電子技術(shù)基礎(chǔ)課件-電路分析基礎(chǔ)

電子技術(shù)基礎(chǔ)課件-電路分析基礎(chǔ)第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一清華大學(xué)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）》閻石主編；《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）》童詩白、華成英主編；《電子技術(shù)常用器件手冊(cè)》陳汝全主編機(jī)械工業(yè)出版社2000參考文獻(xiàn)第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一本課程的意義現(xiàn)代工科教育的必修課程高等數(shù)學(xué)、普通物理、普通化學(xué)、機(jī)械制圖、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子計(jì)算機(jī)原理、程序設(shè)計(jì)語言、英語、哲學(xué)。第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一本課程的意義高科技時(shí)代對(duì)人才素質(zhì)的基本要求。在當(dāng)今電子信息化時(shí)代，電子技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，電子技術(shù)是現(xiàn)代科技文明的強(qiáng)大動(dòng)力源泉，是科學(xué)研究的主要手段。第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一本課程的意義現(xiàn)代測繪學(xué)科是在現(xiàn)代電子技術(shù)的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)革命性進(jìn)步的。早期的測繪是以三角測量和模擬水準(zhǔn)為基本作業(yè)模式，使用的都是模擬式儀器，工作量大，數(shù)據(jù)處理量大，效率低，精度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。上世紀(jì)60年代的電磁波測距技術(shù)實(shí)現(xiàn)了距離的毫米級(jí)測量，導(dǎo)線測量作業(yè)模式成為目前主要的測繪作業(yè)模式---現(xiàn)代測繪技術(shù)的第一次革命。第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一本課程的意義電子計(jì)算機(jī)技術(shù)大大提高了測繪的數(shù)據(jù)處理效率，測繪數(shù)據(jù)處理這個(gè)曾經(jīng)耗費(fèi)大量勞動(dòng)力的工作變得簡便易行---現(xiàn)代測繪技術(shù)的第二次革命。電子測角技術(shù)的突破實(shí)現(xiàn)了角度測量的數(shù)字化，誕生了電子經(jīng)緯儀，進(jìn)而和電子測距儀結(jié)合實(shí)現(xiàn)了全站儀。第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一本課程的意義以電磁波測距技術(shù)為支撐的GPS定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大跨度基線的直接測量，再次提高了測量效率---現(xiàn)代測繪技術(shù)的第三次革命。以電子條碼影象測量技術(shù)為支撐的電子水準(zhǔn)自動(dòng)讀數(shù)技術(shù)的突破，使得水準(zhǔn)測量也實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一本課程的意義電子技術(shù)給測繪學(xué)帶來了機(jī)遇的同時(shí)也帶來了挑戰(zhàn)當(dāng)測繪生產(chǎn)作業(yè)變得日益簡便的時(shí)候，我們對(duì)測量師的素質(zhì)要求能降低嗎？當(dāng)各類新型電子化、數(shù)字化甚至智能化、自動(dòng)化的測繪儀器日益普及的時(shí)候，測繪學(xué)的科學(xué)研究方向是什么？第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一第一章電路元件和電路定律§1.1電路和電路模型§1.2電壓和電流的參考方向§1.3電路元件§1.4基爾霍夫定律第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一1.電流、電壓的參考方向3.基爾霍夫定律電路元件和電路定律2.電路元件重點(diǎn)：第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

本章介紹電路模型的概念，電壓、電流參考方向的概念，電阻、電壓源和電流源等電路元件。還將學(xué)習(xí)基爾霍夫定律，它是分析電路基本定律，包括電流定律和電壓定律。內(nèi)容提要：第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一教學(xué)要求：本章需要重點(diǎn)掌握基爾霍夫定律。能分析比較復(fù)雜的電路。第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一§1.1

電路和電路模型負(fù)載電源電池?zé)襞莺唵蔚膶?shí)際電路導(dǎo)線UsIRU+_電路模型Rs第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一電路模型：*電路模型是由理想電路元件構(gòu)成的。由理想元件及其組合代表實(shí)際電路元件，與實(shí)際電路具有基本相同的電磁性質(zhì)，稱其為電路模型。*注意理想電路元件與實(shí)際器件的區(qū)別。第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一幾種基本的電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示各種電感線圈產(chǎn)生磁場，儲(chǔ)存電能的作用電容元件：表示各種電容器產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電能的作用電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一一、電路中的主要物理量二、電流

：

1、電流的實(shí)際方向：為正電荷移動(dòng)的方向?！?.2電壓和電流的參考方向ABiABi在線性電路分析中常用電流、電壓等。電流的實(shí)際方向只有兩種可能，從A流入B，或從B流入A。第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一有些復(fù)雜電路的某些支路事先無法確定實(shí)際方向。為分析方便，只能先任意標(biāo)一方向（參考方向），根據(jù)計(jì)算結(jié)果，才能確定電流的實(shí)際方向。實(shí)際電路中有些電流是交變的，無法標(biāo)出實(shí)際方向。標(biāo)出參考方向，再加上與之配合的表達(dá)式，才能表示出電流的大小和實(shí)際方向。為什么要引入?yún)⒖挤较颍?、電流的參考方向

?第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

任意假定其中一個(gè)方向作為電流的方向，這個(gè)方向就叫電流的參考方向。參考方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：參考方向?qū)嶋H方向i>0第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一參考方向i<0實(shí)際方向電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：用雙下標(biāo)表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较颉Ｈ?電流的參考方向由A指向B。第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一1、電壓的實(shí)際方向：高電位點(diǎn)低電位點(diǎn)高電位點(diǎn)低電位點(diǎn)實(shí)際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)的方向。三、電壓第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一U>0參考方向

<0U2、電壓的參考方向任意選定一個(gè)方向?yàn)殡妷旱膮⒖挤较?。參考方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向UU第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正負(fù)極性表示：(3)用雙下標(biāo)表示：UUUAB如UAB,第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一小結(jié)：(1)

電壓和電流的參考方向是任意假定的。(2)參考方向一經(jīng)假定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào)），在計(jì)算過程中不得任意改變。分析電路前必須標(biāo)明。參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式符號(hào)也不同，但實(shí)際方向不變。第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一(4)

參考方向也稱為假定方向、正方向，以后討論均在參考方向下進(jìn)行，不考慮實(shí)際方向。(3)元件或支路的u，i通常采用相同的參考方向，即流過元件的電流的參考方向是從標(biāo)以電壓正極性的一端指向負(fù)極性的一端。關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向把電壓電流的這種參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一電阻器、燈泡、電爐等在一定條件下可以用電阻元件作為其模型。一.

線性電阻元件：

任何時(shí)刻端電壓與其電流成正比的電阻元件，簡稱電阻。1.

符號(hào)R(1)電壓與電流的參考方向設(shè)定為一致的方向(關(guān)聯(lián)參考方向)R2.

歐姆定律(Ohm’sLaw)u

RiR稱為電阻，是一個(gè)正的實(shí)常數(shù)?！?.3電路元件第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

伏安特性曲線:

Rtg伏安特性：電阻元件電壓與電流的關(guān)系曲線。令G

1/RG稱為電導(dǎo)則歐姆定律表示為電阻的單位：

(歐)(Ohm，歐姆)ui0u

Ri電導(dǎo)的單位：S(西)(Siemens，西門子)iGu電阻元件的伏安特性是一條過原點(diǎn)的直線。第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一二、線性電容元件：電路符號(hào)C任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比。第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一對(duì)于線性電容，有：1.元件特性C

稱為電容器的電容

C是一個(gè)正實(shí)常數(shù)。電容C的單位：F(法)Ciu+–+q–qq=Cu

第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一庫伏特性：描述電荷與電壓關(guān)系的曲線。qu0線性電容的電壓、電流關(guān)系：u,i

取關(guān)聯(lián)參考方向q=Cu

線性電容的q~u

特性是一條過原點(diǎn)的直線Ciu+–+q–q第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一結(jié)論：(1)i的大小取決與u的變化率，與u的大小無關(guān)；(微分形式)(2)電容元件是一種記憶元件；(積分形式)(3)當(dāng)u為常數(shù)(直流)時(shí)，du/dt=0i=0。電容在直流電路中相當(dāng)于開路，電容有隔直作用；(4)表達(dá)式前的正、負(fù)號(hào)與u，i的參考方向有關(guān)。u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，當(dāng)u，i為關(guān)聯(lián)方向時(shí)第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一電容是一種儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。同時(shí)，電容元件也不會(huì)釋放出多于它吸收的能量，所以它又是無源元件。電容及與它相應(yīng)的符號(hào)C既表示一個(gè)電容，又表示這個(gè)元件的參數(shù)。第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一L

：磁鏈L

：磁通L、

L

與電`流i的參考方向成右手螺旋關(guān)系。電感元件是實(shí)際線圈的一種理想化模型。一、線性電感元件：任何時(shí)刻，電感元件的磁鏈與電流i成正比。三、線性電感元件

：第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一對(duì)于線性電感,有：

=Li

電路符號(hào)1.元件特性=N

為電感線圈的磁鏈L

稱為自感系數(shù)或電感，L是一個(gè)正實(shí)常數(shù)，單位為亨利，用H表示。單位：Wb（韋伯）N為電感線圈的匝數(shù)。第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.線性電感電壓、電流關(guān)系：u,i

取關(guān)聯(lián)參考方向:根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律或第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一結(jié)論：(1)u的大小取決與i的變化率，與i的大小無關(guān)；(微分形式)(2)電感元件是一種記憶元件；(積分形式)(3)當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，di/dt=0u=0。電感在直流電路中相當(dāng)于短路；(4)表達(dá)式前的正、負(fù)號(hào)與u，i的參考方向有關(guān)。當(dāng)u，i為關(guān)聯(lián)方向時(shí)u，i為非關(guān)聯(lián)方向時(shí)第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一一、理想電壓源：1.特點(diǎn)：(a)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b)通過它的電流由外電路決定。電路符號(hào)四、電源元件實(shí)際電源有電池、發(fā)電機(jī)、信號(hào)源等。電源兩端電壓為uS，其值與流過它的電流i

無關(guān)。直流電壓源一般電壓源第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.伏安特性(1)若uS=US

，即直流電源，則其伏安特性為平行于電流軸的直線，反映電壓與電源中的電流無關(guān)。

uiOUS外電路(2)若uS為變化的電源，則某一時(shí)刻的伏安關(guān)系也是這樣。電壓為零的電壓源，伏安曲線與i軸重合,相當(dāng)于短路元件。ui第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一3.理想電壓源的開路與短路(1)開路：R(2)短路：R=0*實(shí)際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。u=US–ri實(shí)際電壓源i=0，u=uS。i

，理想電源出現(xiàn)病態(tài)，因此理想電壓源不允許短路。第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一二、理想電流源：1.特點(diǎn)：(a)電源電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b)電源兩端電壓由外電路決定。電路符號(hào)電源輸出電流為iS，其值與此電源的端電壓u

無關(guān)。iSu第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.伏安特性IS(1)若

iS

=ISui0其伏安特性為平行于電壓軸的直線，反映電流與端電壓無關(guān)。為直流電源(2)若iS為變化的電流源iu電流為零的電流源，伏安曲線與u軸重合,相當(dāng)于開路元件。第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一3.理想電流源的短路與開路(2)開路：R(1)短路：R=0i=iS

，u=0

，電流源被短路。i=iS

，u。若強(qiáng)迫斷開電流源回路，電路模型為病態(tài)，理想電流源不允許開路。第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一1.定義：電路符號(hào)受控電壓源受控電流源五、受控電源(非獨(dú)立源)電壓源電壓或電流源電流不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)支路的電壓(或電流)的控制。受控源又稱“非獨(dú)立”電源。第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一(a)電流控制的電流源:電流放大倍數(shù)r:轉(zhuǎn)移電阻2.分類：(b)電流控制的電壓源CCCSCCVS第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)(c)電壓控制的電流源(d)電壓控制的電壓源VCCSVCVSu2i2第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一3伏安特性由于受控支路的性能如同電壓源和電流源，但受控支路端的電壓或電流是由控制支路的電壓或電流確定的，因此其伏安特性可表示為：VCVS：U2=μU1；CCVS：U2=γI1（γ是電阻量綱）VCCS：I2=gU1；CCCS：I2=βI1（g是電導(dǎo)量綱）μ、γ、g、β為控制系數(shù)，若為常數(shù)，則稱為線性受控源。在電路中受控源的受控支路與控制支路不一定要畫在一起，只需在電路中明確標(biāo)出控制量即可。如圖。第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一4含受控源電路的分析方法 由于受控源的性能與獨(dú)立源類似，因此分析電路時(shí)，可將受控源當(dāng)獨(dú)立源看待，根據(jù)兩類與約束條件列方程，然后，根據(jù)需要補(bǔ)充一個(gè)反映控制量與求解量關(guān)系的方程式。例:如圖，求I。

第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一§1.4基爾霍夫定律用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系，其中包括基爾霍夫電流定律（KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)兩個(gè)定律。名詞注釋：節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路：電路中每一個(gè)分支回路：電路中任一閉合路徑第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一支路由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接構(gòu)成的無分支電路。在同一支路內(nèi)，流過所有元件的電流相等。R1R2R3E1E2??AB第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一節(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路匯聚的點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)A?如圖：再看這個(gè)電路：R1R2R3E1E2??AB????EFDCA、B點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)C、D、E、F點(diǎn)不是節(jié)點(diǎn)第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一回路任意的閉合電路叫回路。R1R2R3E1E2??312注意：這3個(gè)回路中，回路1和回路2內(nèi)部不包含其它電路，而回路3內(nèi)部卻包含了回路1和回路2。因此，把內(nèi)部不包含其它電路的回路稱為網(wǎng)孔。第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一支路：ab、ad、…...

（共6條）回路：abda、bcdb、

…...

（共7個(gè)）節(jié)點(diǎn)：a、b、…...(共4個(gè)）i3us4us1_+R3R6+R4R5R1R2abcdi1i2i5i6i4-第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一(一)基爾霍夫電流定律(KCL)i1i2i3i4基爾霍夫電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性。

在集中電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。或者說，在任何時(shí)刻流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流。i=0即：或：第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一KCL還可以推廣到包圍有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合曲面。i1+i2=i3i=0基爾霍夫電流定律的推廣i=?i1i2i3us2us3us1+_RR1R+_+_R第五十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一(二)基爾霍夫電壓定律