电子科技大学电子电路基础.pdf

电子电路基础电子电路基础主要参考书主要参考书?电路分析（第2版），胡翔骏，高等教育出版社 ，2007年电路分析（第2版），胡翔骏，高等教育出版社 ，2007年?模拟电子技术基础（第四版），童诗白等，高 等教育出版社，2006年模拟电子技术基础（第四版），童诗白等，高 等教育出版社，2006年?Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits，Anant Agarwal and Jeffrey H. Lang， Morgan Kaufmann Publishers，2005Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits，Anant Agarwal and Jeffrey H. Lang， Morgan Kaufmann Publishers，2005?电子学（第二版），Paul Horowitz and Winfield Hill，电子工业出版社，2005年电子学（第二版），Paul Horowitz and Winfield Hill，电子工业出版社，2005年考核方式与成绩评定考核方式与成绩评定?平时考核，占总成绩20%平时考核，占总成绩20%?中期考核，开卷笔试，占总成绩20%中期考核，开卷笔试，占总成绩20%?期末考核，开卷笔试，占总成绩60%期末考核，开卷笔试，占总成绩60%第一章 电路与电路模型第一章 电路与电路模型?电路和电路模型电路和电路模型?电路的基本物理量电路的基本物理量?基尔霍夫定律基尔霍夫定律?电阻元件 电容元件 电感元件电阻元件 电容元件 电感元件?独立电源和受控源独立电源和受控源?二极管、晶体管和场效应管二极管、晶体管和场效应管?两类约束和电路方程两类约束和电路方程§§1-1电路的基本概念电路的基本概念?电路(实际电路)电路(实际电路)电路的作用电路的作用 ：?提供能量；提供能量；?传输和处理信号；传输和处理信号；?测量；测量；?存储信息。

存储信息电路模型电路模型在一定的条件下, 忽略器件的次要 因素,用一个模型来表征其主要性 质,该模型称为理想元件用理想元件构成的电路称为电路 模型在一定的条件下, 忽略器件的次要 因素,用一个模型来表征其主要性 质,该模型称为理想元件用理想元件构成的电路称为电路 模型集总假设集总假设集总元件集总电路集总元件集总电路条件：器件尺寸 0 ；；?若真实方向与参考方向相反若真实方向与参考方向相反, i 0 ；； ?若真实方向与参考方向若真实方向与参考方向相反相反, u 0 吸收吸收功率功率 p >0，，P ≥≥0， 正电阻始终吸收（消耗）功率 正电阻始终吸收（消耗）功率特例：开路与短路特例：开路与短路开路短路开路短路例例:abI = - -1A10Ω 求电阻两端的电压解：Ω 求电阻两端的电压解：Uab= ――RI = －－(10)××(－－1) = 10V Uba= RI = (10)××(－－1) = －－10V负电阻（负电阻（R＜＜0））--------产生功率，向外提供能量产生功率，向外提供能量线性电阻元件与电阻器线性电阻元件与电阻器电阻器有二端或三端（例如电位器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、电流的限制等。

在使用 时，注意其额定功率、电压、电流的限制等通过实验测出的电阻器关联参考方向下的通过实验测出的电阻器关联参考方向下的VCR曲 线曲 线 u0i Im-Im如果如果i∈∈(-Im, Im)，电阻器的，电阻器的VCR曲线与电阻的曲线与电阻的 VCR曲线基本吻合曲线基本吻合RbRbaR aRcbcba ac cR)1 (α−Rα在功率允许条件下，可以将电阻器抽象为电阻在功率允许条件下，可以将电阻器抽象为电阻, 电阻——电阻器模型在功率允许条件下电阻——电阻器模型在功率允许条件下,电位器抽象为两个电阻的组合电位器抽象为两个电阻的组合, 两个电阻的组合——电位器模型两个电阻的组合——电位器模型例: 100 Ω电阻器，额定功率为1W，问电流和 电压的使用范围？解: （额定电流值）（额定电压值）例: 100 Ω电阻器，额定功率为1W，问电流和 电压的使用范围？解: （额定电流值）（额定电压值）A101====RPINVRIUNN10= == =作业：各线性电阻的电压、电流和电阻如图， 求图中的未知量作业：各线性电阻的电压、电流和电阻如图， 求图中的未知量§1- 5 独立电压源和独立电流源§1- 5 独立电压源和独立电流源?电压源电压源+-us一种理想二端元件两端总能保持一种理想二端元件两端总能保持 一定的电压一定的电压而不论流过的电流是 多少。

而不论流过的电流是 多少U US Sui0Us?电流特性： 其电流由外电路决定电流特性： 其电流由外电路决定i : -∞ →∞ →+ ∞∞?电压特性：恒值电压电压特性：恒值电压例 求下两图电压源的功率P例 求下两图电压源的功率P+- -2V2A+- -- -3V- -3AP = -2 ×2 = -4 WP = (-3) ×(-3) = 9 W(产生功率)(吸收功率)P = -2 ×2 = -4 WP = (-3) ×(-3) = 9 W(产生功率)(吸收功率)?电压源既可电压源既可产生产生功率，也可功率，也可吸收吸收功率例 求下列各图中的例 求下列各图中的I和和UI+- -10V+- -UU = 10V I = 2AU = 10 V I = 0I+- -10V+- -U5Ω Ω例求例求K断开和闭合时 的断开和闭合时 的UK和和U解：当K 断开时，断开时， U = 0，，UK= US －－U = 10V当当K 闭合时，闭合时， UK = 0，，U = Us = 10 VK+- -10V+- -UsUk+- -U10 Ω Ω例例I1I2I3 abcd+-5V+-8V+-12V2 Ω Ω2 Ω Ω1 Ω Ω4 Ω Ω1 Ω Ω2 Ω Ω2 Ω Ω1.求求I1 , I2 , I3 2.求求Uab,Ucd解：解：(1) I3= 0 →→I1= I2 = I；； 10 I + 8 －－12 = 0 →→I = (12 －－8) / 10 = 0.4 A (2) Uab＝＝5 I + 8 = 10 V，， Ucd＝＝Uab－－5 = 5 V ?电流源电流源Is(is)从一种理想二端元件的端钮上总能向 外提供从一种理想二端元件的端钮上总能向 外提供一定的电流一定的电流而不论其两端的电 压为多少。

而不论其两端的电 压为多少电压特性：电压特性：u : -∞ →∞ →+ ∞∞?电流特性：恒值电流其电压由外电路决定电流特性：恒值电流其电压由外电路决定iu0Is例例:++--iu2A8V3 Ω求求i、、u和三个元 件的功率和三个元 件的功率P解：i = 2 A，，u = 3i －－8 = －－2 V PI = ――ui = 4 WPU= －－8i = －－16 WPR = R i 2 = 12 W即满足 ∑即满足 ∑P = 03、发电机、电池和光电池、发电机、电池和光电池?实际电源的电路模型实际电源的电路模型ab+ -ui实际干 电池实际干 电池R0 0IsciINUocu+-Ro Uoc+-uabiu = Uoc－－R0 iR0 ＝＝Uoc/ Isc?内电阻内电阻 ?电压源模型电压源模型ab+ -ui实际光 电池实际光 电池R0 0UocuUNIsciGoIsc+-uabii = Isc－－G0 uG0 ＝＝Isc/ Uoc?内电导内电导 ?电流源模型电流源模型作业：求图示各电路的电压作业：求图示各电路的电压u和电流和电流i当电源内阻不能忽略时，可采用这 两种电路模型表征实际的电压源和 实际的电流源当电源内阻不能忽略时，可采用这 两种电路模型表征实际的电压源和 实际的电流源§§1 - 6 电容元件动态元件 ----电容元件和电感元件的VCR都涉 及微分或积分关系。

动态电路 ----含有动态元件的电路称为动态电路电容元件动态元件 ----电容元件和电感元件的VCR都涉 及微分或积分关系动态电路 ----含有动态元件的电路称为动态电路? 电容元件的定义电容元件的定义q0 0u在在 u – q 平面上由一 条过原点曲线所确 定的二端元件称为 电容元件即由 电荷和电压相约束 的元件）平面上由一 条过原点曲线所确 定的二端元件称为 电容元件即由 电荷和电压相约束 的元件）线性时不变电容元件:线性时不变电容元件:u1C 1Cq0 0 q = CuC ---- 电容（正值常数）单位: 法拉（电容（正值常数）单位: 法拉（F））q(t)C+-+- u(t)? 电容元件的电压和电流约束关系电容元件的电压和电流约束关系+-+-Ciu q-+-+dtduCdtdqti====)(? ic的大小与的大小与 uc的大小无关，而是取决 于的大小无关，而是取决 于 uc的变化率，若的变化率，若 u(t) = 常数常数(直流直流)，则，则 C 相当于开路；相当于开路；? ic与与 uc的波形不同的波形不同2121uC(V )01340134t(S )ic(A)01234t(S)1-11-1则则 ( 设设C=1F )电容元件的电容元件的VCR还可写成：还可写成：ξξ+=ξξ+ξξ=ξξ=ξξ+=ξξ+ξξ=ξξ=∫∫∫∫∫∫∫∫∞−∞−∞−∞−diCudiCdiCdiCtuttt000)(1)0()(1)(1)(1)(式中式中∫ ∫∞−∞−ξξ=ξξ=0)(1)0(diCu称为电容电压的初始 值。

称为电容电压的初始 值Ciuu(0)也称为电路的初始状态也称为电路的初始状态 说明：电容元件还有一个重要性质说明：电容元件还有一个重要性质—电容电压的记忆性 即某一时刻电容电压的记忆性 即某一时刻 t 的电容电压，并不取决于 该时刻的 电流，而是取决于从的电容电压，并不取决于 该时刻的 电流，而是取决于从-∞到∞到 t 所有时刻的电流值 所以，电容电压有所有时刻的电流值 所以，电容电压有“记忆记忆”电流的作用，电容是记 忆元件如果不知道电流的作用，电容是记 忆元件如果不知道–∞到∞到 0 时刻的电流，但给出时刻的电流，但给出u(0)和和 (0，，t )区间的电流，也可求出区间的电流，也可求出u(t)例 已知例 已知u(0)=2V, 求求u(t),t ≥≥0, 并画出并画出u(t)的波形的波形i(t)+-+-2 Fu(t)i(t)(A) 102t(s)解解: (1) 0≤≤t≤≤2S2221)0()( 0tdutut+=ξ+=+=ξ+=∫ ∫u(2)=3V(2) t > 2SVdutut3021)2()( 2=ξ⋅+==ξ⋅+=∫ ∫3 22u(t) (V)t(s)? 电容的贮能求任意时刻电容的贮能求任意时刻t电容的贮能电容的贮能WC(t)设设 t =0 时，时，uc(0)=0，则，则∫∫∫∫ξξξ=ξξ=ξξξ=ξξ=ttCdiudptW 00)()()()()(21)(2)(00tCuuduCddduCutut==ξξξ===ξξξ=∫∫∫∫由于电容电压确定了电容的储能状态，所以 称电容电压为状态变量。

由于电容电压确定了电容的储能状态，所以 称电容电压为状态变量关于电容储能的说明：关于电容储能的说明：(1)WC(t)只与该时刻只与该时刻 t 的电容电压值有关，与电 容的电流值无关由于电压与电场有关，所以电 容是 一种储藏电场能量的元件的电容电压值有关，与电 容的电流值无关由于电压与电场有关，所以电 容是 一种储藏电场能量的元件2)WC(t)≥≥0,但有时增长但有时增长,有时减少 ∵有时减少 ∵ p(t) = dW / dt ∴当∴当WC(t) ↑时，↑时，p(t)>0; (吸收能量吸收能量) 当当WC(t) ↓时，↓时，p(t)0，。