电子电路基础第1章 直流电路分析基础

I a Ib Ic
练习题：用封闭面 KCL求电流。
1 2 I 0
I －1－2＝－3A
三、基尔霍夫电压定律(KVL)
1、定律内容: 任一瞬间，沿任闭合回路环绕一圈，各段电压 的代数和等于零。 表示为: ∑U = 0 某一段的电压的参考方向与环绕方向相同时, 这一段的电压就 为”+”。 某一段的电压的参考方向与环绕方向相反时,这一段的电压就 为” - ”。
二、电路的三种工作状态 1、 通路(有载)
S
开关S闭合 ⅠL =ⅠO=
Ⅰ O RO
+
ⅠL UL RL
_
US R L+ R O
，UL=RL ⅠL
+
US -
_
ⅠL =Ⅰ = ⅠN ⅠL =Ⅰ < ⅠN ⅠL =Ⅰ > ⅠN
满载 轻载 超载
2、开路(断路、空载)
S
Ⅰ O RO
+
ⅠL UL RL
_
+
US -
解
3i 4 5 i 3A
解
例4 求电压 u
+ 1A + u =? - 3 - 4V + 5V -
u 5 7 12V
电压与电位关系： 电路中，各点的电位与零地位点的选择有关。 零地位点一旦改变，各点的电位随着改变。 但是，各点之间的电压不变。
.
a+
3V
- b+
.
5V
- c
.
.
a+
3V
- b+
.
5V
- c
.
Ua=0，Ub=-3V，UC=-8V Uab = 0 – (-3) = 3V Uac = 0 – (-8) = 8V
电子电路基础
绪论
一﹑课程内容:
包括电路分析﹑模拟电子电路两个部分。
1、电路分析部分的主要内容包括： 电路基本原理、基本概念，基本定律和基本分析方法、 交直流电路的稳态和暂态分析等。
2、模拟电子电路部分的主要内容包括： 常用半导体器件的特性及主要参数、基本放大电路、负 反馈放大电路、集成运算放大器的工作原理及它们的应用； 功率放大器、集成直流稳压电源的工作原理以及它们的使用。
开关S断开 ⅠL =ⅠO = 0
UL=RL ⅠL= 0
_
3、短路
Ⅰ O RO
+
ⅠL UL RL
_
ⅠO=
US Ⅰ >> N RO
UL=RL ⅠL= 0
+
US -Βιβλιοθήκη Baidu
_
Ⅰ L= 0
1.3 基尔霍夫定律和支路电流法
一、名词术语 1、支路: 由二端元件或若干个二端元件串联组成不分岔的 一段电路称为支路。一条支路流过同一个电流。 2、节点:三条或者三条以上支路的连接点称为节点。 3、回路:电路中任何一个闭合的路径称为回路。 4、网孔:内部不含其他支路的回路称为网孔。 支路数b=？节点数n=？网孔数m=？
支路数b=6
节点数n=3 网孔数m=4
二、基尔霍夫电流定律(KCL)
1、定律内容:任一瞬间，流入一个节点的电流等于流出该节 点的电流。 表示为: ∑Ⅰ入= ∑Ⅰ出 或者 ∑i ( t )入= ∑ i ( t )出 2、如果把流入节点的电流当作”+”,流出节点的电流当作”-” 那就表示为: ∑Ⅰ= 0 或者 ∑i ( t ) = 0 3、定律的扩展:任一瞬间流入电路中任一封闭面的电流总和 等于 从这流出封闭面的电流总和。
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电压源的功率 i
P uS i
uS
u
_
_
①电压、电流参考方向非关联； 物理意义：电流（正电荷 ）由低电 位向高电位移动，外力克服电场力作 功，电源发出功率。
思考：为什么要用非关联呢？
+
+
P uS i
发出功率，起电源作用
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2.理想电流源

定义
其输出电流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。
AⅠ
-
+
本节小结：
1、独立源和受控源的判断与特性 2、电位与电压的区别 3、参考方向问题 4、欧姆定律
1.2电气设备的额定值及电路的工作状态
一、额定值: 电气设备的额定值是指电气设备在使用过程中,确保 最安全、最可靠、最经济的技术参数的数值。
1、 额定电流ⅠN ---- 在规定的时间内,当电气设备的实际电流超过ⅠN ， 就可能发热，温升提高，性能下降,甚至烧毁。 2、额定电压UN------电气设备的实际电压超过UN，将引起绝缘材料性能下降, 以至于被击穿，失去绝缘能力。 3、 额定功率PN------电气设备的实际功率超过PN,那一定是电压过大或者 电流过大，将引起相应的后果。
注意：上式成立的条件是电阻R的端电压U与其流过的电流Ⅰ 阻值始终不变的电阻称为线性电阻。 阻值随着电压、电流而改变的电阻称为非线性电阻。 的参考方向关联 线性电阻R的端电压U与其流过的电流Ⅰ的参考方向为 非关联时
U = －I R
例1-1：求下图所示电路电压Uab的大小，并说明电 压的实际方向，已知电阻R为5Ω
二﹑模拟信号与数字信号
模拟信号：在时间上和数值上都是连续变化的信号。 如：温度、压力、声音信号等
数字信号：在时间上和数值上都是离散变化的信号。 如：计算机处理的信号 、CD光盘存储的信号
f(t)
f(k)
f(t)
t
k
t
模拟信号的波形
数字信号的函数波形
数字信号的二进 制编码波形
三﹑模拟电路与数字电路

电路符号
iS
+
_
u

理想电流源的电压、电流关系
①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无 关；与它两端电压方向、大小无关。
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②电流源两端的电压由电源及外电路共 同决定。 直流电流源的 伏安关系
u
iS
i
例
0
+
u
iS
R
u RiS
u 0 ( R 0)
-
u ( R )
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②电压控制的电流源 ( VCCS ) i1 i2 i2 gu1 + + g: 转移电导 u2 u1 gu1 _ _ ③电压控制的电压源 ( VCVS ) i1 i2 + u1 _ + _
u1
+ u2 _
u2 u1
: 电压放大倍数
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④电流控制的电压源 ( CCVS ) i1 i2 u2 ri1 + + + ri1 u2 r : 转移电阻 u1 _ _ _
←
+
-
Ⅰ=- 6A
US= +5V
Ⅰs = 2A
→
→
Ⅰ= 6A US= -5V Ⅰs = 2A
-
+ →
蓝色为参考方向,红色为实际方向
每一个元件的端电压和流过该元件的电流的参考方向可以 任意假设。 如果假设它们的参考方向相同，则称为关联参考方向。 如果假设它们的参考方向相反，则称为非关联参考方向。
aⅠ 。 + US Ⅰ
Ua=3V，Ub=0V，UC= -5V Uab = 3 – 0 = 3V Uac = 3 – (-5) = 8V
结论
电路中电位参考点可任意选择；参考点 一经选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当 选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将 改变，但任意两点间电压保持不变。
区分几个概念：电位、参考零电位、电压 （两点间的电位差）
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二﹑描述电路工作状态的物理量
1﹑电流：电荷有规则的定向运动就形成了电流。习惯上将正电荷的 移动方向称为电流的实际方向。用电流强度(Ι )或者(i)来表示电流 的大小。
直流电流Ι= q/t 交流电流ⅰ=dq / dt 单位： A 1A=103mA=106µA
2、电压：电场中a ,b两点之间的电压Ua b是指单位正电荷从a 移 动到b电场力所作的功。
三、电压、电流的参考方向
电压电流的实际方向在简单电路中是很容易看出来的。 但是，在复杂电路中就很难判断了。
人为假设的电压、电流的方向称为电压、电流的参考方向。
电压、电流的参考方向是可以任意假设的。 经过分析计算： 如果得到的数值为正数，说明参考方向与实际方向相同。 如果得到的数值为负数，说明参考方向与实际方向相反。
。
+ Ⅰ UR -
b US与Ⅰ非关联, UR与Ⅰ关联 US = UR = Uab
US与Ⅰ关联
UR与Ⅰ非关联
Uab在电源一侧与Ⅰ是非关联的 Uab在电阻一侧与Ⅰ是关联的
四、欧姆定律
对于一段线性电阻电路，欧姆定律表示流过电阻R的电 流与电阻两端的电压U成正比的关系，其数学表达式为
U I R
或者
U IR
模拟电路是处理模拟信号的电路； 数字电路是处理数字信号的电路。 例：
声音信号
电信号
麦克风
放大电路
电信号
扬声器
声音信号
第一章 直流电路分析基础
1.1电路的基本概念﹑欧姆定律 一﹑电路和电路模型 1﹑电路: 将一些电气设备或元器件，按所需要完成的 功能，用一定的方式连接起来的总体。 例如：手电筒电路 2﹑电路的组成:电源﹑负载﹑中间环节。
理想电压源的电压、电流关系 ①电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关； 与流经它的电流方向、大小无关。 u ②通过电压源的电流由电源及 uS 外电路共同决定。
例
+
i
uS R 外电路
uS i 0 R i 0 ( R )
i
直流电压源 的伏安关系
i ( R 0)
电压源不能短路！
例
ic ib
ib ic
ic ib
电路模型
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i b
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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 路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或 电流)由控制量决定。 ②独立源在电路中起“激励”作用，在电路中产 生电压、电流，而受控源是反映电路中某处的 电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系 ，在电路中不能作为“激励”。
U3 -US1 -U1 =0
U3 -US2 +U2 =0
例1 求电流 i
3A
例2
20V
求电压 u
10 V
3Ω
3Ω
5Ω
1Ω
i ?
u ?
2A
解
4Ω
解
5V
i 3 (2) 5A
u 10 20 5 15V
例3 求电流 i
i =? +
3 - 4V + 5V
五、电功率、电源和负载的判断
如果U和Ⅰ的参考方向是关联参考方向,那么: P = UⅠ 如果U和Ⅰ的参考方向是非关联参考方向,那么: P = －UⅠ 计算结果 P > 0 说明的确是消耗(吸收)功率,是负载 P < 0 说明是产生(释放)功率,是电源
例：
+
U1
+
U2
C
U3
B Ⅰ Ⅰ Ⅰ
U1=20V, U2=5V, U3=－15V, Ⅰ=2A PA=－U1×Ⅰ=－20×2=－40W < 0 是电源 PB= U2×Ⅰ= 5×2= 10W > 0 是负载 PC=－U3×Ⅰ=－ (－15)×2= 30W > 0 是负载 负载消耗功率=电源产生功率
电流源不能开路！
思考：为什么要用非关联呢？
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受控电源(非独立源)
1.定义
电压或电流的大小和方向不是给定 的时间函数，而是受电路中某个地方的电压(或电 流)控制的电源，称受控源。

电路符号
+
–
受控电流源
受控电压源
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2.分类
根据控制量和被控制量是电压u 或电流i，受控源 可分四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压 源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。 ①电流控制的电流源 ( CCCS ) i1 i2 四端元件 + + i2 i1 u2 u1 : 电流放大倍数 _ _ i1 输入：控制部分 输出：受控部分
3﹑理想电路元件及电路模型 何谓”理想”? “理想”就是“单纯”的意思。
实际电路 电源包括电压源和电流源
模型电路
补充介绍 电压源和电流源
1.理想电压源
定义 其两端电压总能保持定值或一定 的时间函数，其值与流过它的电 流 i 无关的元件叫理想电压源。 i 电路符号
+
_
uS
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Uab=I R =1×5=5V Uab Uab=I R =－1×5=－5V Uab=－I R =－1×5=－5V Uab=－I R =－(－1)×5=5V
a
Ⅰ 。
R
Uab
.+ - 。 b
Ubc
US
（1）R = 5Ω, Ⅰ= 2A, US = 10V Uac = ? c Uac = Uab+Ubc =IR+Us =2×5+10=20V （2）R = 5Ω, Ⅰ=－2A, US =－10V Uac = ? Uac = Uab+Ubc =IR+Us = (－2)×5+(－10)=20V
直流电压Uab=W电/q
交流电压uab=dw电/dq
Uab又称为a ,b两点之间的电位差 Uab=Ua-Ub Ua和Ub 分别是a ,b两点的电位
3、电位:电位又称电势，指电场中(或是电路中)某一点的 电位。而这一点的电位等于该点与零电位点之间的电压。

要求某一点的电位,先要指明零电位点在什么地方,在零电位 点上标上符号 “ ” Uc= ？6VUd= d= - 4V c + , , U?