模拟电路与数字电路

1、2022-2-51 主编主编: 王佩珠王佩珠 张惠民张惠民 全国高等教育自学考试指定专科教材 主讲主讲: 谢甫珍谢甫珍2022-2-52 1-1 电路及其组成电路及其组成 1-2 电流、电压、电动势及其参考方向电流、电压、电动势及其参考方向 1-3 欧姆定律、电阻及电导欧姆定律、电阻及电导本本 章章 内内 容容 1-6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1-7 电阻的串联和并联电阻的串联和并联 1-8 电路中的电位计算电路中的电位计算 1-4 焦耳焦耳-楞次定律、电功率楞次定律、电功率 1-5 电器设备的额定值及电路的工作状态电器设备的额定值及电路的工作状态2022-2-53 1-1 电路及其组成电路

2、及其组成 1-2 电流、电压、电动势及其参考方向电流、电压、电动势及其参考方向 1-3 欧姆定律、电阻及电导欧姆定律、电阻及电导 1-4 焦耳焦耳-楞次定律、电功率楞次定律、电功率 1-5 电器设备的额定值及电路的工作状态电器设备的额定值及电路的工作状态 第一次课第一次课2022-2-54 1-1 电路及其组成电路及其组成 定义：电器元件或设备按一定方式连接而构成具有一定功定义：电器元件或设备按一定方式连接而构成具有一定功能的集合。能的集合。一、电路一、电路2022-2-55一、电路一、电路作用：（作用：（1）能量转换：实现电能传送、转换等。）能量转换：实现电能传送、转换等。 1-1 电路及其

3、组成电路及其组成2022-2-56一、电路一、电路作用：作用： （2）信号处理：实现电信号产生、加工、传输、变换。）信号处理：实现电信号产生、加工、传输、变换。 1-1 电路及其组成电路及其组成2022-2-57二、电路分类二、电路分类线线 性性非非 线线 性性时时 变变时时 不不 变变 集中参数集中参数分布参数分布参数 静静 态态 动动 态态 激励与响应满足叠加性和齐次性的电路激励与响应满足叠加性和齐次性的电路。电路元件参数不随时间变化电路元件参数不随时间变化。电路几何尺寸远小于最小工作波长的电路电路几何尺寸远小于最小工作波长的电路。含有动态元件的电路含有动态元件的电路。根据实际电路的几何尺

4、寸(d)与其工作信号波长()的关系，可以将它们分为两大类：(1)集总参数电路：满足d条件的电路。(2)分布参数电路：不满足d条件的电路。说明： 本书只讨论集总参数电路,今后简称为电路。 1-1 电路及其组成电路及其组成2022-2-58二、电路分类二、电路分类集总参数电路：集总参数电路： d0, 0, 表明真实方向与参考方向一致；表明真实方向与参考方向一致； 若若i i 0, 0, 表明真实方向与参考方向相反。表明真实方向与参考方向相反。i(t)大小：大小：2022-2-514 1-2 电路的基本物理量电路的基本物理量ab 例：例： 已知直流电流的方向由已知直流电流的方向由a a到到b,b,大

5、小为大小为2A.2A.问如何表示这一电流问如何表示这一电流? ? 参考方向与真实方向一致参考方向与真实方向一致 参考方向与真实方向相反参考方向与真实方向相反I=2AI= -2Aabab解：有两种表示法：解：有两种表示法：一、电流一、电流2022-2-515二、电压二、电压 1-2 电路的基本物理量电路的基本物理量大小：大小：方向：方向：1）实际正方向：规定为从高电位指向低电位。）实际正方向：规定为从高电位指向低电位。 2）参考正方向：任意假定的方向。）参考正方向：任意假定的方向。QWUab 从高电位到低电位，称为从高电位到低电位，称为“电压降电压降”，从低电位到高电位，称为从低电位到高电位，称

6、为“电压升电压升”。在分析电路时，电压的极性也是采用参考极性。在分析电路时，电压的极性也是采用参考极性。a ab b+ u -+ u -ab abU2022-2-516二、电压二、电压 1-2 电路的基本物理量电路的基本物理量a ab b+ u -+ u - u 0 u 0u 0，真实方向与参考方向相同；，真实方向与参考方向相同；电压参考方向的另一种表示法：电压参考方向的另一种表示法：u uabab 、 u ubabau uabab表示从表示从a a到到b b是电压降。是电压降。U Ubaba表示从表示从b b到到a a是电压降。是电压降。2022-2-517二、电压二、电压 1-2 电路的基

7、本物理量电路的基本物理量 电流方向与电压降的方向取成一致。电流方向与电压降的方向取成一致。关联参考方向关联参考方向电压与电流为关联方向电压与电流为关联方向电压与电流为非关联方向电压与电流为非关联方向+ u -+ u -i ia ab b- u +- u +i ia ab b2022-2-518 1-2 电路的基本物理量电路的基本物理量关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向二、电压二、电压2022-2-519 1-2 电路的基本物理量电路的基本物理量三、电动势三、电动势定义：定义：QWEba ab abU电能电能非电能非电能高电位高电位低电位低电位ab baE电能电能非电能非电能高

8、电位高电位低电位低电位2022-2-520 1-3 欧姆定律欧姆定律一、欧姆定律一、欧姆定律IRU IRU 关联方向关联方向非关联方向非关联方向线性电阻线性电阻适用范围：适用范围：R1G 2022-2-521二、线性电阻二、线性电阻R 称为电阻，其 SI单位为欧姆()G 称为电导，其 SI单位为西门子(S) GUI R1G 1-3 欧姆定律欧姆定律2022-2-522 常用的各种二端电阻器件 电阻器晶体二极管 1-3 欧姆定律欧姆定律二、线性电阻二、线性电阻2022-2-523用晶体管特性图示器测量二端电阻器的电压电流关系2022-2-524（关联方向（关联方向) )u uR R0 0i i

9、u=Riu=Ri=i/G=i/G i=Gui=Gu=u/R=u/R p=ui p=ui=R i=R i2 2=G u=G u2 2 u= -Ri u= -Ri= -i/G= -i/G i= -Gu i= -Gu= -u/R= -u/Rp= p= ui ui =Ri =Ri2=2=GuGu2 2负电阻负电阻产生功率（向外提供能量）产生功率（向外提供能量）正电阻正电阻始终消耗功率（始终消耗功率（P P 0 0）（非关联方向（非关联方向) )u uR R0 0i i二、线性电阻二、线性电阻 1-3 欧姆定律欧姆定律2022-2-525 1-4 电功率电功率RtIUItQ2 UIP 关联参考方向关联参

10、考方向UIP 非关联参考方向非关联参考方向 支路吸收功率支路吸收功率0P 0P 支路发出功率支路发出功率一、功率一、功率2022-2-526一、功率一、功率(1) (1) 计算功率时，要看计算功率时，要看u u与与i i是否关联方向，选用相应的计算公式是否关联方向，选用相应的计算公式; ;(2) (2) 不论用哪个公式，都是按吸收功率为定义来计算的不论用哪个公式，都是按吸收功率为定义来计算的. .即算出的即算出的p 0p 0时，该元件的确吸收功率，若时，该元件的确吸收功率，若p 0p 0，则该元件是吸，则该元件是吸收负功率，实则为产生功率；收负功率，实则为产生功率；(3) (3) 对同一元件，

11、当对同一元件，当u u、i i一定时，不论是选取关联，还是非关联方一定时，不论是选取关联，还是非关联方向，算出的结果必定相同。向，算出的结果必定相同。计算计算p p时需注意：时需注意：( (功率守恒功率守恒) ) 0P (4)(4) 1-4 电功率电功率2022-2-527一、功率一、功率+ u=1V i2Aab例例 u=-1V +i2Aab p=u i=2W p=u i=2W（吸收）（吸收） p= -ui p= -ui= -(-1) = -(-1) . .2=2W2=2W（吸收）（吸收） 1-4 电功率电功率2022-2-528一、功率一、功率例例1 11 1 在图在图1 18 8电路中，已

12、知电路中，已知U U1 1=1V,=1V, U U2 2=-6V, =-6V, U U3 3=-4V, =-4V, U U4 4=5V, =5V, U U5 5=-10V, =-10V, I I1 1=1A, =1A, I I2 2=-3A , =-3A , I I3 3=4A, =4A, I I4 4=-1A, =-1A, I I5 5=-3A=-3A。试求：。试求：(1)(1)各二端元件吸收的功率；各二端元件吸收的功率；(2)(2)整个电路吸收的功率。整个电路吸收的功率。 W1)A1 ()V1 (111IUPW18)A3()V6(222IUPW16)A4()V4(333IUP5W)(W5)

13、A1()V5(444发出IUP30W)(W30)A3()V10(555发出IUPW054321PPPPPP 1-4 电功率电功率2022-2-529一、额定值一、额定值 1-5 额定值与电路工作状态额定值与电路工作状态2022-2-530一、额定值一、额定值 1-5 额定值与电路工作状态额定值与电路工作状态电阻的额定功率电阻的额定功率电阻的额定电压电阻的额定电压电阻的额定电流电阻的额定电流2022-2-531电阻器有二端或三端（例如电位器）在使用时，注意其额定功率、电压、电流的限制例 100电阻器，功率为1W，问电流和电压的使用范围？解：A101=RPIN（额定电流值）VRIUNN10=（额定电压值）一、额定值一、额定值 1-5 额定值与电路工作状态额定值与电路工作状态2022-2-532二、电路工作状态二、电路工作状态 1-5 额定值与电路工作状态额定值与电路工作状态通路通路开路开路短路短路开路开路短路短路2022-2-5