电路课件8第四章直流

1、BUCT1(Circuit Theorems)BUCT2对于给定的任意一个电路，其中第对于给定的任意一个电路，其中第k条支路电压为条支路电压为uk、电流、电流为为ik，那么这条支路就可以用一个电压等于，那么这条支路就可以用一个电压等于uk的独立电压源，或的独立电压源，或者用一个电流等于者用一个电流等于ik的独立电流源来替代，替代后电路中全部电的独立电流源来替代，替代后电路中全部电压和电流均保持原有值压和电流均保持原有值(解答唯一解答唯一)。ikA 定理内容定理内容: :Aik+uk支支路路 k A+uk4. 3 替代定理替代定理 (Substitution Theorem )BUCT3例例.若

2、要使若要使试求试求Rx。0.5 0.5 +10V3 1 RxIx+UI0.5 ,IIx81 =+0.5 0.5 1 +UI0.5 I810.5 0.5 1 +UI0.5 0.5 0.5 1 +U0.5 I81BUCT4解：解：用替代定理：用替代定理：U=U+U=(0.8-0.6)Ix=0.2IxRx=U/Ix=0.2 =+0.5 0.5 1 +UI0.5 I810.5 0.5 1 +UI0.5 0.5 0.5 1 +U0.5 I81xIIIIUUU8010505251152121. xIIIU6 . 0075. 0815 . 25 . 1 U1U2BUCT51.具有相同拓扑结构（特征）的电路具

3、有相同拓扑结构（特征）的电路两个电路，支路数和结点数都相同，而且对应支路两个电路，支路数和结点数都相同，而且对应支路与结点的联接关系也相同。与结点的联接关系也相同。NNR5R4R1R3R2R6+us11234R5R4R1R3R6us6is2+12434. 4 特勒根定理特勒根定理( Tellegens Theorem )BUCT6两个电路支路与结点联接关系相同：两个电路支路与结点联接关系相同：假设两个电路中对应支路电压假设两个电路中对应支路电压方向相同，支路电流均取和支路电方向相同，支路电流均取和支路电压相同的参考方向。压相同的参考方向。2. 特勒根定理特勒根定理(II)(似似功率定理功率定理

4、)：4 46 65 51 12 23 34 42 23 31 1)( 0 ),( 1似似功功率率平平衡衡关关系系即即各各支支路路取取关关联联方方向向的的乘乘积积之之和和为为零零中中对对应应支支路路的的与与电电路路路路的的电电压压的的所所有有支支路路中中的的每每一一支支电电路路 bkkkkkiuiNuNBUCT7(功率定理功率定理)在任一瞬间，任一电路中的所有支路所吸收的瞬时在任一瞬间，任一电路中的所有支路所吸收的瞬时功率的代数和为零，即功率的代数和为零，即将特勒根定理将特勒根定理II用于用于中各支路电流、电压，即可中各支路电流、电压，即可证得上述关系，即：此定理是特勒根定理证得上述关系，即：此

5、定理是特勒根定理II的的特例特例 。 bkkkbkkiup110BUCT8由特勒根定理：由特勒根定理： 0 011 bkkkbkkkiuiu和和4. 5 互易定理互易定理 ( Reciprocity Theorem )BUCT9 0 32211322111 bkkkkbkkkbkkkiiRiuiuiuiuiuiu 0 32211322111 bkkkkbkkkbkkkiiRiuiuiuiuiuiu两式相减，得两式相减，得:22122111iuiuiuiu i2u111 22 (a)i1线性线性电阻电阻网络网络Nu222 线性线性电阻电阻网络网络+11 (b)1i2i2u N+1u BUCT10

6、例例1：(1) R1=R2=2 , Us=8V时时, I1=2A, U2 =2V(2) R1=1.4 , R2=0.8 , Us=9V时时, I1=3A, 求求U2。解：解：利用特勒根定理利用特勒根定理由由(1)得：得：U1=4V, I1=2A, U2=2V, I2=U2/R2=1A222211(5/4)/ A,3 V,8 . 4 :(2) URUIIU得得由由) , ( )()(1122112211的的方方向向不不同同负负号号是是因因为为IUIUIUIUIU V6 . 15 . 1/4 . 2 128 . 425. 1234222 UUU无源无源电阻电阻网络网络 P P +U1+UsR1I1

7、I2+U2R2BUCT112s1siuius1s2uiui22122111iuiuiuiu 22 线性线性电阻电阻网络网络+11 (b)1i2isu Ni2us11 22 (a)i1线性线性电阻电阻网络网络NS21S1uuuuuu , 0, 0,2 对对下下图图BUCT12例例2：2 1 2 4 +8V2 Iabcd求电流求电流I 。解：解：利用互易定理利用互易定理I1 = I 2/(4+2)=2/3AI2 = I 2/(1+2)=4/3AI= I1- -I2 = - - 2/3A2 1 2 4 +8V2 IabcdI1I2IA248212428 / I解毕解毕BUCT13第二形式第二形式:

8、: 电流源激励，电压响应。电流源激励，电压响应。is11 22 (a)i1线性线性电阻电阻网络网络Nu2+22 线性线性电阻电阻网络网络11 (b)Si2iN+1u S1S2iuiu S1S2iuiu 22122111iuiuiuiu S21S1iiii-ii a,0,0,)(2 对对下下图图BUCT14S1S2iuiu is11 22 (a)i1线性线性电阻电阻网络网络Nu2+22 线性线性电阻电阻网络网络11 (b)Si2iN+1u is11 22 (a)线性线性电阻电阻网络网络Nu2+22 线性线性电阻电阻网络网络11 (b)SiN+1u BUCT15第五章第五章含有含有运算放大器运算放

9、大器的电阻电路的电阻电路 ( operational amplifier ) 5. 1 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 5. 3 含理想运算放大器电路的分析含理想运算放大器电路的分析5. 2 比例电路的分析比例电路的分析BUCT16The term operational amplifier was introduced inJohn Ragazzini and his colleagues,in their work on analog computers for the National Defense Reserch Council. 1 1、外形、外形( (IC-Integr

10、ated circuit) )：Vacuum tubesDual in-line package(DIP)Surface outline package(SOP) 运 算 放 大 器 简 介BUCT172 2、组成、组成：是由三极管、电阻、电容、二极管等元件是由三极管、电阻、电容、二极管等元件组成的电子电路。可由分立元件或集成电路组成。组成的电子电路。可由分立元件或集成电路组成。741A 通通用用型型运运放放In 1968，made by Fairchild SemiconductorBUCT18 提高电压增益（即：放大电压）。提高电压增益（即：放大电压）。 即将输入端微弱的（即将输入端微弱的

11、（mV级）电信号（直流或低频级）电信号（直流或低频交流信号）放大到伏级。开环放大倍数可达交流信号）放大到伏级。开环放大倍数可达105以上。以上。3 3、功能：、功能：4 4、用途：、用途：、运算（、运算（+ 、 、 、积分、微分、对数积分、微分、对数）；）；、滤波；、滤波； 、函数发生器；、函数发生器； 、恒压源、恒流源；、恒压源、恒流源；、峰值比较器；、峰值比较器； 、鉴相器、鉴相器 广泛用于计算机、自动控制系统及各种通讯系统。广泛用于计算机、自动控制系统及各种通讯系统。 5 5、类型：、类型： 通用型、高精度型、高阻抗型、高速度型、高压通用型、高精度型、高阻抗型、高速度型、高压型、低功耗型

12、等。型、低功耗型等。 BUCT19o onnectionOutput12345678典型的典型的(8pin)(8pin)运放管脚（顶视）图运放管脚（顶视）图BalanceBalanceU +U Inverting inputNoninverting input+23674输入端输入端输出端输出端正电源正电源负电源负电源运放的运放的电路符号电路符号ao_+A+b运放的运放的新新电路符号电路符号1 1、电路符号、电路符号5. 1 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型 BUCT20公共端公共端( (接地端接地端) )ao_+A+bU+U+_+_UCCUCC输入端输入端输入端输入端 输出端输出端图

13、图(c)+_udu+u-uo_+A+abo+_+u+u-+_uoao+_+A+b图图(b)BUCT21 ud=u+u ， Usat- -UsatUds- -Udsuoud0分三个区域：分三个区域：线性工作区：线性工作区：-Usat uo Usat正向饱和区：正向饱和区：反向饱和区：反向饱和区：ud Uds, 则则 uo= UCCud0反向饱和区反向饱和区 ud0虚短虚短虚断虚断在在线性放大区线性放大区，理想运放的，理想运放的两个简化条件：两个简化条件：BUCT26+_uo_+A+_usR1Rf1274110k 20k i例例1已知已知:741:741开环电压放大倍数为开环电压放大倍数为2 21

14、0105 5 , , Ri=2M , Ro=50 ,试确定闭环电压试确定闭环电压放大倍数放大倍数uo/us解解:分别对结点分别对结点1和和2列结点电压方程列结点电压方程:12111)111(RuuRuRRRsfif ofofRAuuRuRR 121)11(代入数值整理代入数值整理,得得:其中其中:12,uuuuo 9999699. 1 sofuuA5. 2 比例电路的分析比例电路的分析R1RiRfRo-A u-+_u-+_uo+_us运放等效电路运放等效电路21+BUCT27+_uo_+ +_usR1Rf1274110k 20k i例例1续续已知已知:741:741开环电压放大倍数为开环电压放

15、大倍数为2 210105 5 , , Ri=2M , Ro=50 ,试确定闭环电压试确定闭环电压放大倍数放大倍数uo/us解解:对节点对节点1列结点电压方程列结点电压方程:代入数值整理代入数值整理,得得:210201 kkRRuuAfsofR1Rf-A u-+_u-+_uo+_us理想运放理想运放等效电路等效电路21u+由由理想运放理想运放构成的反相比例器：构成的反相比例器：12111)11(RuuRuRRsff ouu 201 uuu虚短虚短:虚断：虚断： i+= i-= 0BUCT28由由理想运放理想运放构成的反相比例器：构成的反相比例器：(1) 当当 R1 和和 Rf 确定后，为使确定后，为使 uo 不超过饱和电压不超过饱和电压(即保证即保证工作在线性区工作在线