第2章 简单电阻电路分析

第2章简单电阻电路分析2.1电阻2.2电源2.3MOSFET2.4基尔霍夫定律2.6运算放大器2.5电路的等效变换2.7二端口网络2.8数字系统的根本概念2.9用MOSFET构成数字系统的根本单元——门电路清华大学电路原理教学组一、电阻(resistor)2.1电阻R(1)电压电流采用关联参考方向Riu+u

RiR电阻(resistance)单位：

(欧)二、欧姆定律(Ohm’sLaw)清华大学电路原理教学组令G

1/RG

电导(conductance)欧姆定律(关联参考方向下):

i

Gu单位：S(西)(Siemens，西门子)关联参考方向下线性电阻器的u-i关系:

R=tan

ui0u

Ri清华大学电路原理教学组(2)电压电流非关联参考方向Riu+欧姆定律:u

–Ri或i

–Gu公式的列写必须根据参考方向！！清华大学电路原理教学组Riu+–当R=0(G=

)，视其为短路。u=0,i由外电路决定。当R=

(G=0)，视其为开路。i=0,u由外电路决定。ui0开路ui0短路三、开路与短路清华大学电路原理教学组Riu+Rip发

ui(–Ri)i

–i2Rp吸

ui

i2R

u2/R功率：u+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p吸

u(–i)

i2R

u2/R

(–Ri)(–i)四、电阻消耗的功率清华大学电路原理教学组阻值＋功率五、电阻的额定值清华大学电路原理教学组几种常见材料的0℃电阻率与温度系数材料银铜铝铁碳镍铬合金

0/

·m1.5×10-81.6×10-82.5×10-88.7×10-83500×10-8110×10-8/(℃-1)4.0×10-34.3×10-34.7×10-35.0×10-3－5.0×10-41.6×10-4六、决定阻值的因素清华大学电路原理教学组电阻器的尺寸主要取决于什么？贴片电阻体积小重量轻可靠性高碳膜电阻阻值范围宽价格低廉金属膜电阻稳定性高精度高线绕电阻功率大七、电阻器清华大学电路原理教学组非线性电阻满足齐次性和可加性，即Ae1(t)+Be2(t)Ar1(t)+

Br2(t)成立e1(t)r1(t)线性网络e2(t)r2(t)线性网络鼓励响应网络线性电阻八、非线性电阻清华大学电路原理教学组线性时变电阻u

t=R

t

·i

t

R(t)+u(t)i(t)电阻R

t是时间t的函数e

(t)r(t)非时变元件e

(t-)r

(t-)

非时变元件即输出响应与输入信号外加时刻无关。线性非时变电阻u

t=R·i

t

九、时变电阻返回目录清华大学电路原理教学组一、独立电源(independentsource)2.2电源〔1〕特点〔a〕电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；〔b〕通过它的电流由外电路决定。电路符号uS1.理想电压源〔idealvoltagesource〕清华大学电路原理教学组〔2〕伏安特性〔a〕假设uS=US，即直流电源，那么其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。uS+_iu+_USui0〔b〕假设uS为变化的电源，那么某一时刻的伏安关系特性为平行于电流轴的直线。〔c〕电压为零的电压源，伏安曲线与i轴重合，相当于短路状态。清华大学电路原理教学组〔3〕理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R〔a〕开路：R，i=0，u=uS。〔b〕理想电压源不允许短路〔此时电路模型〔circuitmodel〕不再存在〕。US+_iu+_rUSui0u=US–ri实际电压源〔physicalsource〕清华大学电路原理教学组2.理想电流源〔idealcurrentsource〕〔1〕特点〔a〕电源电流由电源本身决定，与外电路无关；〔b〕电源两端电压由外电路决定。电路符号iSUIR1A例清华大学电路原理教学组〔2〕伏安特性〔a〕假设iS=IS，即直流电源，那么其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。ISui0iSiu+_〔b〕假设iS为变化的电源，那么某一时刻的伏安关系也是平行于电压轴的直线〔c〕电流为零的电流源，伏安特性曲线与u轴重合，相当于开路状态。清华大学电路原理教学组〔3〕理想电流源的短路与开路R〔2〕理想电流源不允许开路〔此时电路模型不再存在〕。〔1〕短路：R=0，i=iS，u=0，电流源被短路。iSiu+_〔4〕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。清华大学电路原理教学组〔5〕功率iSiu+_iSiu+_p发=uiSp吸=–uiSp吸=uiSp发=–uiS清华大学电路原理教学组二、受控电源〔非独立源〕〔controlledsourceordependentsource〕电路符号+–受控电压源受控电流源1.定义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。清华大学电路原理教学组一个受控电流源的例子〔MOSFET〕DSGMOSFETUGS＋－UDS＋－IDS受控源与独立源的比较:(1)独立源电压(或电流)由电源本身决定，而受控源电压(或电流)直接由控制量决定。(2)独立源作为电路中“鼓励〞，在电路中产生电压、电流，而受控源在电路中不能作为“鼓励〞。IDSUDS电阻电流源清华大学电路原理教学组一个MOSFET可以用四端模型来表示。受控源是一个四端元件控制支路支路电压支路电流受控源受控电压源受控电流源f(uGS)控制局部受控局部＋－uGS清华大学电路原理教学组〔1〕电流控制的电流源〔CurrentControlledCurrentSource〕

:电流放大倍数r:转移电阻{u1=0i2=bi1{u1=0u2=ri12.分类〔2〕电流控制的电压源〔CurrentControlledVoltageSource〕CCCSb

i1+_u2i2_u1i1+º_u1i1+_u2CCVS+_º_ri1+_u2i2CCVS+_++清华大学电路原理教学组g:转移电导

:电压放大倍数{i1=0i2=gu1{i1=0u2=

u1(3)电压控制的电流源〔VoltageControlledCurrentSource〕(4)电压控制的电压源〔VoltageControlledVoltageSource〕VCCSgu1+_u2i2ºº+_u1i1_u1i1u1+_u2i2VCVS+_+清华大学电路原理教学组3.受控源与独立源的比较(1)独立源电压〔或电流〕由电源本身决定，与电路中其他电压、电流无关，而受控源电压〔或电流〕直接由控制量决定。(2)独立源作为电路中“鼓励〔excitation〕〞，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映电压、电流之间的控制关系，在电路中不能作为“鼓励〞。返回目录清华大学电路原理教学组2.3MOSFETPrescott内核P4108个晶体管〔双极、MOS〕吴刚耳机放大器日立N沟道2SK214型MOSFETCPU供电电路中的MOSFET最大功率达200W的电力MOSFET小：线宽0.15

m大：10cm清华大学电路原理教学组DSGDSG2n7000一、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的结构与符号N沟道增强型MOSFET清华大学电路原理教学组DSGUGS＋－MOSFETUDS＋－IDSUDS=5VIDSUGS截止区(A)UT时，MOSFET截止改变UDS的大小对曲线影响不大UGS>UT后，MOSFET的D、S间导通。转移特性曲线二、MOSFET的电气性质清华大学电路原理教学组DSGUGS＋－MOSFETUDS＋－IDSIDSUDSUGS=5VUGS=4VUGS=3V三极管区/可变电阻区饱和区/恒流区输出特性曲线清华大学电路原理教学组导通后UGS<UT+UDS的时候，MOSFET的D、S间呈电流源特性。UGS与IDS呈二次方关系：DSGUGS＋－MOSFETUDS＋－IDSIDSUDSUGS=5V三极管区/可变电阻区(C)饱和区/恒流区(B)RON导通后UGS>UT+UDS的时候，MOSFET的D、S间呈电阻特性。清华大学电路原理教学组1截止区条件：性质：3三极管区条件：性质：RON2饱和区条件：性质：DSGUGS＋－UDS＋－IDS＋－USUGS＋－UDS＋－IDS＋－USUGS＋－UDS＋－IDS＋－USUGS＋－UDS＋－IDS＋－USRON三、MOSFET的等效电路清华大学电路原理教学组四、MOSFET的模型开关电阻〔SR〕模型:截止状态导通状态UGS＋－UDS＋－IDS＋－USRONUGS＋－UDS＋－IDS＋－USRON清华大学电路原理教学组截止状态导通状态UGS＋－UDS＋－IDS＋－USUGS＋－UDS＋－IDS＋－US开关电流源〔SCR〕模型:返回目录清华大学电路原理教学组2.4基尔霍夫定律一、几个名词支路(branch)：电路中通过同一电流的每个分支。回路〔loop〕：由支路组成的闭合路径。b=3网孔〔mesh〕：对平面电路，每个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=2123〔Kirchhoff，基尔霍夫；1824–1887，Germany〕清华大学电路原理教学组物理根底：电荷〔electriccharge〕守恒，电流连续性。i1i4i2i3•令电流流出为“+〞–i1+i2–i3+i4=0i1+i3=i2+i4••7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A

例

4–7–i1=0i1=–3A

二、基尔霍夫电流定律〔KCL〕在任何集总参数〔lumpedparameter〕电路中，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。即清华大学电路原理教学组KCL的推广ABi=0ABiiABi3i2i1两条支路电流大小相等，一个流入，一个流出。只有一条支路相连，那么i=0。清华大学电路原理教学组选定一个绕行方向：顺时针或逆时针。–R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4例取顺时针方向绕行：-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〔KVL〕在任何集总参数〔lumpedparameter〕电路中，在任一时刻，沿任一闭合路径〔按固定绕向)，各支路电压的代数和为零。即电阻压降电源压升清华大学电路原理教学组AB

l1l2UAB(沿l1)=UAB(沿l2〕电位的单值性推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和。元件电压方向与路径绕行方向一致时取正号，相反取负号。例I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+-+-+-+-AB清华大学电路原理教学组KCL，KVL小结：〔1〕KCL是对连到节点的支路电流的线性约束，KVL是对回路中支路电压的线性约束。〔2〕KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。〔3〕KCL说明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是电位单值性的具体表达〔电压与路径无关〕。〔4〕KCL、KVL只适用于集总参数的电路。清华大学电路原理教学组电路如图示，求U和I。解3+1-2+I=0，I=-2〔A〕U1=3I=-6〔V〕U+U1+3-2=0，U=5〔V〕例2求以下图电路开关S翻开和闭合时的i1和i2。S翻开：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S闭合：i2=0i1=i+2ii=10/5=2i1=6(A)10V55i1i2ii2S-+解例1U11A3A2A3V2V3UI++++----返回目录清华大学电路原理教学组一、电阻等效变换2.5电路的等效变换(1)电路特点1.电阻串联(seriesconnection)+_R1Rn+_uki+_u1+_unuRk(a)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〔KVL〕：清华大学电路原理教学组等效(2)等效电阻〔equivalentresistance〕Req+_R1RniuRku+_Reqi等效：对外部电路[端钮〔terminal〕以外]效果相同Req=(

R1+R2+…+Rn)=

Rk(3)串联电阻上电压的分配+_un+_R1RniuRk+_uk+_u1等效电阻等于串联的各电阻之和清华大学电路原理教学组例两个电阻分压〔voltagedivision〕，如以下图所示。〔注意方向!〕〔4〕功率关系p1=R1i2，p2=R2i2，

，pn=Rni2p1:p2:

:pn=R1:R2:

:Rn总功率p=Reqi2=(R1+R2+

+Rn)i2=R1i2+R2i2+

+Rni2=p1+p2+

+pni+_uR1R2+-u1-+u2清华大学电路原理教学组2.电阻并联〔parallelconnection〕inR1R2RkRni+ui1i2ik_〔1〕电路特点(a)各电阻两端分别接在一起，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〔KCL〕：i=i1+i2+

+ik+

+in清华大学电路原理教学组等效由KCLi=i1+i2+

+ik+

+in=uGeq故有uGeq=i=uG1+uG2++uGn=u〔G1+G2++Gn〕即设Gk=1/Rk〔k=1，2，…，n〕Geq=G1+G2+

+Gk+

+Gn=

Gk=1/Rk〔2〕等效电导〔equivalentconductance〕GeqGeq+u_i等效电导等于并联的各电导之和。inG1G2GkGni+ui1i2ik_清华大学电路原理教学组〔3〕并联电阻的分流〔currentdivision〕由电流分配与电导成正比得对于两电阻并联，有R1R2i1i2i清华大学电路原理教学组〔4〕功率关系p1=G1u2，p2=G2u2，

，pn=Gnu2p1:p2:

:pn=G1:G2:

:Gn总功率p=Gequ2=(G1+G2+

+Gn)u2=G1u2+G2u2+

+Gnu2=p1+p2+

+pn清华大学电路原理教学组解R=4∥(2+(3∥6))=2

3

例12

4

6

R

3

清华大学电路原理教学组解

R=(40∥40)+(30∥30∥30)=30

例240

30

30

40

30

R40

40

30

30

30

R清华大学电路原理教学组R1R2R3R4+_uSABuAuB＝？UAB=0IAB=0(2)电流为零的支路可以断开。(1)电压为零的节点可以短接。等电位点等电位点之间开路或短路不影响电路的电压电流分布。3.平衡电桥清华大学电路原理教学组〔1〕电阻的三角形〔〕联接和星形〔Y〕联接

形联接（

－connection）

R12R31R23i3

i2

i1

123+++–––u12

u23

u31

Y形联接（Y－connection）R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+++–––u12Yu23Yu31Y4.电阻的

—Y变换清华大学电路原理教学组等效条件

i1

=i1Y

，i2

=i2Y

，i3

=i3Y

，

且u12

=u12Y

，u23

=u23Y，u31

=u31Y

〔2〕—Y电阻等效变换〔equivalenttransformation)的条件

R12R31R23i3

i2

i1

123+++–––u12

u23

u31

R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+++–––u12Yu23Yu31Y清华大学电路原理教学组Y接:用电流表示电压u12Y=R1i1Y–R2i2Y

接:用电压表示电流i1Y+i2Y+i3Y=0

u23Y=R2i2Y–R3i3Y

i3

=u31

/R31–u23

/R23i2

=u23

/R23–u12

/R12i1

=u12

/R12–u31

/R31〔1〕〔2〕〔3〕电阻的三角形〔〕联接和星形〔Y〕联接的等效变换

R12R31R23i3

i2

i1

123+++–––u12

u23

u31

R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+++–––u12Yu23Yu31Y清华大学电路原理教学组由式〔2〕解得i3

=u31

/R31–u23

/R23i2

=u23

/R23–u12

/R12i1

=u12

/R12–u31

/R31（1）(3)根据等效条件，比较式〔3〕与式〔1〕，得由Y接接的变换结果。或清华大学电路原理教学组类似可得到由

接

Y接的变换结果或清华大学电路原理教学组由Y

由

Y

特例假设三个电阻相等(对称)，那么有

R

=3RY〔外大内小〕13注意(1)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。R31R23R12R3R2R1清华大学电路原理教学组例桥T电路〔bridge-Tcircuit〕1k

1k

1k

1k

RE1/3k

1/3k

1k

RE1/3k

1k

RE3k

3k

3k

清华大学电路原理教学组解通常有两种求入端电阻的方法①端口加电压求电流法②端口加电流求电压法下面用加流求压法求RabRab=U/I=(1-b)R当b<1,Rab>0，正电阻正电阻负电阻uiU=(I-bI)R=(1-b)IR当b>1,Rab<0，负电阻例求a，b两端的入端电阻（inputresistance）Rab。IbIabRRab+U_（b≠1）5.含电阻和受控源二端网络的等效电阻清华大学电路原理教学组等效R等效=U/I一个无独立源的二端〔two-terminal〕电阻网络可以用一个电阻等效。一般情况下小结R等效+U_I无源+U_I求等效电阻的方法(2)加压求流法；(3)加流求压法。(1)串并联；清华大学电路原理教学组二、电源等效变换1.理想电压源的串、并联串联一般有uS=uSk〔注意参考方向〕电压相同的电压源才能并联，且每个电源的电流不确定。并联等效等效uS2+_+_uS1+_uS+_5VI5V+_+_5VI清华大学电路原理教学组2.理想电流源的串、并联可等效成一个理想电流源iS〔注意参考方向〕。电流相同的理想电流源才能串联，并且每个电流源的端电压不能确定。串联:并联：iS1iS2iSkiS清华大学电路原理教学组例3例2例1iS=iS2

–iS1uSiSuSuSiSiSiSuS1iS2iS1uS2清华大学电路原理教学组〔1〕实际电压源USUU=US

–Ri

II+_USRi+U_RI

RiIui0其外特性曲线如下：Ri:电源内阻,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清华大学电路原理教学组〔2〕实际电流源I=iS

–Gi

UGi:电源内电导,一般很小。Gi+_iSUIISUIGiUui0其外特性曲线如下:清华大学电路原理教学组u=uS

–Riii=iS

–Giui=uS/Ri–u/Ri通过比较，得等效的条件：

iS=uS/Ri

,Gi=1/Rii+_uSRi+u_iGi+u_iS〔3〕实际电压源和实际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，即端口的电压、电流伏安关系保持不变。清华大学电路原理教学组由电压源模型变换为电流源模型：等效等效由电流源模型变换为电压源模型i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iSi+_uSRi+u_清华大学电路原理教学组〔2〕所谓的等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。注意：开路的电流源可以有电流流过并联电导Gi

。电流源短路时,并联电导Gi中无电流。

电压源短路时，电阻Ri中有电流；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。方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。（1）变换关系数值关系；

iS

ii+_uSRi+u_iGi+u_iS例清华大学电路原理教学组应用利用电源转换可以简化电路计算。例1I=0.5A6A+_U5

5

10V10V+_U5∥5

2A6AU=20V例25A3

4

7

2AI+_15V_+8V7

7

I清华大学电路原理教学组注:受控源和独立源一样可以进行电源转换。10V例3简化电路1k

1k

0.5I+_UI10V2k

+_U+500I-I1.5k

10V+_UIU=1500I+10U=2000I-500I+10清华大学电路原理教学组求图示电路中Rf为何值时其获得最大功率，并求此最大功率。USRfRiI解时，Rf

获最大功率得Rf

=Ri即：直流电路最大功率传输定理〔maximumpowertransformtheorem〕4.最大功率传输返回目录清华大学电路原理教学组一、运算放大器的电气特性2.6运算放大器12345678封装的8脚运放补偿补偿同向输入反向输入负电源正电源空输出主要关心的端子：反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源1.端子清华大学电路原理教学组反相输入同相输入输出正电源负电源电路符号2.电路符号-++V+V-简化的电路符号abo清华大学电路原理教学组3.运算放大器的端电压a：反相输入端〔invertinginput〕，输入电压u-。b：同相输入端〔noninvertinginput〕，输入电压u+。o：输出端〔output〕，输出电压uo。A：开环电压放大倍数〔open-loopgain〕。:公共端（接地端）。+__+u+u-º+_uoao+_udud_+A+b+_US+_US清华大学电路原理教学组Usat-UsatUds-Udsuoud0①线性工作区|ud|<Uds,那么uo=Aud②正向饱和区③反向饱和区ud>Uds,那么uo=Usatud<-Uds,那么uo=-Usat这里Uds是一个数值很小的电压。当Usat=13V(Usat一般小于工作电源电压〕、A=105时，Uds=0.13mV。实际特性近似特性分三个区域讨论ud=u+-u-运算放大器的静态特性：描述输出电压uo和输入端电压ud关系。清华大学电路原理教学组4.运算放大器的端电流ºº_+A++_US+_USi+i-ioius+ius-i++i-+io+ius++ius-=0清华大学电路原理教学组当放大器工作在线性区时，端电压关系式中不出现直流电源电压。在电路符号中去掉电源端，以简化符号。º_+A+i+i-io端电流仍是i++i-+io+ius++ius-=0注意：i++i-+io=0清华大学电路原理教学组5.电路模型Ri：运算放大器两输入端间的输入电阻，通常为106～1013。

Ro：运算放大器的输出电阻，通常为10～100。

+-A(u+-u-)RoRiu+u-+_ududu+u-uo_+A+清华大学电路原理教学组反相放大器〔invertingamplifier〕R1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_uiRL运放等效电路21+_uo_+A++_uiR1RfRL12清华大学电路原理教学组用节点电压法分析〔电阻用电导表示〕：(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-Gfun1+(Gf+Go+GL)un2

=GoAu1u1=un1整理，得(G1+Gi+Gf)un1-Gfun2=G1ui-(Gf+GoA)un1+(Gf+Go+GL)un2

=0解得uiR1RiRfRoAu1+_+_u1+_uo+_RL运放等效电路清华大学电路原理教学组因A一般很大，上式分母中Gf〔AGo-Gf〕一项的值比〔G1+Gi+Gf〕〔G1+Gi+Gf〕要大得多。所以，后一项可忽略，得此近似结果可将运放看作理想情况而得到。上式说明uo/ui只取决于反响电阻Rf与R1比值，负号说明uo和ui总是符号相反〔反相比例器〕。清华大学电路原理教学组在线性放大区，将运放电路作如下的理想化处理：(1)A

∵uo为有限值，那么ud=0,即u+=u-，两个输入端之间相当于短路(虚短路)；(2)Ri，Ro0,i+=0,i-=0。即从输入端看进去，元件相当于开路〔虚开路〕。uoud0Usat-Usat理想运放的静态特性1.理想运算放大器正向饱和区

ud>0反向饱和区

ud<0理想运放的电路符号+_ududu+u-uo_+

+i+i-二、含负反响理想运算放大器电路的分析清华大学电路原理教学组2.电压跟随器〔voltagefollower〕特点：①输入电阻无穷大〔虚断〕；②输出电阻为零；应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。_+

++_uo+_ui清华大学电路原理教学组“虚短〞：u+=u-=0，i1=ui/R1i2=-uo/Rf“虚断〞：i-=0，i+=0，i2=i1〔1〕当R1和Rf确定后，为使uo不超过饱和电压〔即保证工作在线性区〕，对ui有一定限制。〔2〕运放不能工作在开环状态〔极不稳定，振荡在饱和〕，一般工作在闭环状态，输出电压由外电路决定。注意：+_uo_+

++_uiR1RfRLi1i2i-u-u+3.反相放大器清华大学电路原理教学组4.加法器〔summingamplifier〕假设那么实现了加法运算+_uo_+

+R2Rfi-u+u-R1R3u1u2u3i1i2i3ifi++_+_+_清华大学电路原理教学组5.同相放大器〔noninvertingamplifier〕u+=u-=uii+=i-=0_+

+RiuiR1R2u+u-i-+_uo+_i+清华大学电路原理教学组6.减法器〔differenceamplifier〕_+

+R1u1R1R2u+u-i-+_uo+_i+R2+_u2叠加计算：u1单独作用：反相比例器_+

+R1u1R1R2u+u-i-+_+_i+R2清华大学电路原理教学组u1、u2共同作用时u2单独作用：同相比例电路_+

+R1R1R2u+u-i-+_i+R2+_u2实现了减法运算。清华大学电路原理教学组三、含正反响理想运算放大器电路的分析+-

+uou+u-u+>u-uo＝Usatu+<u-uo＝－Usatu+－u-uoUsat-Usat0无反响(开环)1.电压比较器清华大学电路原理教学组2.正反响将OpAmp的输出引到非反相输入端-+

++_uo+_uii-i+正反响OpAmp输出端有微小正扰动输入端待放大信号变大输出端信号变大扰动被放大uo为Usat或－Usat虚短不再适用虚断仍然适用？清华大学电路原理教学组+-

++_uo+_uiRR虚短不再适用虚断仍然适用正反响，uo为Usat或-Usat设uo＝Usat，则u＋＝ui<0.5Usat时，uo维持Usat不变。一旦ui>0.5Usat，根据正反响的性质，uo变为－Usat此时u＋＝ui>－Usat/2时，uo维持－Usat不变。一旦ui<－0.5Usat，根据正反响的性质，uo变为＋Usatuiuo-Usat/2Usat/2Usat-Usat滞回比较器(HysteresisComparator)调整两个电阻阻值比可改变滞回宽度0滞回宽度3.滞回比较器返回目录清华大学电路原理教学组2.7二端口网络复习与准备端口由一对端钮构成，且满足从一个端钮流入的电流等于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网络。uii+-i1i2i2i1u1u2+-+-线性RLCM受控源清华大学电路原理教学组二端口i2i1i1i2具有公共端的二端口i2i1i1i2四端网络

i4i3i1i2清华大学电路原理教学组不满足端口条件1-1

，2-2

是二端口。3-3

，4-4

不是二端口，是四端网络。例i1i2i2i1u1+–u2+2

21

1Rii1

i2

33

4

4-因为清华大学电路原理教学组约定：〔1〕本章讨论范围网络内部不含独立源，网络仅含有线性R、L、C、M与线性受控源。本章仅讨论由线性电阻和受控源构成的网络。〔2〕参考方向线性电阻R和受控源i1i2i2i1u1u2+-+-11

22

〔3〕在讨论参数和参数方程时，电压、电流用瞬时值u、i或恒定值〔直流〕符号U、I表示。对以后学习的相量电路模型和运算电路模型，端口电压、电流将采用相量或象函数表示。清华大学电路原理教学组一、二端口网络的参数和方程端口电压、电流关系可由六种不同的方程来表示，即可用6套参数描述二端口网络。++--线性无源表示端口电压和电流关系的物理量有4个：，，，清华大学电路原理教学组1.用电压表示电流：G参数和方程令矩阵形式+-+-二端口清华大学电路原理教学组G参数的实验测定：+-二端口+-二端口自电导自电导转移电导转移电导如何进行？类比一端口网络端口电导的求法称G为短路电导参数矩阵。+-+-二端口希望用G参数表示该二端口加压求流清华大学电路原理教学组G12=G21互易二端口+-二端口+-二端口互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的。由线性电阻组成的二端口互易定理互易二端口清华大学电路原理教学组例1求G参数。解

Gb+

+

Ga

Gc

Gb+

Ga

Gc

Gb+

Ga

Gc互易二端口法1清华大学电路原理教学组例求G参数。解法2：端口电压电流关系

Gb+

+

GaGc清华大学电路原理教学组对称二端口只有两个参数是独立的。对称二端口G12=G21

G11=G22两个端口互换后外特性一样+-二端口+-二端口G11=G22G12=G21

清华大学电路原理教学组假设Ga=Gc有

G12=G21

，又G11=G22，为对称二端口。结构对称的二端口对称二端口〔电气对称〕

Gb+

+

GaGc清华大学电路原理教学组2.用电流表示电压：

R参数和方程由G参数方程即其中

=G11G22–G12G21+-+-二端口解出清华大学电路原理教学组其矩阵形式为称R为开路电阻参数矩阵。R参数的实验测定：清华大学电路原理教学组互易二端口对称二端口假设矩阵R与G非奇异那么G12=G21G12=G21

G11=G22清华大学电路原理教学组例

求所示电路的R参数。

Rb+

+

Ra

Rc法1法2互易二端口端口电压电流关系清华大学电路原理教学组3.用输出表示输入：

T参数和方程由(2)得将(3)代入(1)得即如何用u2和i2来表示u1和i1？(注意负号〕令：称为传输参数(T)矩阵清华大学电路原理教学组互易二端口对称二端口T11T22-

T12T21=1G12=G21G11=G22那么T11=

T22G12=G21T11T22-

T12T21=1清华大学电路原理教学组T参数的实验测定：开路参数短路参数清华大学电路原理教学组例求T参数。+

+

1

2

2

i1u1u2u2+

+

1

2

2

i1i2u1+

1

2

2

i1i2u1法1：法2：先写出G或R参数，再解出T参数。法3：根据KCL、KVL列方程并整理。清华大学电路原理教学组4.H参数和方程H参数方程:H参数也称为混合参数，常用于双极型晶体管等效电路。＋－＋－＋－+-+-二端口清华大学电路原理教学组2.线性无源二端口小结：1.线性二端口参数的求法(1)一端开路或短路(2)求端口的电压电流关系3.含有受控源的电路一般有4个独立参数电阻二端口互易二端口3个独立参数对称二端口2个独立参数清华大学电路原理教学组二、二端口网络的等效电路二端口吸收的功率1.由R参数方程画等效电路+

+

R22+

+

R11清华大学电路原理教学组原方程改写为+

R11-R12

R22-R12R12

++

同一个参数方程，可以画出结构不同的等效电路。等效电路不唯一。如果只用一个受控源电路综合清华大学电路原理教学组互易网络网络对称(R11=R22)那么等效电路也对称。R12=R21+

R11-R12R12

R22-R12+

+

R11-R12

R22-R12R12

++

清华大学电路原理教学组2.由G参数方程画等效电路+

+

G11

G22清华大学电路原理教学组3.由互易网络的传输参数，求T形等效电路+

R1R2

R3+

R2=1/T21R1=(T11

-1)/T21R3=(T22

-1)/T21T11T21T22清华大学电路原理教学组1.级联〔链联〕T+T

+

+

T

+

+

+

可推广到n个二端口级联的关系。三、二端口网络的联接清华大学电路原理教学组2.并联：输入端口并联，输出端口并联+

+

G

+

+

G

+

+

G可推广到n个二端口并联的关系。清华大学电路原理教学组(1)两个二端口并联时，其端口条件可能被破坏,此时上述关系式就不成立。1A+

10

5

2.510V

5V+2A1A2A1A2A1A1A1A1A2.52.510V

+5V

+1A注意：清华大学电路原理教学组不是二端口不是二端口并联后端口条件破坏4A-1A2A1A2A2A001A10

10V5V5

2.52.52.5+

+1A2A4A4A1A1A清华大学电路原理教学组例R1R4R2R3R1R2R3R4(2)具有公共端的二端口，将公共端并在一起将不会破坏端口条件。清华大学电路原理教学组3.串联：输入端口串联，输出端口串联+

+

R

+

+

R

+

+

两个二端口串联时，端口条件也可能被破坏。

R可推广到n个二端口串联的关系。返回目录清华大学电路原理教学组2.8数字系统的根本概念二值逻辑：0和1不仅可以表示具体的数值，而且可以两种不同的逻辑状态。事情的是与非电压的高与低开关的通和断电灯的亮与灭一、什么是逻辑？清华大学电路原理教学组二、逻辑代数的三种运算逻辑与：逻辑或：逻辑非：1&≥1清华大学电路原理教学组真值表逻辑表达式Y1与A相反A、B同为1时Y2为1A、B同为0时Y3为0A1010Y10101Y21000B1001Y31011三、表示逻辑的两种方法清华大学电路原理教学组ABCYStep1：制表Step2：写出所有A、B、C的组合Step3：根据每个组合写出对应的Y00 0 00 1 01 0 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 00000111四、根据逻辑表达式获得真值表清华大学电路原理教学组ABCY00 0 00 1 01 0 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 00000111Step1：写出所有使得Y为1的A、B、C组合方式Step2：将这些组合用“或〞运算连接起来Step3：利用某种方式化简得到的逻辑表达式五、根据真值表获得逻辑表达式清华大学电路原理教学组六、常用逻辑门1&≥1清华大学电路原理教学组七、逻辑表达式的逻辑门实现ABC返回目录清华大学电路原理教学组2.9用MOSFET构成数字系统的根本单元——门电路DSGUGS＋－UDS＋－IDS＋－USRL输入UGS为“1〞时如何保证UGS为“1〞时，输出UDS为“0〞？UGS＋－UDS＋－IDS＋－USRLRON输入UGS为“0〞时假设：“0〞接近0V“1〞接近5VUS=“1〞UGS＋－UDS＋－IDS＋－USRLUDS=“1〞一、反相器清华大学电路原理教学组电子学中惯用的反相器电路表示法DSGUGS＋－UDS＋－IDS＋－USRLDSGUINUOUTRL清华大学电路原理教学组DSGUINUOUTRL〔1〕A、B同时为“1〞时，Y为“0〞；〔2〕其余条件下，Y为“1〞。DSGYRLDSGABUS＋－UDS＋－RLRONRONUS二、与非门清华大学电路原理教学组DSGUINUOUTRL〔1〕A、B同时为“0〞时，Y为“1〞；〔2〕其余条件下，Y为“0〞。DSGYRLDSGABUS＋－UDS＋－RLUS三、或非门返回目录End清华大学电路原理教学组1JoZM#HQ4fzSzefhQ#$sByUDZxcN-10tgj-qe!Z*yal36RD-lL5WOZJQkRTK#ml%LMvYKh0VH3u7KLhKy-Dny-2u!fZdT7im8bPr-Qd***VEVqc&Ll)Cc-S3pBE*gO2dCS3C4cRFG9+6Wn6xA77$PwMlEQ(2YW-6rmK#g4u*ZULH8vpXpSWdX8S&NnEs3GG#q!6LFiITZpM*zxakv89fTtr80W&mP+jwtIN8Mi!qVrdPuvLhOL50lo2OJJOwtV5LLLohjJzcYnPx#w*#DFC((mxLf*Y*UCGKv-yk4ySeqDv&eqo!OA73FSckPP0Mp-zs1nCgrzS7Z$NPJyUWuHH0(xeJd%2WXjDPzwwnU*O(23r4iDo+CE%Y7HX5HXeu4SakoTYZ71M#3WAiz)XO66F!*z+u0k2riWMdksV9JrA4t-e0l%2umbpfv+4RQFa&!IuGrP3bONHwDVdzm&n!eMhK5&Spv9Ot*koNFIbb3%YG&3XVa2fdPA&Q&l7Yh9a(BkCKQuc7LaOF8KRLveN+BDC%u2*W6o6MfPw*2Z54(PU*Rn2)sqkTy!PCp(yq6+Y9m*NM30yTsd$+6HeA&v