清华大学电路原理-于歆杰.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,第2章 简单电阻电路分析,2.1 电阻,2.2 电源,2.3 MOSFET,2.4 基尔霍夫定律,2.6 运算放大器,2.5 电路的等效变换,2.7 二端口网络,2.8 数字系统的基本概念,2.9,用MOSFET构成数字系统的基本单元门电路,1,.,一、电阻(,resistor,),2.1 电阻,R,(1)电压电流采用关联参考方向,R,i,u,+,u,R i,R,电阻(,resistance,),单位：,(欧),二、欧姆定律(,Ohms Law,),2,.,令,G,1/,R,G,电导(,conductance,),欧姆定律(关联参考方向下):,i,G u,单位：S(西)(Siemens，西门子),关联参考方向下线性电阻器的,u-i,关系:,R,=tan,u,i,0,u,R i,3,.,(2)电压电流非关联参考方向,R,i,u,+,欧姆定律:,u,Ri,或,i,Gu,公式的列写必须根据参考方向！,4,.,R,i,u,+,当,R,=0(,G,=,)，视其为短路。,u,=0,i,由外电路决定。,当,R,=,(,G,=,0,)，视其为开路。,i,=0,u,由外电路决定。,u,i,0,开路,u,i,0,短路,三、开路与短路,5,.,R,i,u,+,R,i,p,发,ui,(,Ri,),i,i,2,R,p,吸,ui,i,2,R,u,2,/R,功率：,u,+,无论参考方向如何选取，电阻始终消耗电功率。,u,(,u/R),u,2,/R,或,p,吸,u,(,i,),i,2,R,u,2,/R,(,Ri,)(,i,),四、电阻消耗的功率,6,.,阻值功率,五、电阻的额定值,7,.,几种常见材料的0电阻率与温度系数,材料,银,铜,铝,铁,碳,镍铬合金,0/,m,1.510,-8,1.610,-8,2.510,-8,8.710,-8,350010,-8,11010,-8,/,(,-1,),4.010,-3,4.310,-3,4.710,-3,5.010,-3,5.010,-4,1.610,-4,六、决定阻值的因素,8,.,电阻器的尺寸,主要取决于什么？,贴片电阻,体积小,重量轻,可靠性高,碳膜电阻,阻值范围宽,价格低廉,金属膜,电阻,稳定性高,精度高,线绕电阻,功率大,七、电阻器,9,.,非线性电阻,满足齐次性和可加性，即,A,e,1,(,t,),+,B,e,2,(,t,),A,r,1,(,t,),+,B,r,2,(,t,),成立,e,1,(,t,),r,1,(,t,),线性网络,e,2,(,t,),r,2,(,t,),线性网络,激励,响应,网络,线性电阻,八、非线性电阻,10,.,线性时变电阻,u,t,=,R,t,i,t,R,(,t,),+,u,(,t,),i,(,t,),电阻,R,t,是时间,t,的函数,e,(,t,),r,(,t,),非时变元件,e,(,t-,),r,(,t-,),非时变元件,即输出响应与输入信号,外加时刻无关。,线性非时变电阻,u,t,=,R,i,t,九、时变电阻,返回目录,11,.,一、独立电源(,independent source,),2.2 电源,（1）特点,（a）,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。,电路符号,u,S,1.理想电压源（,ideal voltage source,）,12,.,（2）伏安特性,（a）若,u,S,=,U,S,，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与电源中的电流无关。,u,S,+,_,i,u,+,_,U,S,u,i,0,（b）若,u,S,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,。,（c）电压为零的电压源，伏安曲线与,i,轴重合，相当于,短路状态,。,13,.,（3）理想电压源的开路与短路,u,S,+,_,i,u,+,_,R,（a）开路：,R,，,i,=0，,u,=,u,S,。,（b）,理想电压源不允许短路（此时电路模型（,circuit model,）不再存在）。,U,S,+,_,i,u,+,_,r,U,S,u,i,0,u,=,U,S,r i,实际电压源,（,physical source,）,14,.,2.理想电流源（,ideal current source,）,（1）特点,（a）,电源电流由电源本身决定，与外电路无关；,（b）电源两端电压,由外电路决定。,电路符号,i,S,U,I,R,1A,例,15,.,（2）伏安特性,（a）若,i,S,=,I,S,，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与端电压无关。,I,S,u,i,0,i,S,i,u,+,_,（b）若,i,S,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,（c）,电流为零的电流源，伏安特性曲线与,u,轴重合，相当于开路状态。,16,.,（3）理想电流源的短路与开路,R,（2）,理想电流源不允许开路（此时电路模型不再存在）。,（1）短路：,R,=0,，,i,=,i,S,，,u=,0,，,电流源被短路。,i,S,i,u,+,_,（4）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。,17,.,（5）功率,i,S,i,u,+,_,i,S,i,u,+,_,p,发,=ui,S,p,吸,=ui,S,p,吸,=ui,S,p,发,=ui,S,18,.,二、,受控电源（非独立源）,（,controlled source or dependent source,）,电路符号,+,受控电压源,受控电流源,1.定义,电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路（或元件）的电压（或电流）的控制。,19,.,一个受控电流源的例子（MOSFET）,D,S,G,MOSFET,U,GS,U,DS,I,DS,受控源与独立源的比较:,(1)独立源电压(或电流)由电源本身决定，而受控源电压(或电流)直接由控制量决定。,(2)独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，而受控源在电路中不能作为“激励”。,I,DS,U,DS,电阻,电流源,20,.,一个MOSFET可以用四端模型来表示。,受控源是一个四端元件,控制支路,支路电压,支路电流,受控源,受控电压源,受控电流源,f,(,u,GS,),控制部分,受控部分,u,GS,21,.,（1）电流控制的电流源（Current Controlled Current Source）,:,电流放大倍数,r,:转移电阻,u,1,=0,i,2,=,b,i,1,u,1,=0,u,2,=,r i,1,2.分类,（2）电流控制的电压源（Current Controlled Voltage Source）,CCCS,b,i,1,+,_,u,2,i,2,_,u,1,i,1,+,_,u,1,i,1,+,_,u,2,CCVS,+,_,_,r i,1,+,_,u,2,i,2,CCVS,+,_,+,+,22,.,g,:转移电导,:电压放大倍数,i,1,=0,i,2,=,g u,1,i,1,=0,u,2,=,u,1,(3)电压控制的电流源（Voltage Controlled Current Source）,(4)电压控制的电压源（Voltage Controlled Voltage Source）,VCCS,gu,1,+,_,u,2,i,2,+,_,u,1,i,1,_,u,1,i,1,u,1,+,_,u,2,i,2,VCVS,+,_,+,23,.,3.受控源与独立源的比较,(1)独立源电压（或电流）由电源本身决定，与电路中其他电压、电流无关，而受控源电压（或电流）直接由控制量决定。,(2)独立源作为电路中“激励（,excitation,）”，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，在电路中不能作为“激励”。,返回目录,24,.,2.3 MOSFET,Prescott内核P4,10,8,个晶体管,（双极、MOS）,吴刚耳机放大器,日立N沟道,2SK214型,MOSFET,CPU供电电路,中的MOSFET,最大功率达200W,的电力MOSFET,小：线宽,0.15,m,大：10cm,25,.,D,S,G,D,S,G,2n7000,一、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的结构与符号,N沟道增强型MOSFET,26,.,D,S,G,U,GS,MOSFET,U,DS,I,DS,U,DS,=5V,I,DS,U,GS,截止区(A),U,T,时，MOSFET截止,改变,U,DS,的大小对曲线影响不大,U,GS,U,T,后，MOSFET的D、S间导通。,转移特性曲线,二、MOSFET的电气性质,27,.,D,S,G,U,GS,MOSFET,U,DS,I,DS,I,DS,U,DS,U,GS,=5V,U,GS,=4V,U,GS,=3V,三极管区/,可变电阻区,饱和区/,恒流区,输出特性曲线,28,.,导通后,U,GS,U,T,+,U,DS,的时候，,MOSFET,的,D,、,S,间呈,电阻特性,。,29,.,1 截止区,条件：,性质：,3 三极管区,条件：,性质：,R,ON,2 饱和区,条件：,性质：,D,S,G,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,R,ON,三、MOSFET的等效电路,30,.,四、MOSFET的模型,开关电阻（SR）模型:,截止状态,导通状态,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,R,ON,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,R,ON,31,.,截止状态,导通状态,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,U,GS,U,DS,I,DS,U,S,开关电流源（SCR）模型:,返回目录,32,.,2.4 基尔霍夫定律,一、几个名词,支路,(,branch,)：,电路中通过同一电流的每个分支。,回路,（,loop,）：,由支路组成的闭合路径。,b,=3,网孔,（,mesh,）：,对,平面电路,，每个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。,1,2,3,a,b,+,_,R,1,u,S1,+,_,u,S2,R,2,R,3,l,=3,n,=2,1,2,3,（Kirchhoff，基尔霍夫；18241887，Germany）,33,.,物理基础：电荷（electric charge）守恒，电流连续性。,i,1,i,4,i,2,i,3,令电流流出为“+”,i,1,+i,2,i,3,+i,4,=,0,i,1,+i,3,=i,2,+i,4,7A,4A,i,1,10A,-,12A,i,2,i,1,+,i,2,10(12)=0 ,i,2,=,1A,例,47,i,1,=,0 ,i,1,=,3A,二、基尔霍夫电流定律（,KCL,）,在任何,集总参数（,lumped parameter,）,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。,即,34,.,KCL的推广,A,B,i=,0,A,B,i,i,A,B,i,3,i,2,i,1,两条支路电流大小相等，,一个流入，一个流出。,只有一条支路相连，则,i=,0。,35,.,选定一个绕行方向：顺时针或逆时针。,R,1,I,1,U,S1,+R,2,I,2,R,3,I,3,+R,4,I,4,+U,S4,=,0,R,1,I,1,+R,2,I,2,R,3,I,3,+R,4,I,4,=U,S1,U,S4,例,取顺时针方向绕行：,-,U,1,-,U,S1,+U,2,+,U,3,+,U,4,+,U,S4,=0,-,U,1,+U,2,+,U,3,+,U,4,=,U,S1,-,U,S4,I,1,+,U,S1,R,1,I,4,_,+,U,S4,R,4,I,3,R,3,R,2,I,2,_,U,3,U,1,U,2,U,4,+,-,+,-,+,-,+,-,三、基尔霍夫电压定律（,KVL,）,在任何,集总参数（,lumped parameter,）,电路中，在任一时刻，沿任一闭合路径（按固定绕向)，各支路电压的代数和为零。,即,电阻压降,电源压升,36,.,A,B,l,1,l,2,U,AB,(,沿,l,1,),=U,AB,(沿,l,2,）,电位的单值性,推论,：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过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。,例,I,1,+,U,S1,R,1,I,4,_,+,U,S4,R,4,I,3,R,3,R,2,I,2,_,U,3,U,1,U,2,U,4,+,-,+,-,+,-,+,-,A,B,37,.,KCL，KVL小结：,（1）KCL,是对连到节点的支路电流的线性约束，KVL是对回路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。,（3）KCL,表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是电位单值性的具体体现（电压与路径无关）。,（4）KCL、KVL,只适用于集总参数的电路。,38,.,电路如图示，求,U,和,I,。,解,3+1,-,2+,I,=0，,I,=,-,2（A）,U,1,=3,I,=,-,6（V）,U+U,1,+3,-,2=0，,U,=5（V）,例2,求下图电路开关S打开和闭合时的,i,1,和,i,2,。,S打开：,i,1,=0,i,2,=1.5(A),i,2,=,i+,2,i,5,i+,5,i,2,=10,S闭合：,i,2,=0,i,1,=,i+,2,i,i,=10/5=2,i,1,=6(A),10V,5,5,i,1,i,2,i,i,2,S,-,+,解,例1,U,1,1A,3A,2A,3V,2V,3,U,I,+,+,+,+,-,-,-,-,返回目录,39,.,一、电阻等效变换,2.5 电路的等效变换,(1)电路特点,1.电阻串联(,series connection,),+,_,R,1,R,n,+,_,u,k,i,+,_,u,1,+,_,u,n,u,R,k,(a),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,（KVL）,：,40,.,等效,(2)等效电阻（,equivalent resistance,）,R,eq,+,_,R,1,R,n,i,u,R,k,u,+,_,R,eq,i,等效：对,外部电路端钮（,terminal,）以外,效果相同,R,eq,=,(,R,1,+R,2,+R,n,),=,R,k,(3)串联电阻上电压的分配,+,_,u,n,+,_,R,1,R,n,i,u,R,k,+,_,u,k,+,_,u,1,等效电阻等于串联的各电阻之和,41,.,例,两个电阻分压（,voltage division,），如下图所示。,（,注意方向!,）,（4）功率关系,p,1,=,R,1,i,2,，,p,2,=,R,2,i,2,，,，,p,n,=,R,n,i,2,p,1,:,p,2,:,:,p,n,=,R,1,:,R,2,:,:,R,n,总功率,p,=,R,eq,i,2,=(,R,1,+,R,2,+,+,R,n,),i,2,=,R,1,i,2,+,R,2,i,2,+,+,R,n,i,2,=,p,1,+,p,2,+,+,p,n,i,+,_,u,R,1,R,2,+,-,u,1,-,+,u,2,42,.,2.电阻并联（,parallel connection,）,i,n,R,1,R,2,R,k,R,n,i,+,u,i,1,i,2,i,k,_,（1）,电路特点,(a),各电阻两端分别接在一起，端电压为同一电压（KVL）；,(b)总电流等于流过各并联电阻的电流之和,（KCL）：,i=i,1,+i,2,+,+i,k,+,+i,n,43,.,等效,由,KCL,i=i,1,+i,2,+,+i,k,+,+i,n,=u G,eq,故有,uG,eq,=i=uG,1,+uG,2,+,+uG,n,=u,（,G,1,+G,2,+,+G,n,）,即,设,G,k,=,1,/R,k,（,k,=1，2，,，,n,）,G,eq,=G,1,+G,2,+,+G,k,+,+G,n,=,G,k,=,1,/R,k,（2）等效电导（,equivalent conductance,）,G,eq,G,eq,+,u,_,i,等效电导等于并联的各电导之和。,i,n,G,1,G,2,G,k,G,n,i,+,u,i,1,i,2,i,k,_,44,.,（3）并联电阻的分流（,current division,）,由,电流分配与电导成正比,得,对于两电阻并联，,有,R,1,R,2,i,1,i,2,i,45,.,（4）功率关系,p,1,=,G,1,u,2,，,p,2,=,G,2,u,2,，,，,p,n,=,G,n,u,2,p,1,:,p,2,:,:,p,n,=,G,1,:,G,2,:,:,G,n,总功率,p,=,G,eq,u,2,=(,G,1,+,G,2,+,+,G,n,),u,2,=,G,1,u,2,+,G,2,u,2,+,+,G,n,u,2,=,p,1,+,p,2,+,+,p,n,46,.,解,R,=4(2+(36)=2,3,例1,2,4,6,R,3,47,.,解,R,=(4040)+(303030)=30,例2,40,30,30,40,30,R,40,40,30,30,30,R,48,.,R,1,R,2,R,3,R,4,+,_,u,S,A,B,u,A,u,B,？,U,AB,=0,I,AB,=0,(2)已知电流为零的支路可以断开。,(1)已知电压为零的节点可以短接。,等电位点,等电位点之间开路或短路不影响电路的电压电流分布。,3.平衡电桥,49,.,（1）电阻的,三角形（,）联接,和,星形（,Y,）联接,形,联接,（,connection,）,R,12,R,31,R,23,i,3,i,2,i,1,1,2,3,+,+,+,u,12,u,23,u,31,Y形,联接,（,Y,connection,）,R,1,R,2,R,3,i,1Y,i,2Y,i,3Y,1,2,3,+,+,+,u,12Y,u,23Y,u,31Y,4.电阻的,Y 变换,50,.,等效条件,i,1,=i,1Y,，,i,2,=i,2Y,，,i,3,=i,3Y,，,且,u,12,=u,12Y,，,u,23,=u,23Y,，,u,31,=u,31Y,（2）,Y,电阻,等效变换（,equivalent transformation,)的条件,R,12,R,31,R,23,i,3,i,2,i,1,1,2,3,+,+,+,u,12,u,23,u,31,R,1,R,2,R,3,i,1Y,i,2Y,i,3Y,1,2,3,+,+,+,u,12Y,u,23Y,u,31Y,51,.,Y接:用电流表示电压,u,12Y,=R,1,i,1Y,R,2,i,2Y,接:用电压表示电流,i,1Y,+i,2Y,+i,3Y,=,0,u,23Y,=R,2,i,2Y,R,3,i,3Y,i,3,=u,31,/R,31,u,23,/R,23,i,2,=u,23,/R,23,u,12,/R,12,i,1,=u,12,/R,12,u,31,/R,31,（1）,（2）,（3）电阻的,三角形（,）联接,和,星形（,Y）联接的等效变换,R,12,R,31,R,23,i,3,i,2,i,1,1,2,3,+,+,+,u,12,u,23,u,31,R,1,R,2,R,3,i,1Y,i,2Y,i,3Y,1,2,3,+,+,+,u,12Y,u,23Y,u,31Y,52,.,由式,（2）,解得,i,3,=u,31,/R,31,u,23,/R,23,i,2,=u,23,/R,23,u,12,/R,12,i,1,=u,12,/R,12,u,31,/R,31,（1）,(3),根据等效条件，比较式,（3）,与式,（1）,，得由Y接,接的变换结果。,或,53,.,类似可得到由,接,Y,接的变换结果,或,54,.,由Y,由,Y,特例,若三个电阻相等(对称)，则有,R,=3,R,Y,（外大内小）,1,3,注意,(1),等效是指对外部（端钮以外）电路而言，对内不成立,；,(2)等效电路与外部电路无关。,R,31,R,23,R,12,R,3,R,2,R,1,55,.,例,桥,T,电路（,bridge-,T,circuit,）,1k,1k,1k,1k,R,E,1/3k,1/3k,1k,R,E,1/3k,1k,R,E,3k,3k,3k,56,.,解,通常有两种求入端电阻的方法,端口加电压求电流法,端口加电流求电压法,下面用,加流求压法,求,R,ab,R,ab,=U/I=,(1,-,b,),R,当,b,0，正电阻,正电阻,负电阻,u,i,U=,(,I,-,b,I,),R=,(1,-,b,),IR,当,b,1,R,ab,0，负电阻,例,求 a，b 两端的入端电阻（,input resistance,）,R,ab,。,I,b,I,a,b,R,R,ab,+,U,_,（,b,1）,5.含电阻和受控源二端网络的等效电阻,57,.,等效,R,等效,=U/I,一个无独立源的二端（,two-terminal,）电阻网络可以用一个电阻等效,。,一般情况下,小结,R,等效,+,U,_,I,无,源,+,U,_,I,求等效电阻的方法,(2)加压求流法；,(3)加流求压法。,(1)串并联；,58,.,二、电源等效变换,1.理想电压源的串、并联,串联,一般有,u,S,=,u,Sk,（,注意参考方向）,电压相同的电压源才能并联，且每个电源的电流不确定。,并联,等效,等效,u,S2,+,_,+,_,u,S1,+,_,u,S,+,_,5V,I,5V,+,_,+,_,5V,I,59,.,2.理想电流源的串、并联,可等效成一个理想电流源,i,S,（,注意参考方向）。,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。,串联:,并联：,i,S1,i,S2,i,S,k,i,S,60,.,例3,例2,例1,i,S,=,i,S2,i,S1,u,S,i,S,u,S,u,S,i,S,i,S,i,S,u,S1,i,S2,i,S1,u,S2,61,.,（1）实际电压源,U,S,U,U=U,S,R,i,I,I,+,_,U,S,R,i,+,U,_,R,I,R,i,I,u,i,0,其外特性曲线如下：,R,i,:电源内阻,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,62,.,（2）实际电流源,I=i,S,G,i,U,G,i,:电源内电导,一般很小。,G,i,+,_,i,S,U,I,I,S,U,I,G,i,U,u,i,0,其外特性曲线如下:,63,.,u=u,S,R,i,i,i=i,S,G,i,u,i=u,S,/R,i,u/R,i,通过比较，得等效的条件：,i,S,=u,S,/R,i,G,i,=,1,/R,i,i,+,_,u,S,R,i,+,u,_,i,G,i,+,u,_,i,S,（3）实际电压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、电流伏安关系保持不变。,64,.,由电压源模型变换为电流源模型：,等效,等效,由电流源模型变换为电压源模型,i,+,_,u,S,R,i,+,u,_,i,G,i,+,u,_,i,S,i,G,i,+,u,_,i,S,i,+,_,u,S,R,i,+,u,_,65,.,（2）所谓的,等效,是对,外部电路,等效，对,内部电路,是不等效的。,注意：,开路的电流源可以有电流流过并联电导,G,i,。,电流源短路时,并联电导,G,i,中无电流。,电压源短路时，电阻,R,i,中有电流；,开路的电压源中无电流流过,R,i,；,i,S,（3）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,。,（1）变换关系,数值关系；,i,S,i,i,+,_,u,S,R,i,+,u,_,i,G,i,+,u,_,i,S,例,66,.,应用,利用电源转换可以简化电路计算。,例1,I,=0.5A,6A,+,_,U,5,5,10V,10V,+,_,U,55,2A,6A,U,=20V,例2,5A,3,4,7,2A,I,+,_,15V,_,+,8V,7,7,I,67,.,注,:,受控源和独立源一样可以进行电源转换。,10V,例3,简化电路,1k,1k,0.5,I,+,_,U,I,10V,2k,+,_,U,+,500,I,-,I,1.5k,10V,+,_,U,I,U,=1500,I,+10,U,=2000,I-,500I+10,68,.,求图示电路中,R,f,为何值时其获得最大功率，并求此最大功率。,U,S,R,f,R,i,I,解,时，,R,f,获最大功率,得,R,f,=,R,i,即：,直流电路最大功率传输定理,（,maximum power transform theorem,）,4.最大功率传输,返回目录,69,.,一、运算放大器的电气特性,2.6 运算放大器,1,2,3,4,5,6,7,8,封装的8脚运放,补偿,补偿,同向输入,反向输入,负电源,正电源,空,输出,主要关心的端子：,反相输入、同相输入、输出、正电源、负电源,1.端子,70,.,反相输入,同相输入,输出,正电源,负电源,电路符号,2.电路符号,-,+,+,V,+,V,-,简化的电路符号,a,b,o,71,.,3.运算放大器的端电压,a：,反相输入端（,inverting input,），输入电压,u,-,。,b：同相,输入端（,noninverting input,），输入电压,u,+,。,o：输出端（,output,），输出电压,u,o,。,A,：开环电压放大倍数（,open-loop gain,）。,:,公共端（接地端）。,+,_,_,+,u,+,u,-,+,_,u,o,a,o,+,_,u,d,u,d,_,+,A,+,b,+,_,U,S,+,_,U,S,72,.,U,sat,-,U,sat,U,ds,-,U,ds,u,o,u,d,0,线性工作区,|,u,d,|,U,ds,则,u,o,=,U,sat,u,d,0,反向饱和区,u,d,u,-,u,o,U,sat,u,+,u,-,u,o,U,sat,u,+,u,-,u,o,U,sat,-U,sat,0,无反馈(开环),1.电压比较器,87,.,2.正反馈,将Op Amp的输出引到非反相输入端,-,+,+,+,_,u,o,+,_,u,i,i,-,i,+,正反馈,Op Amp,输出端有微小正扰动,输入端待放大信号变大,输出端信号变大,扰动被放大,u,o,为,U,sat,或,U,sat,虚短不再适用,虚断仍然适用,？,88,.,+,-,+,+,_,u,o,+,_,u,i,R,R,虚短不再适用,虚断仍然适用,正反馈，,u,o,为,U,sat,或,-,U,sat,设,u,o,U,sat,，则,u,u,i,0.5,U,sat,，根据正反馈的性质，,u,o,变为,U,sat,此时,u,u,i,U,sat,/2时，,u,o,维持,U,sat,不变。,一旦,u,i,0.5,U,sat,，根据正反馈的性质，,u,o,变为,U,sat,u,i,u,o,-,U,sat,/2,U,sat,/2,U,sat,-,U,sat,滞回比较器,(Hysteresis Comparator),调整两个电阻,阻值比,可,改变,滞回宽度,0,滞回宽度,3.滞回比较器,返回目录,89,.,2.7 二端口网络,复习与准备,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口网络。,u,i,i,+,-,i,1,i,2,i,2,i,1,u,1,u,2,+,-,+,-,线性,RLCM,受控源,90,.,二端口,i,2,i,1,i,1,i,2,具有公共端的二端口,i,2,i,1,i,1,i,2,四端网络,i,4,i,3,i,1,i,2,91,.,不满足端口条件,1,-,1,，,2,-,2,是二端口。,3,-,3,，,4,-,4,不是二端口，,是四端网络。,例,i,1,i,2,i,2,i,1,u,1,+,u,2,+,2,2,1,1,R,i,i,1,i,2,3,3,4,4,-,因为,92,.,约定：,（1）本章讨论范围,网络内部不含独立源，网络仅含有线性,R,、,L,、,C,、,M,与线性受控源。本章仅讨论由线性电阻和受控源构成的网络。,（2）参考方向,线性电阻,R,和受控源,i,1,i,2,i,2,i,1,u,1,u,2,+,-,+,-,1,1,2,2,（3）在讨论参数和参数方程时，电压、电流用瞬时值,u,、,i,或恒定值（直流）符号,U,、,I,表示。,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。,93,.,一、二端口网络的参数和方程,端口电压、电流关系可由六种不同的方程来表示，即可用,6套,参数描述二端口网络。,+,+,-,-,线性无源,表示端口电压和电流关系的物理量有,4个：,，,，,，,94,.,1.用电压表示电流：,G,参数和方程,令,矩阵形式,+,-,+,-,二端口,95,.,G,参数的,实验测定：,+,-,二端口,+,-,二端口,自电导,自电导,转移电导,转移电导,如何进行？,类比一端口网络端口电导的求法,称,G,为,短路电导参数矩阵。,+,-,+,-,二端口,希望用,G,参数,表示该二端口,加压求流,96,.,G,12,=,G,21,互易二端口,+,-,二端口,+,-,二端口,互易二端口网络,四个参数中,只有三个是独立的,。,由线性电阻组成的二端口,互易定理,互易二端口,97,.,例1,求,G,参数。,解,G,b,+,+,G,a,G,c,G,b,+,G,a,G,c,G,b,+,G,a,G,c,互易二端口,法1,98,.,例,求,G,参数。,解,法2,：端口电压电流关系,G,b,+,+,G,a,G,c,99,.,对称二端口只有,两个参数是独立,的。,对称二端口,G,12,=,G,21,G,11,=,G,22,两个端口互换后外特性一样,+,-,二端口,+,-,二端口,G,11,=,G,22,G,12,=,G,21,100,.,若,G,a,=,G,c,有,G,12,=,G,21,，,又,G,11,=,G,22,，为对称二端口。,结构对称的二端口,对称二端口,（电气对称）,G,b,+,+,G,a,G,c,101,.,2,.,用电流表示电压：,R,参数和方程,由,G,参数方程,即,其中,=,G,11,G,22,G,12,G,21,+,-,+,-,二端口,解出,102,.,其矩阵形式为,称,R,为,开路电阻,参数矩阵。,R,参数的实验测定：,103,.,互易二端口,对称二端口,若 矩阵,R,与,G,非奇异,则,G,12,=,G,21,G,12,=,G,21,G,11,=,G,22,104,.,例,求所示电路的,R,参数。,R,b,+,+,R,a,R,c,法1,法2,互易二端口,端口电压电流关系,105,.,3.用输出表示输入：,T,参数和方程,由(2)得,将(3)代入(1)得,即,如何用,u,2,和,i,2,来表示,u,1,和,i,1,？,(注意负号）,令：,称为传输,参数(,T,)矩阵,106,.,互易二端口,对称二端口,T,11,T,22,-,T,12,T,21,=1,G,12,=,G,21,G,11,=,G,22,则,T,11,=,T,22,G,12,=,G,21,T,11,T,22,-,T,12,T,21,=1,107,.,T,参数的实验测定：,开路参数,短路参数,108,.,例,求,T,参数。,+,+,1,2,2,i,1,u,1,u,2,u,2,+,+,1,2,2,i,1,i,2,u,1,+,1,2,2,i,1,i,2,u,1,法1：,法2：,先写出,G,或,R,参数，再解出,T,参数。,法3：,根据KCL、KVL列方程并整理。,109,.,4.,H,参数和方程,H,参数方程:,H,参数也称为混合参数，常用于双极型晶体管等效电路。,+,-,+,-,二端口,110,.,2.线性无源二端口,小结：,1.线性二端口参数的求法,(1)一端开路或短路,(2),求端口的电压电流关系,3.含有受控源的电路一般有4个独立参数,电阻二端口,互易二端口3个独立参数,对称二端口,2个独立参数,111,.,二、二端口网络的等效电路,二端口吸收的功率,1.由,R,参数方程画等效电路,+,+,R,22,+,+,R,11,112,.,原方程改写为,+,R,11,-,R,12,R,22,-,R,12,R,12,+,+,同一个参数方程，可以画出结构不同的等效电路。,等效电路不唯一。,如果只用一个受控源,电路综合,113,.,互易网络,网络对称(,R,11,=,R,22,)则等效电路也对称。,R,12,=,R,21,+,R,11,-,R,12,R,12,R,22,-,R,12,+,+,R,11,-,R,12,R,22,-,R,12,R,12,+,+,114,.,2.由,G,参数方程画等效电路,+,+,G,11,G,22,115,.,3.由互易网络的传输参数，求,T,形等效电路,+,R,1,R,2,R,3,+,R,2,=1/,T,21,R,1,=(,T,11,-,1)/,T,21,R,3,=(,T,22,-,1)/,T,21,T,11,T,21,T,22,116,.,1.级联（链联）,T,+,T,+,+,T,+,+,+,可推广到,n,个二端口级联的关系。,三、二端口网络的联接,117,.,2.并联：,输入端口并联，输出端口并联,+,+,G,+,+,G,+,+,G,可推广到,n,个二端口并联的关系。,118,.,(1)两个二端口并联时，其端口条件可能被破坏,此时上述关系式就不成立。,1A,+,10,5,2.5,10V,5V,+,2A,1A,2A,1A,2A,1A,1A,1A,1A,2.5,2.5,10V,+,5V,+,1A,注意：,119,.,不是二端口,不是二端口,并联后端口条件破坏,4A,-1,A,2A,1A,2A,2A,0,0,1A,10,10V,5V,5,2.5,2.5,2.5,+,+,1A,2A,4A,4A,1A,1A,120,.,例,R,1,R,4,R,2,R,3,R,1,R,2,R,3,R,4,(2)具有公共端的二端口，将公共端并在一起将不会破坏端口条件。,121,.,3.串联：,输入端口串联，输出端口串联,+,+,R,+,+,R,+,+,两个二端口串联时，端口条件也可能被破坏。,R,可推广到,n,个二端口串联的关系。,返回目录,122,.,2.8 数字系统的基本概念,二值逻辑：0 和 1,不仅可以表示具体的数值，而且可以两种不同的逻辑状态。,事情的是与非,电压的高与低,开关的通和断,电灯的亮与灭,一、什么是逻辑？,123,.,二、逻辑代数的三种运算,逻辑与：,逻辑或：,逻辑非：,1,&,1,124,.,真值表,逻辑表达式,Y,1,与,A,相反,A,、,B,同为1时,Y,2,为1,A,、,B,同为0时,Y,3,为0,A,1,0,1,0,Y,1,0,1,0,1,Y,2,1,0,0,0,B,1,0,0,1,Y,3,1,0,1,1,三、表示逻辑的两种方法,125,.,A,B,C,Y,Step1：制表,Step2：写出所有,A,、,B,、,C,的组合,Step3：根据每个组合写出对应的,Y,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,0,0,0,0,1,1,1,四、根据逻辑表达式获得真值表,126,.,A,B,C,Y,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,0,0,0,0,1,1,1,Step1：写出所有使得,Y,为1的,A,、,B,、,C,组合方式,Step2：将这些组合用“或”运算连接起来,Step3：利用某种方式化简得到的逻辑表达式,五、根据真值表获得逻辑表达式,127,.,六、常用逻辑门,1,&,1,128,.,七、逻辑表达式的逻辑门实现,A,B,C,返回