电路理论 第二章 常用的电路元件

1、掌握各电路元件的掌握各电路元件的电压、电流关系（电压、电流关系（VCRVCR）。 Voltage Current RelationVoltage Current Relationl 重点重点：第二章第二章 常用的电路元件常用的电路元件2.1 电阻元件电阻元件 (resistor)2. 线性定常电阻元件线性定常电阻元件l 电路符号电路符号R电阻元件电阻元件对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用ui平面的一条曲线来描述：平面的一条曲线来描述：0 ),(iufiu任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。1. 定义定义伏安伏安特性特

2、性l ui 关系关系R 称为电阻，单位：称为电阻，单位： (欧欧) (Ohm，欧姆，欧姆)满足欧姆定律满足欧姆定律 (Ohms Law)GuRui iuR uil 单位单位G 称为电导，单位：称为电导，单位： S(西门子西门子) (Siemens，西门子，西门子) u、i 取关联取关联参考方向参考方向Rui+-伏安特性为一条伏安特性为一条过原点的直线过原点的直线Riu R(2) 如电阻上的电压与电流参考方向非关联如电阻上的电压与电流参考方向非关联 公式中应冠以负号。公式中应冠以负号。注注(3) 说明线性电阻是无记忆、双向性的元件。说明线性电阻是无记忆、双向性的元件。欧姆定律欧姆定律(1) 只适

3、用于线性电阻，只适用于线性电阻，( R 为常数）。为常数）。则欧姆定律写为则欧姆定律写为u R i i G u公式和参考方向必须配套使用！公式和参考方向必须配套使用！Rui+-3. 功率和能量功率和能量上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。p u i (R i) i i2 R u(u/ R) u2/ Rp u i i2R u2 / R功率：功率：Rui+-Rui+-可用功率表示。从可用功率表示。从 t 到到t0电阻消耗的能量：电阻消耗的能量： ttttRuipW00ddRiu+4. 电阻的开路与短路电阻的开路与短路能量：能量：l 短路短路0

4、0 ui G or R0l 开路开路00 ui 0 G or Rui电容器电容器_q+q 在外电源作用下，在外电源作用下，两极板上分别带上等量异号电荷，撤去两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，是一种储存电能的部件。是一种储存电能的部件。1. 定义定义电容元件电容元件储存电能的元件。其储存电能的元件。其特性可用特性可用uq 平面平面上的一条曲线来描述上的一条曲线来描述0 ),(qufqu库伏库伏特性特性2.2 电容元件电容元件 (capacitor)任何时刻，电容元件极板上的电荷任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电流与电流 u 成

5、正比。成正比。q u 特性是过原点的直线特性是过原点的直线l 电路符号电路符号2. 线性定常电容元件线性定常电容元件Cu+q-q tan uqCorCuq C 称为电容器的电容称为电容器的电容, 单位：单位：F (法法) (Farad，法拉，法拉), 常用常用 F，p F等表示。等表示。quO l 单位单位tuCtqidddd l 线性电容的电压、电流关系线性电容的电压、电流关系Cuiu、i 取关取关联参考方向联参考方向电容的电容的VCR表明：表明：(1) i 的大小取决于的大小取决于 u 的变化率的变化率, 与与 u 的大小无关，的大小无关，电容是动态元件；电容是动态元件；(2) 当当 u

6、为常数为常数(直流直流)时，时，i =0。电容相当于开路，电容。电容相当于开路，电容 有隔断直流作用；有隔断直流作用；(3) 实际电路中通过电容的电流实际电路中通过电容的电流 i为有限值，则电容电压为有限值，则电容电压u 必定是时间的连续函数；必定是时间的连续函数； (4) 电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件。电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件。3. 电容的功率和储能电容的功率和储能tuCuuipdd (1)当电容充电，当电容充电， u0，d u/d t0，则，则i0，q ， p0, 电容吸收功率。电容吸收功率。(2)当电容放电，当电容放电，u0，d u/d t0，则，则i

7、0，q ，p0，d i/d t0，则，则u0， ， p0, 电感吸收功率。电感吸收功率。(2)当电流减小，当电流减小，i0，d i/d t0，则，则u0， ，p u 时，时， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = Uo(sat) uo+ u+u 1. 电压传输特性电压传输特性 uo= f (ui) +Uo(sat) u+ u uoUo(sat)线性区线性区理想特性理想特性实际特性实际特性饱和区饱和区 O理想运算放大器图形符号2.6.3 2.6.3 理想运算放大器理想运算放大器35 理想运算放大器具有理想运算放大器具有“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特性，的特性，这两个特性对分

8、析这两个特性对分析线性运用的运放电路线性运用的运放电路十分有用。十分有用。 (1)(1)虚短虚短 由于运放的电压放大倍数很大，一般都在由于运放的电压放大倍数很大，一般都在8080 dBdB以以上。而运放的输出电压是有限的，一般在上。而运放的输出电压是有限的，一般在1010 V14 V。因此运放的差模输入电压不足因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等，两输入端近似等电位，相当于电位，相当于 “短路短路”。开环电压放大倍数越大，开环电压放大倍数越大，两两输入端的电位越接近相等。输入端的电位越接近相等。 “虚短虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，是指在分析运算放大器处于线性状态时，

9、可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。称虚短。显然不能将两输入端真正短路。36 (2)(2)虚断虚断 由于运放的差模输入电阻很大，一般都在由于运放的差模输入电阻很大，一般都在1 1 M 以上。以上。因此流入运放输入端的电流往往不足因此流入运放输入端的电流往往不足1 A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为的两输入端视为“开路开路”，且输入电阻，且输入电阻越大，两越大，两输输入端越接近开路。入端越接近开路。 “虚断虚断”是指在分析运放处于线性状

10、态时，可是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 理想运算放大器的特性例例1 1 反相比例器反相比例器解：根据理想运放的特性分析解：根据理想运放的特性分析(1) 根据根据“虚短虚短”：（2）根据）根据“虚断虚断”：i1fo uRRu(1) (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性区) )，对，对u ui i有一定限制有一定限制。(2) (2)

11、 运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区运放工作在开环状态极不稳定，振荡在饱和区; ;工作在闭环工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。状态，输出电压由外电路决定。 ( Rf 接在输出端和反相输接在输出端和反相输入端入端,称为负反馈称为负反馈)。 注意注意u+ = u- - =0，i1= ui/R1 i2= - -uo /Rfi- -= 0，i2= i1+_uo_+ +_uiR1RfRLi1i2u+u- -例例2 2 减法运算减法运算R2+_uo_+ +Rfi- -u+u- -R1R3ui1ui2i1ifu- -=u+i- -=i+=0得，得，i1= if323RRRuuu i2fRuuRuuio1i11 解得：解得：11132301RRuRRRRRuuffii2)( 110321RRuuuRRRRf)( ,ii2f 当当解：根据解：根据例