Current Controlled Voltage Source）CCCS i1+_u2i2_u1i1+_u1i1+_u2CCVS+_ r i1+_u2i2CCVS+_+第21页/共133页第二十二页，共133页。g:转移转移(zhuny)电导电导 :电压放大电压放大(fngd)倍数倍数 i1=0i2=g u1 i1=0u2=u1(3)电压控制电压控制(kngzh)的电流源的电流源（Voltag

15、e Controlled Current Source）(4)电压控制的电压源电压控制的电压源（Voltage Controlled Voltage Source）VCCSgu1+_u2i2+_u1i1_u1i1 u1+_u2i2VCVS+_+第22页/共133页第二十三页，共133页。3.受控源与独立受控源与独立(dl)源的比较源的比较 (1)独独立立源源电电压压（或或电电流流）由由电电源源(dinyun)本本身身决决定定，与与电电路路中中其其他他电电压压、电电流流无无关关，而而受受控控源源电电压压（或或电电流流）直直接接由由控控制制量量决定。决定。(2)独独立立源源作作为为电电路路(din

16、l)中中“激激励励（excitation）”，在在电电路路(dinl)中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映电电压压、电电流流之之间间的的控制关系，在电路控制关系，在电路(dinl)中不能作为中不能作为“激励激励”。返回目录返回目录第23页/共133页第二十四页，共133页。2.3 MOSFET2.3 MOSFETPrescott 内核内核(ni h)P4108个晶体管个晶体管（双极、（双极、MOS）吴刚吴刚(w n)耳机放大器耳机放大器日立日立N沟道沟道2SK214型型MOSFETCPU供电供电(n din)电路电路中的中的MOSFET最大功率达最大功率达200W的

17、电力的电力MOSFET小：线宽小：线宽0.15 m大：大：10cm第24页/共133页第二十五页，共133页。DSGDSG2n7000一、一、MOSFET(金属金属(jnsh)氧化物半导体场效应晶体管氧化物半导体场效应晶体管)的结构的结构与符号与符号N沟道沟道(u do)增强型增强型MOSFET第25页/共133页第二十六页，共133页。DSGUGSMOSFETUDSIDSUDS=5VIDSUGS截止截止(jizh)区区(A)UT时，时，MOSFET截止截止改变改变UDS的大小对曲线的大小对曲线(qxin)影响影响不大不大UGSUT后，后，MOSFET的的D、S间导通。间导通。转移特性转移特性

18、(txng)曲线曲线二、二、MOSFET的电气性质的电气性质第26页/共133页第二十七页，共133页。DSGUGSMOSFETUDSIDSIDSUDSUGS=5VUGS=4VUGS=3V三极管区三极管区/可变电阻区可变电阻区饱和区饱和区/恒流区恒流区输出特性曲线输出特性曲线(qxin)第27页/共133页第二十八页，共133页。导通后导通后UGSUT+UDS的时候的时候(sh hou)，MOSFET的的D、S间呈电阻特间呈电阻特性。性。第28页/共133页第二十九页，共133页。1 截止截止(jizh)区区条件条件(tiojin)：性质性质(xngzh)：3 三极管区三极管区条件：条件：性质

19、：性质：RON2 饱和区饱和区条件：条件：性质：性质：DSGUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUSRON三、三、MOSFET的等效电路的等效电路第29页/共133页第三十页，共133页。四、四、MOSFET的模型的模型(mxng)开关电阻开关电阻(dinz)（SR）模型）模型:截止截止(jizh)状态状态导通状态导通状态UGSUDSIDSUSRONUGSUDSIDSUSRON第30页/共133页第三十一页，共133页。截止截止(jizh)状状态态导通状态导通状态(zhungti)UGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUS开关电流源（开关电流源

20、（SCR）模型）模型(mxng):返回目录返回目录第31页/共133页第三十二页，共133页。2.4 2.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律(dngl)(dngl)一一、几个、几个(j)名词名词支支路路 (branch)(branch)：电电路路中中通通过过同同一一电电流流(dinli)(dinli)的的每每个个分支。分支。回路回路（loop）：）：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。b=3网网孔孔（mesh）：对对平平面面电电路路，每每个个网网眼眼即即为为网网孔孔。网网孔孔是是回回路路，但但回回路不一定是网孔。路不一定是网孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=2123（K

21、irchhoff，基尔霍夫；，基尔霍夫；18241887，Germany）第32页/共133页第三十三页，共133页。物理基础物理基础(jch)：电荷（：电荷（electric charge）守恒，电流连续）守恒，电流连续性。性。i1i4i2i3令电流令电流(dinli)流出为流出为“+”i1+i2i3+i4=0i1+i3=i2+i47A4Ai110A-12Ai2i1+i210(12)=0 i2=1A 例例 47i1=0 i1=3A 二、基尔霍夫电流定律（二、基尔霍夫电流定律（KCLKCL）在任何集总参数（在任何集总参数（lumped parameterlumped parameter）电路）

22、电路(dinl)(dinl)中，中，在任一时刻，流出（流入）任一节点的各支路电流的代数和在任一时刻，流出（流入）任一节点的各支路电流的代数和为零。为零。即即第33页/共133页第三十四页，共133页。KCL的推广的推广(tugung)ABi=0ABiiABi3i2i1两条支路两条支路(zh l)电流大小相等，电流大小相等，一个流入，一个流出。一个流入，一个流出。只有只有(zhyu)一条支路相连，则一条支路相连，则 i=0。第34页/共133页第三十五页，共133页。选选定定一一个个绕绕行行(ro xn)方方向向：顺顺时时针针或或逆时针。逆时针。R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4

23、=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4例例取顺时针方向取顺时针方向(fngxing)绕行：绕行：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0-U1+U2+U3+U4=US1-US4 I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+-+-+-+-三、基尔霍夫电压定律（三、基尔霍夫电压定律（KVLKVL）在在任任何何集集总总参参数数（lumped lumped parameterparameter）电电路路中中，在在任任一一时时刻刻，沿沿任任一一闭闭合合路径路径(ljng)(ljng)（按固定绕向（按固定绕向)，各支路电压的代数和为零。，各支路电压的代数和为零

24、。即即电阻压降电阻压降电源压升电源压升第35页/共133页第三十六页，共133页。AB l1l2UAB(沿沿l1)=UAB (沿沿l2）电位电位(din wi)的单值性的单值性推推论论：电电路路中中任任意意两两点点间间的的电电压压等等于于两两点点间间任任一一条条路路径径(ljng)经经过过的的各各元元件件电电压压的的代代数数和和。元元件件电电压压方方向向与与路路径径(ljng)绕行方向一致时取正号，相反取负号。绕行方向一致时取正号，相反取负号。例例I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+-+-+-+-AB第36页/共133页第三十七页，共133页。KCL，KVL小

25、结小结(xioji)：（1）KCL是是对对连连到到节节点点的的支支路路电电流流的的线线性性约约束束(yush)，KVL是对回路中支路电压的线性约束是对回路中支路电压的线性约束(yush)。（2）KCL、KVL与与组组成成支支路路的的元元件件(yunjin)性性质质及及参参数无关。数无关。（3）KCL表表明明在在每每一一节节点点上上电电荷荷是是守守恒恒的的；KVL是是电电位位单单值值性性的具体体现的具体体现（电压与路径无关）（电压与路径无关）。（4）KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。第37页/共133页第三十八页，共133页。电路电路(dinl)如图示，求如图示，求U

26、和和I。解解3+1-2+I=0，I=-2（A）U1=3I=-6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）例例2求下图电路求下图电路(dinl)开关开关S打开和闭合时的打开和闭合时的 i1 和和 i2 。S打开打开(d ki)：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S闭合：闭合：i2=0i1=i+2ii=10/5=2i1=6(A)10V5 5 i1i2ii2S-+解解例例1U11A3A2A3V2V3 UI+-返回目录返回目录第38页/共133页第三十九页，共133页。一、电阻一、电阻(dinz)等效变换等效变换2.5 2.5 电路的等效电路的等效(dn(dn xio)xio)变

27、换变换(1)(1)电路电路(dinl)(dinl)特点特点1.1.电阻串联电阻串联 (series connection)+_R1Rn+_uki+_u1+_unuRk(a)各电阻顺序连接，流过同一电流各电阻顺序连接，流过同一电流 （KCL）；(b)总电压等于各串联电阻上的电压之和总电压等于各串联电阻上的电压之和 （KVL）：第39页/共133页第四十页，共133页。等效等效(2)等效等效(dn xio)电阻（电阻（equivalent resistance）Req+_R1RniuRku+_Reqi等效：对外部电路等效：对外部电路(dinl)端钮（端钮（terminal）以外）以外效效果相同果相

28、同Req=(R1+R2+Rn)=Rk(3)串联电阻上电压串联电阻上电压(diny)的分配的分配+_un+_R1RniuRk+_uk+_u1等效电阻等于串联的各电阻之和等效电阻等于串联的各电阻之和第40页/共133页第四十一页，共133页。例例 两个两个(lin)电阻分压（电阻分压（voltage division），），如下图所示。如下图所示。（注意（注意(zh y)方向方向!）（4）功率功率(gngl)关系关系p1=R1i 2 ，p2=R2i 2 ，pn=Rni 2 p1:p2:pn=R1:R2 :Rn总功率总功率 p=Reqi 2=(R1+R2+Rn)i 2 =R1i 2+R2i 2+Rn

29、i 2 =p1+p2+pni+_uR1R2+-u1-+u2第41页/共133页第四十二页，共133页。2.电阻电阻(dinz)并联并联（parallel connection）inR1R2RkRni+ui1i2ik_（1）电路电路(dinl)特点特点(a)各电阻两端分别各电阻两端分别(fnbi)接在一起，端电压为同一电压接在一起，端电压为同一电压（KVL）；）；(b)总电流等于流过各并联电阻的电流之和总电流等于流过各并联电阻的电流之和（KCL）：）：i=i1+i2+ik+in第42页/共133页第四十三页，共133页。等效等效由由KCLi=i1+i2+ik+in=u Geq故有故有uGeq=i

30、=uG1+uG2+uGn=u（G1+G2+Gn）即即设设 Gk=1/Rk （k=1，2，n）Geq=G1+G2+Gk+Gn=Gk=1/Rk（2）等效等效(dn xio)电导（电导（equivalent conductance）GeqGeq+u_i等效电导等效电导(din do)等于并联的各电导等于并联的各电导(din do)之和。之和。inG1G2GkGni+ui1i2ik_第43页/共133页第四十四页，共133页。（3）并联电阻并联电阻(dinz)的分流（的分流（current division）由由电流电流(dinli)分配与电导成分配与电导成正比正比得得 对于对于(duy)两电阻两电阻

31、并联，并联，有有R1R2i1i2i第44页/共133页第四十五页，共133页。（4）功率功率(gngl)关系关系p1=G1u2，p2=G2u2，pn=Gnu2p1:p2:pn=G1:G2 :Gn总功率总功率(gngl)p=Gequ2=(G1+G2+Gn)u2 =G1u2+G2u2+Gnu2 =p1+p2+pn第45页/共133页第四十六页，共133页。解解 R=4(2+(36)=2 3 例例12 4 6 R 3 第46页/共133页第四十七页，共133页。解解 R=(4040)+(303030)=30 例例240 30 30 40 30 R40 40 30 30 30 R第47页/共133页第

32、四十八页，共133页。R1R2R3R4+_uSABuAuB？UAB=0IAB=0(2)已知电流已知电流(dinli)为零的支路可以断开。为零的支路可以断开。(1)已知电压已知电压(diny)为零的节点可以短接。为零的节点可以短接。等电位等电位(din wi)点点等等电电位位点点之之间间开开路路或或短短路路不不影响电路的电压电流分布。影响电路的电压电流分布。3.平衡电桥平衡电桥第48页/共133页第四十九页，共133页。（1 1）电阻）电阻(dinz)(dinz)的三角形（的三角形（）联接和星形（）联接和星形（Y Y）联接）联接 形形联接联接（connection）R12R31R23i3 i2

33、i1 123+u12 u23 u31 Y形形联接联接（Yconnection）R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y4.电阻电阻(dinz)的的 Y 变换变换第49页/共133页第五十页，共133页。等效等效(dn xio)条件条件 i1 =i1Y，i2 =i2Y，i3 =i3Y，且且 u12 =u12Y，u23 =u23Y，u31 =u31Y（2 2）Y Y 电阻电阻(dinz)(dinz)等效变换（等效变换（equivalent transformation)equivalent transformation)的条件的条件 R12R31R23i3 i2 i1 123

34、+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y第50页/共133页第五十一页，共133页。Y接接:用电流表示用电流表示(biosh)电压电压u12Y=R1i1YR2i2Y 接接:用电压表示用电压表示(biosh)电流电流i1Y+i2Y+i3Y=0 u23Y=R2i2Y R3i3Y i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）（2）（3）电阻）电阻(dinz)的三角形（的三角形（）联接和星形（）联接和星形（Y）联接的等）联接的等效变换效变换 R12R31R23i3 i

35、2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y第51页/共133页第五十二页，共133页。由式由式（2）解得解得i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）(3)根据根据(gnj)等效条件，比较式（等效条件，比较式（3）与式（）与式（1），得由），得由Y接接 接的变换结果。接的变换结果。或或第52页/共133页第五十三页，共133页。类似可得到类似可得到(d do)由由 接接 Y接的变换接的变换结果结果 或或第53页/共133页第五十四页，共133页

36、。由由Y 由由 Y 特例特例 若三个电阻若三个电阻(dinz)(dinz)相等相等(对称对称)，则，则有有 R =3RY（外大内（外大内(d ni)小小）13注意注意(zh y)(1)等效是指对外部（端钮以外）电路而言，对内不成立等效是指对外部（端钮以外）电路而言，对内不成立；(2)等效电路与外部电路无关。等效电路与外部电路无关。R31R23R12R3R2R1第54页/共133页第五十五页，共133页。例例 桥桥T T电路电路(dinl)(dinl)（bridge-T bridge-T circuitcircuit）1k 1k 1k 1k RE1/3k 1/3k 1k RE1/3k 1k RE

37、3k 3k 3k 第55页/共133页第五十六页，共133页。解解通常有两种求入端电阻通常有两种求入端电阻(dinz)的的方法方法 端口加电压端口加电压(diny)求求电流法电流法 端口加电流端口加电流(dinli)求电压求电压法法下面用下面用加流求压法加流求压法求求RabRab=U/I=(1-)R当当 0，正电阻，正电阻正电阻正电阻负电负电阻阻uiU=(I-I)R=(1-)IR当当 1,Rab 0，负电阻，负电阻例例求求 a，b 两端的入端电阻（两端的入端电阻（input resistance）Rab。I IabRRab+U_（1）5.含电阻和受控源二端网络的等效电阻含电阻和受控源二端网络的

38、等效电阻第56页/共133页第五十七页，共133页。等效等效R等效等效(dn xio)=U/I 一个无独立源的二端一个无独立源的二端(r dun)（two-terminal）电阻网络可以）电阻网络可以用一个电阻等效。用一个电阻等效。一般一般(ybn)情况下情况下小结小结R等效等效+U_I无无源源+U_I求等效电阻的方法求等效电阻的方法(2)加压求流法；加压求流法；(3)加流求压法。加流求压法。(1)串并联；串并联；第57页/共133页第五十八页，共133页。二、电源等效二、电源等效(dn xio)变换变换1.理想电压理想电压(diny)源的串、并源的串、并联联串联串联(chunlin)一般有一

39、般有uS=uSk （注意参考方向）注意参考方向）电压相同的电压源电压相同的电压源才能并联，且每个才能并联，且每个电源的电流不确定。电源的电流不确定。并联并联等效等效等效等效uS2+_+_uS1+_uS+_5VI5V+_+_5VI第58页/共133页第五十九页，共133页。2.理想电流理想电流(dinli)源的串、并源的串、并联联可等效成一个理想可等效成一个理想(lxing)电流源电流源 i S（注意参注意参考方向）。考方向）。电流电流(dinli)相同的理想电流相同的理想电流(dinli)源才能串源才能串联，并且每个电流联，并且每个电流(dinli)源的端电压不能确定。源的端电压不能确定。串联

40、串联:并联：并联：iS1iS2iSkiS第59页/共133页第六十页，共133页。例例3例例2例例1iS=iS2 iS1uSiSuSuSiSiSiSuS1iS2iS1uS2第60页/共133页第六十一页，共133页。（1）实际）实际(shj)电压源电压源USUU=US Ri II+_USRi+U_RI RiIui0其外特性曲线其外特性曲线(qxin)如下：如下：Ri:电源电源(dinyun)内阻内阻,一般很小。一般很小。3.实际电压源和实际电流源的模型及其等效变换实际电压源和实际电流源的模型及其等效变换第61页/共133页第六十二页，共133页。（2）实际实际(shj)电流源电流源I=iS G

41、i UGi:电源电源(dinyun)内电导内电导,一般一般很小。很小。Gi+_iSUIISUIGiUui0其外特性曲线其外特性曲线(qxin)如下如下:第62页/共133页第六十三页，共133页。u=uS Ri ii=iS Giui=uS/Ri u/Ri 通过比较，得等效通过比较，得等效(dn xio)的条件：的条件：iS=uS/Ri ,Gi=1/Rii+_uSRi+u_iGi+u_iS（3）实际）实际(shj)电压源和实际电压源和实际(shj)电流源模型间的等效变换电流源模型间的等效变换 等效是指对外部电路的作用等效是指对外部电路的作用(zuyng)等效，即端口的电压、等效，即端口的电压、电

42、流伏安关系保持不变。电流伏安关系保持不变。第63页/共133页第六十四页，共133页。由电压源模型由电压源模型(mxng)变换为电流源模型变换为电流源模型(mxng)：等等效效等效等效由电流由电流(dinli)源模型变换为电压源模型变换为电压源模型源模型i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iSi+_uSRi+u_第64页/共133页第六十五页，共133页。（2）所谓的等效是对外部电路所谓的等效是对外部电路(dinl)等效，对内部电路等效，对内部电路(dinl)是不等效的。是不等效的。注意注意(zh y)：开路的电流开路的电流(dinli)源可以有电流源可以有电流(dinli)流过并

43、联电导流过并联电导Gi。电流源短路时电流源短路时,并联电导并联电导Gi中无电流。中无电流。电压源短路时，电阻电压源短路时，电阻Ri中有电流；中有电流；开路的电压源中无电流流过开路的电压源中无电流流过 Ri；iS（3）理想电压源与理想电流源不能相互转换。理想电压源与理想电流源不能相互转换。方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。（1）变换关系变换关系数值关系；数值关系；iS ii+_uSRi+u_iGi+u_iS例例第65页/共133页第六十六页，共133页。应用应用 利用电源利用电源(dinyun)转换可以简化转换可以简化电路计算。电路计算。例例1I=

44、0.5A6A+_U5 5 10V10V+_U55 2A6AU=20V例例25A3 4 7 2AI+_15V_+8V7 7 I第66页/共133页第六十七页，共133页。注注:受控源和独立源一样可以进行电源受控源和独立源一样可以进行电源(dinyun)转换。转换。10V例例3简化电路简化电路1k 1k 0.5I+_UI10V2k+_U+500I-I1.5k 10V+_UIU=1500I+10U=2000I-500I+10第67页/共133页第六十八页，共133页。求图示电路求图示电路(dinl)中中Rf 为何值时其获得最大功率，并求此最大功率。为何值时其获得最大功率，并求此最大功率。USRfRi

45、I解解时，时，Rf 获最大功率获最大功率得得 Rf =Ri即：直流电路最大功率即：直流电路最大功率(gngl)传输定理传输定理 （maximum power transform theorem）4.最大功率最大功率(gngl)传输传输返回目录返回目录第68页/共133页第六十九页，共133页。一、运算一、运算(yn sun)放大器的电气特性放大器的电气特性2.6 2.6 运运算算(yn(yn sun)sun)放大器放大器12345678封装的封装的8脚运放脚运放 补偿补偿 补偿补偿 同向输入同向输入 反向输入反向输入 负电源负电源 正电源正电源 空空 输出输出 主要关心的端子主要关心的端子(d

46、un z)：反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源 1.端子端子 第69页/共133页第七十页，共133页。反相输入反相输入 同相输入同相输入 输出输出 正电源正电源 负电源负电源 电路符号电路符号 2.电路电路(dinl)符号符号 -+V+V-简化的电路符号简化的电路符号 abo第70页/共133页第七十一页，共133页。3.运算运算(yn sun)放大器的端电压放大器的端电压 a：反相输入反相输入(shr)端（端（inverting input），输入），输入(shr)电压电压 u-。b：同相输入：同相输入(shr)端（端（noninverting

47、 input），输入，输入(shr)电压电压 u+。o：输出端（输出端（output），输出电压），输出电压 uo。A：开环电压放大倍数（：开环电压放大倍数（open-loop gain）。）。:公共端（接地端）。公共端（接地端）。+_+u+u-+_uoao+_udud_+A+b+_US+_US第71页/共133页第七十二页，共133页。Usat-UsatUds-Udsuoud0 线性工作线性工作(gngzu)区区|ud|Uds,则则 uo=Usat ud0 反向饱和区反向饱和区 ud u-uoUsatu+u-uoUsatu+u-uoUsat-Usat0无反馈无反馈(fnku)(开环开环)1.

48、电压电压(diny)比较器比较器 第86页/共133页第八十七页，共133页。2.正反馈正反馈 将将Op Amp的输出引到非反相的输出引到非反相(fn xin)输输入端入端-+_uo+_uii-i+正反馈正反馈Op Amp输出输出(shch)端有微小正扰动端有微小正扰动输入端待放大输入端待放大(fngd)信号变大信号变大输出端信号变大输出端信号变大扰动被放大扰动被放大uo为为Usat 或或 Usat虚短不再适用虚短不再适用虚断仍然适用虚断仍然适用？第87页/共133页第八十八页，共133页。+-+_uo+_uiRR虚短不再虚短不再(b zi)适用适用虚断仍然适用虚断仍然适用正反馈，正反馈，uo

49、为为Usat或或-Usat设设uoUsat，则，则uui 0.5Usat，根据，根据(gnj)正反馈的性质，正反馈的性质，uo变为变为 Usat此时此时uui Usat/2时，时，uo维持维持Usat不变。不变。一旦一旦ui 0.5Usat，根据正反馈的性质，根据正反馈的性质，uo变为变为 Usatuiuo-Usat/2Usat/2Usat-Usat滞回比较器滞回比较器(Hysteresis Comparator)调整两个电阻调整两个电阻阻值比阻值比可可改变改变滞回宽度滞回宽度0滞回宽度滞回宽度3.滞回比较器滞回比较器 返回目录返回目录第88页/共133页第八十九页，共133页。2.7 2.7

50、 二端口网络二端口网络(wnglu)(wnglu)复习复习(fx)与准备与准备 端端口口由由一一对对(y du)端端钮钮构构成成，且且满满足足从从一一个个端端钮钮流流入入的的电电流流等等于于从另一个端钮流出的电流。从另一个端钮流出的电流。当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络。网络。uii+-i1i2i2i1u1u2+-+-线性线性RLCM受控源受控源第89页/共133页第九十页，共133页。二端口二端口i2i1i1i2具有公共端的二端口具有公共端的二端口i2i1i1i2四端网络四端网络 i4i3i1i2第90页/共13