电路与模拟电子学复习课件

1、复习课件若u、i采用关联参考方向： P 0表示这段电路（或元件）吸收（或消耗）的功率。p 0表示这段电路（或元件）产生的功率。p 0表示这段电路（或元件）吸收的功率。例例 1.3.11.3.1 在下图中，电流和各元件两端电压的正方向如图中所示。今测得：I=-4A，U1=140V，U2 =-80V，U3 =60V 。试说明电流和各电压的实际方向。并计算各元件的功率，指明哪些元件是电源，哪些是负载。123U1IU2U3 元件3的电流、电压取非关联参考方向，它的功率为 ，元件3吸收功率，也是负载。 240W4)(603IUP解解: : 电流I和电压U2的实际方向与图示正方向相反，U1和U3的实际方向

2、则与正方向相同。 元件1的功率为P1=U1 I=140(4)= 560W，元件1产生功率，是电源。320W4)(80)(22IUP 元件2的功率为 ，元件2吸收功率，是负载。1.5.3 1.5.3 电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换 为了使电路的分析易于进行,常常用等效变换的方法简化或者变换电路的结构。 1等效电压源和等效电流源两个电压源串联，可以用一个等效的电压源替代。替代的条件是：S2S1Suuu等效电压源uS1uS2uS两个电流源并联，可以用一个等效的电流源替代。替代的条件是：S2S1Siii等效电流源 iS1iS2iSRuSuS(c)iSRiS(d)iSuSuS(e)iS

3、uSiS(f)一些等效变换的例子 2实际电源的两个电路模型及其等效变换 电压源模型是用理想电压源与电阻的串联来表示实际电源的电路模型，图中uS是理想电压源的输出电压，它在数值上等于实际电源的电动势，RS称为电源的内电阻。 电压源模型 此模型的输出电压与输出电路有关，按图中所示电压u和电流i的参考方向，有iRuuSSuRuRiSSS11或ouiuSuSRS(b)uSRSiu(a) 电流源模型是用理想电流源与电导的并联来表示实际电源的电路模型，图中iS是理想电流源的输出电流，GS称为电源的内电导（或者将它的倒数称为内电阻）。 电流源模型 iSGSiu(a)oiiS(b)GSiSuiGiGuSSS1

4、1 此模型的输出电流i与端电压u有关，按图中所示电压和电流的参考方向，有i=iS GS u 或将电流源与电压源进行比较可以得到SSSSS1RGRui 如果满足这两个条件，则这两个模型就有相同的伏安特性。对外电路来说，它们是等效的，因此在分析电路过程中，可以进行互换。 这里需要强调指出，等效变换只是对外部电路而言，而对电源内部是不等效的。而且，理想电压源和理想电流源之间无法等效变换。 解解: 求二端网络的等效电阻，可直接利用串联、并联等效公式。弄清串、并联等效的过程。 对无电流通过的元件开路，电阻不计； 电位相等的节点短路，电阻用导线代替。1.549104448abcd(a)91.345176,

5、10cdabRR对于图(a)电路：例例2.1.2 求图(a)所示二端网络的等效电阻Rab。 三要素法求全响应 1初始值 2稳态值 3时间常数电路的响应电路的响应零状态响应：零状态响应： 在零状态的条件下，由在零状态的条件下，由电源激励信号电源激励信号产生的产生的响应为零状态响应。响应为零状态响应。 全响应：全响应： 电容上的电容上的储能储能和和电源激励电源激励均不为零时均不为零时的响应，的响应，为全响应。为全响应。 零输入响应：零输入响应： 在零输入的条件下，由非零初始态（在零输入的条件下，由非零初始态（储能元储能元件的储能件的储能）引起的响应，为零输入响应；）引起的响应，为零输入响应； 此此

6、时，时， 被视为一种输入信号。被视为一种输入信号。)0(cu)0(Li或或V 41061010)0()1)()()(111/CRtCRtCRttCtCCCCeeeeueuututu全响应解：全响应解：(零状态响应零状态响应 零输入响应零输入响应)+零状态响应零状态响应零输入响应零输入响应V 410)(tCetu稳态稳态分量分量暂态暂态分量分量稳态分量稳态分量暂态分量暂态分量全解全解t0-42 10(V)其中三要素为其中三要素为: : 初始值初始值 -)(f稳态值稳态值 -时间常数时间常数 - )0(f )(tf代表一阶电路中任一待求代表一阶电路中任一待求电压、电流响应电压、电流响应。式中式中

7、利用求三要素的方法求解过渡过程，称为三要利用求三要素的方法求解过渡过程，称为三要素法。素法。只要是一阶电路，就可以用三要素法只要是一阶电路，就可以用三要素法。teffftf)()0()()(电感中电流、电压的关系电感中电流、电压的关系dtdiLdtdNeue eidtdiLeu当当 Ii (直流直流) 时时,0dtdi0u所以所以,在在直流电路中直流电路中电感相当于短路电感相当于短路.电感是一种储能元件电感是一种储能元件, , 储存的磁场能量为：储存的磁场能量为：电感的储能电感的储能20021iLLidiuidtWitL）（dtdiLu dtduCdtdqi电容上电流、电压的关系电容上电流、电

8、压的关系uqC 当当 Uu (直流直流) 时时,0dtdu0i所以所以,在在直流电路中直流电路中电容相当于断路电容相当于断路.uiC20021uccuduuidtWcut电容的储能电容的储能电容是一种储能元件电容是一种储能元件, , 储存的电场能量为：储存的电场能量为：）（dtduCdtdqi无源元件小结无源元件小结 理想元件的特性理想元件的特性 （u 与与 i 的关系）的关系）LCRiRudtdiLudtduCi 4. 视在功率视在功率 S： 电路中总电压与总电流有效值的乘积。电路中总电压与总电流有效值的乘积。UIS 单位：伏安、千伏安单位：伏安、千伏安PQS注：注： SU I 用来用来衡量

9、发电机可能提供的最大功衡量发电机可能提供的最大功率率（额定电压（额定电压额定电流）额定电流） 视在功率视在功率UIS 5. 功率三角形：功率三角形：sinUIQ 无功功率无功功率cosUIP 有功功率有功功率例例4.2.1 设有一正弦电流源 ，若该电流源的电流分别通过:(1)20的电阻；(2)0.5H的电感；(3)500F的电容。试求各个元件端点压的相量，并画出相量图。A)30100(cos210tiA3010I(1)通过20的电阻，有V30200V301020RIRU(2)通过0.5H的电感，有V60005V30105 . 0100jjLILU(3)通过500F的电容，有V120002V30

10、10105001001jj16-CICU解解: : 先把正弦电流用相量表示60o30o120oIURUCUL相量图例例4.4.2 图(a)所示电路中，已知电源和其它元件参数，求 为多少时可获得最大功率Pmax，并求此时的Pmax 。XRZj2A250j250abZIC0.5IC(a)ZabZiUocIV4 .6311181000j500ocU(b)500j500jiiiXRZ解解: 用戴维南定理可得图(b)所示的等效电路。其中 2i2i2oc2XXRRRURIP负载Z吸收功率为 当改变R、X时，可知负载获得Pmax的条件为 0dd02iiRRRRXX解得 iiRRXXiiijZXRZ即 称为等

11、效电源内阻抗的共轭复数。 iZ 因此，在负载阻抗可改变的条件下，当负载阻抗等于电源内阻抗的共轭复数时，负载获得的功率为最大，这称为最大功率传输定理。满足这一条件时，称负载阻抗与电源内阻抗为最大功率匹配或共轭匹配。这时负载获得的功率为 i2ocmax4RUP 本题在 时，负载得到最大功率，其值为 j500500ZZW625W500411182maxPRuti2( )uti1( )D1D2Auto( )VEE ( 5V)(a)例例5.2.1 二极管门电路如图(a)所示，输入电压ui1 (t)和ui2 (t)如图(b)和(c)所示，请分析电路中各二极管的工作状态，画出该电路的输出波形uo (t) ，

12、并指出电路所实现的功能。 0tuti1( )uti2( )3V0t3V(b)(c)u to( )0t3V(d)“或”门电路假定二极管导通电压忽略不计，我们用列表的方法来假定二极管导通电压忽略不计，我们用列表的方法来分析输入信号分析输入信号VA，VB和输出信号和输出信号VF的关系：的关系：VAVBVFD2D13V3V3V3V0V0V0V0V导通导通导通导通导通导通导通导通导通导通导通导通截止截止截止截止3V0V3V3V如果定义如果定义 3V电平为逻辑电平为逻辑 1，0V电平为逻辑电平为逻辑 0，则，该电，则，该电路实现逻辑路实现逻辑“或或”的功能：的功能：F=A+BD1D2R-12VVAVBVF

13、对于前面的电路（固定偏置电路）而言，对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由静态工作点由UBE、 和和ICEO决定，这三个参决定，这三个参数随温度而变化。数随温度而变化。Q变变UBE ICEO变变T变变IC变变三三. 静态工作点的稳定静态工作点的稳定1. 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响1、温度对、温度对UBE的影响的影响iBuBE35 C50CTUBEIBIC2、温度对、温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 温度上升时温度上升时，输出特性，输出特性曲线上移，曲线上移，造成造成Q点上点上移。移。总之：总之：TICI1I3IBCCb2b1b2

14、BRRRVU 3射极偏置电路射极偏置电路选选I3=（510）IB I1 I3ICIE+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce（1） 结结构及工作构及工作原理原理静态工作点静态工作点稳定过程：稳定过程：TUBEICICIEUECCb2b1b2BRRRVU UBE=UB-UE =UB - IE ReUB稳定稳定IB由输入特性曲线由输入特性曲线I1I3IBICIE+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce（3）静态工作点估算）静态工作点估算:CCb2b1b2BVRRRU IB=IC/ UCE = VCC - ICRC - IEReIC IE =UE/Re =

15、 （UB- UBE）/ Re 电容开路电容开路,画出直流通道画出直流通道+b2cReVRRRb1TCC 将电容短路将电容短路,直流电源短路，画出电路的交直流电源短路，画出电路的交流小信号等效电路流小信号等效电路（3）动态分析：）动态分析：+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiii电压放大倍数：电压放大倍数：RL= RC / RL+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiiebeLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA ebbebi)1(Ririu )/(LCboRRiu 输入电阻：输入电阻：ebebii)(1Rri

16、uR b2b1ii/RRRR b2b1ebe/)(1RRRr 输出电阻：输出电阻：coRR +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiioR思考：思考：若在若在Re两端并电容两端并电容Ce会对会对Au、Ri、Ro有什么影响？有什么影响？+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCe甲类：电源提供的功率甲类：电源提供的功率CQCCCmCQCCCCCEIVtdtIIVtdiVP )sin(21)(212020此电路的最高效率此电路的最高效率25. 0 EomPP 甲类功率放大器存在的缺点：甲类功率放大器存在的缺点： 输出功率小输出功率小 静态功率

17、大，效率低静态功率大，效率低3.电源供给的功率电源供给的功率PE ToE=PPPLomCC2RUV 当当时， CComVU 2L2CCEmRVP 4.效率效率 CComEo4=VUPP 时，时， CComVU % 78.54max 乙类：最高效率乙类：最高效率 max直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。称直流反馈。2.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈 该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点作点Q。在直流通路中引入的反馈。在直流通路中引入的反馈。交流反馈交流反馈若电路将若电路将交流量反馈

18、到输入回路，交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。则称交流反馈。（如去掉电容（如去掉电容Ce）交流反馈，影响电路的交流反馈，影响电路的交流工作性能交流工作性能。直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic例：基本放大器，无反馈，净输例：基本放大器，无反馈，净输入量入量ube=ui，电压放大倍数为：，电压放大倍数为：3.负反馈与正反馈负反馈与正反馈负反馈负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。放大倍数减小。引入反馈后，净输入量引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ，电压放

19、大倍数为：电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。放大倍数增加。+u-TRuLcCCob1+.RCb2Cb1+ViR-beu+-ebeLu)(1RrRAbeLurRA+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-基本放大电路基本放大电路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX 放大放大：doXXA 迭加：迭加：fidXXX 1.方框图：方框图：A称为开环称为开环放大倍数放大倍数iX +

20、 反馈反馈：ofXXF AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo / Xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相六六. 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图负反馈放大器负反馈放大器一一. 反相比例运算反相比例运算虚地点虚地点i1=if （虚断）（虚断）因为有负反馈，因为有负反馈，利用虚短和虚断利用虚短和虚断u+ =0 u=u+=0（虚地）（虚地）反馈方式：反馈方式：电压并联负反馈电压并联负反馈uu+A+RiiRuu+ffoi11电压放大倍数电压放大倍数:1fioRRuuAfo1iRuRu 1. 反相加法