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文檔簡介
1、1實際電路:實際電路是各個器件按照一定的方式相互連接而構 成電流的通路。以實現電能或電信號的產生、傳輸、轉換、控制 和處理等。模型:是對實體的特征和變化規律的一種表示或者抽象。理想電路元件:理想電路元件是用數學關系式嚴格定義的假想元 件,每一種理想電路元件都可以表示其實際器件的其中主要的一 種電磁性能,理想電路元件是電路模型的最小組成單元。R、L、C是電路中的三類基本元件電路模型:電路模型是實際電路在一定條件下的科學抽象和足夠 精確的數學描述。集總概念:當實際電路的尺寸遠小于電路工作時電磁波的波長 時,可以把元件的作用集總起來,這樣的元件叫做集總元件,這 樣的電路參數叫做集總參數,由集總元件構
2、成的電路稱為集總電 路。分布概念:當實際電路的尺寸可以電路工作時電磁波的波長相比 擬時,電路中同一瞬間相鄰兩點的電位和電流都不相同,這樣的元件叫做分布元件,這樣的電路參數叫做分布參數, 由分布元件 構成的電路叫做分布電路。集總電路的分類:(1)靜態電路(2)動態電路二端元件: 具有兩個端子的元件叫做二端元件,又叫單口元件 支路: 電路的每一個二端元件稱為一條支路, 流經元件的電流叫 做支路電流,元件的端電壓叫做支路電壓。節點:電路中兩條或兩條以上的支路的公共連接點叫做節點。回路:電路中由支路組成的任一閉合路徑稱為回路。網孔:內部不含有支路的回路叫做網孔。網絡:一般把含有元件較多的電路稱為網絡。
3、有源網絡: 內部含有獨立電源的網絡無源網絡: 內部不含獨立電源的網絡平面網絡:可以畫在一個平面上而不出現任何支路交叉現象的網 絡。非平面網絡 :不屬于平面網絡即為非平面網絡。KCL :對于任一集總電路的任一節點,在任一時刻,流進(或流 出)改節點的支路電流的代數和為零。 或表示為流入任一節點的 支路電流的等于流出任一節點的支路電流。KVL: 對于任一集總電路的任一回路,在任一時刻,沿著該回路 的所有支路電壓的代數和為零。 或表示為回路中各支路電壓升的 代數和等于各支路電壓降的代數和。VCR:元件電壓和電流的關系電阻:任何一個二端元件,如果在任一時刻,u(t)和i(t)之間存在代數關系f(u,i
4、)=0,即這一關系可以用 u-i平面上的一條曲線所決 定,而不論電壓或電流的波形如何, 則此二端元件稱為電阻元件。電阻元件: 電阻元件是從實際元件抽象出來的模型。有源元件: 可以向外電路提供能量的元件無源元件 :從不向外電路提供能量的元件有源一定含源,而含源不一定有源。電阻元件的特性:(1) 無記憶性(2) 單向性和雙向性電壓源: 無論流過的電流的大小, 其兩端的電壓總能保持一定的 值,這種元件叫做電壓源。電壓源即可以提供能量,也可以消耗厶匕円、能量。電流源: 無論其兩端的電壓多少,流過它的電流為恒定值,這樣 的元件叫做電流源。電流源即可以提供能量,也可以消耗能量。 把沒有并聯電阻的電流源叫做
5、無伴電流源。受控源: 實際電路中常常有一種不獨立的“電源” ,其電壓或電流不獨立存在, 而是受控于電路某部分的電流或電壓, 但它們可 以像獨立電源那樣輸出電壓、 電流和功率, 這種非獨立的電源叫 做受控源。受控源可分為四種,電壓控制電壓源(VCVS)、電流控制電壓源(CCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電流 源(CCCS。受控源是一種線性、非時變的雙口元件。獨立源和受控源的對比: ( 1)相同點: 1)獨立源和受控源都是 有源元件。 2)獨立源和受控源的分析方法相似。( 2)不同點: 1)獨立源 是獨立量,受控源是非獨立量,不能 獨立存在。 2)獨立源是一種激勵,而受控源不是。3)
6、獨立源表示激勵作用,而受控源表示耦合作用。兩類約束:( 1)由元件決定的元件約束,即 VCR( 2)由元件之間連接而引起的幾何約束,也成為拓撲約 束,即基爾霍夫定律。2b支路電流法步驟:(1)先列出獨立的KCL方程(2)再列出獨立的 KVL 方程(3)最后列出 VCR 方程1b支路電流法步驟:(1)設定各支路的電流的參考方向(2)對(n-1)個獨立節點,按 KCL列寫(n-1)個獨立的節點電流方程。(3)選取b-(n-1)個獨立回路,并設定其繞行方向,按KVL列寫出b-(n-1)個以支路電流為變量的獨立回路方程。( 4)聯立求解以上 b 個方程組,求得支路電流,再求得其他響應。網孔分析法的一般
7、形式:R11iM1+R12iM2+R13iM3=uS11R21iM1+R22iM2+R23iM3=uS22R31iM1+R32iM2+R33iM3=uS33G 21uN1 +G 22uN2+G 23uN3=i s22G 31uN1 +G 32uN2+G 33uN3=i s33/R忙 R22、R33分別稱為網孔1、2、3的自電阻。R12、R13、R21、 R23、R3I、R32分別為網孔1、2、3之間的互電阻。Usii、Us22、Us33 分別為網孔 1、 2、 3中各電壓源電壓升的代數和。網孔分析法只 能適用平面電路。節點分析法的一般形式:s11G 11u N1 +G 12uN2+G 13uN
8、3=i/G忙G22、G33分別稱為節點1、2、3的自電導。G12、G13、G21、G23、 G31、 G 32 分別為節點 1、 2、3 之間的互電導。 iS11、 iS22、 iS33 分別為電流源輸送給節點 1、2、3 的電流的代數和。運算放大器: 運算放大器是集成電路技術制作的一種電壓放大倍 數很高的多端元件。 由于早期用于模擬計算機當中, 當配以適當 的的外部反饋電路,能完成加減,乘除,積分,微分,等運算, 所以稱為運算放大器,現在它的應用早已遠遠超出了這一范圍。 運算放大器的三種輸入形式:(1)雙端輸入(差動輸入)ui=u + -u-此時輸出電壓為: uo=Au i=A(u +-u-
9、)(2)正端輸入(同相輸入)即“-”端接公共端(接地),u_=0,輸入電壓加在“+”端和公共端之間。ui=u +,此時輸出電壓為:uo=A (u+-u_) =Au+=AUj 可見Uo與q恒同相,故稱+端為同相端。( 3)負端輸入(反相輸入)即“ +”端接公共端(接地),u+=0,輸入電壓加在“-”端和公共端之間。Uj=-u_,此時的輸出電壓為:u=A( u+-u_)=-Au_=-AUj。可見uo與q恒反相,故稱-端為反相端。理想放大器的特征:(1) 由于R=x,所以同相輸入和反相輸入的電流均為零,即i+=i -=0。通常稱為“虛斷路” 。(2) 由于A =汽而輸出電壓為有限值,所以Ui=u+-
10、u_=0,或u+=u_o通常叫做“虛短路”。(3) 由于Ro=0,受控源為理想受控源,輸出電壓就是受控源的 電壓,與其負載沒有關系。節點分析法特別適用于含有運算放大器的電路, 在理想運算放大 器的情況下,需要注意以下兩個原則:( 1 )在運算放大器的輸出端應該假設一個節點,但不必為此列 些節點方程。(2)充分利用u+=u_,i+=i_,以減少未知量的數目。線性電路: 有線性元件和獨立源組成的電路稱為線性電路。 線性電路的比例性(齊次定理) :在線性電路中,當多個激勵都 同時增大或減小 K 倍,響應也同時增大或減小 K 倍。網絡函數: 對單一激勵的線性時不變電路, 指定的響應與激勵之 比定義為網
11、絡函數。 若響應和激勵在同一端口, 則屬于策動點函 數。若響應和激勵不在統一端口,則屬于轉移函數。疊加原理: 由線性電阻,線性受控源和獨立源組成的電路中,每 一個元件的電流或者電壓都可以看成是每一個獨立源單獨作用 于電路時,在該元件上產生的電流或者電壓的代數和。疊加原理和功率計算: 一般來說,功率不服從疊加原理,因為功 率和電壓或電流的二次方有關, 不是線性關系, 但對于不含受控 源的線性電阻電路提供的總功率等于電壓源單獨作用時對電路 提供的總功率和電流源單獨作用時對電路提供的功率之和。分解的基本步驟:(1)把給定網絡劃分為兩個單口網絡 N1 和 N2( 2)分別求出 N1 和 N2 的 VC
12、R(3)聯立兩者的 VCR 或有它們伏安特性曲線的焦點,求得 N1 和 N2 的端口電壓、電流。( 4)分別求解 N1 和 N2 內部各之路電壓、電流。 如果在單口網絡中不含有任何能通過電或非電的方式與網絡之 外的某些變量相耦合的元件,則稱這單口網絡是明確的。 求解單口網絡的 VCR 常用方法有外施電壓源和外施電流源。 置換定理: 若網絡 N 有兩個單口網絡 N1 和 N2 連接組程,且已 知端口電壓和電流值為 a和b,貝U N2 (或N1 )可以用一個電壓 為a的電壓源或電流為b的電流源置換,不影響 N1 (或N2)各支路電壓, 電流原有數值。 置換之一種基于工作點的“等效”替 換。等效:如
13、果一個單口網絡 N和另一個單口網絡 N的電壓、電 流關系完全相同, 即它們在 u-i 平面上的伏安特性曲線完全重疊, 則這兩單口網絡是等效的。 等效是對任意外電路的等效, 而不是 針對某一特定的外電路等效。等效是建立相同 VCR 基礎上的,而置換則是建立在相同工作點 基礎上的。戴維南定理: 含電源、線性電阻和受控源的單口網絡,不論其結 構如何復雜, 就其端口來說, 可等效為一個電壓源和一個電阻的 串聯。其中電源的電壓等于該網絡的開口電壓, 串聯電阻等于該 網絡中所有獨立源為零時所得無源網絡的等效電阻。求等效電阻的方法: 無源化法、伏安法、外加電源法、開路短路 法。諾頓定理: 含電源、線性電阻和
14、受控源的網絡,無論其結構如何 復雜,就其端口來說,可以等效為一個電流源和一個電阻并聯。電流源的電流等于該網絡的短路電流, 電阻等于該網絡中所有獨 立源為零時所得無源網絡的等效電阻。最大功率傳遞定理:由含源線性單口網絡傳遞給可變負載 RL 的功率的最大條件為:負載應與戴維南等效電阻相等。編輯版 word動態電路:把至少含有一個動態動態元件的電路叫做動態電路。電容元件:一個二端元件,如果在任意時刻 t,它的電荷同它的 端電壓u之間的關系可以用q-u平面上的一條曲線來確定,則此 二端元件稱為電容元件。線性電容元件的特點:(1)雙向性,(2)動態性,(3)記憶性,(4)儲能性i(t) C 如電容的VC
15、R:dt (關聯參考方向)1 tu(t ) C i( )d電容的電壓和能量不可以躍變,而電流和功率可以躍變。電感元件:一個二端元件,如果在任意時刻 t,它的電流同它的 磁鏈之間的關系可以用i-屮平面上的一條曲線確定,則此二端元 件稱為電感元件。線性電感元件的特點:(1)雙向性,(2)動態性,(3)記憶性,(4)儲能性電感的VCR: 4t)(關聯參考方向)dt1 ti(t)4 口電感的電流和能量不能躍變,而電壓和功率可以躍變。一階電路: 只含有一個獨立的動態元件的線性,時不變電路,使用線性、 常系數微分方程來描述的。 用一階微分方程來描述的電 阻稱為一階電路。穩態: 所謂穩態是指電路在直流或正弦
16、激勵下, 其狀態恒定不變 或按正弦規律周期性變化, 即其響應保持為常數或為同頻率的正 弦量。瞬態: 對含有動態元件的動態電路,在達到某一種穩定狀態,要 經歷一種過渡過程,一般這個過程很短暫,叫做瞬態或暫態。零狀態響應: 就是電路在零初始狀態下, 即動態元件初始儲能為 零,由外加激勵所引起的響應。零輸入響應: 是電路沒有外加激勵時, 而僅由初始狀態產生的響 應。全響應:所有響應的和,即:全響應 = 零狀態響應 + 零輸入響應。零狀態響應一般公式:y(t)=y(a)(1-eT (y為狀態變量)零輸入響應一般公式:y(t)=y(O+)e(-t/ T非零初始狀態的動態元件的全響應不滿足疊加原理, 用于動態元 件的等效電路,可以使得全響應符合疊加原理。三要素:y(0+)表示該電壓或電流的初始值。y(x )表示該電壓或電流的穩態值。T表示電路的時間常數三要素的一般公式:y(t)=y( g)+ y(0+)- y(TO) e-t/ T正弦信號:所謂的正弦信
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