《计算机电路基础》第2章：电路的分析方法

1、计算机电路基础,第2章 电路的分析方法,（时间：2次课，4学时）,教学提示： 对给定电路结构和参数求支路的电压和电流称为电路分析； 对给出电路的性能指标，设计电路的结构及参数称为电路设计。 电路分析是电路设计的基础。 教学目的： 1能熟练地对电路中的电阻进行串联与并联计算。 2. 掌握支路电流法、回路电流法、叠加定理和戴维南 定理的基本分析方法，对具体电路能熟练进行计算。 3掌握电路的负载从电源获得最大功率的条件。,本章主要内容,2.1 电阻的串联与并联 2.2 电路分析方法 2.3 叠加定理 2.4 戴维南定理 *2.5 最大功率输出,2.1 电阻的串联与并联电路中电阻连接方式是多种多样的,

2、但都可归结为: 串联和并联。,2.1.1 电阻的串联:两个或更多个电阻依次按首尾顺序进行连接称为串联。 特点: 1.流过串联电阻的电流是相同的 2.电阻串联的结果可等效成一个电阻。 n个电阻串联,其等效电阻为: R = R1 + R2 +. + Rn 3.串联电阻具有分压的作用。,串联电阻的阻值越大，其分压值就越大。,因为:I = U/(R1+R2) U1 = I R1= U2 = I R2 = 电阻串联用处: 与负载串联一个电阻加大串联回路的阻值，达到减小流过 负载的电流的目的- 称为限流电阻 。 利用串联电阻分压的作用，直接在负载回路中串联一个电阻，以降低负载上的电压降。,2.1.1 电阻

3、的并联两个或多个电阻并接，称为电阻并联。,电阻并联的特点是： 1.每个并联电阻上的电压是相同的。 2.并联后的总电阻可用一个等效电阻R表示:,3.并联电阻具有分流作用. 分流电流大小与并联电阻的阻值成反比 【例题2.1】 求图2.3中流过各电阻的电流。 已知R1=4，R2=6，R3=3.6， R4=4，R5=0.6，R6=2.4，E=4V。,图2.3,串并联电阻的运算顺序:1. R1，R2并联(R12)后与R3串联2. 上结果与R4并联,得R34 3. 全电路的等效电阻值 R = R5+R6+R34,1,2,3,2.2 电路分析方法2.2.1 支路电流法,支路电流法是以支路电流作为求解的对象.

4、 方法: 应用KCL和KVL分别列出电路的结点电流方程和选定回路的电压方程，联立解出各支路电流。 以下图设定的各支路电流的正方向为例 ,求3条支路电流 1.据KCL a结点电流方程：I1 + I2 I 3 = 0 b结点电流方程:- I1 - I2 +I 3 = 0 - 实为一个独立的方程 (2-7) 2.据KVL，建立回路电压方程： 回路:R1 I 1+ R3 I3 E 1 = 0 - (2-8) 回路:R3 I 3+ R2 I2 E 2 = 0 - (2-9) 3.连立(2-7)、(2-8)和(2-9)式可求得 I1 、 I2 和 I 3 。,支路电流法解题步骤方法: 1.设定各支路电流的

5、正方向； 2.在有n个结点的电路中，建立(n-1)个独立的结点电流方程。 3.在电路中利用KVL确立另外的b -(n -1)回路电压方程. 4.连立(n-1)个结点电流方程和b -(n -1)回路电压方程. 求得I1 、 I2 和 I 3 。 通过求解支路电流可求解其他需求的未知量。,2.2.2 回路电流法,回路电流法是以回路电流作为求解的对象. 以下图为例: (1)选定一组独立的回路， 并指定回路中电流II和III 的正方向。 (2)列出各回路电压平衡方程。 (3)方程组联立求解，得回路电流。,2.3 叠 加 定 理,分析线性电路中常用的一个定理。 图(a):有两个独立电压源共同作用于电路上

6、，求解各支路电流 (1)设定图(a)支路电流的参考方向. (2)现将E2短路，画出E1单独作用下的电路图(b), 规定各支路中电流方向.,求出电路中各个支路的电流: I1 = ; I2 = I1 ; I3 = I1 - I2 (3)将E1短路,画出电压源E2单独作用下的电路,图(c) 规定各支路电流方向。各个支路的电流，得： I2“ = ; I1” = I2“ ; I3 = I2 I1“ (4)以原图(a)中支路电流的参考方向为准，求两个独立电源共同作用下各支路上的电流(叠加)值： I1 = I1- I1 I2 = I2- I2 和 I3 = I3+ I3,2.4 戴维南定理,戴维南定理：任何

7、一个线性有源二端网络，都可以用一个电 动势E0和一个内电阻R0串联来等效。其电动势 E0等于有源二端网络开路的电压，其内阻R0等 于有源二端网络无源时(电压源短路，电流源 开 路)，两端之间的等效电阻。 如图所示,【例题2.3】如图2.7(a)所示电路，求负载RL上电流。,先把要求解电流的负载RL从电路中分开。 把(a)图电压源短路，电流源开路，如图2.7(b)所示。 可求得开路时的等效电组R0 ： R0 = 6 + (3 / 6) = 8(),(2).求等效电压源E0，见图(c)。,(求a、b两端的电压有许多方法， 本题采用简便方法求解。) a、b两端的电压等于c、b两端的电压 并设为U : 则:流进结点c的电流关系有 并求得 U = 10 V 即 E0 = U = 10 V,(3)把电阻R0和电压源E0串联等效成有源二端网络，如图(d)所示.求负载RL上的电流。 即：IL = 10/(8+2)=1(A),提示: (1)在