77电路与模拟电子技术

目录电路与电子技术河南工业大学第1章电路分析基础目录电路与电子技术河南工业大学第1章电路分析基础1.1电路基本概念1.2基尔霍夫定律1.3电路分析方法1.4受控源及含受控源电路的分析目录电路与电子技术河南工业大学第1章电路分析基础本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义。2.理解电路的基本定律并能正确应用。3.了解电路的通路、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义。4.会计算电路中各点的电位。5.了解实际电源的两种模型及其等效变换。6.掌握支路电流法、叠加定理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。目录电路与电子技术河南工业大学电路的种类繁多，应用广泛。按电流性质的不同分为直流电路和交流电路；按电流强弱分为电力电路和电子电路；按电路中元器件的性质分为线性电路和非线性电路；按电路的复杂程度又分为简单电路和复杂电路。1.1.1电路概述由导线、开关将电源和用电设备连接起来组成的闭合路径称为电路。1.1电路基本概念1.电路的功能及其种类目录电路与电子技术河南工业大学R3R2R1E1E2简单的复杂电路较复杂的（简单）电路电路的组成：电源信号源负载中间环节目录电路与电子技术河南工业大学手电筒电路·中间环节：连接电源和负载电路的基本功能白炽灯电池开关电源负载•电源：非电能电能•负载：电能非电能•电能的输送和转换（如电力工程）•信号的传递与处理（如信息工程）目录电路与电子技术河南工业大学2.电路模型和理想元件将实际电路中的元件用理想元件来表示，构成的电路图——电路模型常用的理想元件RE+_IS电阻电感电容理想电压源理想电流源C+L目录电路与电子技术河南工业大学电路模型US+_RLSR0电路模型是实际电路的科学抽象手电筒电路模型日光灯电路的模型iuRL+-目录电路与电子技术河南工业大学UsIRU+_E+_3.电路基本物理量及其参考方向实际方向物理量单位实际方向-E+电流IA,kA,mA,μA正电荷定向移动的方向电压UV,kV,mV,μV电场力作用,电位降落的方向电动势EV,kV,mV,μV电源力作用,电位升高的方向+I-+U-目录电路与电子技术河南工业大学分析计算电路时，人为任意设定的电量方向参考方向（假设方向、正方向）I=5AI′Rab=－5ARab注意：引入参考方向后，物理量为代数量若计算结果为正(I0)，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负(I′0)，则实际方向与参考方向相反。电流方向ab？电流方向ba？例目录电路与电子技术河南工业大学I①参考方向的表示方法参考极性abUab双下标箭标_+USabR②参考方向的作用.便于列写电路方程③关联参考方向.便于确定实际方向关联参考方向U与I的方向一致+-IUabR-IUabR+非关联参考方向U与I的方向相反U=IRU=-IR目录电路与电子技术河南工业大学+_I=3AU=6VabR例应用欧姆定律求电阻Ra+_I=－3AU=6VbR+_I=3AU=－6VabR+_I=－3AU=－6VabRΩ2Ω36IURΩ2Ω36IURΩ2Ω36IURΩ2Ω36IUR目录电路与电子技术河南工业大学（3）应用欧姆定律列写式子时，式中有____________列写公式时，根据U、I的________得_______________U、I的值本身有____和_____之分（1）分析计算电路时，首先要画出，标出电压、电流的。（2）正方向是________设定的。未标正方向的前提下，讨论电压、电流的正、负值是__________。问题与讨论电路图参考方向两套正负号正方向公式中的正负号正值负值没有意义的人为任意目录电路与电子技术河南工业大学例试求：当U分别为3V和1V时的电流IR。解：(1)假定电路各电量的正方向如图所示；(2)列电路方程EUURREURUIRREUURIRR=1ΩE=2VURabU+—+—+-(3)数值计算A1A121V1A1A1233VRRIUIU时：时：（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）目录电路与电子技术河南工业大学1.1.2电路的基本工作状态电路有三种状态：1.通路电路中有电流和功率的转换①电流②电压0abIREU③功率IURIEIPPPRERab020LRLIUabE+_abR0+_R0↓→IR0↓→Uab↑通路(有载)、开路、短路。L0RREI目录电路与电子技术河南工业大学④额定值电源和负载等电气设备在一定工作条件下其工作能力是一定的。额定电压UN、额定电流IN和额定功率PN为表示电气设备的正常工作条件和工作能力所规定的数据统称电气设备的额定值。额定值一般都列入产品说明书中，或直接标明在设备的铭牌上，使用时务必遵守这些规定。如果超过或低于这些额定值，都有可能引起电气设备的损坏或降低使用寿命，或使其不能发挥正常的效能。目录电路与电子技术河南工业大学（2）额定电流为100A的发电机，只接60A的照明负载，还有电流40A流到哪里去了？问题与讨论（1）一个100Ω、1W的电阻器，在使用时允许流过的电流和允许加的电压不得超过多少？答:不存在40A。电源的输出功率和输出电流取决于负载。答：I≤0.1A；U≤10V。目录电路与电子技术河南工业大学2.开路开路电压：特点：UOC=EIE+_R0UOCabRL+_输出功率P=0输出电流I=00R无源二端网络abUOC+_R0ab有源二端网络ab+-UOC目录电路与电子技术河南工业大学3.短路N0SCIREI特点：输出功率P=0输出电压U=0短路电流：短路保护:熔断器FU工作短接:ASR1R2ISCUabE+_abR0RL+_FU目录电路与电子技术河南工业大学1.1.3电路中的基本元器件及其特性电路中的基本元器件有两大类。电路未通电时，一类是负载，另一类是电源。而通电工作时，有的元器件呈负载性质，有的元器件呈电源性质。1.元器件性质及其判别①性质②公式关联时：IU+—P=UI非关联时：IU+—P=-UI负载元件消耗（吸收）的功率；电源元件产生（提供）的功率。目录电路与电子技术河南工业大学吸收（取用）功率，元器件为负载。发出（产生）功率，元器件为电源。若P0若P0根据能量守恒定律，电路中的功率平衡。∑P=0③判别例A2A5515S2S1RUUIW30W215S1S1IUPW10W25S2S2IUPW20W5222RIPR+-+--+IRURUS2US1已知：US1=15V，US2=5V，R=5Ω，试求电流I和各元器件的功率。解：目录电路与电子技术河南工业大学已知：U1=20V，I1=2A，U2=10V，I2=-1A，U3=-10V，I3=-3A，试求元器件的功率，并说明性质。例元件1功率W40W220111IUP元件2功率W10)W1(10222IUP元件3功率W20W2)10(133IUP元件4功率W30)W3(10324IUP解：元器件1、2发出功率是电源，元器件3、4吸收功率是负载。上述计算满足ΣP=0。I3I1U3U2U11423I2+-+-+-目录电路与电子技术河南工业大学伏安特性Oiu常数iuR常数iuR线性电阻非线性电阻2.常用电路（负载）元件及其基本特性（1）电阻元件（R常用单位：、k、M）耗能元件(电阻器、白炽灯、电炉等）uiORiiupiRu2Riu+-目录电路与电子技术河南工业大学（2）电感元件电感单位：H,mH,H单位电流产生的磁链iΦNiΨL①电感NΦΨ磁链：tiLtΨeddddΦ②自感电势ui-+ee-++uei-+-L目录电路与电子技术河南工业大学③电流、电压的基本关系tiLeudd当直流时,0ddti)0(0e,u电感通直流，对直流电感相当于短路。当交流时,0ddti)0(0e,u电感阻交流，对交流电感有反抗作用。+uei-+-L目录电路与电子技术河南工业大学电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：221LiwL④电感的磁场能量（3）电容元件uqC单位电压下存储的电荷单位：F,F,pF①电容电容符号有极性++++----+q-qui-+C无极性C+C目录电路与电子技术河南工业大学tuCtqiddddCuq②电流、电压的基本关系当直流时,0ddtu0i电容隔直流，对直流电容相当于开路。当交流时,0ddtu0i电容通交流，对交流电容也有反抗作用。ui-+C目录电路与电子技术河南工业大学221CuwC电容是一种储能元件,储存的电场能量为：④电容的电场能量理想元件电压与电流的关系LCRiRutiLuddtuCidd目录电路与电子技术河南工业大学两个元件串联和并联时参数的计算公式等效电感L等效电容C等效电阻R21RRR连接方式串联并联2121RRRRR21LLL2121LLLLL21CCC2121CCCCC（4）理想元件的串联和并联目录电路与电子技术河南工业大学（1）电压源与电流源模型3.常用电源模型及其等效变换①理想电压源：R0=0时的电压源特点：(a)输出电压U不变，即UabUS；(b)电源中的电流I由外电路决定。外特性U=f(I)OIUUSIUS+_abURL-+目录电路与电子技术河南工业大学设:E=10V当R1R2同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：(c)理想电压源中的电压US为零时，理想电压源视为短路。US=0+_(d)与理想电压源并联的元件对外电路而言为可视为开路。E+_abR2E+_abR1R2ISEI+_abUab2R1+_目录电路与电子技术河南工业大学理想电源特性中不变的是：_________US理想电源特性中变化的是：__________I_________________会引起I的变化。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向0SUI理想电压源两端可否短路？问题与讨论否因为R=0时Uaba+_IUSbR+_目录电路与电子技术河南工业大学②理想电流源:R0=时的电流源特点:(a)输出电流I不变，即IIS外特性(b)输出电压U由外电路决定。IUISoabIUISRL+-目录电路与电子技术河南工业大学设:IS=1AR=10时，U=10V则:R=1时，U=1V例E+_abR1R2IS(c)理想电流源的电流IS为零时，理想电流源视为开路。(d)与理想电流源串联的元器件对外电路而言为可视为短路。IS=0abR1ISIUISR+-目录电路与电子技术河南工业大学理想电流源特性中不变的是：__________IS理想电流源特性中变化的是：__________Uab_________________会引起Uab的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向SabIU理想电流源两端可否开路？问题与讨论否因为R=∞时abIUabISR+-目录电路与电子技术河南工业大学理想电压源中的电流如何决定？理想电流源两端的电压等于多少？因为串联电流相同。SabUIRU所以理想电压源中的电流I=IS理想电流源两端的电压取决于外电路解：IUSR_+abUab=?IS_+例目录电路与电子技术河南工业大学理想电压源中的电流如何决定？理想电流源两端的电压等于多少？因为并联电压相同。SabUU理想电压源中的电流取决于外电路所以理想电流源两端的电压解：RUIISS例aIUSR_+bUab=?ISIR_+目录电路与电子技术河南工业大学0SRU（2）实际电源的两种电路模型①电压源模型及外特性0SIRUUIUR0越小斜率越小USO恒压R0=0时，U=US外特性UIR0+-USRL+-目录电路与电子技术河南工业大学0abSRUIIR0越大特性越陡②电流源模型及外特性外特性IUISR0O恒流ISR0=∞时，I=ISISR0abIURL+-目录电路与电子技术河南工业大学（3）两种电源的等效互