電路理論 第二章 常用的電路元件

1、掌握各電路元件的掌握各電路元件的電壓、電流關(guān)系（電壓、電流關(guān)系（VCRVCR）。 Voltage Current RelationVoltage Current Relationl 重點重點：第二章第二章 常用的電路元件常用的電路元件2.1 電阻元件電阻元件 (resistor)2. 線性定常電阻元件線性定常電阻元件l 電路符號電路符號R電阻元件電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關(guān)系用ui平面的一條曲線來描述：平面的一條曲線來描述：0 ),(iufiu任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。1. 定義定義伏安伏安特性特

2、性l ui 關(guān)系關(guān)系R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： (歐歐) (Ohm，歐姆，歐姆)滿足歐姆定律滿足歐姆定律 (Ohms Law)GuRui iuR uil 單位單位G 稱為電導(dǎo)，單位：稱為電導(dǎo)，單位： S(西門子西門子) (Siemens，西門子，西門子) u、i 取關(guān)聯(lián)取關(guān)聯(lián)參考方向參考方向Rui+-伏安特性為一條伏安特性為一條過原點的直線過原點的直線Riu R(2) 如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián) 公式中應(yīng)冠以負號。公式中應(yīng)冠以負號。注注(3) 說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。歐姆定律歐姆定律(1) 只適

3、用于線性電阻，只適用于線性電阻，( R 為常數(shù)）。為常數(shù)）。則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為u R i i G u公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必須配套使用！Rui+-3. 功率和能量功率和能量上述結(jié)果說明電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。上述結(jié)果說明電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。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。從可用功率表示。從 t 到到t0電阻消耗的能量：電阻消耗的能量： ttttRuipW00ddRiu+4. 電阻的開路與短路電阻的開路與短路能量：能量：l 短路短路0

4、0 ui G or R0l 開路開路00 ui 0 G or Rui電容器電容器_q+q 在外電源作用下，在外電源作用下，兩極板上分別帶上等量異號電荷，撤去兩極板上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，板上電荷仍可長久地集聚下去，電源，板上電荷仍可長久地集聚下去，是一種儲存電能的部件。是一種儲存電能的部件。1. 定義定義電容元件電容元件儲存電能的元件。其儲存電能的元件。其特性可用特性可用uq 平面平面上的一條曲線來描述上的一條曲線來描述0 ),(qufqu庫伏庫伏特性特性2.2 電容元件電容元件 (capacitor)任何時刻，電容元件極板上的電荷任何時刻，電容元件極板上的電荷q與電流與電流 u 成

5、正比。成正比。q u 特性是過原點的直線特性是過原點的直線l 電路符號電路符號2. 線性定常電容元件線性定常電容元件Cu+q-q tan uqCorCuq C 稱為電容器的電容稱為電容器的電容, 單位：單位：F (法法) (Farad，法拉，法拉), 常用常用 F，p F等表示。等表示。quO l 單位單位tuCtqidddd l 線性電容的電壓、電流關(guān)系線性電容的電壓、電流關(guān)系Cuiu、i 取關(guān)取關(guān)聯(lián)參考方向聯(lián)參考方向電容的電容的VCR表明：表明：(1) i 的大小取決于的大小取決于 u 的變化率的變化率, 與與 u 的大小無關(guān)，的大小無關(guān)，電容是動態(tài)元件；電容是動態(tài)元件；(2) 當當 u

6、為常數(shù)為常數(shù)(直流直流)時，時，i =0。電容相當于開路，電容。電容相當于開路，電容 有隔斷直流作用；有隔斷直流作用；(3) 實際電路中通過電容的電流實際電路中通過電容的電流 i為有限值，則電容電壓為有限值，則電容電壓u 必定是時間的連續(xù)函數(shù)；必定是時間的連續(xù)函數(shù)； (4) 電容元件有記憶電流的作用，故稱電容為記憶元件。電容元件有記憶電流的作用，故稱電容為記憶元件。3. 電容的功率和儲能電容的功率和儲能tuCuuipdd (1)當電容充電，當電容充電， u0，d u/d t0，則，則i0，q ， p0, 電容吸收功率。電容吸收功率。(2)當電容放電，當電容放電，u0，d u/d t0，則，則i

7、0，q ，p0，d i/d t0，則，則u0， ， p0, 電感吸收功率。電感吸收功率。(2)當電流減小，當電流減小，i0，d i/d t0，則，則u0， ，p u 時，時， uo = +Uo(sat) u+ u 時，時， uo = Uo(sat) uo+ u+u 1. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uo= f (ui) +Uo(sat) u+ u uoUo(sat)線性區(qū)線性區(qū)理想特性理想特性實際特性實際特性飽和區(qū)飽和區(qū) O理想運算放大器圖形符號2.6.3 2.6.3 理想運算放大器理想運算放大器35 理想運算放大器具有理想運算放大器具有“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的特性，的特性，這兩個特性對分

8、析這兩個特性對分析線性運用的運放電路線性運用的運放電路十分有用。十分有用。 (1)(1)虛短虛短 由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，一般都在由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，一般都在8080 dBdB以以上。而運放的輸出電壓是有限的，一般在上。而運放的輸出電壓是有限的，一般在1010 V14 V。因此運放的差模輸入電壓不足因此運放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等，兩輸入端近似等電位，相當于電位，相當于 “短路短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩兩輸入端的電位越接近相等。輸入端的電位越接近相等。 “虛短虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，

9、可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。36 (2)(2)虛斷虛斷 由于運放的差模輸入電阻很大，一般都在由于運放的差模輸入電阻很大，一般都在1 1 M 以上。以上。因此流入運放輸入端的電流往往不足因此流入運放輸入端的電流往往不足1 A，遠小于輸入端外電路的電流。故通常可把運放，遠小于輸入端外電路的電流。故通?？砂堰\放的兩輸入端視為的兩輸入端視為“開路開路”，且輸入電阻，且輸入電阻越大，兩越大，兩輸輸入端越接近開路。入端越接近開路。 “虛斷虛斷”是指在分析運放處于線性狀

10、態(tài)時，可是指在分析運放處于線性狀態(tài)時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。 理想運算放大器的特性例例1 1 反相比例器反相比例器解：根據(jù)理想運放的特性分析解：根據(jù)理想運放的特性分析(1) 根據(jù)根據(jù)“虛短虛短”：（2）根據(jù)）根據(jù)“虛斷虛斷”：i1fo uRRu(1) (1) 當當 R1 和和 Rf 確定后，為使確定后，為使 uo 不超過飽和電壓不超過飽和電壓( (即保證即保證工作在線性區(qū)工作在線性區(qū)) )，對，對u ui i有一定限制有一定限制。(2) (2)

11、 運放工作在開環(huán)狀態(tài)極不穩(wěn)定，振蕩在飽和區(qū)運放工作在開環(huán)狀態(tài)極不穩(wěn)定，振蕩在飽和區(qū); ;工作在閉環(huán)工作在閉環(huán)狀態(tài)，輸出電壓由外電路決定。狀態(tài)，輸出電壓由外電路決定。 ( Rf 接在輸出端和反相輸接在輸出端和反相輸入端入端,稱為負反饋稱為負反饋)。 注意注意u+ = u- - =0，i1= ui/R1 i2= - -uo /Rfi- -= 0，i2= i1+_uo_+ +_uiR1RfRLi1i2u+u- -例例2 2 減法運算減法運算R2+_uo_+ +Rfi- -u+u- -R1R3ui1ui2i1ifu- -=u+i- -=i+=0得，得，i1= if323RRRuuu i2fRuuRuuio1i11 解得：解得：11132301RRuRRRRRuuffii2)( 110321RRuuuRRRRf)( ,ii2f 當當解：根據(jù)解：根據(jù)例