全套电子课件：电路与电子学基础

电路与电子学基础第二版

前言

一.

课程的地位和特点二.学习的目的及任务三.理论教学和实验教学安排四.教学方式、方法五.教学参考书

第一章电路分析导论

1.1电路及其模型

1.2电路基本元件

1.3基尔霍夫定律

1.4等效变换

1.1电路及其模型1.1.1电路的作用，组成与模型作用：实现电能的传输与分配或电信号的传输与处理。组成：必须有电源和负载，两者由传输导线等中间环节连接成闭合电路。模型：由具有单一电磁现象的理想电路元件或它们的组合（即实际电路器件的模型）相互连接而成的电路模型。如：电路模型

(b)分支电路中,节点数:2支路数:3

回路数:3网孔数:21.1.2电路分析的基本变量

电流（电压）的参考方向：参考方向可以任意选择。

但一经选定，就不再改变。分析电路时，在选定

参考方向下，要根据电量计算结果值的正或负来

确定它的实际方向：

电位电路图：电路的工作状态，可以通过电路各点

的电位反映出来。特别是在电子电路的分析中，

经常要计算、检测各点的电位。所以，电子电

路图中经常采用电位电路图的画法。如：

功率与能量的计算：当u、i取关联参考方向时，p=ui;而当u、i取非关联参考方向时，则p=-ui。规定两种情况下,算得的功率值:

若p＞0，表示元件（或电路）吸收的功率；若p＜0，表示元件（或电路）发出的功率。直流电路的功率平衡关系:整个电路中，吸收功率的总和恒等于发出功率的总和.1.2电路基本元件

1.2.1电阻元件R=u/i或G=i/u线性定常电阻的特点：（1）端电压u与通过的电流i成正比，R是常数。

（2）双向性：伏安特性以原点对称。

（3）耗能性：它的功率总是消耗的。说明电阻不仅是无源元件，而且是耗能元件。

（4）无记忆性。1.2.2电感元件

L=Ψ/i线性电感有如下特点：（1）其磁链ψ正比于产生磁链的电流i，即ψ=Li，L是一个正实常数。它与ψ、i无关。（2）双向性：韦安特性以原点对称。（3）动态性：线性电感的电压与该时刻电流的变化率有关（成正比），而与该时刻的电流无关。所以，称它是动态元件。（4）记忆性：电感电流有“记忆”电感电压的作用。（5）储能性：电感是一种储能元件。

无初始储能时，在电流为1.2.3电容元件

C=q/u线性电容有如下特点：（1）q正比于u，即q=Cu，C是一个常量，称为电容量。（2）双向性：库伏特性以原点对称，说明特性与端钮接法无关。（3）动态性：任一时刻通过电容的电流取决于该时刻电容两端电压的变化率(成正比)，而与该时刻的电压无关。（4）记忆性：电容电压有“记忆”电容电流的作用。

(5)储能性：电容是储能元件，也是一无源元件。例已知电容，三者串联后接在直流

U=120v的电源上，求每个电容上的分压。

解：当电容的电容量或耐压值不满足需要时，可以将几个电容

器适当连接起来以满足需要。几个电容并联可以提高电容

量，因为并联后的等效电容为各个电容之和。几个电容串联后的等效电容则小于各个电容，因为串联后等效电容的倒数等于各个电容倒数之和，但是等效电容的耐压值增大了。在本例，三电容串联后的等效电容为

1.2.4电源元件和实际电源模型

理想电压源：一定，与通过它的i无关。i由外电路决定。理想电流源:一定，与它的端电压u无关。

u由外电路决定。实际电压源模型：

uoc=us,

isc=us/Rs实际电流源模型：

isc=iS,uoc=isRs1.2.5受控源

VCVS:i1=0,u2=μu1

VCCS:i1=0,i2=gu1

CCVS:u1=0,u2=ri1CCCS:u1=0,i2=βi1

如下图示电路中，受控电压源的源电压100和极性，受

受控源的源电压或源电流受控于电路某部分的电压或电流，但

它也像独立源那样能输出电流、电压和功率。

1.受控源是电路器件在一定条件下的理想化模型，与它对应的实际器件不一定唯一。它主要用来模拟器件在电路中所发生的现象，即表示器件在电路中某处电压或电流控制别处电压或电流的能力和相互关系。2.受控源不能作为电路的一个独立的激励。只有在独立源作用下，受控源才同样起激励作用。3.受控源也是电源，在分析电路时其处理方法也与独立源相同，但要注意保留它的控制量，不能随意把含有控制量的支路去除。1.3基尔霍夫定律

1.3.1基尔霍夫电流定律(KCL)

任一集中参数电路中，在任一时刻，通过任一节点的电流的代数和等于零。即：∑ik=0或∑i入＝∑i出1.3.2基尔霍夫电压定律(KVL)

对于任一集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿着回路的所有支路电压的代数和为∑uk=0.

如:还有:根据基尔霍夫电压定律可知，电路中任意两点间的电压，等于这两点间任意路径上各段电压的代数和。这种列写两点间电压的方法，在电路分析中经常用到。如：1.4等效变换

1.4.1等效和等效变换

等效变换是指，当电路中的某一部分用一个新的电路结构（称为等效电路）代替后，未被代替部分的电压和电流均应保持不变，即等效电路以外部分电压、电流的伏安关系不变，也即对等效电路外部伏安特性等效。如：

N2是N1的等效电路，它们在A-B端口上u-i关系全同。1.4.2等效分析法

1.电阻的串联和并联:串联等效电阻R=∑Rkuk=uRk/R,k=1,2,…,np1:p2…=R1:R2…=u1:u2…电阻的并联并联等效电导G=∑Gk。当k=2时,等效电阻R=R1R2∕R1﹢R2ik=uGk=iGk/G当k=2时,i1:i2…=p1:p2…=G1:G2…

例:图(a)中,Rab=2+2=4Ω,I=12/4=3(A)

图(b)中,I=

2.电阻的ㄚ-△等效变换

△形电阻=ㄚ形电阻两两乘积之和/ㄚ形不相邻电阻ㄚ形电阻=△形相邻电阻的乘积/△形电阻之和当ㄚ形各电阻相等时,则等效的△形各电阻也等,且为一ㄚ形电阻的三倍.3.桥式电路平衡法：

电桥电路是一个四边形电路，每边（称为桥臂）有桥臂电阻，其一个对角线上作用了电源。当相邻臂电阻阻值之比相等，或对臂电阻阻值的乘积相等时，另一对角线的两端出现等电位且线中没有电流的现象，这时，称为电桥平衡（参见例2-10）。利用电桥平衡原理制成惠斯登电桥，可以较精确地测量电阻值。同样，可利用电桥平衡原理，在求如下图（a)所示桥式电路在R1/R2=R3/R4时A，B两端的等效电阻时，则无论是把CD支路看作短路还是开路，两种处理结果相同，即等效电阻R为推广之，如果图（b)或（c)所示电路中，对于端口A-B，若R1:R2:R3=R4:R5:R6,则图（b)所示电路中C与D、E与F分别是等电位点。图（c)所示电路中，则E、F、G为等电位点。4.输入电阻（入端电阻）

Rin=u/i（u,i取关联参考方向时）

Rin=-u/i（u,i取非关联参考方向时）5.理想电源的串联和并联:

理想电压源的串联

us=us1+us2+…+usn=∑usk

理想电流源的并联

is=is1+is2+…+isn=∑isk

6.实际电源模型的等效变换7.电源位置的等效变换(无伴电源的位移）:

电压源的转移:理想电压源支路上的电压源可转移到与该支

路连接的任一端的所有支路中,原理想电压源支路短路。或者

相反的转移。例:求图（a）所示电路中的电流I。

可将图（a）所示电路等效变换成图（d）来算。电流源的转移:理想电流源支路上的电流源可跨接到

与该支路形成回路的任一回路的各支路上去,原理想

电压源支路开路。或者相反的转移。例:求图（a）所示电路中的电流I。

可用图（d）所示电路来算。第2章电路分析方法和定理2.1支路电流法

2.2网孔电流法

2.3回路电流法

2.4节点电压法

2.5线性电路的叠加性和齐次性

2.6等效电源定理

2.7电路中的对偶2.1支路电流法

以支路电流作为待求变量，根据基尔霍夫定律列出联立方程

组求解的方法。如：

有：

I1+I3+I5=0

-I5+I4+I6=0

-I3-I6+I2=0

-I1R1+I4R4+I5R5=US1

I2R2-I4R4+I6R6=US6-US2

I3R3-I5R5-I6R6=-US6

有n个节点、b条支路的电路用支路电流法解时，需：

（1）设定各支路电流及其参考方向。

（2）对n-1个独立节点按KCL列节点电流方程。

（3）选取独立回路并设定其绕行方向,按KVL列出b-(n-1)个回路电压方程。

（4）求解联立方程组，得出待求的各支路电流。

2.2网孔电流法

以网孔电流这组独立变量为待求变量，列方程求解。如：

(R1+R2)IⅠ-R2IⅡ=Us1–Us2

-R2IⅠ+(R2+R3)IⅡ=Us2–Us3

。对具有m个网孔的平面电路，网孔电流方程的一般形式为：

R11IⅠ+R12IⅡ+R13IⅢ+…+R1mIm=Us11

R21IⅠ+R22IⅡ+R23IⅢ+…+R2mIm=Us22

……

Rm1IⅠ+Rm2IⅡ+Rm3IⅢ+…+RmmIm=Usmm

自阻为正。互阻当两网孔电流在公有支路上参考方向相同时为正，否则为负。用网孔电流法计算电路时，首先要列出电路的网孔电流方程组，然后解方程求出各网孔电流。再根据各支路电流和网孔电流的关系，求出所要求的各支路电流。2.3回路电流法

回路电流法是以回路电流这组独立变量为待求变量，列方程求解的方法。回路电流方程的一般形式类似于网孔电流方程，因为网孔本身就是回路。

网孔电流法仅适用于平面电路，而回路电流法，对于平面或非平面电路都适用。2.4节点电压法

节点电压法是以节点电压为待求变量，根据支路伏安特性和

KCL列写电流方程，从而求解节点电压的方法。

节点电压是非参考节点指向参考节点的电压，也即参考节点

的电位，所以，节点电压法又称节点电位法。如：

有节点电压方程

（G1+G2+G3）U1-G3U2=Is1-Is3

-G3U1+(G3+G4+G5)U2=Is2+Is3

写成简单而有规律的一般形式

G11U1+G12U2=Is11

G21U1+G22U2=Is22

如果电路具有n+1个节点，根据上述原则可列出标準的n个节点电压方程，即

G11U1+G12U2+…+G1nUn=Is11

G21U1+G22U2+…+G2nUn=Is22

……

Gn1U1+Gn2U2+…+GnnUn=Isnn

注意事项：（1）等号右边项IS11、IS22等是电流源电流，所以在遇到电压源支路时，应将电压源变换成等效的电流源。

（2）如果遇到的是理想电压源支路,那么对这条支路的处理方法是，在选择电路的参考节点时，就设法使该理想电压源的端电压作为一个节点电压；或者是设定通过它的电流作为一个新变量列入电路方程中,并使整个联立方程可解。（3）当电路含有受控源时，先将受控源按独立源对待列出方程，然后再将控制量用节点电压表示。例试列出下图示两电路的节点电压方程。

2.5线性电路的叠加性和齐次性

如下电路有叠加性（叠加定理）：线性电路中任一支路所产生的响应

(电压或电流)等于各个独立源单独作用于电路时在该支路产生的响应的代数和。

齐次性（齐次定理）：在线性电路中，各处的电压和电流与作用该电路的全部独立源成比例变化。电路响应和激励成正比，这又称为比例性。2.6等效电源定理

2.6.1戴维南定理(等效电压源定理)

下图中，N―有源线性单口

N0―无源单口（N去源后而成）

UOC,R0串联组合成的电压源模型称为戴维南等

效电路

下图(c)﹑(d)说明UOC,R0的求法2.6.2诺顿定理（等效电流源定理）

下图中，ISC,R0并联组合成诺顿等效电路

等效电阻的求法：当N不含受控源时1.将N无源化变为，求端口的等效电阻（用电阻的等效变换法）；2.用伏安法求端口的输入电阻(=);3.求N端口的开路电压和短路电流,则当N含受控源时(1).将N无源化后用上述2.法;(2)上述3.法最大功率传输定律对于给定的直流电源（或有源单口），当负载电阻等于电源内阻（或单口的戴维南等效电路中电租）时，负载获得最大功率：

第3章正弦电路的稳态分析3.1正弦量的基本概念

3.2正弦量的相量表示

3.3阻抗和导纳

3.4正弦稳态电路的分析

3.5正弦稳态电路的功率3.6电路中的谐振3.7耦合电感电路3.8三相电路

3.1正弦量的基本概念

3.1.1正弦量的特征量

i=Imsin（ωt+Ψi）的特征量是：Im、ω、

Ψi其中

而Ψi≦∣∣且与图（b）中O点的

位置选择有关

3.1.2同频率正弦量的相位差

i

、u之间的相位差：φ=Ψi-Ψu，与ω无关3.1.3周期信号的有效值

周期电量的有效值等于其瞬时值的均方根值。如

3.2正弦量的相量表示

3.2.2相量和相量图正弦电流

3.2.2相量和相量图

若u1=110sin(314t+120°)(V)，u2=110sin(314t-120°)(V)则它们的有效值相量图如图（a）示；当u1为参考正弦量时，变为图(b)示。

3.2.3基尔霍夫定律的相量形式:

Ìk=0,

Ùk=0

3.2.4元件伏安关系的相量形式

电阻元件伏安关系的相量形式ÙＲ＝ÌR电感元件伏安关系的相量形式ÙL=jÌXL电容元件伏安关系的相量形式ÙC=-jÌXC3.3阻抗和导纳

3.3.1欧姆定律的相量形式，阻抗与导纳

Z=Ù/Ì=R+jX=|Z|∠Y=Ì/Ù=G+jB=|Y|∠

|Y|=1/|Z|

阻抗三角形和电压(相量）三角形:

|Z|2=R2+X2

，

=arctan(X/R)

导纳三角形和电流(相量）三角形:

|Y|2=G2+B2

，

=arctan(B/G)

RLC串联电路：

Z=ZR+ZL+Zc=R+j(XL-Xc)=R+jX，电抗X=XL-Xc=ωL-(1/ωC)

|Z|2=R2+X2

=arctan(X/R)=Ψu-Ψi

>0时，电路呈现电感性

=0时，电路呈现电阻性

<0时，电路呈现电容性

RLC并联电路：

Y=Ì/Ù=YR+YL+YC=G+j(BC-BL)=G+jB=|Y|∠ΦY

|Y|2=G2+B2

φY=arctanB/G=arctan（BC-BL)/G=Ψi-Ψu

ΦY>0时，电路呈现电容性

ΦY

=0时，电路呈现电阻性

ΦY<0时，电路呈现电感性

3.4正弦稳态电路的分析

方法:相量法，即借助于相量图，用相量分析、计算的方法。

应用前提：⑴适用于同频率正弦量的计算；

⑵针对电路的相量模型，用电路定律的相量形式、

电路参数用阻抗或导纳、电压电流用相量表示。

3.5正弦稳态电路的功率

3.5.1瞬时功率

若端口电流、电压分别为i=Imsinωt,u=Umsin(ωt+φ)

则瞬时功率为p=ui=UIcosφ–UIcos(2ωt+φ)

3.5.2平均功率(有功功率）P=UIcosφ,

对R元件：

P=UI=U2/R=I2R(w)

对L或C：P=03.5.3无功功率Q=UIsinφ=QL+QC=(var)3.5.4视在功率S=UI(VA)

视在功率S与有功功率P、无功功率Q的关系为

P=UIcosφ=Scosφ

Q=UIsinφ=Ssinφ

S2=P2+Q2tanφ=Q/P3.5.5复（数）功率为3.5.5功率因数的提高

应并联电容C=(P/ωU2)(tanφ1-tanφ)

这时功率因数提高到cosφ,I减小，负载工作状态不变。3.6电路中的谐振

3.6.1RLC串联谐振电路

谐振时的频率为

RLC串联谐振电路发生谐振时有如下特点：

1）电路的端电压Ù与电流Ì同相位。

2）电路输入阻抗达到最小值，且为纯电阻，即Z=Z0=R0,电路

电流达到最大值，即I＝I0=U/R

3）各元件上电压分配为UR0=U,UL0/U=UC0/U=ω0L/R=1/ω0CR=Q

4)电路的无功功率等于零,即Q=UIsinφ=QL+QC=0，QL=-QC

5）选择性：有电流相对抑制比：

通频带：

Δω=ω2-ω1=ω0/Q

或Δf=f2-f1=f0/Q

3.6.2RLC并联谐振电路

谐振角频率和频率分别为

谐振时，图（a）的Q=R/ω0L=

ω0C

R。而图（b)中的r等效变换到电容C两端时的值，即如图（a)中的R,这时，R=L/rC。故图（b)电路的品质因数则为

Q=ω0L/r=1/r

ω0C

RLC并联电路发生并联谐振时有如下特点：

1)电路的端电压Ù与电流Ì同相位。

2)电路输入导纳为最小值Y0，谐振阻抗Z0＝1/Y0=R为最大

值。电路在理想电流源I激励下，端电压U=U0=IR达最大

值。如由电压源激励，则电流最小。

3）各支路电流分配为IR0=U0/R

IL0/I=IC0/I=Q=R/ω0L=ω0CR

4）电源不提供电路无功功率（Q=0)。

5）

选择性：电路有选择谐振频率附近电压信号的能力:

并联电路的通频带与串联电路的相同，仍是

Δf=f0/Q3.7耦合电感电路

3.7.1耦合电感的伏安关系

两个线圈的磁链可为Ψ1=L1i1±Mi2,Ψ2=L2i2±Mi1

如果u1、i1和u2、i2都取关联参考方向，则有

u1=dψ1/dt=L1di1/dt±Mdi2/dt

u2=dΨ2/dt=L2di2/dt±Mdi1/dt耦合因数

同名端和异名端耦合电感电路的相量模型：

Ù1=jωL1Ì1+jωMÌ2

，Ù2=jωL2Ì2+jωMÌ13.7.2含耦合电感电路的计算

同向串联时，等效电感L=L1+L2+2M≥L1+L2

反向串联时，等效电感L=L1+L2-2M≤L1+L2同向并联时等效电感：L=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)

反向并联时等效电感：L=(L1L2-M2)/(L1+L2+2M)

而等效阻抗都为：Z=jωL去耦等效变换：L1、L2同向并联并有公共点时,可去耦等效

变换成图(b)所示T形网络。其中

La=L1–M,Lb=M,Lc=L2–M

若是L1、L2反向并联并有公共点时，则变换的T形网络中M

前的符号应反号。3.7.3理想变压器

i1/i2=-u2/u1=-1/n,当电流、电压为同频率的正弦量时

Ù1/Ù2=N1/N2=n,Ì1/Ì2=-N2/N1=-1/n

次级负载阻抗ZL折合至初级的等效阻抗Z11=n2ZL3.8三相电路

3.8.1对称三相电源

∠0°

∠-120°三相相序：A-B-C

∠120°3.8.2三相电路的连接

1.电源和负载的星形连接

电路对称时，无论从电源的出端还是从负载的入端看，线电压值是相电压的倍，而在相位上，线电压超前对应的相电压30°。线电流和对应的负载相电流相同。电路不对称时（一般电源对称，负载不对称），若无中线或中

线断开，则电源和负载的中性点之间将产生电位差ÙNˊ，从而造

成负载三相电压不对称（有的相欠压，如。有的相过压，如）。ÙNˊ

的计算可用弥尔曼定理。2.电源和负载的三角形连接

电路对称时，负载的相电压等于电源相应的相电压（忽略线路压降）。线电流的大小是负载相电流的倍，相位上，线电流落后于对应的负载相电流30°。

对称三相电路的计算：电源与负载无论是：Ｙ－Ｙ、Ｙ－△、△－△、△－Ｙ形接法，只要构成对称三相电路，由于各相应电压、电流都具有对称性，所以计算电路时，只要计算一相，既可推知其余两相结果，这就是所谓的三相归一相推算法。3.8.3三相电路的功率第4章非正弦周期电流电路4.1

非正弦周期信号4.2非正弦周期函数的谐波分析4.3平均值、有效值和平均功率4.4非正弦周期电流电路的计算4.2-3非正弦周期信号及其谐波分析、有效值、平均值、有

功功率

f(t)=f(t+T)其中ω=T/2

如方波：f(t)=(4/π)Am(sinωt+1/3sin3ωt+1/5sin5ωt+…)

有效值其中

平均值

谐波分析从非正弦周期信号波形看，若波形的后半周重复前半周的变化，具有偶次对称性，则信号的谐波中含有直流分量和偶次谐波，没有奇次谐波；若波形的后半周与前半周具有镜像对称关系，具有奇次对称性，则信号的谐波中只含有奇次谐波成分。

如矩形波的幅度频谱为：平均功功率（有功功率）

端口吸收的平均功功率（有功功率）

式中k为谐波次数

4.4非正弦周期电流电路的计算

非正弦周期电流电路谐波分析法计算步骤:

（1）分解：利用傅里叶级数展开法，将已知非正弦周期信号分解为一系列频率不同、幅值不同、相位不同的正弦分量之和，即将非正弦周期函数分解为傅氏级数。

（2）单独作用：应用相量法，分别计算在各个频率正弦量（即每一个频率分量）单独作用下电路中的响应（注意，可能在某一个频率分量的作用下，电路出现谐振）。

（3）合成：根据线性电路的叠加原理，将所得到的响应分量的时域形式叠加，从而求得实际的稳态响应值。（4）按题意，求出有关电量的平均值、有效值、平均功率。第5章电路的动态分析5.1换路定律、初始值、稳态值

5.2RC电路的动态分析5.3微分电路和积分电路

5.4一阶电路的三要素法5.5RL电路的动态分析5.6阶跃信号和阶跃响应5.7二阶电路的动态分析5.1换路定律、初始值、稳态值

5.1.1换路定律

5.1.2初始值和稳态值的确定

确定初始值歩骤：

（1）作出t=0-时的等效电路，确定初始状态uc(0-)、iL(0-)。画等效电路时，在直流激励下若换路前电路已处于稳态，则可将电容看做开路，而将电感看做短路，根据换路定律，确定uc(0+)、iL(0+)。（2）作出t=0+时的等效电路，其中，电容用电压为uc(0+)的电压源代替；电感用电流为iL(0+)的电流源代替；独立源取其初始值。这时的等效电路实际上是一个直流电路。（3）根据t=0+时的等效电路，求出各电流、电压的初始值。对于导数的初始值，需要通过电路的微分关系求出。稳态值的确定t→∞时，过渡过程结束，电路达到新稳态时各电电压达到终值即稳态值。在直流激励下，uL(∞)和ic(∞)最终都变为零，即t=∞时，电感相当于短路，电容相当于开路，此时，电路中其他各电流、电压按直流电阻电路计算。

例:图（a）所示电路中，t<0时，开关S闭合，电路已达稳态。

在t=0时刻,打开开关S，求初始值iL(0+)、uc(0+)、i(0+)、ic(0+)

uL(0+)、di(0+)/dt、duc(0+)/dt和稳态值iL(∞)、uc(∞)。

解:t<0,S闭合时:iL(0-)=4(a),uc(0-)=4(v)

t>0,S打开时,根据换路定律有:uc(0+)=uc(0-)=4(v),iL(0+)=iL(0-)=4(a)

t=0+时的等效电路如图（b）所示，由图可知

ic(0+)=6-uc(0+)/1=2(a)i(0+)=ic(0+)+iL(0+)=6(a)

uL(0+)=6-3iL(0+)=-6（v）

diL/dt(0+)=(1/L)uL(0+)=-1.5(a/s)

duC/dt(0+)=(1/C)ic(0+)=0.4(v/s)

t→∞时，由图(c)可知

iL(∞)=i(∞)=6/3=2(a),

uc(∞)=6(v)

5.2RC电路的动态分析

5.2.1RC电路的零输入响应

RC(duc∕dt)+uc=0

uc=U0e-t∕RC,

i=(U0∕R)e-t∕RC

,τ=RC5.2.2RC电路的零状态响应

RC(duc∕dt)+uc=Us

uc=Us(1-e-t∕RC),

i=(Us∕R)e-t∕RC

5.2.3RC电路的全响应

全响应=零输入响应+零状态响应

uc=U0e-t∕RC+Us(1-e-t∕RC)=Us+(U0-US)e-t∕RC

5.3微分电路和积分电路

5.3.1微分电路

微分电路的输出由电阻两端引出，电路的时间常数

相对于输入矩形波的宽度必须足够小。

uo=Ri=RC(duc∕dt)≈RC(dui∕dt)

5.3.2积分电路

积分电路的输出由电容两端引出，电路的时间常数

相对于输入矩形波的宽度必须足够大。uo=(1∕RC)∫uR(ξ)dξ≈(1∕RC)∫ui(ξ)dξ

5.4一阶电路的三要素法

全响应为

f(t)=f(∞)+［f(0+)-f(∞)］e-t∕τ

5.5RL电路的动态分析

5.5.1RL电路的零输入响应

L(diL∕dt)+RiL=0

iL=I0e-Rt∕L,

uL=–I0R

e-Rt∕L,

τ=L∕R5.5.2RL电路的零状态响应和全响应

零状态响应

iL=(Us∕R)(1-e-Rt∕L),uL=Use-Rt∕L,uR=Us(1-e-Rt∕L)

全响应:

*5.6阶跃信号和阶跃响应

us(t)ε(t)—阶跃激励阶梯脉冲的分解

x1(t)=ε(t)–ε(t-1)

x2(t)=ε(t)–2ε(t-1)+ε(t-2)

当是阶梯状脉冲激励ε(t-tk)时,则电路的零状态响应为

—称为阶跃叠加公式第6章双口网络6.1

双口网络及其端口条件6.2双口网络参数方程及其等效电路6.3双口网络的连接6.1双口网络及其端口条件

四端网络6.2双口网络参数方程及其等效电路

6.2.1导纳参数

导纳Y参数方程:Ì1=Y11Ù1+Y12Ù2

Ì2=Y21Ù1+Y22Ù2

Y参数等效电路6.2.2阻抗参数

阻抗Z参数方程:Ù1=Z11Ì1+Z12Ì2

Ù2=Z21Ì1+Z22Ì2

Z参数等效电路6.2.3混合（或称H）参数

H参数方程:Ù1=H11Ì1+H12Ù2

Ì2=H21Ì1+H22Ù2

H参数等效电路6.2.4传输方程

A参数方程:Ù1=A11Ù2+A12(-Ì2)

Ì1=A21Ù2+A22(-Ì2)

B参数方程:Ù2=B11Ù1+B12(-Ì1)Ì2=B21Ù1+B22(-Ì1)6.3双口网络的连接

一个复杂的双口，往往可看作由若干个简单的双口按某

种方式连接而成，这样分解后可以使计算简化。

级联:复合双口的A参数矩阵为

A=A1A2串联:复合双口的Z参数矩阵为

Z=Za+Zb并联:复合双口的Y参数矩阵为

Y=Ya+Yb并联第7章半导体器件基础7.1

半导体的基本知识7.2半导体二极管

7.3双极型晶体管7.4晶体管的主要参数7.5场效应晶体管7.1

半导体的基本知识

半导体得到广大应用的主要原因在于它的导电能力在外界不同因素的作用下会发生很大的变化。其主要表现为：

热敏性、光敏性和掺杂性。

7.1.1本征半导体及其导电性硅单晶共价键结构及电子空穴队的产生7.1.2杂质半导体N型半导体P型半导体7.1.3PN结

1.PN结的形成机理2.ＰＮ结的单向导电性7.2半导体二极管

7.2.1二极管的结构7.2.2二极管的伏安特性

PN结电流方程：

单向导电的特性:

二极管电路模型

7.2.3特殊二极管

1.稳压二极管—其正常工作状态是反向可逆击穿状态2.变容二极管和光电器件

光电耦合器7.3双极型晶体管

7.3.1晶体管（三极管）的结构、工作状态和电路组态

（1）发射结正向偏置（简称正偏）、集电结反向偏置

（简称反偏）时，管处于放大工作状态。

（2）发射结正偏，集电结也正偏时，为饱和状态。

（3）发射结反偏，集电结也反偏时，为截止状态。

晶体管电路组态

7.3.2晶体管工作原理

晶体管内部载流子的传输过程7.3.3晶体管的特性曲线

共发射极管特性曲线7.4晶体管的主要参数

主要参数：1.电流放大系数

2.反向电流

3.特征频率

极限参数：7.5场效应管

7.5.1结型场效应管（JFET）JFET工作原理

变化改变导电沟道

JFET输出特性曲线JFET转移特性曲线7.5.2绝缘栅场效应管(IGFET)

MOS管结构示意图和电路符号IGFET（NMOS型）工作原理

耗尽层和导电沟道的形成NMOS（E型）管的特性曲线NMOS（D型）管的结构及电路符号

各种MOS管的特性曲线7.5.3场效应管的主要参数1.直流参数2.交流参数低频跨导、极间电容3.极限参数

7.5.4FET和BJT的比较参见书上179页第8章基本放大电路8.1三极管放大电路8.2静态工作点的稳定8.3三种基本组态放大电路8.4放大电路的频率特性8.5组合放大电路8.6多级放大电路8.7功率放大电路8.8场效应管放大电路8.1三极管放大电路

8.1.1单管交流放大电路的组成

8.1.2放大电路的静态分析

由直流通路确定静态值（估算法）

IB=(UCC-UBE)∕RB≈UCC∕RB,IC=βIB

UCE=UCC-ICRC用图解法确定静态工作点8.1.3放大电路的动态分析

1.图解法：

总的变化量＝直流分量+交流分量,如

uBE=UBE+ube,iB=IB+ib,uCE=UCE+uce,

iC=IC+ic

单管放大电路的交流通路

RLˊ=RC‖RLuce=-icRLˊ电压放大倍数Áu=Ùo/Ùi=Ùcem/Ùbem=Ùcem/Ùim直、交流负载线两种类型非线性失真2.微变等效电路分析法

三极管的H参数等效电路模型H参数的物理意义和求取

放大电路的等效电路

用微变等效电路的动态分析

Áus=Áuri∕(ri+RS),

Áu=-βRLˊ∕rbe

ri=RB‖rbe≈

rbe

,ro=RC

求输出电阻ro的计算电路

ro=Ù∕Ì=RC求输出电阻ro的实验方法8.2静态工作点的稳定

8.2.1温度对静态工作点的影响8.2.2分压式偏置电路

1.静态分析

只要满足I1≈I2>>IB和UB>>

UBE两个条件,UB、IE和IC与三极管的参数几乎无关，可认为不受温度影响,静态工作点得以稳定。2.动态分析

Áu=-βRLˊ∕rberi=RB1‖RB2‖rbero≈RC8.3三种基本组态放大电路

8.3.1共集电极放大电路(射极输出器)

特点:（1）电压放大倍数小于1，但接近于1，输出电压与输

入电压同相位，输出具有跟随输入变化的作用。

（2）输入电阻高，输出电阻低。

射极输出器直流通路

微变等效电路8.3.2共基极放大电路

8.4放大电路的频率特性

8.4.1频率特性和频率失真8.5组合放大电路

8.5.1共射—共基放大电路8.5.2其他组合放大电路

共射—共集放大电路

共集—共射放大电路

共集—共基放大电路

8.6多级放大电路

8.6.1多级放大电路的组成

级间耦合要满足要求：

1）耦合电路应能保证各级具有合适的静态工作点。

2）保证信号在各级间有效地传递，不引起信号失真。

3）尽量减少信号在耦合电路的损失。

8.6.2阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路的性能指标

Áu=

Áu1·Áu2…

Áun,ri=

ri1≈rbe1,ro=

ro2=RC2(两级放大)

频率特性GBP≈|AumfH|

8.6.3直接耦合

8.6.4变压器耦合8.7功率放大电路

8.7.1功率放大电路的特点与工作状态

特点:1)在不失真的情况下输出尽可能大的功

率，同时，非线性失真要小。

2）效率要高。四种（甲、乙、甲乙、丙四类）工作状态8.7.2互补对称功率放大电路

双电源互补对称电路（又称OCL电路）交越失真的产生

消除交越失真的几种电路

分析计算

互补对称电路的合成负载特性

复合互补对称电路

复合管复合管互补对称电路准互补对称电路单电源互补对称电路8.7.3集成功率放大电路的应用

LM386的应用电路8.8场效应管放大电路

8.8.1自给偏压电路

图解法求工作点Q计算法求工作点Q

8.8.2分压式偏置共源极放大电路

静态分析:

动态分析:

8.8.3源极输出放大电路

源极跟随器与射极跟随器具有相似的特点，即电压放大倍数小于1但近于1，输出信号与输入信号同相位，电路具有输入阻抗高、输出阻抗低、带负载能力强等特点。

第九章集成运算放大器基础9.1集成运放简介9.2差动放大电路9.3集成运放中的电流源9.4集成运放的种类和主要参数9.5使用集成运放应注意的几个问题9.6集成运放的简化模型9.1集成运放简介

9.1.2集成运放的组成与特点

集成运放符号9.2差动放大电路

9.2.1差动放大电路的工作原理

四种输入∕出方式:双入双出、双入单出、单入双出、单入单出

三种输入信号类型:共模信号、差模信号、任意信号

任意信号分解:ui1=uic+uidui2=uic-uiduid=1/2(ui1-ui2)uic=1/2(ui1+ui2)电路的对称性和发射极电阻的负反馈作用，放大电路能很好抑制零点漂移。

单入单出差放双入双出差放9.2.2典型差动放大电路的分析

1.双入双出时

静态分析---典型差动放大电路的直流通路

动态分析---差模输入的微变等效电路

单边差模微变等效电路共模输入时

单边共模微变等效电路2.单入单出时

理想状态下单入时的等效输入电路

3.共模抑制比

在差动放大电路的设计中，电路的对称性和发射极电阻的负反馈作用，使放大电路能很好抑制零点漂移。

9.2.3具有恒流源的差动放大电路

该电路对共模信号有强烈的负反馈作用9.3集成运放中的电流源

9.3.1镜像电流源电路

MOS管镜像电流源

9.3.2微电流源电路

9.3.3多路电流源

当管子的值足够大时，有

MOS管多路电流源9.3.4电流源的主要应用

1.作有源负载

2.用作直流偏置电路

例9.3（见书）9.4集成运放的种类和主要参数

9.4.1种类

9.4.2主要参数

9.5使用集成运放应注意的几个问题

1.集成运放的选择2.调零3.消振

4.保护措施电源接反保护输入端保护输出端保护如输出过电压保护9.6集成运放的简化模型

9.6.1集成运放的电压传输特性

集成运放的简化模型

9.6.2理想运算放大器

理想运放的主要条件开环电压放大倍数Au0→∞；

开环差模输入电阻rid→∞；开环输出电阻ro→0；

共模抑制比KCMR→∞；开环带宽BW=∞；

电流、电压失调及其温漂都为零。电压传输特性如图（b）所示第10章放大电路中的反馈10.1反馈放大电路的基本概念

10.2反馈放大电路的分析10.3负反馈对放大电路性能的影响10.4负反馈放大电路的稳定性10.1反馈放大电路的基本概念

10.1.1反馈放大电路的组成和反馈极性10.1.2负反馈放大电路基本方程10.2反馈放大电路的分析

10.2.1反馈类型及其判别

反馈类型负反馈放大电路的四种组态10.2.2深度负反馈放大电路分析举例

在深度负反馈条件下，即（对于并联负反馈）可

看做“虚断”；（对于串并联负反馈）可看做“虚短”。这

样做，有利于计算。

并联电压负反馈放大器

闭环互阻增益Árf=Ùo∕Ìi=-R2

闭环电压增益Áusf=Ùo∕Ùs≈-R2∕R1并联电流负反馈放大器

Áif=ÌO∕Ìi=1+(Rf∕RE2),

Áusf=Ùo∕Ùs=[1+(Rf∕RE2)](RLˊ∕Rs)串联电压负负反馈

并联电压负负反馈

串联电流负负反馈

并联电流负负反馈

10.3负反馈对放大电路性能的影响

引入负反馈，放大电路的放大倍数降低了,但可以使放大电路的其他许多性能得到改善:

1)提高放大倍数的稳定性;

2)扩展通频带:

3)减小非线性失真和抑制内部干扰:

4)改变输入电阻和输出电阻：

串联负反馈使输入电阻增大，

并联负反馈使输入电阻减小。电压负反馈使输出电阻减小，

电流负反馈使输出电阻增大。引入负反馈的一般原则：

1）要稳定工作点，应引入直流反馈；要改善动态性能，应引入交流反馈。2）要稳定输出电压，应引入电压反馈；要稳定输出电流，应引入电流反馈。3）要提高输入电阻，应引入串联反馈；要减小输入电阻，应引入并联反馈；串或并联负反馈的效果均与信号源内阻的大小有关。4）要根据输入信号对输出信号的控制关系引入交流反馈。5）对于多级放大电路，可引入局部反馈或整体反馈。一般，反馈环包围的放大级数多些，还常引入整体反馈。*10.4负反馈放大电路的稳定性

10.4.1自激振荡产生的原因及条件

负反馈放大电路产生自激振荡的条件:

10.4.2自激振荡

的判断方法10.4.3消除自激振荡的方法

常用相位补偿法来消振

电容滞后补偿和RC滞后补偿放大电路中的正反馈

自举电路第11章集成运放运算和信号处理电路11.1基本运算电路11.2有源滤波器11.3电压比较器11.1基本运算电路

11.1.1比例运算电路

1.反相比例运算电路Auf=–RF∕R12.同相比例运算电路

Auf=1+(RF∕R1)

同相跟随器uo=ui

3.差动比例运算电路

差动减法运算电路4.实际运放的运算误差如下图，有

11.1.2加法运算电路

1.反相加法运算电路

2.同相加法运算电路11.1.3减法运算电路

反相输入减法电路

uo=ui1-ui2

(当R11=R12=R13=RF1=RF2时)

11.1.4微分、积分运算电路

1.基本积分运算电路

反相积分电路积分电路波形

2.基本微分运算电路微分电路波形11.1.5对数与指数运算电路

1.对数运算电路ui>0时有2.指数运算电路

ui>0时有

11.1.6模拟乘法器

1.乘法和除法电路

乘法器的原理框图

2.模拟乘法器的应用反函数型除法电路利用平方运算电路，可做倍频电路。设平方根运算电路11.2有源滤波器

11.2.1滤波电路的作用和分类

1.作用：选频

2.分类：分为低通、高通、带通、带阻等几类

滤波器

11.2.2一阶有源滤波电路

一阶有源低通滤波器