清華大學(xué)電路原理電子（課堂PPT）

1、1電路原理課件2第第1 1章章 緒論緒論1. 1 1. 1 電路電路1. 2 1. 2 電流和電壓電流和電壓1. 3 1. 3 電路模型的建立和電電路模型的建立和電路分析的基本觀點(diǎn)路分析的基本觀點(diǎn)1. 4 1. 4 電路用于信號(hào)處理電路用于信號(hào)處理1. 6 1. 6 電路的分類電路的分類1. 5 1. 5 電路用于能量處理電路用于能量處理31.1 1.1 電路電路一、電路一、電路 （circuits）電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。電路主要由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。電源電源（source）：提供能量或信號(hào)。）：提供能量或信號(hào)。負(fù)載負(fù)載（load）：將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能

2、量，或?qū)π盘?hào)）：將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，或?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。導(dǎo)線導(dǎo)線（line）、開(kāi)關(guān)（）、開(kāi)關(guān)（switch）等：將電源與負(fù)載接成通路。）等：將電源與負(fù)載接成通路。 電路是電工設(shè)備構(gòu)成的整體，它為電流（電路是電工設(shè)備構(gòu)成的整體，它為電流（current）的流通提）的流通提供路徑。供路徑。4二、為什么要學(xué)習(xí)電路？二、為什么要學(xué)習(xí)電路？ 從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看從學(xué)術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看 電路是電氣工程（電路是電氣工程（electrical engineering）的基礎(chǔ)。）的基礎(chǔ)。 電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（電路是計(jì)算機(jī)科學(xué)（computer science）的基礎(chǔ)。）的基礎(chǔ)。 從實(shí)際情況來(lái)看從實(shí)際情況來(lái)看

3、 電路原理是許多高級(jí)課程的先修課程。電路原理是許多高級(jí)課程的先修課程。 熟練掌握電路原理對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有幫助。熟練掌握電路原理對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有幫助。三、什么是電氣工程？三、什么是電氣工程？國(guó)內(nèi)習(xí)慣的歸類與統(tǒng)稱國(guó)內(nèi)習(xí)慣的歸類與統(tǒng)稱各學(xué)科領(lǐng)域各學(xué)科領(lǐng)域國(guó)外習(xí)慣的歸類與統(tǒng)稱國(guó)外習(xí)慣的歸類與統(tǒng)稱電氣工程電氣工程電力工程電力工程電氣工程電氣工程信息科學(xué)與技術(shù)信息科學(xué)與技術(shù)(或電子信息科學(xué)與技術(shù)或電子信息科學(xué)與技術(shù))控制工程控制工程通信工程通信工程電子工程電子工程 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)工程計(jì)算機(jī)工程統(tǒng)稱：電氣工程與信息科學(xué)統(tǒng)稱：電氣工程與信息科學(xué)（或電氣電子信息科學(xué)）（或電氣

4、電子信息科學(xué)）統(tǒng)稱：電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)統(tǒng)稱：電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)（簡(jiǎn)稱（簡(jiǎn)稱EECS、ECE）四、電路都有哪些作用？四、電路都有哪些作用？ 處理能量處理能量 電能的產(chǎn)生、傳輸、分配電能的產(chǎn)生、傳輸、分配 處理信號(hào)處理信號(hào) 電信號(hào)的獲得、變換、放大電信號(hào)的獲得、變換、放大6電路原理電路原理相互融合的相互融合的信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)(無(wú)處不在的無(wú)處不在的IT產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè))公共公共基礎(chǔ)基礎(chǔ)專門專門技術(shù)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)(能量傳輸與處理能量傳輸與處理)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(信號(hào)反饋與處理信號(hào)反饋與處理)通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)(信號(hào)傳輸與處理信號(hào)傳輸與處理)信號(hào)處理系統(tǒng)信號(hào)處理系統(tǒng)*計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

5、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)(關(guān)注大功率關(guān)注大功率)通信電路通信電路(關(guān)注高頻段關(guān)注高頻段)微電子技術(shù)微電子技術(shù)(集成芯片設(shè)計(jì)集成芯片設(shè)計(jì))模擬電子線路模擬電子線路數(shù)字電子線路數(shù)字電子線路信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)*：指各類信號(hào)處理課程，包括某些專業(yè)的專門課程（如生物醫(yī)學(xué)工程、核電子學(xué)等）。：指各類信號(hào)處理課程，包括某些專業(yè)的專門課程（如生物醫(yī)學(xué)工程、核電子學(xué)等）。 五、電路原理的后續(xù)課程五、電路原理的后續(xù)課程7電路分析電路分析(analysis)電路理論（電路原理）電路理論（電路原理）實(shí)際電路實(shí)際電路電路模型電路模型分析分析求解方程求解方程（代數(shù)、常微分、偏微分）（代數(shù)、常微分、偏微分）結(jié)果結(jié)果電路分

6、析電路分析電路綜合電路綜合電路綜合電路綜合(synthesis)六、電路分析與電路綜合六、電路分析與電路綜合8根據(jù)電源性質(zhì)根據(jù)電源性質(zhì)直流電路直流電路交流電路交流電路根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)電阻電路電阻電路動(dòng)態(tài)電路動(dòng)態(tài)電路根據(jù)感興趣的時(shí)段根據(jù)感興趣的時(shí)段暫態(tài)分析暫態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析穩(wěn)態(tài)分析七、如何看待電路七、如何看待電路91.2 1.2 電流和電壓電流和電壓一、一、 電流電流 （current）帶電質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)形成電流。帶電質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的大小用電流的大小用電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度表示。表示。電流強(qiáng)度：電流強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量。0d( )

7、 = limdtqqi ttt 單位名稱：安單位名稱：安培培 符號(hào)：符號(hào)：A （Ampere，安培；，安培；1775 1836，F(xiàn)rance）10電流的參考方向電流的參考方向: :實(shí)際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向參考方向：任意選定的一個(gè)方向即為電流的參考方向。參考方向：任意選定的一個(gè)方向即為電流的參考方向。i 參考方向參考方向AB11電流參考方向的電流參考方向的兩種表示兩種表示： 用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)橛眉^表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?；電流的參考方向?用雙下標(biāo)表示：如用雙下標(biāo)表示：如 iAB ，電流的參考方向由電流的參考方向由A指向指向B。i 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i

8、0i 0參考方向參考方向U+參考方向參考方向U+ 0 吸收正功率吸收正功率 （實(shí)際吸收）（實(shí)際吸收）P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 （實(shí)際發(fā)出）（實(shí)際發(fā)出）PUT后，后，MOSFET的的D、S間導(dǎo)通。間導(dǎo)通。轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線二、二、MOSFET的電氣性質(zhì)的電氣性質(zhì)63DSGUGSMOSFETUDSIDSIDSUDSUGS=5VUGS=4VUGS=3V三極管區(qū)三極管區(qū)/可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)/恒流區(qū)恒流區(qū)DSTGSTUUUU DSTGSUUU 輸出特性曲線輸出特性曲線64 22TGSDSUUKI 導(dǎo)通后導(dǎo)通后UGSUT+UDS的時(shí)候，的時(shí)候，MOSFET的的D、S間呈間呈電阻特性電

9、阻特性。TGSUU 0DSI1 截止區(qū)截止區(qū)條件：條件：性質(zhì)：性質(zhì)：3 三極管區(qū)三極管區(qū)條件：條件：性質(zhì)：性質(zhì)：TDSGSUUU RONTDSGSTUUUU 2 飽和區(qū)飽和區(qū)條件：條件：性質(zhì)：性質(zhì)： 22TGSDSUUKI DSGUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUS 22TGSDSUUKI UGSUDSIDSUSRON三、三、MOSFET的等效電路的等效電路66四、四、MOSFET的模型的模型開(kāi)關(guān)電阻（開(kāi)關(guān)電阻（SR）模型）模型:截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)TGSUU TDSGSUUU UGSUDSIDSUSRONUGSUDSIDSUSRON67截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)?/p>

10、態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)TGSUU TDSGSTUUUU UGSUDSIDSUS 22TGSDSUUKI UGSUDSIDSUS開(kāi)關(guān)電流源（開(kāi)關(guān)電流源（SCR）模型）模型:682.4 2.4 基爾霍夫定律基爾霍夫定律一一 、幾個(gè)名詞、幾個(gè)名詞支路支路 ( (branch) )：電路中通過(guò)同一電流的每個(gè)分支。電路中通過(guò)同一電流的每個(gè)分支?；芈坊芈罚╨oop）：）：由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。b=3網(wǎng)孔網(wǎng)孔（mesh）：）：對(duì)對(duì)平面電路平面電路，每個(gè)網(wǎng)眼即為網(wǎng)孔。，每個(gè)網(wǎng)眼即為網(wǎng)孔。 網(wǎng)孔是回網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。路，但回路不一定是網(wǎng)孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R

11、3l=3n=2123（Kirchhoff，基爾霍夫；，基爾霍夫；18241887，Germany）69物理基礎(chǔ)：電荷（物理基礎(chǔ)：電荷（electric charge）守恒，電流連續(xù)性。）守恒，電流連續(xù)性。i1i4i2i3令電流流出為令電流流出為“+”i1+i2i3+i4=0i1+i3=i2+i47A4Ai110A-12Ai2i1+i210(12)=0 i2=1A 例例 47i1= 0 i1= 3A 0)(ti二、基爾霍夫電流定律（二、基爾霍夫電流定律（KCL） 在任何集總參數(shù)（在任何集總參數(shù)（lumped parameter）電路中，在任一時(shí)電路中，在任一時(shí)刻，流出（流入）任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流

12、的代數(shù)和為零?？?，流出（流入）任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和為零。 即即70KCL的推廣的推廣ABi=0ABiiABi3i2i10321 iii兩條支路電流大小相等，兩條支路電流大小相等，一個(gè)流入，一個(gè)流出。一個(gè)流入，一個(gè)流出。只有一條支路相連，則只有一條支路相連，則 i=0。選定一個(gè)繞行方向：順時(shí)針或逆時(shí)針。選定一個(gè)繞行方向：順時(shí)針或逆時(shí)針。R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4例例 0U取順時(shí)針?lè)较蚶@行：取順時(shí)針?lè)较蚶@行：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0-U1+U2+U3+U4= US1 -US4 I1+US1R1

13、I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+- -+- -+- -+- - 0)(tu三、基爾霍夫電壓定律（三、基爾霍夫電壓定律（KVL） 在任何集總參數(shù)（在任何集總參數(shù)（lumped parameter）電路中，在任一時(shí)刻，）電路中，在任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑（按固定繞向沿任一閉合路徑（按固定繞向) )，各支路電壓的代數(shù)和為零。，各支路電壓的代數(shù)和為零。 即即電阻壓降電阻壓降電源壓升電源壓升 S UUR即即AB l1l2UAB (沿沿l1)=UAB (沿沿l2）電位的單值性電位的單值性推論推論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑經(jīng)過(guò)：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路

14、徑經(jīng)過(guò)的各元件電壓的代數(shù)和。元件電壓方向與路徑繞行方的各元件電壓的代數(shù)和。元件電壓方向與路徑繞行方向一致時(shí)取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。向一致時(shí)取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。32ABUUU 44S11SABUUUUU 例例I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+- -+- -+- -+- -AB73KCL，KVL小結(jié)：小結(jié)：（1） KCL是對(duì)連到節(jié)點(diǎn)的支路電流的線性約束，是對(duì)連到節(jié)點(diǎn)的支路電流的線性約束，KVL是是對(duì)回路中支路電壓的線性約束。對(duì)回路中支路電壓的線性約束。（2） KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無(wú)關(guān)。與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無(wú)關(guān)。（3） KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上

15、電荷是守恒的；表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；KVL是電位是電位單值性的具體體現(xiàn)（電壓與路徑無(wú)關(guān)）。單值性的具體體現(xiàn)（電壓與路徑無(wú)關(guān)）。（4） KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。只適用于集總參數(shù)的電路。電路如圖示，求電路如圖示，求U和和I。解解3+1-2+I=0，I= -2（A）U1=3I= -6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）例例2求下圖電路開(kāi)關(guān)求下圖電路開(kāi)關(guān)S打開(kāi)和閉合時(shí)的打開(kāi)和閉合時(shí)的 i1 和和 i2 。S打開(kāi)：打開(kāi)：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S閉合：閉合：i2=0i1=i+2ii=10/5=2i1=6(A)10V5 5 i1i2ii2S-+解

16、解例例1U11A3A2A3V2V3 UI+- - -75一、電阻等效變換一、電阻等效變換2.5 2.5 電路的等效變換電路的等效變換(1) (1) 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)1.1.電阻串聯(lián)電阻串聯(lián) ( (series connection) )+_R1Rn+_uki+_u1+_unuRk(a) 各電阻順序連接，流過(guò)同一電流各電阻順序連接，流過(guò)同一電流 （KCL）；(b) 總電壓等于各串聯(lián)電阻上的電壓之和總電壓等于各串聯(lián)電阻上的電壓之和 （KVL）：nkuuuu 1等效等效(2) 等效電阻（等效電阻（equivalent resistance）Req+_R1RniuRku+_Reqi等效：對(duì)等效：對(duì)外部

17、電路外部電路 端鈕（端鈕（terminal）以外）以外 效果相同效果相同Req=( R1+ R2 +Rn) = Rk(3) 串聯(lián)電阻上電壓的分配串聯(lián)電阻上電壓的分配uRRukkeq +_un+_R1RniuRk+_uk+_u1等效電阻等于串聯(lián)的各電阻之和等效電阻等于串聯(lián)的各電阻之和77例例 兩個(gè)電阻分壓（兩個(gè)電阻分壓（voltage division），）， 如下圖所示。如下圖所示。uRRRu2111 uRRRu2122 （注意方向注意方向 !）（4） 功率關(guān)系功率關(guān)系 p1 = R1i 2 ， p2 = R2i 2 ， ， pn = Rni 2 p1 : p2 : : pn= R1 : R2

18、 : : Rn總功率總功率 p = Reqi 2 = (R1+ R2+ +Rn ) i 2 = R1i 2 + R2i 2 + + Rni 2 = p1 + p2 + + pni+_uR1R2+-u1-+u2782. 電阻并聯(lián)電阻并聯(lián) （parallel connection）inR1R2RkRni+ui1i2ik_（1） 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)(a) 各電阻兩端分別接在一起，端電壓為同一電壓各電阻兩端分別接在一起，端電壓為同一電壓 （KVL）；）；(b) 總電流等于流過(guò)各并聯(lián)電阻的電流之和總電流等于流過(guò)各并聯(lián)電阻的電流之和 （KCL）：）：i = i1+ i2+ + ik+ + in79等效等效由

19、由KCLi = i1+ i2+ + ik+ +in= u Geq故有故有 uGeq= i = uG1 +uG2 + +uGn=u（G1+G2+ +Gn）即即設(shè)設(shè) Gk =1 / Rk （k = 1， 2， ， n）Geq=G1+G2+ +Gk+ +Gn= Gk = 1/Rk（2） 等效電導(dǎo)（等效電導(dǎo)（equivalent conductance）GeqGeq+u_i等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和。等效電導(dǎo)等于并聯(lián)的各電導(dǎo)之和。inG1G2GkGni+ui1i2ik_80（3） 并聯(lián)電阻的分流（并聯(lián)電阻的分流（current division）eqeq/GGRuRuiikkk 由由電流分配與電導(dǎo)成

20、正比電流分配與電導(dǎo)成正比得得 iGGikkeq 對(duì)于兩電阻并聯(lián)，對(duì)于兩電阻并聯(lián)，iRRRiRRRi2122111/1/1/1 有有iRRRiRRRi2112122/1/1/1 R1R2i1i2i81（4） 功率關(guān)系功率關(guān)系p1=G1u2， p2=G2u2， ， pn=Gnu2p1: p2 : : pn= G1 : G2 : :Gn總功率總功率 p = Gequ2 = (G1+ G2+ +Gn ) u2 = G1u2 + G2u2 + + Gnu2 = p1 + p2 + + pn82解解 R = 4(2+(36) )= 2 3 例例12 4 6 R 3 83 解解 R = (4040) + (

21、303030) = 30 例例240 30 30 40 30 R40 40 30 30 30 R84R1R2R3R4+_uSAB2AS12RuuRR 4BS34RuuRR uAuB？1423R RR R UAB=0IAB=0(2) 已知電流為零的支路可以斷開(kāi)。已知電流為零的支路可以斷開(kāi)。(1) 已知電壓為零的節(jié)點(diǎn)可以短接。已知電壓為零的節(jié)點(diǎn)可以短接。等電位點(diǎn)等電位點(diǎn)等電位點(diǎn)之間開(kāi)路或短路不等電位點(diǎn)之間開(kāi)路或短路不影響電路的電壓電流分布。影響電路的電壓電流分布。3. 平衡電橋平衡電橋85（1 1）電阻的）電阻的三角形（三角形（ ）聯(lián)接）聯(lián)接和和星形（星形（Y）聯(lián)接）聯(lián)接 形形聯(lián)接聯(lián)接（ conn

22、ection） R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 Y形形聯(lián)接聯(lián)接（Yconnection）R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y4. 電阻的電阻的 Y 變換變換86等效條件等效條件 i1 = i1Y ， i2 = i2Y ， i3 = i3Y ， 且且 u12 = u12Y ， u23 = u23Y， u31 = u31Y （2 2） Y 電阻電阻等效變換（等效變換（equivalent transformation) )的條件的條件 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y12

23、3+u12Yu23Yu31Y87Y接接: 用電流表示電壓用電流表示電壓u12Y=R1i1YR2i2Y 接接: 用電壓表示電流用電壓表示電流i1Y+i2Y+i3Y = 0 u23Y=R2i2Y R3i3Y i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）（2）（3）電阻的）電阻的三角形（三角形（ ）聯(lián)接）聯(lián)接和和星形（星形（Y）聯(lián)接的等效變換）聯(lián)接的等效變換 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y由式由式（2）解得解得i3

24、 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）133221231Y312Y1YRRRRRRRuRui 1332213121232RRRRRRRuRuiYYY 1332211232313RRRRRRRuRuiYYY (3) 根據(jù)等效條件，比較式根據(jù)等效條件，比較式（3）與式與式（1），得由，得由Y接接接的接的變換結(jié)果。變換結(jié)果。 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR 321133132132233212112GGGGGGGGGGGGGGGGGG 或或89類似可得到由類似可得

25、到由 接接 Y接的變換結(jié)果接的變換結(jié)果 122331233133112231223223311231121GGGGGGGGGGGGGGGGGG 312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 或或由由Y 由由 Y 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 特例特例 若三個(gè)電阻相等若三個(gè)電阻相等( (對(duì)稱對(duì)稱) )，則有，則有 R = 3RY（外大內(nèi)?。ㄍ獯髢?nèi)小 ）13注意注意(1) 等效是指對(duì)外部（端

26、鈕以外）電路而言，對(duì)內(nèi)不成立等效是指對(duì)外部（端鈕以外）電路而言，對(duì)內(nèi)不成立；(2) 等效電路與外部電路無(wú)關(guān)。等效電路與外部電路無(wú)關(guān)。R31R23R12R3R2R191例例 橋橋T電路（電路（bridge-T circuit）1k 1k 1k 1k RE1/3k 1/3k 1k RE1/3k 1k RE3k 3k 3k 解解通常有兩種求入端電阻的方法通常有兩種求入端電阻的方法 端口加電壓求電流法端口加電壓求電流法 端口加電流求電壓法端口加電流求電壓法下面用下面用加流求壓法加流求壓法求求RabRab=U/I=(1- )R當(dāng)當(dāng) 0，正電阻，正電阻正電阻正電阻負(fù)電阻負(fù)電阻uiU=(I - - I)R=

27、(1 - )IR當(dāng)當(dāng) 1, Rab 0，負(fù)電阻，負(fù)電阻例例求求 a，b 兩端的入端電阻（兩端的入端電阻（input resistance） Rab 。I IabRRab+U_（ 1）5. 含電阻和受控源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻含電阻和受控源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻93等效等效R等效等效= U / I 一個(gè)無(wú)獨(dú)立源的二端（一個(gè)無(wú)獨(dú)立源的二端（two-terminal）電阻網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)電）電阻網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)電阻等效。阻等效。一般情況下一般情況下小結(jié)小結(jié)R等效等效+U_I無(wú)無(wú)源源+U_I求等效電阻的方法求等效電阻的方法(2) 加壓求流法；加壓求流法；(3) 加流求壓法。加流求壓法。(1) 串并聯(lián)；串并聯(lián)；94

28、二、電源等效變換二、電源等效變換1. 理想電壓源的串、并聯(lián)理想電壓源的串、并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)一般有一般有uS= uSk （注意參考方向）（注意參考方向）電壓相同的電壓源電壓相同的電壓源才能并聯(lián)，且每個(gè)才能并聯(lián)，且每個(gè)電源的電流不確定。電源的電流不確定。并聯(lián)并聯(lián)SS1S2uuu 等效等效等效等效uS2+_+_uS1+_uS+_5VI5V+_+_5VI952. 理想電流源的串、并聯(lián)理想電流源的串、并聯(lián)可等效成一個(gè)理想電流源可等效成一個(gè)理想電流源 i S（ 注意參考方向）。注意參考方向）。電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，并且每個(gè)電電流相同的理想電流源才能串聯(lián)，并且每個(gè)電流源的端電壓不能確定。流源的端電壓不能

29、確定。串聯(lián)串聯(lián):并聯(lián)：并聯(lián)：kkiiiiiiS2S1SSSS , iS1iS2iSkiS96例例3例例2例例1iS = iS2 iS1uSiSuSuSiSiSiSuS1iS2iS1uS297（1）實(shí)際電壓源）實(shí)際電壓源USUU=US Ri II+_USRi+U_RI RiIui0其外特性曲線如下：其外特性曲線如下：Ri: 電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻,一般很小。一般很小。3. 實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源的模型及其等效變換實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源的模型及其等效變換98（2） 實(shí)際電流源實(shí)際電流源I = iS Gi UGi: 電源內(nèi)電導(dǎo)電源內(nèi)電導(dǎo),一般很小。一般很小。Gi+_iSUIISUIGiUui0其外特性曲線

30、如下其外特性曲線如下:99u = uS Ri ii = iS Giui = uS/Ri u/Ri 通過(guò)比較，得等效的條件：通過(guò)比較，得等效的條件： iS=uS/Ri , Gi=1/Rii+_uSRi+u_iGi+u_iS（3）實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源模型間的等效變換）實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源模型間的等效變換 等效是指對(duì)外部電路的作用等效，即端口的電壓、電流等效是指對(duì)外部電路的作用等效，即端口的電壓、電流伏安關(guān)系保持不變。伏安關(guān)系保持不變。100由電壓源模型變換為電流源模型：由電壓源模型變換為電流源模型：等效等效等效等效由電流源模型變換為電壓源模型由電流源模型變換為電壓源模型SSiii1ui,GRR

31、SSiii1,iuRGG i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iSi+_uSRi+u_（2） 所謂的所謂的等效等效是對(duì)是對(duì)外部電路外部電路等效，對(duì)等效，對(duì)內(nèi)部電路內(nèi)部電路是不等效的。是不等效的。注意：注意：開(kāi)路的電流源可以有電流流過(guò)并聯(lián)電導(dǎo)開(kāi)路的電流源可以有電流流過(guò)并聯(lián)電導(dǎo)Gi 。 電流源短路時(shí)電流源短路時(shí), 并聯(lián)電導(dǎo)并聯(lián)電導(dǎo)Gi中無(wú)電流。中無(wú)電流。 電壓源短路時(shí)，電阻電壓源短路時(shí)，電阻Ri中有電流；中有電流；開(kāi)路的電壓源中無(wú)電流流過(guò)開(kāi)路的電壓源中無(wú)電流流過(guò) Ri；iS（3） 理想電壓源與理想電流源不能相互轉(zhuǎn)換。理想電壓源與理想電流源不能相互轉(zhuǎn)換。方向：電流源電流方向與電壓源電壓方

32、向相反方向：電流源電流方向與電壓源電壓方向相反。（1） 變換關(guān)系變換關(guān)系數(shù)值關(guān)系；數(shù)值關(guān)系； iS ii+_uSRi+u_iGi+u_iS例例102應(yīng)用應(yīng)用 利用電源轉(zhuǎn)換可以簡(jiǎn)化電路計(jì)算。利用電源轉(zhuǎn)換可以簡(jiǎn)化電路計(jì)算。例例1I=0.5A6A+_U5 5 10V10V+_U55 2A6AU=20V例例25A3 4 7 2AI+_15V_+8V7 7 I103注注:受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。10V例例3簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路1k 1k 0.5I+_UI10V2k +_U+500I-I1.5k 10V+_UIU = 1500I + 10U = 2000I-50

33、0I + 10104求圖示電路中求圖示電路中Rf 為何值時(shí)其獲得最大功率，并求此最大功率。為何值時(shí)其獲得最大功率，并求此最大功率。USRfRiI解解Sif22SfffifUIRRUPI RRRR 時(shí)，時(shí)，Rf 獲最大功率獲最大功率ffd0dPR 得得 Rf = Ri即：即：直流電路最大功率傳輸定理直流電路最大功率傳輸定理 （maximum power transform theorem）2maxi4UPR 4. 最大功率傳輸最大功率傳輸105一、運(yùn)算放大器的電氣特性一、運(yùn)算放大器的電氣特性2.6 2.6 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器12345678封裝的封裝的8腳運(yùn)放腳運(yùn)放 補(bǔ)償補(bǔ)償 補(bǔ)償補(bǔ)償 同向輸

34、入同向輸入 反向輸入反向輸入 負(fù)電源負(fù)電源 正電源正電源 空空 輸出輸出 主要關(guān)心的端子：主要關(guān)心的端子： 反相輸入、同相輸入、輸出、正電源、負(fù)電源反相輸入、同相輸入、輸出、正電源、負(fù)電源 1. 端子端子 106反相輸入反相輸入 同相輸入同相輸入 輸出輸出 正電源正電源 負(fù)電源負(fù)電源 電路符號(hào)電路符號(hào) 2. 電路符號(hào)電路符號(hào) -+V+V-簡(jiǎn)化的電路符號(hào)簡(jiǎn)化的電路符號(hào) abo3. 運(yùn)算放大器的端電壓運(yùn)算放大器的端電壓 a： 反相輸入端（反相輸入端（inverting input），輸入電壓），輸入電壓 u-。 b：同相輸入端（：同相輸入端（noninverting input） ，輸入電壓，輸入

35、電壓 u+。 o： 輸出端（輸出端（output），輸出電壓），輸出電壓 uo。 A：開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)（：開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)（open-loop gain）。）。 : : 公共端（接地端）。公共端（接地端）。 +_+u+u-+_uoao+_udud_+A+b+_US+_US108Usat-UsatUds-Udsuoud0 線性工作區(qū)線性工作區(qū) |ud| Uds, 則則 uo= Usat ud0 反向飽和區(qū)反向飽和區(qū) ud u- -uoUsatu+ u- -uoUsatu+u- -uoUsat-Usat0無(wú)反饋無(wú)反饋(開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán))1. 電壓比較器電壓比較器 1232. 正反饋正反饋 將將Op Amp

36、的輸出引到非反相輸入端的輸出引到非反相輸入端- -+ + +_uo+_uii- -i+正反饋正反饋Op Amp輸出端有微小正擾動(dòng)輸出端有微小正擾動(dòng)輸入端待放大信號(hào)變大輸入端待放大信號(hào)變大輸出端信號(hào)變大輸出端信號(hào)變大擾動(dòng)被放大擾動(dòng)被放大uo為為Usat 或或 Usat虛短不再適用虛短不再適用虛斷仍然適用虛斷仍然適用？+- - +_uo+_uiRR虛短不再適用虛短不再適用虛斷仍然適用虛斷仍然適用正反饋，正反饋，uo為為Usat或或- -Usat設(shè)設(shè)uoUsat，則，則u2satUui 0.5Usat，根據(jù)正反饋的性質(zhì)，根據(jù)正反饋的性質(zhì)，uo變?yōu)樽優(yōu)?Usat此時(shí)此時(shí)u2satUui Usat/2時(shí)

37、，時(shí)，uo維持維持Usat不變。不變。一旦一旦ui I0 時(shí)，時(shí)， 有唯一解有唯一解當(dāng)當(dāng) IS 0u = f (i)dd ( )0dduf iii 伏安特性伏安特性嚴(yán)格漸增嚴(yán)格漸增非線性電阻電路有唯一解的非線性電阻電路有唯一解的一種一種充分條件充分條件：(1) 電路中的每一電阻的伏安特性都是嚴(yán)格遞增的，電路中的每一電阻的伏安特性都是嚴(yán)格遞增的， 且每個(gè)電阻的電壓且每個(gè)電阻的電壓 u 時(shí)，時(shí)，電流分別趨于電流分別趨于 。(2) 電路中不存在僅由獨(dú)立電壓源構(gòu)成的回路和僅由電路中不存在僅由獨(dú)立電壓源構(gòu)成的回路和僅由獨(dú)立電流源連接而成的節(jié)點(diǎn)（更精確的表述為：獨(dú)立電流源連接而成的節(jié)點(diǎn)（更精確的表述為：構(gòu)

38、成的割集）。構(gòu)成的割集）。2744.2 4.2 直接列方程求解直接列方程求解建電路方程建電路方程元件性能元件性能 非線性非線性 電路的連接電路的連接 KCL，KVL 非線性代數(shù)方程非線性代數(shù)方程 例例1 1 求求u。+ SURuiT HS(e1)u UiI KCL+KVL元件特性：元件特性： THSSe1u UUuIR 275 例例2 已知已知i1 = u1 , i2 =u25, i3 =u33 ，求，求 u 。 i1+i2+i3=0 u1+u25+u33=0 u- -2+(u- -1)5+(u- -4) 3=0 u 非線性電阻是壓控電阻，非線性電阻是壓控電阻，則列則列KCL方程：方程：+_2

39、V+_1V+_4VR1R2R3+_u1+_u2+_u3i1i2i3u2765155314433315105UIUIUI 例例3 G1和和G2為線性電導(dǎo)，非線性電阻為壓控電阻，為線性電導(dǎo)，非線性電阻為壓控電阻， 列節(jié)點(diǎn)方列節(jié)點(diǎn)方程。程。解解 000S24543321 IIIIIIIII+-2I2G3U4USU1G5USI1nU2nU3nU-3I1I5I4I277512n5/155313n2n3/14432n1n3333n1n22S1n111515)(1010)(55)()(UUIUUUIUUUIUUGIUUGI 則節(jié)點(diǎn)方程為則節(jié)點(diǎn)方程為 0)()(10015)(10)(50)(5)()(S3n1

40、n2313n2n512n313n2n32n1n32n1n3n1n2S1n1 IUUGUUUUUUUUUUUGUUG+-2I2G3U4USU1G5USI1nU2nU3nU-3I1I5I4I278i3=il2 u3=u 020)()(312212S21211 lllllliiiRUiiRiR例例4 已知已知 u3 =20 i31/3, 求節(jié)點(diǎn)電壓求節(jié)點(diǎn)電壓 u 。 +- -3uSUR1u1i1R2u2- - -i2i3il1il2u非線性電阻為流控型電阻，非線性電阻為流控型電阻， 則則列列 KVL方程。方程。 279也可以先將線性部分作戴維南等效：也可以先將線性部分作戴維南等效： 其中其中 U0=

41、 US R2 /(R1+R2) , R=R1R2 /(R1+R2) 由此得由此得 U0 =R i3 +20 i31/3 i3u3=u R1R2R3US+_u3i3RR3U0+_u3i3u3 =20 i31/3 2804.3 4.3 圖解法圖解法工作點(diǎn)工作點(diǎn)(Quiescent point ,Q-point)用用圖解法圖解法求解非線性電路求解非線性電路u2= f2(i) i+_uSR1R2+_uS1uuR iR2：u= f(i)uSuS/R1ui0281兩曲線交點(diǎn)坐標(biāo)兩曲線交點(diǎn)坐標(biāo) 即為所求解答。即為所求解答。),(00iu2SiuURi 其特性為一直線。其特性為一直線。線性線性含源含源電阻電阻

42、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)i+ u2abai+ u2bRi+US 戴維南定理戴維南定理uiUS0u0iSiUR) , (00iuQu2=f(i)02824.4 4.4 分段線性法分段線性法一、分段線性法一、分段線性法將求解過(guò)程分為幾個(gè)線性段，每段中分析線性電路。將求解過(guò)程分為幾個(gè)線性段，每段中分析線性電路。例例1uiOA段段 Ra= tanaAB段段 Rb= tanbiRa+_uIauiOAaUaBbU0Rb+_ui+_U0等效電路等效電路OA段段AB段段將非線性電阻近似地用折線來(lái)表示。將非線性電阻近似地用折線來(lái)表示。例例 2 已知已知 0i 1A , u = i +1。求。求u。122334假設(shè)假設(shè)工作在第工

43、作在第1段：段：0 i 1A 假設(shè)錯(cuò)誤假設(shè)錯(cuò)誤假設(shè)假設(shè)工作在第工作在第2段：段： i 1A 2 +_7V +_ui1 +_1Vi =2Au =3V假設(shè)正確假設(shè)正確1iu0工作點(diǎn)工作點(diǎn)條件條件性質(zhì)性質(zhì)+_7V+_u2 i284二、二極管的分段線性模型二、二極管的分段線性模型285模型模型1短路短路條件是條件是 i 0開(kāi)路開(kāi)路條件是條件是 ud 0開(kāi)路開(kāi)路條件是條件是 ud 0開(kāi)路開(kāi)路條件是條件是 ud 0開(kāi)路開(kāi)路條件是條件是 ud 0時(shí)成立。時(shí)成立。假設(shè)二極管開(kāi)路，得假設(shè)二極管開(kāi)路，得 10sin( )ut sin(t) 0開(kāi)路開(kāi)路條件是條件是 ud 0.7時(shí)成立。時(shí)成立。設(shè)二極管開(kāi)路，得設(shè)二極

44、管開(kāi)路，得 ud=sin(t) 0開(kāi)路開(kāi)路條件是條件是 ud UT不截止不截止假設(shè)假設(shè)“飽和區(qū)飽和區(qū)”uGSuDSiDSUSRLRONDSTGSuUu1+11.5假設(shè)不成立假設(shè)不成立TGSDSTUuuU 假設(shè)假設(shè)“可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)”11.5 UT不截止不截止假設(shè)假設(shè)“飽和區(qū)飽和區(qū)”uGSuDSiDSUSRLRONDSTGSuUu1+1 5假設(shè)成立假設(shè)成立TGSDSTUuuU 假設(shè)假設(shè)“可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)”1(-26)+1uGSuDSiDSuS 2GSTDS2K uUi RLDSGuGSuDSiDSuSRL輸入輸入U(xiǎn)GS為為“1”時(shí)，輸出時(shí)，輸出UDS為為“0”反相器反相器2954.5 4

45、.5 小信號(hào)法小信號(hào)法 已知圖中已知圖中Us為直流電源，為直流電源， us(t) 為交流小信號(hào)電源，為交流小信號(hào)電源，Rs為線性電阻，為線性電阻，任任 何時(shí)刻何時(shí)刻US | uS(t) |。非線性電。非線性電 阻的伏安特性為阻的伏安特性為 i = g(u)。 求求 u(t) 和和 i(t)。由由KVL 得方程：得方程： SSS( )Uu tR iu -+iuRSuS(t)Us-分析：分析： 一、非線性電阻電路的小信號(hào)法一、非線性電阻電路的小信號(hào)法296第一步：不考慮第一步：不考慮 uS(t) ，即，即 uS(t)=0，US作用。作用。P點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，表示電路沒(méi)有小信號(hào)時(shí)的工作情況。點(diǎn)稱為靜

46、態(tài)工作點(diǎn)，表示電路沒(méi)有小信號(hào)時(shí)的工作情況。 I0，U0 同時(shí)滿足同時(shí)滿足i=g(u)US= RSi+ uI0=g(U0) US= RS I0 + U0 即即 用圖解法求用圖解法求 u(t) 和和 i(t)。 iui=g(u)I0U0USUS/RSP0RSRUS+_ui297第二步：第二步： US 0 ， uS(t) 0 | uS(t) | US u(t) 和和 i(t)必定在工作點(diǎn)附近。必定在工作點(diǎn)附近。 可以寫(xiě)成可以寫(xiě)成u(t) = U0 + u(t)i(t) = I0 + i(t)（ u(t) 和和 i(t)為信號(hào)電壓引起的為信號(hào)電壓引起的 偏差偏差 ， 相對(duì)于相對(duì)于U0和和I0是很小的量

47、）是很小的量）幾何意義：用過(guò)幾何意義：用過(guò)P點(diǎn)的切線代替曲線。點(diǎn)的切線代替曲線。 由由 i=g(u) )()(00tuUgtiI I0 = g(U0)()(dd)(00dtuGtuugtiUU 得得 泰勒（泰勒（Taylor）級(jí)數(shù)展開(kāi)，取線性項(xiàng)。）級(jí)數(shù)展開(kāi)，取線性項(xiàng)。 )(dd)(00tuugUgU 298 US+ uS(t )= RS I0 + i(t) + U0 + u(t) 得得 US= RSI0 + U0 直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài) SSSdSd1( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )u tRi tu tRi ti tGRi tRi t 上式表示工作點(diǎn)處由小信號(hào)產(chǎn)生的電壓

48、和電流的關(guān)系。上式表示工作點(diǎn)處由小信號(hào)產(chǎn)生的電壓和電流的關(guān)系。 代入方程代入方程 )(SSSuiRtuU 將將 u(t) = U0 + u(t) i(t) = I0 + i(t) 299 u(t)= uS(t) Rd /(RS+Rd) i(t)= uS(t)/(RS+Rd) 即可求出工作點(diǎn)處由小信號(hào)產(chǎn)生的電壓和電流。即可求出工作點(diǎn)處由小信號(hào)產(chǎn)生的電壓和電流。 ，畫(huà)小信號(hào)工作等效電路。，畫(huà)小信號(hào)工作等效電路。 SSd( ) ( ) ( )u tRi tRi t 據(jù)式據(jù)式得得 +_ uS(t)RS+_ u (t) i(t)00dd1UUGR 300第三步：電路中總的電壓和電流是兩種情況下的代數(shù)和。

49、第三步：電路中總的電壓和電流是兩種情況下的代數(shù)和。 u(t) = U0 + u(t) i(t) = I0 + i(t) 討論討論1：分析時(shí)分兩步：分析時(shí)分兩步 uS(t)=0 ，US 0 US 0 ， uS(t) 0 疊加疊加 結(jié)論：非線性電路疊加原理不適用。結(jié)論：非線性電路疊加原理不適用。 301 iu討論討論2：非線性電阻的靜態(tài)電阻：非線性電阻的靜態(tài)電阻 RS 和動(dòng)態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻 Rd 靜態(tài)電阻（靜態(tài)電阻（static resistance）動(dòng)態(tài)電阻（動(dòng)態(tài)電阻（dynamic resistance） SStan uRGi ， iuP0dddtan duRGi ，302 （1）靜態(tài)電阻與動(dòng)

50、態(tài)電阻都與工作點(diǎn)有關(guān)。當(dāng)）靜態(tài)電阻與動(dòng)態(tài)電阻都與工作點(diǎn)有關(guān)。當(dāng)P點(diǎn)位置點(diǎn)位置不同時(shí)，不同時(shí)，RS 與與 Rd 均變化。均變化。 （2） RS反映了某一點(diǎn)時(shí)反映了某一點(diǎn)時(shí) u 與與 i 的關(guān)系，而的關(guān)系，而 Rd 反映了在反映了在 某一點(diǎn)某一點(diǎn) u 的變化與的變化與 i 的變化的關(guān)系，即的變化的關(guān)系，即 u 對(duì)對(duì)i 的變化率。的變化率。 （3）對(duì)）對(duì)“S”型、型、“N”型非線性電阻，下傾段型非線性電阻，下傾段 Rd 為負(fù)，為負(fù)， 因因此，動(dòng)態(tài)電阻具有此，動(dòng)態(tài)電阻具有“負(fù)電阻負(fù)電阻”性質(zhì)。性質(zhì)。ui0ui0說(shuō)明說(shuō)明 303非線性電阻非線性電阻+ui線性電阻線性電阻+ui+ui+uiRiRiRIi0

51、dddRiu ifu 0dddIiiifR iiifuIi0dd線性電阻線性電阻線性電阻線性電阻二、元件的小信號(hào)模型二、元件的小信號(hào)模型304IS+US短路短路開(kāi)路開(kāi)路獨(dú)立電壓源獨(dú)立電壓源（直流偏置）（直流偏置）獨(dú)立電流源獨(dú)立電流源（直流偏置）（直流偏置）305i=gu1線性受控源線性受控源非線性受控源非線性受控源 111111dduUguiug uu 11111dduUf uiuu 線性受控源線性受控源線性受控源線性受控源i=f(u1)306例例 已知已知 e(t)=7+Emsin t V， =100rad/s， Em U0tuCU0 -USuCuCUSU00350令令 =RC , 稱稱 為

52、一階電路的為一階電路的時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)。 秒秒伏伏安安秒秒歐歐伏伏庫(kù)庫(kù)歐歐法法歐歐 RC 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 的大小反映了電路過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的長(zhǎng)短。的大小反映了電路過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的長(zhǎng)短。 大大 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的長(zhǎng)；長(zhǎng)； 小小 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間的短。短。U0tuC0 小小 大大電壓初值一定：電壓初值一定：R 大大（C不變）不變） i=u/R 放電電流小放電電流小放電時(shí)間放電時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)C 大大（R不變）不變） W=0.5Cu2 儲(chǔ)能大儲(chǔ)能大351工程上認(rèn)為工程上認(rèn)為 , 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò) 3 5 , 過(guò)渡過(guò)程結(jié)束。過(guò)渡過(guò)程結(jié)束。A 0.368A 0.135A 0.05A 0.007A t0

53、 2 3 5 tCAu e A A e -1 A e -2 A e -3 Ae -5 ：電容電壓：電容電壓衰減到衰減到原來(lái)電壓原來(lái)電壓36.8%所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。352特征方程特征方程: Lp+R=0LR 特征根特征根 p =確定確定A：A= i(0+)= I0i (0+) = i (0-) =01SIRRU d0(0)diLRitt iS(t=0)USL+uLRR1( )epti tA 例例2通解：通解：tLRIi 0e /0e(0)tL RIt I0ti0353令令 = L/R ，一階一階RL電路的電路的時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù).秒秒歐歐安安秒秒伏伏歐歐安安韋韋歐歐亨亨 RL L大大 初始儲(chǔ)

54、能大初始儲(chǔ)能大R小小 放電過(guò)程功率小放電過(guò)程功率小放電慢放電慢 大大電流初值一定：電流初值一定：iL (0+) = iL(0-) = 1 AuV (0+)= 10000VV壞了！壞了！例例3 t=0 時(shí)刻時(shí)刻 S 打開(kāi)打開(kāi), 求求 uV . /eAtLi 電壓表量程為電壓表量程為 50V.s1041000044V RRL 2500VV10000eV(0)tLuR it iLLR10VV根據(jù)例根據(jù)例2結(jié)論結(jié)論續(xù)流二續(xù)流二極管極管iLS(t=0)+uVL=4HR=10 VRV10k 10V Vd0(0)diLRRitt 355小結(jié)：小結(jié)：經(jīng)典法求解一階電路過(guò)渡過(guò)程的一般步驟經(jīng)典法求解一階電路過(guò)渡過(guò)

55、程的一般步驟: 列寫(xiě)微分方程（以列寫(xiě)微分方程（以u(píng)C或或iL等為變量）；等為變量）； 求非齊次方程的通解（相應(yīng)的齊次方程的解）；求非齊次方程的通解（相應(yīng)的齊次方程的解）； etuA 求非齊次方程的特解（穩(wěn)態(tài)解）；求非齊次方程的特解（穩(wěn)態(tài)解）； 確定初始條件（確定初始條件（0+時(shí)刻時(shí)刻）；）； RLRC 求初始值的步驟求初始值的步驟 根據(jù)初始條件確定積分常數(shù)。根據(jù)初始條件確定積分常數(shù)。二、三要素法二、三要素法SddCCuRCuUt 00CCuu 0dd itiRC S00CUuiR d0dRRuRCut S00RCuUu 特點(diǎn)特點(diǎn): （1）同一電路不同支路變量微分方程的）同一電路不同支路變量微分

56、方程的特征方程完全相同特征方程完全相同同一電路不同支路變量解的同一電路不同支路變量解的自由分量形式完全相同自由分量形式完全相同 （2）同一電路不同支路變量微分方程）同一電路不同支路變量微分方程等號(hào)右端項(xiàng)和初始值不同等號(hào)右端項(xiàng)和初始值不同 同一電路不同支路變量解的同一電路不同支路變量解的強(qiáng)制分量和待定系數(shù)不同強(qiáng)制分量和待定系數(shù)不同 （3）同一電路不同支路變量解的）同一電路不同支路變量解的強(qiáng)制分量均為該變量的穩(wěn)態(tài)解強(qiáng)制分量均為該變量的穩(wěn)態(tài)解iS(t=0)US+uRC+uCR357d( )( )dfaf tu tt 任意支路量方程的形式：任意支路量方程的形式：強(qiáng)制分量強(qiáng)制分量自由分量自由分量 tff

57、ftf e )()0()()(0( ) (0 ) ff 穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)解解三三要要素素初初始始值值時(shí)時(shí)間間常常數(shù)數(shù)恒定激勵(lì)下一階電路的解的一般形式為恒定激勵(lì)下一階電路的解的一般形式為( )( )etf tfA 令令 t = 0+0(0 )()ffA 0(0 )( )Aff 適用范圍：激勵(lì)為適用范圍：激勵(lì)為直流直流和和正弦交流正弦交流!例例4V2)0()0( CCuuV667. 01122)( Cus2332eq CR 0.50.50.667(20.667)e0.6671.33eV(0)tCtut 已知：已知： t=0時(shí)合開(kāi)關(guān)時(shí)合開(kāi)關(guān)S。 求求 換路后的換路后的uC(t)的的全響應(yīng)，全響應(yīng)， 強(qiáng)制分量

58、，自由分量。強(qiáng)制分量，自由分量。解解:tuC2(V)0.6670全響應(yīng)全響應(yīng)強(qiáng)制分量強(qiáng)制分量自由分量自由分量定性畫(huà)曲線定性畫(huà)曲線的幾個(gè)要點(diǎn)的幾個(gè)要點(diǎn)1A2 1 3F+-uCS359三、三、 脈沖序列作用下的脈沖序列作用下的RC電路電路uS+-uC(0-)=0R+ uC -+uR-uStT2T3T100V00 t TuC(0+)=0uC( )=100VT2T3TtuC0100V = RCV)e1(100RCtCu T t 3600 t TVe )100(1001RCtCUu 穩(wěn)態(tài)解：穩(wěn)態(tài)解：U2U1uS+-uC(0-)=0R+ uC -+uR-tT2T3T100 V0uS（2） T 與與 接近接

59、近等效電路圖等效電路圖100V+-R+ uC +uR- 10UuC V100 CuRC 仿真仿真2uStT2T3T100V0這類問(wèn)題的分析特點(diǎn)：這類問(wèn)題的分析特點(diǎn)：（1）認(rèn)為電路已經(jīng)進(jìn)入）認(rèn)為電路已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)（2）畫(huà)不同狀態(tài)下的）畫(huà)不同狀態(tài)下的電路圖，求解電路電路圖，求解電路（3）利用邊界條件求出）利用邊界條件求出關(guān)鍵點(diǎn)電壓關(guān)鍵點(diǎn)電壓/電流電流361T t 2TVe2RCTtCUu 2UTuC 0 CuRC 等效電路圖等效電路圖R+ uC -+uR-tT2T3T100V U2U10uS+-uC(0-)=0R+ uC -+uR-tT2T3T100V U2U100 t TRCtCUu e )1

60、00(1001T t 2TRCTtCUu e2t = Tt = 2TRCTTCUUu 2 21eRCTCUUu 12e )100(100 RCTU 2e1100 RCTRCTU e1e100 1這類問(wèn)題的分析特點(diǎn)：這類問(wèn)題的分析特點(diǎn)：（1）設(shè)）設(shè)電路已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電路已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)（2）畫(huà)）畫(huà)電路圖，求解電路電路圖，求解電路（3）利用邊界條件求出）利用邊界條件求出 關(guān)鍵點(diǎn)電壓關(guān)鍵點(diǎn)電壓/電流電流uS+-uC(0-)=0R+ uC -+uR-C3631. MOSFET反相器的輸出延遲反相器的輸出延遲GDSRLUSui1GDSRLUSuO2uO1ui2ui1uO2ABuO1ui2tui10tuO10t