电路与电子学基础-复习与总结(包括复习题).ppt

1、复习与总结,例1,节点a：I1I2+I3=0,列KCL方程,电路中含有理想电流源，列写支路电流方程.,解法1.,列KVL方程,11I2+7I3= U,7I111I2=70-U,增补方程：I2=6A,+ U _,由于I2已知，故只列写两个方程,节点a：I1+I3=6,避开电流源支路取回路,7I17I3=70,第2章 电路的分析方法,例2,节点a：I1I2+I3=0,电路中含有受控源，列写支路电流方程.,解,11I2+7I3= 5U,7I111I2=70-5U,增补方程：U=7I3,有受控源的电路，方程列写分两步：,(1) 先将受控源看作独立源列方程； (2) 将控制量用未知量表示，并代入(1)中

2、所列的方程，消去中间变量。,第2章 电路的分析方法,第2章 电路的分析方法,例3,列写图示电路的回路电流方程。,解法1：,选网孔为独立回路。设电流源和受控电流源两端的电压分别为U2和U3，则回路电流方程为,回路1,回路2,回路3,回路4,方程中多出U1、U2 和U3三个变量，需增补三个方程,第2章 电路的分析方法,解法2：,使回路电流仅通过一个电流源，独立回路的选取如图所示，回路方程为,回路1,回路2,回路3,回路4,方程中多出U1一个变量，需增补一个方程,设参考点，把受控源当作独立源列方程；,(2) 用结点电压表示控制量。,列写电路的结点电压方程。,解,例4,第2章 电路的分析方法,列写电路

3、的结点电压方程。,注：与电流源串接的电阻不参与列方程。,增补方程：,U = Un3,例5,第2章 电路的分析方法,解：,求U和I 。,解,应用结点电压法。,解得：,例6,第2章 电路的分析方法,计算电压u电流i ？,受控源始终保留,10V电源作用：,5A电源作用：,例7,第2章 电路的分析方法,求图示电路中的U0 。,解,(1) 求开路电压Uoc,Uoc=6I+3I,I=9/9=1A,Uoc=9V,(2) 求等效电阻Req,方法1：加压求流法,例8,第2章 电路的分析方法,U=6I+3I=9I,I=I06/(6+3)=(2/3)I0,U =9 (2/3)I0=6I0,Req = U /I0=6

4、 ,方法2：开路电压短路电流法,(Uoc=9V),6 I1 +3I=9,I=-6I/3=-2I,I=0,Isc=I1=9/6=1.5A,Req = Uoc / Isc =9/1.5=6 ,独立源置零,独立源保留,第2章 电路的分析方法,(3) 等效电路,求负载RL消耗的功率。,解,(1) 求开路电压Uoc,例9,第2章 电路的分析方法,(2) 求等效电阻Req,用开路电压、短路电流法,第2章 电路的分析方法,第2章 电路的分析方法,RL为何值时其上获得最大功率，并求最大功率。,20,+,20V,a,b,2A,+,UR,RL,10,(1) 求开路电压Uoc,(2) 求等效电阻Req,例10,第2

5、章 电路的分析方法,(3) 由最大功率传输定理得:,时其上可获得最大功率,注,（1）最大功率传输定理用于一端口电路给定,负载电阻可调的情况;,（2）一端口等效电阻消耗的功率一般并不等于端口内部消耗的功率,因此当负载获取最大功率时,电路的传输效率并不一定是50%;,（3）计算最大功率问题结合应用戴维宁定理或诺顿定理最方便.,第2章 电路的分析方法,例1,画出电路的相量模型,正弦交流电路中,已知R1=1k, R2=10, L=500mH, C=10F,U=100V, =314rad/s,求:各支路电流。,解,第3章 正弦稳态电路的分析,第3章 正弦稳态电路的分析,例2,图示电路I1=I2=5A，U

6、50V，总电压与总电流同相位，求I、R、XC、XL。,解,令等式两边实部等于实部，虚部等于虚部,第3章 正弦稳态电路的分析,画相量图计算,第3章 正弦稳态电路的分析,例3,图示电路为阻容移相装置，如要求电容电压滞后于电源电压/3，问R、C应如何选择?,解1,也可以画相量图计算,第3章 正弦稳态电路的分析,例4,三表法测线圈参数。已知f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=30W。,解,方法一,第3章 正弦稳态电路的分析,方法二,又,方法三,第3章 正弦稳态电路的分析,已知：电动机 PD=1000W，cosD =0.8(感性),U=220V，f =50Hz，C =30F。 求电路的功率因数

7、。,例5,解,第3章 正弦稳态电路的分析,图示为相序仪电路,说明测相序的方法.,解,例6,应用戴维宁定理得等效电路。,当C变化时，N在一半圆上移动。,第3章 正弦稳态电路的分析,若以接电容一相为A相，则B相电压比C相电压高。B相灯较亮，C相较暗(正序)。据此可测定三相电源的相序。,三相电源的相量图,电容断路，N在CB线中点,电容变化，N在半圆上运动，因此总满足：,第3章 正弦稳态电路的分析,解,例7,已知Ul =380V，Z1=30+j40，电动机 P=1700W，cosj=0.8(感性)。求：(1) 线电流和电源发出的总功率；(2) 用两表法测电动机负载的功率，画接线图,求两表读数。,(1)

8、,第3章 正弦稳态电路的分析,电动机负载：,总电流：,第3章 正弦稳态电路的分析,表W1的读数P1,(2) 两表的接法如图,P1=UACIA2cos 1 = 3803.23cos( 30+ 36.9 ) =1218.5W,表W2的读数P2,P2=UBCIB2cos 2= 3803.23cos( 90 +156.9) = 3803.23cos( 30+ 36.9 )= 481.6W=P-P1,第3章 正弦稳态电路的分析,例8,根据图示功率表的读数可以测取三相对称负载的什么功率？,解,画出相量图，由相量图得功率表的读数,P=UBCIAcos(900+ ),=UlIlsin,根据功率表的读数可以测取

9、负载的无功功率。,第3章 正弦稳态电路的分析,1A,2,例1,1,3F,+ -,uC,已知t=0时合开关，求换路后的uC(t) 。,解,第4章 电路的暂态响应,例2,t=0时开关闭合，求t0后的iL、i1、i2?,解,应用三要素公式,第4章 电路的暂态响应,三要素为：,第4章 电路的暂态响应,例3,已知t=0时开关由12，求换路后的uC(t) 。,解,三要素为：,第4章 电路的暂态响应,例4,已知：t=0时开关闭合，求换路后的电流i(t) 。,解,三要素为：,第4章 电路的暂态响应,例5,已知：电感无初始储能.t = 0 时合k1 , t =0.2s时合k2,求两次换路后的电感电流i(t)。,

10、0 t 0.2s,t 0.2s,解,第4章 电路的暂态响应,(0 t 0.2s),( t 0.2s),第4章 电路的暂态响应,共射-共集两级阻容耦合放大电路如图所示。已知三极管T1、T2的1 =2 = 50，UBE = 0.7V。,(1) 求电路的输入电阻ri和输出电阻ro；,(2) 当RL接在第一级输出端A、O点之间，并断开电容C2时，求第一级电压增益。,(3) 当RL按图所示连接在第二级输出端时，试计算电路总的电压增益。,例1,第6章 基本放大电路,首先应进行静态分析以确定rbe1和rbe2的值。阻容耦合放大电路各级静态工作点独立，可以分级计算。,对电路第一级,第6章 基本放大电路,解,对

11、电路第二级,第6章 基本放大电路,为了求解电路的输入电阻ri、输出电阻ro和放大倍数Au，应先画出电路的微变等效电路。,(1) 电路的输入电阻ri为,(2) 当RL接在第一级输出端A、O点之间，并断开电容C2时，第一级电压增益为,第6章 基本放大电路,电路的输出电阻ro为,第6章 基本放大电路,(3) 当RL按图所示连接在第二级输出端时，电路总的电压增益为,图示电路，已知VDD=18V，Rg=1M，Re=50，Rc=RL=5k，场效应管的互导gm=2mA/V，rds很大可以忽略；三极管的 =100，rbe=1k。（1）说明T1、T2各属什么组态；（2）画出电路的微变等效电路；（3）求电路的电压

12、放大倍数、输入电阻和输出电阻?,解（1）电路由两级组成。T1为源极输出的电压跟随器，T2为具有电压放大功能的共射极电路。,例2,第6章 基本放大电路,（2）电路的微变等效电路。,而,所以,输入电阻 Ri = Rg =1M,第6章 基本放大电路,（3）电路的输出电压为,电路的输入电压为,电压放大倍数,输出电阻 Ro = Rc =5k,已知电路中运放为理想元件，求该电路的输入输出关系和输入电阻。,解：,例1,第7章 集成运算放大器,有对称方波加在积分电路的输入端，电阻、电容分别为R= 50k，C=0.1F，且t=0时vo=0。试画出理想情况下输出电压的波形，并标出其幅值。,解:,因此，三角波的正向

13、峰值为+10V，负向峰值为10V。,例2,第7章 集成运算放大器,图示电路，运算放大器工作在线性区。（1）求输出电压u0和输入电压ui的关系？（2）说明电路中引入反馈的性质和类型。,解：（1）因为,所以,例3,第7章 集成运算放大器,（2）连接运放输出端与反相输入端的电阻R引入了电压串联负反馈；连接运放输出端与同相输入端的电阻R引入了正反馈。,第7章 集成运算放大器,设比较器输出的高、低电平分别为VOH和VOL。画出单门限电压比较器的电压传输特性。,R2VREF+R1vI=0,VT= vI=,解：利用叠加原理可得,本题中，输出电压发生跳变时对应的vP= vN=0，即,由此可求出门限电压,电压传

14、输特性(注意输出电压的高、低电平，门限电压和输出电压的跳变方向) 。,例4,第7章 集成运算放大器,比较器电路参数和输入信号vI的波形如图所示。画出电压传输特性和输出电压vO的波形。,求门限电压,画传输特性,解：,画出vO的波形,例5,第7章 集成运算放大器,求门限电压。令,画传输特性。注意输出电压的高、低电平，门限电压和输出电压的跳变方向 。,解：,例6,第7章 集成运算放大器,图示比较器电路，已知UR=1V, UZ=5V 。画出电压传输特性?,解得,所以,解:,根据单相桥式整流电路的工作原理，分析图示电路在出现下述故障时会产生什么现象。(a) D1的正负极接反；(b) D1短路；(c) D

15、1开路。,(a) 如D1的正负极接反，则在v2的负半周D2、D1导通，变压器副边处于短路状态，D2、D1及变压器因电流过大会损坏；而在v2的正半周电路不能形成通路，负载RL上无电流流过，vO=0。,(b) 若D1两端短路，则在v2的负半周会形成短路，D2导通时将流过较大电流，使D2和变压器副边线圈损坏。,(c) 如D1开路，电路变成了半波整流电路，输出电压下降为正常情况下的1/2。,例1,第8章 功率电子电路,（a）试分析整流原理，画出iD1、iD2、vO及整流管电压vD1的波形。 （b）已知V2为10V，RL为100。求整流输出电压平均值VO，并确定整流管的极限参数。,单相全波整流电路如图所

16、示，变压器副边线圈中心抽头接地，且 ，设变压器的线圈电阻和二极管的正向压降可以忽略不计。,例2,解:（a）波形如图。,第8章 功率电子电路,（b）求整流输出电压平均值VO，并确定整流管的极限参数,第8章 功率电子电路,直流稳压电源电路如图所示。 (1) 说明整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较放大电路、采样电路等部分各由哪些元件组成。 (2) 标出集成运放的同相输入端和反相输入端。 (3) 写出输出电压的表达式。,(2) 为了使电路引入负反馈，集成运放的输入端应为上“”下“”。,解:(1),(3) 由集成运放两输入端的虚短关系VP VN，可得,当R2滑动端移到上端时,当R2动端置下端

17、时,例3,第8章 功率电子电路, , 图中用二极管D1、D2作为自动稳幅元件，试分析它的稳幅原理； 试定性说明当R2不慎短路时输出电压vO的波形； 试定性说明当R2不慎断开时输出电压vO的波形(并标明振幅)。,图示为RC桥式正弦波振荡电路，已知A为运放741，其最大输出电压为14V。,例1,第9章 信号发生电路,解：,图中用二极管D1、D2作为自动稳幅元件，稳幅原理是：当uo幅值较小时,二极管D1、D2相当于开路,由D1、R3和D2组成的并联支路的等效电阻近似为R3，Au较大，有利于起振；当uo幅值较大时,二极管D1或D2导通,由D1、R3和D2组成的并联支路的等效电阻小于R3，Au下降， u

18、o幅值趋于稳定。,当R2=0时，Au3，电路停振，uo=0。,当R2=时，Au，理想情况下uo为方波。但受实际运放参数的限制，uo幅波形如图所示。,第9章 信号发生电路,图示正弦波振荡电路，Rt为热敏电阻，电容C为双连电容（可同时调整其大小的电容器）。（1）在图中标出运算放大器的同相输入端和反相输入端；（2）说明Rt的作用，并确定其阻值和温度系数特性；（3）要求振荡频率在500Hz5000Hz内连续可调，确定电容C的调整范围。,例2,第9章 信号发生电路,解：,（1）运算放大器的上端（接Rt一端）为反相输入端，而下端为同相输入端。, ,（2）热敏电阻Rt起稳幅作用。起振时要求Au=1+R/Rt = 1+10/Rt 3，所以 Rt 2k。随着U0增大，流过Rt的电流增大，温升增大，Rt应增大以使Au减少。因此要求Rt2k并具有正温度系数。,（