清华大学电路原理于歆杰学习教案

1、会计学1清华大学电路清华大学电路(dinl)原理于歆杰原理于歆杰第一页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组一、电阻一、电阻(dinz) (resistor)2.1 2.1 电阻电阻(dinz)(dinz)R(1) 电压电流采用关联参考方向电压电流采用关联参考方向Riu+u R iR 电阻电阻 (resistance)单位：单位： (欧欧)二、欧姆定律二、欧姆定律 (Ohms Law)第1页/共133页第二页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组令令G 1/RG 电导电导(din do) (conductance)欧姆定律欧姆定律(关联参考关联参考(cnko)方

2、向下方向下): i G u单位：单位： S (西西) (Siemens，西门子，西门子)关联参考方向下线性电阻器的关联参考方向下线性电阻器的u-i关系关系 : R = tan ui0u R i第2页/共133页第三页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组(2) 电压电流电压电流(dinli)非关联参考方向非关联参考方向Riu+欧姆定律欧姆定律:u Ri 或或 i Gu公式的列写必须根据参考方向！公式的列写必须根据参考方向！第3页/共133页第四页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组Riu+当当 R = 0 (G = )，视其为短路，视其为短路(dunl)。u

3、= 0 , i由外电路决定。由外电路决定。 当当 R = (G = 0)，视其为开路，视其为开路(kil)。i = 0 , u由外电路决定。由外电路决定。ui0开路开路ui0短路短路三、开路与短路三、开路与短路第4页/共133页第五页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组Riu+Rip发发 ui (Ri)i i2 R p吸吸 ui i2R u2 / R功率功率(gngl)：u+无论参考方向如何选取，电阻始终消耗电功率。无论参考方向如何选取，电阻始终消耗电功率。 u(u/ R) u2/ R或或p吸吸 u(i) i2 R u2/ R (Ri) (i)四、电阻消耗四、电阻消耗(xioho)

4、的功率的功率第5页/共133页第六页，共133页。阻值阻值(z zh)功率功率五、电阻五、电阻(dinz)的额定值的额定值第6页/共133页第七页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组LRS 01TT几种常见材料几种常见材料(cilio)的的0电阻率与温度系数电阻率与温度系数材料材料银银铜铜铝铝铁铁碳碳镍铬合金镍铬合金 0 / m1.510-81.610-82.510-88.710-8350010-811010-8 /(-1)4.010-34.310-34.710-35.010-35.010-41.610-4六、决定六、决定(judng)阻值的因阻值的因素素第7页/共133页第八页，

5、共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组电阻器的尺寸电阻器的尺寸主要主要(zhyo)取决取决于什么？于什么？贴片电阻贴片电阻(dinz)体积小体积小重量轻重量轻 可靠性高可靠性高碳膜电阻碳膜电阻阻值范围宽阻值范围宽 价格低廉价格低廉金属膜金属膜电阻电阻稳定性高稳定性高精度高精度高线绕电阻线绕电阻功率大功率大七、电阻器七、电阻器第8页/共133页第九页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组非线性电阻非线性电阻(dinz)THSe1uUiI 满足满足(mnz)齐次性和可加性，即齐次性和可加性，即Ae1(t) +Be2(t)Ar1(t)+ Br2(t)成立成立e1(t)r

6、1(t) 线性网络线性网络e2(t)r2(t) 线性网络线性网络激励激励响应响应网络网络uRi 线性电阻线性电阻八、非线性电阻八、非线性电阻第9页/共133页第十页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组线性时变线性时变(sh bin)电阻电阻u t = R t i t R(t)+u(t)i(t)电阻电阻(dinz)Rt是时间是时间 t 的函数的函数e (t)r (t)非时变元件非时变元件e (t - )r (t- ) 非时变元件非时变元件即输出响应与输入信号即输出响应与输入信号外加时刻无关。外加时刻无关。线性非时变电阻线性非时变电阻u t = Ri t 九、时变电阻九、时变电阻返回目

7、录返回目录第10页/共133页第十一页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组一、独立电源一、独立电源 (independent source)2.2 2.2 电源电源(dinyu(dinyun)n)（1） 特点特点(tdin)（a） 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；（b） 通过它的电流由外电路决定。通过它的电流由外电路决定。电路符号电路符号uS1. 理想电压源（理想电压源（ideal voltage source）第11页/共133页第十二页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组（2） 伏安伏安(f n)特特性

8、性 （a）若）若uS = US ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线的直线(zhxin)，反映电压与电源中的电流无关。，反映电压与电源中的电流无关。 uS+_iu+_USui0 （b）若）若uS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系特性为为变化的电源，则某一时刻的伏安关系特性为平行于电流轴的直线平行于电流轴的直线。 （c） 电压为零的电压源，伏安曲线与电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合，相当于轴重合，相当于 短路状态短路状态。第12页/共133页第十三页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组（3） 理想电压理想电压(di

9、ny)源的开路与源的开路与短路短路uS+_iu+_R（a） 开路开路(kil)：R，i=0，u=uS。（b）理想电压源不允许短路（此时电路模型理想电压源不允许短路（此时电路模型（circuit model）不再存在）。）不再存在）。US+_iu+_rUSui0u=US r i实际电压源实际电压源（physical source）第13页/共133页第十四页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组2. 理想理想(lxing)电流源（电流源（ideal current source）（1） 特点特点(tdin)（a） 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；电源电流由电源本身决定，与外电路无

10、关；（b） 电源两端电压电源两端电压由外电路决定。由外电路决定。电路符电路符号号iSUIR1AV1,A1,1 UIRV10,A1,10 UIR例例第14页/共133页第十五页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组（2） 伏安伏安(f n)特性特性 （a）若）若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映直线，反映(fnyng)电流与端电压无关。电流与端电压无关。 ISui0iSiu+_ （b）若）若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是平行为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是平行于电压轴的直线于电压轴的直线 （c）

11、电流为零的电流源，伏安特性曲线与电流为零的电流源，伏安特性曲线与 u 轴重合，相当于开轴重合，相当于开路状态。路状态。第15页/共133页第十六页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组（3） 理想电流源的短路理想电流源的短路(dunl)与与开路开路R（2）理想电流源不允许）理想电流源不允许(ynx)开路（开路（此时电路模型不再存在）此时电路模型不再存在） 。（1） 短路：短路：R=0， i= iS ，u=0 ，电电流源被短路。流源被短路。iSiu+_ （4） 实际电流源的产生实际电流源的产生 可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶可由稳流电子设备产生，有些电子器件

12、输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。产生一定值的电流等。第16页/共133页第十七页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组（5） 功率功率(gngl)iSiu+_iSiu+_p发发= uiS p吸吸= uiSp吸吸= uiS p发发= uiS第17页/共133页第十八页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组二、受控电源二、受控电源(dinyun) （非独立源）（非独立源）（controlled source or dependent sourc

13、e）电路电路(dinl)符号符号+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源1. 定义定义 电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路（或元件）的电压（或电流）的控制。某个支路（或元件）的电压（或电流）的控制。第18页/共133页第十九页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组一个受控电流一个受控电流(dinli)源的例子（源的例子（MOSFET）DSGMOSFETUGSUDSIDS受控源与独立受控源与独立(dl)源的比较源的比较:(1) 独立源电压独立源电压(或电流或电流)由电源本身决定，而受控源电压

14、由电源本身决定，而受控源电压(或电流或电流)直接由控制量决定。直接由控制量决定。(2) 独立源作为电路中独立源作为电路中“激励激励”，在电路中产生电压、电流，而受，在电路中产生电压、电流，而受控源在电路中不能作为控源在电路中不能作为“激励激励”。IDSUDS电阻电阻电流源电流源第19页/共133页第二十页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组一个一个(y )MOSFET可以用四端模型来表可以用四端模型来表示。示。受控源是一个四端受控源是一个四端(s dun)元件元件控制支路控制支路支路电支路电压压支路电支路电流流受控源受控源受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源f(uG

15、S)控制部控制部分分受控部分受控部分uGS第20页/共133页第二十一页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组（1） 电流电流(dinli)控制的电流控制的电流(dinli)源（源（Current Controlled Current Source） : : 电流放大电流放大fngdfngd倍数倍数r : 转移电阻转移电阻 u1=0i2= i1 u1=0u2=r i12. 分类分类（2）电流控制的电压源）电流控制的电压源 （Current Controlled Voltage Source） CCCS i1+_u2i2_u1i1+_u1i1+_u2CCVS+_ r i1+_u2i2C

16、CVS+_+ +第21页/共133页第二十二页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组g: 转移转移(zhuny)电导电导 :电压放大电压放大(fngd)倍数倍数 i1=0i2=g u1 i1=0u2= u1(3) 电压控制的电流源电压控制的电流源 （Voltage Controlled Current Source）(4) 电压控制的电压源电压控制的电压源 （Voltage Controlled Voltage Source）VCCSgu1+_u2i2+_u1i1_u1i1 u1+_u2i2VCVS+_+第22页/共133页第二十三页，共133页。清华大学电路(dinl)

17、原理教学组3. 受控源与独立受控源与独立(dl)源的比较源的比较 (1) 独立源电压独立源电压(diny)（或电流）由电源本身决定，与电路中（或电流）由电源本身决定，与电路中其他电压其他电压(diny)、电流无关，而受控源电压、电流无关，而受控源电压(diny)（或电流）（或电流）直接由控制量决定。直接由控制量决定。 (2) 独立源作为电路中独立源作为电路中“激励（激励（excitation）”，在电路中产生电，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映电压、电流之间的控制关系，在电压、电流，而受控源只是反映电压、电流之间的控制关系，在电路中不能作为路中不能作为“激励激励”。返回目录返回目录第2

18、3页/共133页第二十四页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组2.3 MOSFET2.3 MOSFETPrescott内核内核(ni h)P4108个晶体管个晶体管（双极、（双极、MOS）吴刚耳机吴刚耳机(r j)放大器放大器日立日立N沟道沟道2SK214型型MOSFETCPU供电电路供电电路中的中的MOSFET最大功率达最大功率达200W的电力的电力MOSFET小：线宽小：线宽0.15 m大：大：10cm第24页/共133页第二十五页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组DSGDSG2n7000一、一、MOSFET (金属金属(jnsh)氧化物半导体场效应晶

19、体管氧化物半导体场效应晶体管)的结的结构与符号构与符号N沟道沟道(u do)增强型增强型MOSFET第25页/共133页第二十六页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组DSGUGSMOSFETUDSIDSUDS=5VIDSUGS截止截止(jizh)区区(A)UTTGSUU 时，时，MOSFET截止截止改变改变UDS的大小的大小(dxio)对曲线影响不对曲线影响不大大UGSUT后，后，MOSFET的的D、S间导通。间导通。转移特性曲线转移特性曲线二、二、MOSFET的电气性质的电气性质第26页/共133页第二十七页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组

20、DSGUGSMOSFETUDSIDSIDSUDSUGS=5VUGS=4VUGS=3V三极管区三极管区/可变电阻区可变电阻区饱和区饱和区/恒流区恒流区DSTGSTUUUU DSTGSUUU 输出特性曲线输出特性曲线(qxin)第27页/共133页第二十八页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组 22TGSDSUUKI 导通后导通后UGSUT+UDS的时候，的时候，MOSFET的的D、S间呈电阻间呈电阻(dinz)特性。特性。第28页/共133页第二十九页，共133页。TGSUU 0DSI1 截止截止(jizh)区区条件条件(tiojin)：性质性质(xngzh)：3 三极管区三极管区条

21、件：条件：性质：性质：TDSGSUUU RONTDSGSTUUUU 2 饱和区饱和区条件：条件：性质：性质： 22TGSDSUUKI DSGUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUSUGSUDSIDSUS 22TGSDSUUKI UGSUDSIDSUSRON三、三、MOSFET的等效电路的等效电路第29页/共133页第三十页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组四、四、MOSFET的模型的模型(mxng)开关开关(kigun)电阻（电阻（SR）模型模型:截止状态截止状态导通状态导通状态TGSUU TDSGSUUU UGSUDSIDSUSRONUGSUDSIDSUSRON

22、第30页/共133页第三十一页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组截止截止(jizh)状态状态导通状态导通状态(zhungti)TGSUU TDSGSTUUUU UGSUDSIDSUS 22TGSDSUUKI UGSUDSIDSUS开关电流源（开关电流源（SCR）模型）模型:返回目录返回目录第31页/共133页第三十二页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组2.4 2.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律(dngl)(dngl)一一 、几个、几个(j )名词名词支路支路 ( (branch) )：电路中通过同一电流的每个分支。电路中通过同一电流的每个分支。回路回路（l

23、oop）：）：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。b=3网孔网孔（mesh）：）：对对平面电路平面电路，每个网眼即为网孔。，每个网眼即为网孔。 网孔是回路，网孔是回路，但回路不一定是网孔。但回路不一定是网孔。123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=2123（Kirchhoff，基尔霍夫；，基尔霍夫；18241887，Germany）第32页/共133页第三十三页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组物理基础：电荷物理基础：电荷(dinh)（electric charge）守恒，电流连续性）守恒，电流连续性。i1i4i2i3令电流令电流(dinli)流出为流出为“+

24、”i1+i2i3+i4=0i1+i3=i2+i47A4Ai110A-12Ai2i1+i210(12)=0 i2=1A 例例 47i1= 0 i1= 3A 0)(ti二、基尔霍夫电流定律（二、基尔霍夫电流定律（KCL） 在任何在任何集总参数（集总参数（lumped parameter）电路中，在任一时刻，电路中，在任一时刻，流出（流入）任一节点的各支路电流的代数和为零。流出（流入）任一节点的各支路电流的代数和为零。 即即第33页/共133页第三十四页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组KCL的推广的推广(tugung)ABi=0ABiiABi3i2i10321 iii两条支路两条支路

25、(zh l)电流大小相等，电流大小相等，一个流入，一个流出。一个流入，一个流出。只有一条支路相连，则只有一条支路相连，则 i=0。第34页/共133页第三十五页，共133页。选定选定(xun dn)一个绕行方向：顺时针或一个绕行方向：顺时针或逆时针。逆时针。R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4例例 0U取顺时针方向取顺时针方向(fngxing)绕行：绕行：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0-U1+U2+U3+U4= US1 -US4 I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+- -+- -

26、+- -+- - 0)(tu三、基尔霍夫电压定律（三、基尔霍夫电压定律（KVLKVL） 在任何集总参数在任何集总参数(cnsh)(cnsh)（lumped parameterlumped parameter）电路中，在任一时刻）电路中，在任一时刻，沿任一闭合路径（按固定绕向，沿任一闭合路径（按固定绕向) )，各支路电压的代数和为零。，各支路电压的代数和为零。 即即电阻压降电阻压降电源压升电源压升 S UUR即即第35页/共133页第三十六页，共133页。AB l1l2UAB (沿沿l1)=UAB (沿沿l2）电位电位(din wi)的单值性的单值性推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路

27、径经过推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过(jnggu)的各元件电压的代数和。元件电压方向与路径的各元件电压的代数和。元件电压方向与路径绕行方向一致时取正号，相反取负号。绕行方向一致时取正号，相反取负号。32ABUUU 44S11SABUUUUU 例例I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4+- -+- -+- -+- -AB第36页/共133页第三十七页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组KCL，KVL小结小结(xioji)：（1） KCL是对连到节点的支路电流的线性约束，是对连到节点的支路电流的线性约束，KVL是是对回路对回路(hul

28、)中支路电压的线性约束。中支路电压的线性约束。（2） KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。（3） KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是电位单值性的是电位单值性的具体体现具体体现（电压与路径无关）（电压与路径无关）。（4） KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。第37页/共133页第三十八页，共133页。电路电路(dinl)如图示，求如图示，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求下图电路开关求下图电路开关S打开打开

29、(d ki)和闭合时的和闭合时的 i1 和和 i2 。S打开打开(d ki)：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S闭合：闭合：i2=0i1=i+2ii=10/5=2i1=6(A)10V5 5 i1i2ii2S-+解解例例1U11A3A2A3V2V3 UI+- - -返回目录返回目录第38页/共133页第三十九页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组一、电阻一、电阻(dinz)等效变换等效变换2.5 2.5 电路电路(dinl)(dinl)的等效变换的等效变换(1) (1) 电路特点电路特点1.1.电阻串联电阻串联 ( (series connection) )

30、+_R1Rn+_uki+_u1+_unuRk(a) 各电阻顺序连接，流过同一电流各电阻顺序连接，流过同一电流 （KCL）；(b) 总电压等于各串联电阻上的电压之和总电压等于各串联电阻上的电压之和 （KVL）：nkuuuu 1第39页/共133页第四十页，共133页。等效等效(2) 等效等效(dn xio)电阻（电阻（equivalent resistance）Req+_R1RniuRku+_Reqi等效等效(dn xio)：对外部电路：对外部电路端钮（端钮（terminal）以外）以外效果相同效果相同Req=( R1+ R2 +Rn) = Rk(3) 串联串联(chunlin)电阻上电电阻上电

31、压的分配压的分配+_un+_R1RniuRk+_uk+_u1等效电阻等于串联的各电阻之和等效电阻等于串联的各电阻之和第40页/共133页第四十一页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组例例 两个两个(lin )电阻分压（电阻分压（voltage division），）， 如下如下图所示。图所示。（注意（注意(zh y)方方向向 !）（4） 功率关系功率关系p1 = R1i 2 ， p2 = R2i 2 ， ， pn = Rni 2 p1 : p2 : : pn= R1 : R2 : : Rn总功率总功率 p = Reqi 2 = (R1+ R2+ +Rn ) i 2 = R1i 2

32、+ R2i 2 + + Rni 2 = p1 + p2 + + pni+_uR1R2+-u1-+u2第41页/共133页第四十二页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组2. 电阻电阻(dinz)并联并联 （parallel connection）inR1R2RkRni+ui1i2ik_（1） 电路电路(dinl)特点特点(a) 各电阻两端分别接在一起，端各电阻两端分别接在一起，端电压电压为同一电压为同一电压 （KVL）；）；(b) 总电流等于流过各并联电阻的电流之和总电流等于流过各并联电阻的电流之和 （KCL）：）：i = i1+ i2+ + ik+ + in第42页/共

33、133页第四十三页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组等效等效由由KCLi = i1+ i2+ + ik+ +in= u Geq故有故有uGeq= i = uG1 +uG2 + +uGn=u（G1+G2+ +Gn）即即设设 Gk =1 / Rk （k = 1， 2， ， n）Geq=G1+G2+ +Gk+ +Gn= Gk = 1/Rk（2） 等效等效(dn xio)电导（电导（equivalent conductance）GeqGeq+u_i等效电导等效电导(din do)等于并联的各电导等于并联的各电导(din do)之和。之和。inG1G2GkGni+ui1i2ik

34、_第43页/共133页第四十四页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组（3） 并联并联(bnglin)电阻的分流（电阻的分流（current division）eqeq/GGRuRuiikkk 由由电流电流(dinli)分配与电导成分配与电导成正比正比得得 对于两电阻并联，对于两电阻并联，有有R1R2i1i2i第44页/共133页第四十五页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组（4） 功率功率(gngl)关系关系p1=G1u2， p2=G2u2， ， pn=Gnu2p1: p2 : : pn= G1 : G2 : :Gn总功率总功率(gngl) p = Gequ2 = (G

35、1+ G2+ +Gn ) u2 = G1u2 + G2u2 + + Gnu2 = p1 + p2 + + pn第45页/共133页第四十六页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组解解 R = 4(2+(36) )= 2 3 例例12 4 6 R 3 第46页/共133页第四十七页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组 解解 R = (4040) + (303030) = 30 例例240 30 30 40 30 R40 40 30 30 30 R第47页/共133页第四十八页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组R1R2R3R4+_uSAB2AS12RuuRR 4

36、BS34RuuRR uAuB？1423R RR R UAB=0IAB=0(2) 已知电流已知电流(dinli)为零的支路可以断开。为零的支路可以断开。(1) 已知电压已知电压(diny)为零的节点可以短接。为零的节点可以短接。等电位点等电位点等电位点之间开路或短路不影等电位点之间开路或短路不影响电路的电压电流分布。响电路的电压电流分布。3. 平衡电桥平衡电桥第48页/共133页第四十九页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组（1 1）电阻）电阻(dinz)(dinz)的三角形（的三角形（）联接和星形（）联接和星形（Y Y）联）联接接 形形联接联接（ connection）

37、 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 Y形形联接联接（Yconnection）R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y4. 电阻电阻(dinz)的的Y 变换变换第49页/共133页第五十页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组等效等效(dn xio)条件条件 i1 = i1Y ， i2 = i2Y ， i3 = i3Y ， 且且 u12 = u12Y ， u23 = u23Y， u31 = u31Y （2 2） Y Y 电阻电阻(dinz)(dinz)等效变换（等效变换（equivalent transformation)equi

38、valent transformation)的条件的条件 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y第50页/共133页第五十一页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组Y接接: 用电流表示用电流表示(biosh)电压电压u12Y=R1i1YR2i2Y 接接: 用电压表示用电压表示(biosh)电流电流i1Y+i2Y+i3Y = 0 u23Y=R2i2Y R3i3Y i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）（

39、2）（3）电阻的）电阻的三角形（三角形（ ）联接）联接和和星形（星形（Y）联接的等效变换）联接的等效变换 R12R31R23i3 i2 i1 123+u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Y第51页/共133页第五十二页，共133页。由式由式（2）解得解得i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31（1）133221231Y312Y1YRRRRRRRuRui 1332213121232RRRRRRRuRuiYYY 1332211232313RRRRRRRuRuiYYY

40、 (3) 根据等效条件，比较根据等效条件，比较(bjio)式（式（3）与式（）与式（1），得由），得由Y接接接的变换结果。接的变换结果。 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR 321133132132233212112GGGGGGGGGGGGGGGGGG 或或第52页/共133页第五十三页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组类似可得到类似可得到(d do)由由接接 Y接的变换结接的变换结果果 122331233133112231223223311231121GGGGGGGGGGGGGGGGGG 31231223313312312122323

41、1231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 或或第53页/共133页第五十四页，共133页。由由Y 由由 Y 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR 特例特例 若三个电阻相等若三个电阻相等(xingdng)(xingdng)(对称对称) )，则有则有 R = 3RY（外大内（外大内(d ni)小小 ）13注意注意(zh y)(1) 等效是指对外部（端钮以外）电路而言，对内不成立等效是指对外部（端钮以外）电路而言，对内不成立；(2) 等效电路

42、与外部电路无关。等效电路与外部电路无关。R31R23R12R3R2R1第54页/共133页第五十五页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组例例 桥桥T T电路电路(dinl)(dinl)（bridge-T bridge-T circuitcircuit）1k 1k 1k 1k RE1/3k 1/3k 1k RE1/3k 1k RE3k 3k 3k 第55页/共133页第五十六页，共133页。解解通常通常(tngchng)有两种求入端有两种求入端电阻的方法电阻的方法 端口加电压端口加电压(diny)求求电流法电流法 端口加电流端口加电流(dinli)求电求电压法压法下面用下面用加流求压

43、法加流求压法求求RabRab=U/I=(1- )R当当 0，正电阻，正电阻正电阻正电阻负电负电阻阻uiU=(I - - I)R=(1 - )IR当当 1, Rab 0，负电阻，负电阻例例求求 a，b 两端的入端电阻（两端的入端电阻（input resistance） Rab 。I IabRRab+U_（ 1）5. 含电阻和受控源二端网络的等效电阻含电阻和受控源二端网络的等效电阻第56页/共133页第五十七页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组等效等效R等效等效(dn xio)= U / I 一个无独立一个无独立(dl)源的二端（源的二端（two-terminal）电阻网

44、络可以用一个）电阻网络可以用一个电阻等效。电阻等效。一般情况下一般情况下小结小结R等效等效+U_I无无源源+U_I求等效电阻的方法求等效电阻的方法(2) 加压求流法；加压求流法；(3) 加流求压法。加流求压法。(1) 串并联；串并联；第57页/共133页第五十八页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组二、电源等效二、电源等效(dn xio)变换变换1. 理想理想(lxing)电压源的串、并联电压源的串、并联串联串联一般有一般有uS= uSk （注意参考方向）注意参考方向）电压相同的电压源电压相同的电压源才能并联，且每个才能并联，且每个电源的电流不确定电源的电流不确定。并联并联SS1S

45、2uuu等效等效等效等效uS2+_+_uS1+_uS+_5VI5V+_+_5VI第58页/共133页第五十九页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组2. 理想理想(lxing)电流源的串电流源的串、并联、并联可等效成一个理想可等效成一个理想(lxing)电流源电流源 i S（ 注意参注意参考方向）。考方向）。电流相同的理想电流源才能串联，并且每个电流源电流相同的理想电流源才能串联，并且每个电流源的端电压不能确定。的端电压不能确定。串联串联:并联并联：kkiiiiiiS2S1SSSS , iS1iS2iSkiS第59页/共133页第六十页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电

46、路原理教学组例例3例例2例例1iS = iS2 iS1uSiSuSuSiSiSiSuS1iS2iS1uS2第60页/共133页第六十一页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组（1）实际）实际(shj)电压源电压源USUU=US Ri II+_USRi+U_RI RiIui0其外特性其外特性(txng)曲线如下：曲线如下：Ri: 电源内阻电源内阻,一般很小。一般很小。3. 实际电压源和实际电流源的模型及其等效变换实际电压源和实际电流源的模型及其等效变换第61页/共133页第六十二页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组（2） 实际实际(shj)电流源电流源I = iS Gi

47、UGi: 电源电源(dinyun)内电导内电导,一般很小。一般很小。Gi+_iSUIISUIGiUui0其其外特性曲线如下外特性曲线如下:第62页/共133页第六十三页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组u = uS Ri ii = iS Giui = uS/Ri u/Ri 通过比较，得等效通过比较，得等效(dn xio)的条件：的条件： iS=uS/Ri , Gi=1/Rii+_uSRi+u_iGi+u_iS（3）实际电压）实际电压(diny)源和实际电流源模型间的等效变换源和实际电流源模型间的等效变换 等效是指对外部电路的作用等效，即端口的电压、电流伏等效是指对外部

48、电路的作用等效，即端口的电压、电流伏安关系保持不变。安关系保持不变。第63页/共133页第六十四页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组由电压源模型变换由电压源模型变换(binhun)为电流源模为电流源模型：型：等等效效等效等效由电流源模型由电流源模型(mxng)变换为电压源模型变换为电压源模型(mxng)i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iSi+_uSRi+u_第64页/共133页第六十五页，共133页。（2） 所谓的等效是对外部电路所谓的等效是对外部电路(dinl)等效，对内部电路等效，对内部电路(dinl)是不是不等效的。等效的。注意注意(zh y)：开路开路(k

49、il)的电流源可以有电流流过并联电导的电流源可以有电流流过并联电导Gi 。 电流源短路时电流源短路时, 并联电导并联电导Gi中无电流。中无电流。 电压源短路时，电阻电压源短路时，电阻Ri中有电流；中有电流；开路的电压源中无电流流过开路的电压源中无电流流过 Ri；iS（3） 理想电压源与理想电流源不能相互转换。理想电压源与理想电流源不能相互转换。方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反方向：电流源电流方向与电压源电压方向相反。（1） 变换关系变换关系数值关系数值关系； iS ii+_uSRi+u_iGi+u_iS例例第65页/共133页第六十六页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路

50、原理教学组应用应用 利用电源转换可以利用电源转换可以(ky)简化电路简化电路计算。计算。例例1I=0.5A6A+_U5 5 10V10V+_U55 2A6AU=20V例例25A3 4 7 2AI+_15V_+8V7 7 I第66页/共133页第六十七页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组注注:受控源和独立源一样可以受控源和独立源一样可以(ky)进行电源转换。进行电源转换。10V例例3简化电路简化电路1k 1k 0.5I+_UI10V2k +_U+500I-I1.5k 10V+_UIU = 1500I + 10U = 2000I-500I + 10第67页/共133页第六十八页，共1

51、33页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组求图示电路中求图示电路中Rf 为何值时其获得为何值时其获得(hud)最大功率，并求此最大功率。最大功率，并求此最大功率。USRfRiI解解Sif22SfffifUIRRUPI RRRR 时，时，Rf 获最大功率获最大功率ffd0dPR 得得 Rf = Ri即：直流电路最大功率即：直流电路最大功率(gngl)传输定理传输定理 （maximum power transform theorem）2maxi4UPR 4. 最大功率传输最大功率传输返回目录返回目录第68页/共133页第六十九页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组一、运算放

52、大器的电气一、运算放大器的电气(dinq)特性特性2 . 6 2 . 6 运 算运 算 ( y n ( y n sun)sun)放大器放大器12345678封装的封装的8脚运放脚运放 补偿补偿 补偿补偿 同向输入同向输入 反向输入反向输入 负电源负电源 正电源正电源 空空 输出输出 主要关心的端子：主要关心的端子： 反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源 1. 端子端子 第69页/共133页第七十页，共133页。清华大学(qn hu d xu)电路原理教学组反相输入反相输入 同相输入同相输入 输出输出 正电源正电源 负电源负电源 电路符号电路符号 2.

53、 电路电路(dinl)符号符号 -+V+V-简化的电路符号简化的电路符号 abo第70页/共133页第七十一页，共133页。3. 运算运算(yn sun)放大器的端放大器的端电压电压 a： 反相输入反相输入(shr)端（端（inverting input），输入），输入(shr)电电压压 u-。 b：同相输入：同相输入(shr)端（端（noninverting input） ，输入，输入(shr)电压电压 u+。 o： 输出端（输出端（output），输出电压），输出电压 uo。 A：开环电压放大倍数（：开环电压放大倍数（open-loop gain）。）。 : : 公共端（接地端）。公共端（

54、接地端）。 +_+u+u-+_uoao+_udud_+A+b+_US+_US第71页/共133页第七十二页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组Usat-UsatUds-Udsuoud0 线性工作线性工作(gngzu)区区 |ud| Uds, 则则 uo= Usat ud0 反向饱和区反向饱和区 ud u- -uoUsatu+ u- -uoUsatu+u- -uoUsat-Usat0无反馈无反馈(fnku)(开开环环)1. 电压比较器电压比较器 第86页/共133页第八十七页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组2. 正反馈正反馈 将将Op Amp的输出引到非反相的输出引到

55、非反相(fn xin)输入端输入端- -+ + +_uo+_uii- -i+正反馈正反馈Op Amp输出端有微小输出端有微小(wixio)正扰动正扰动输入端待放大信号变大输入端待放大信号变大输出端信号变大输出端信号变大扰动被放大扰动被放大uo为为Usat 或或 Usat虚短不再适用虚短不再适用虚断仍然适用虚断仍然适用？第87页/共133页第八十八页，共133页。+- - +_uo+_uiRR虚短不再虚短不再(b zi)适用适用虚断仍然适用虚断仍然适用正反馈，正反馈，uo为为Usat或或- -Usat设设uoUsat，则，则u2satUui 0.5Usat，根据，根据(gnj)正反馈的性质，正反

56、馈的性质，uo变为变为 Usat此时此时u2satUui Usat/2时，时，uo维持维持Usat不变。不变。一旦一旦ui 0.5Usat，根据正反馈的性质，根据正反馈的性质，uo变为变为 Usatuiuo- -Usat/2Usat/2Usat- -Usat滞回比较器滞回比较器(Hysteresis Comparator)调整两个电阻调整两个电阻阻值比阻值比可可改变改变滞回宽度滞回宽度0滞回宽度滞回宽度3. 滞回比较器滞回比较器 返回目录返回目录第88页/共133页第八十九页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组2.7 2.7 二端口网络二端口网络(wnglu)(wnglu)复习复习

57、(fx)与准备与准备 端口由一对端钮构成，且满足端口由一对端钮构成，且满足从一个端钮流入的电流等于从另一从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。个端钮流出的电流。 当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络。口网络。uii+- -i1i2i2i1u1u2+- -+- -线性线性RLCM受控源受控源第89页/共133页第九十页，共133页。清华大学电路(dinl)原理教学组二端口二端口i2i1i1i2具有公共端的二端口具有公共端的二端口i2i1i1i2四端网络四端网络 i4i3i1i2第90页/共133页第九十一页，共1

58、33页。清华大学电路(dinl)原理教学组222111iiiiiiii 不满足端口条件不满足端口条件1- -1 ， 2- -2 是二端口。是二端口。3-3 ，4-4 不是不是(b shi)二端口，是四端网二端口，是四端网络。络。例例i1i2i2i1u1+u2+2 21 1Rii1 i2 33 4 4- -因为因为(yn wi)第91页/共133页第九十二页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组约定约定(yudng)：（1）本章讨论）本章讨论(toln)范围范围网络内部不含独立源，网络仅含有线性网络内部不含独立源，网络仅含有线性 R、L、C、M与线性与线性受控源。本章仅讨论由线性电阻和

59、受控源构成的网络。受控源。本章仅讨论由线性电阻和受控源构成的网络。（2）参考方向）参考方向线性电阻线性电阻R和受控源和受控源i1i2i2i1u1u2+- -+- -11 22 （3）在讨论参数和参数方程时，电压、电流用瞬时值）在讨论参数和参数方程时，电压、电流用瞬时值u、i或恒或恒定值（直流）符号定值（直流）符号U、I表示。表示。 对以后学习的相量电路模型和运算电路模型，端口电对以后学习的相量电路模型和运算电路模型，端口电压、电流将采用相量或象函数表示。压、电流将采用相量或象函数表示。第92页/共133页第九十三页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组一、二端口网络的参数一、二端口网

60、络的参数(cnsh)和方程和方程 端口电压、电流关系可由六种不同的方程来表示，即可用端口电压、电流关系可由六种不同的方程来表示，即可用6套参数描述套参数描述(mio sh)二端口网络。二端口网络。+- - -线性无源线性无源1u2u1i2i表示端口电压和电流关系的物理量有表示端口电压和电流关系的物理量有4个：个：1u2u1i2i，第93页/共133页第九十四页，共133页。清华大学电路原理(yunl)教学组1. 用电压用电压(diny)表示电流：表示电流：G参数和参数和方程方程11111222211222iG uG uiG uG u 令令矩阵矩阵(j zhn)形式形式+- -+- -1u1i2