电路原理3.ppt

1、营口地区成人高等教育 QQ群54356621,第2章 线性直流电路,线性直流电路是最简单、最基本的一类电路 线性电路：线性元件和电源组成 直流电路：激励为直流电源，响应（电压、电流） 也都是直流量（即恒定量） 电路的基本计算方法： 等效变换法 列方程法 电路定理法 线性直流电路分析方法广泛应用或推广用于后续各章,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,21 电阻的串联与并联,等效电路：两个电路具有相同的端口特性 （即端口电压、电流关系方程相同） 等效变换：两个端口特性相同的电路互换后， 对外等效（即不影响外电路的响应）。,u = K i,u = Req i,若满足 K = Req,营口地

2、区成人高等教育 QQ群54356621,21 电阻的串联与并联,串联：各元件依次连接，流过同一电流 并联：各元件接于同一对节点之间，承受同一电压 一、电阻的串联 1、 等效电阻,Req,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,21 电阻的串联与并联,2. 分压作用： 3. 功率分配:,注：如此等效之后，电路中的那些量发生了变化？,N1节点与N2节点间电压改变了,思考：对外等效,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,21 电阻的串联与并联,一、电阻的并联 1、 等效电阻 2分流作用： 3功率的分配,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,21 电阻的串联与并联,例题2.1：求

3、电压U1和电流I2,I,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,22 电源和电阻的串联与并联,一、戴维南电路和诺顿电路及其等效变换： 1戴维南电路：电压源和电阻的串联电路。 2诺顿电路：电流源和电导的并联电路。 3两种电路的等效变换：,注意电源参考方向之间的对应关系,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,22 电源和电阻的串联与并联,二、实际电源的电路模型 实际电源有两种模型：戴维南电路和诺顿电路 （可以相互等效变换） （理想）电源模型： 电压源或电流源（不能互相等效） 三、说明 多个电压源串联的一端口，对外等效于一个电压源 多个电流源并联的一端口，对外等效于一个电流源 电压源与

4、任何支路并联的一端口，对外等效于该电压源 电流源与任何支路串联的一端口，对外等效于该电流源 四、受控源情况仿照独立源处理（注意在变换时应保留控制量）,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,22 电源和电阻的串联与并联,例题2.2: 用等效变换法求电流I。,2,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,问题的引出： 电桥电路中的电阻连接关系既不是并联，也不是串联， 所以其等效电路不能用电阻的串、并联等效变换 电桥电路结构特点：星形或三角形结构,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,一、电阻的星形和三角形联接 星形

5、（Y、T）： 3个电阻一端联在一起，另一端分别联到3个端子上 三角形（、）：3个电阻依次首尾相联，3个联接点分别接到3个端子,3,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,电阻的Y-变换，可用于电路化简,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,二、Y等效变换： 三端网络变换前后具有相同的端口电压、电流关系 三端网络端口特性可用2对端子电压、2个端子电流表示,3,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,若Y型和型端口方程的系数矩阵互逆，则等效变换成立：,营口地区成人高等教育 QQ群54

6、356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,对称结构电路：,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.3 电阻的星形和三角形联接,例题2.3：求二端网络的等效电阻Ri 。,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,24 支路电流法,等效变换法：适合简单电路、待求变量较少 列方程法： 适合复杂电路、待求变量较多 支路电流法 回路电流法 节点电压法 支路电流法：以支路电流(b个)为变量列方程求解 一般步骤： （1）设b个支路电流变量（串联电路当作一条支路） （2）对n-1个独立节点列KCL （3）对b-n+1个独立回路列 KVL,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,24 支

7、路电流法,例题2.4：列写支路电流方程。,n1:,m1:,m2:,m3:,n2:,解：各支路电流如图所示,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,24 支路电流法,特殊情况： （1）含受控源电路： 先当独立源处理, 控制量用支路电流表示 例题2.5：列支路电流方程。,m1：,m2：,n1：,解：各支路电流如图所示,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,24 支路电流法,特殊情况： （2）含电流源电路 ： 讨论：列KVL方程时电流源端电压如何表示？ 例题2.6：,n：,n：,n：,l1：,l2：,l3：,解（一）增设电流源端电压变量为U,营口地区成人高等教育 QQ群54356621

8、,24 支路电流法,特殊情况： （2）含电流源电路 ： 讨论：在列方程时能否避开电流源的两端电压？ 例题2.6：解（二）适当选取回路可减少方程个数,l4:,相当于少一个支路电流变量,l4,n1、n2、n3、l2: 同上,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,支路电流法： 优点：直接列写KCL、KVL，直观 缺点：方程数目多，b个 （b个变量受n-1个KCL约束 b-n+1个独立电流变量） 回路电流法： 方程数目较少，对b-n+1独立回路列方程,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,一、原理 回路电流：沿回路连续闭合流动的假想电流 回路电流法：

9、以一组独立回路的回路电流为变量列方程 KCL：各支路电流用回路电流表示,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,KVL：对独立回路列方程,整理,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,二、标准形： （1）自阻Rii：回路i中全部电阻之和 （2）互阻Rij：（回路i与回路j间的公共电阻之和） 根据公共电阻上2个回路电流方向： 一致为“+” 相反为“-” 无互阻为“0” 仅含独立源和二端电阻电路，Rij=Rji, 即回路电阻矩阵对称,此方程可直接列写,（3）Us：沿回路电压源电位升的代数和,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流

10、法,三、步骤： （1）选择一组独立回路，设（b-n+1）个回路电流变量 （2）按标准形式对各回路列方程（b-n+1）个,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,（3） 含受控源电路： 先当独立源处理，再将控制量用回路电流表示，最后整理成标准形 例题2.7：列写回路电流方程（含受控源）,解：设各回路电流如图所示,（含受控源电路，回路电阻矩阵一般不对称）,整理：,l1:,l2:,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,（4） 含电流源支路： 例题2.8：列写回路电流方程（含电流源）,解（一）：设各回路电流和电流源端 电压如图所示,增设电流源端电压变量

11、，增补电流源与回路电流关系方程,m1:,m2:,m3:,补：,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,25 回路电流法,（4） 含电流源支路： 例题2.8：列写回路电流方程（含电流源）,解（二）：适当选择回路可减少方程个数,适当选取回路，使该源电流为某一回路电流，可少列一个该回路的标准方程,Im4,m2: 同上,m4:,m1:,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,节点电压：选定了参考点（0电位点）后，其它节点 到参考点之间的电压。也称节点电位 任意两个节点间电压等于这两个节点电压之差。 节点电压法：以（n-1）个独立节点的节点电压为待 求变量列方程求解 一、

12、原理 取节点为参考节点， 设节点电压变量Un1、Un2 KVL：各支路电压可用节点电压表示 U13=Un1 U23=Un2 U12=Un1-Un2,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,KCL：以各节点电压为变量列KCL方程 整理得： 二、标准形：,此方程可直接列写,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,（1）自导Gii：与本节点i直接相连各支路电导之和 （2）互导Gij：-（直接连在节点i、j之间的各支路电导之和） i、j间若无支路直接相连，互导为0 仅含独立源和二端电阻电路，节点电导矩阵对称，Gij=Gji （3）Isk： 与该节点直

13、接相连的电流源流入该节点的源电流代数和 （入为+，出为-） （4）GkUsk： 与该节点直接相连的电压源与其串联电导乘积的代数和 （电压源+端接该节点取+，否则取-）,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,二、步骤 （1）设定参考节点及节点电压变量(n-1)个 （2）按标准形式对各节点列方程(n-1)个 （3）含受控源电路（特殊情况） 先当独立源处理， 再将控制量用节点电压表示， 最后整理成标准形。 此时，节点电导矩阵一般不对称，即GijGji,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,例题2.9：列写节点电压方程,1 对节点、列出节点电压方

14、程,2 将控制量用节点电压来表示,n1:,n2:,3 对方程进行整理：,含受控源电路,节点电导矩阵一般不对称,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,（4）含纯电压源支路（特殊情况） 增设电压源端电流变量，增补该电压源与节点电压关系方程 适当选取参考节点，使该源电压为某节点电压，可少列该节 点的标准方程 （5）含电流源串联若干元件支路（特殊情况） 可将该支路等效于电流源，再列节点电压方程,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,例题2.10：列写节点电压方程 解（一）：设节点1为参考点，电压源电流为I,n2：,n3：,n4：,补：,+ I,-

15、 I,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,例题2.10：列写节点电压方程 解（二）：设节点4为参考点 节点电压变量为Un1和Un2 （因Un3=Us为已知量， 所以可少列一个标准方程）,n1：,n2：,（若不求电压源的电流，节点3的标准方程可省略）,n3: 略,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,2.6 节点电压法,例题2.11：用节点电压法求电流I 解：取为参考节点，列节点电压方程,整理得：,（含受控源电路 ； 自导 不包含 ）,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,27 运算放大器,运算放大器：用集成电路工艺制成的多端元件， 高放大倍数的电压

16、放大器（简称运放） 运放的应用：信号运算（加、减、乘、除、积分、微分等） 控制、测量、通信,运算放大器NE5532P和HA17339的封装图,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,27 运算放大器,一、运放的电路符号及其传输特性,电路符号,电压传输特性,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,27 运算放大器,线性区电路模型,电压传输特性曲线,线性区： （A为开环电压放大倍数） 非线性区：,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,27 运算放大器,三、理想运放 理想化条件： 理想运放端口特性： 线性区： 虚断： 虚短： （ 和 由外电路决定）,理想运放电路符号,理想运放传输特性曲线,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,可实现流控电压源,28 含运放电路的分析,本节研究对象： 工作于线性区的理想运放电路的分析方法：虚断、虚短 一、反相放大器,可实现压控电压源,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,可实现压控电压源，如电压跟随器uo=ui,28 含运放电路的分析,二、同相放大器,营口地区成人高等教育 QQ群54356621,