1、線性網(wǎng)絡(luò)及電路模型線性網(wǎng)絡(luò)及電路模型 1 基本電路知識1.1 參考方向和關(guān)聯(lián)參考方向1、參考方向電流參考方向：任意選定一個(gè)方向作為電流的參考方向電流參考方向：任意選定一個(gè)方向作為電流的參考方向i 參考方向參考方向I1 = 1A10V10 I1I1 = - -1A10V10 I1 電壓參考方向2、關(guān)聯(lián)參考方向+實(shí)際方向?qū)嶋H方向+實(shí)際方向?qū)嶋H方向+（參考方向）（參考方向）U+（參考方向）（參考方向）UU 0U 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 1.3.1 幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞1. 支路支路 (branch)：電路中流過同一電流的每個(gè)分支電路中流過同一電流的每個(gè)分支。 (b)2. 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) (node): 支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)

2、。支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。( n ) 3. 回路回路 (loop)：由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。( l )b=35. 網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（network)：包含有較多元件的電路，：包含有較多元件的電路，電路和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常混用。電路和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常混用。4. 網(wǎng)孔（網(wǎng)孔（mesh)：內(nèi)部不另含有支路的回路，內(nèi)部不另含有支路的回路， 網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=2123123 1.3.2 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)1、基本內(nèi)容、基本內(nèi)容物理基礎(chǔ)物理基礎(chǔ): 電荷守恒，電流連續(xù)性。電荷守恒，電流連續(xù)性。i1

3、+ i2 i3+ i4= 0i1+ i3= i2+ i4i1+i210(12)=0 i2=1A i1i4i2i3例例 47i1= 0 i1= 3A 0)(ti出出入入即即ii 例例7A4Ai110A- -12Ai2 2、KCL的推廣的推廣ABiABiiABi3i2i10321 iii兩條支路電流大小相等，兩條支路電流大小相等，一個(gè)流入，一個(gè)流出。一個(gè)流入，一個(gè)流出。只有一條支路相連，則只有一條支路相連，則 i=0。 1.3. 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)1、基本內(nèi)容、基本內(nèi)容R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4

4、0U順時(shí)針方向繞行順時(shí)針方向繞行:-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0 0uI1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4 2、KVL推廣AB l1l2UAB (沿沿l1)=UAB (沿沿l2） 電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑 經(jīng)過的各元件電壓的代數(shù)和經(jīng)過的各元件電壓的代數(shù)和32UUUAB 4411UUUUUSSAB I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4AB 1.4 單口網(wǎng)絡(luò) a 無源單口網(wǎng)絡(luò) b a 有源單口網(wǎng)絡(luò)i1i3uSiSR1R2R3+i2i5i4bR4R1R3R5R2R

5、L+ +UsR4N+U_I 單個(gè)二端元件為最簡單的單口網(wǎng)絡(luò) 等效單口網(wǎng)絡(luò)如果一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)N1的伏安關(guān)系和另一個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)N2的伏安關(guān)系相同，則稱這兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)互相等效R等效等效= U / I 一個(gè)無源電阻單口網(wǎng)絡(luò)可以用端口的入端電阻來等效一個(gè)無源電阻單口網(wǎng)絡(luò)可以用端口的入端電阻來等效。無無源源+U_IR等效等效+U_I 1.5 雙口網(wǎng)絡(luò)具有兩個(gè)端口，分無源雙口網(wǎng)絡(luò)和含源雙口網(wǎng)絡(luò) 輸入端 輸出端1、輸入特性 2、輸出特性3、傳輸特性電壓傳輸函數(shù) 電流傳輸函數(shù)互阻傳輸函數(shù) 互導(dǎo)傳輸函數(shù)11/iuzi022|suoiuz12/uuAu12/iiAi12/iuAr12/uiAg 受控電源受控電源 (非獨(dú)

6、立源非獨(dú)立源)(controlled source or dependent source)一一. 定義定義：電壓源電壓或電流源電流不是給定函數(shù)，而是：電壓源電壓或電流源電流不是給定函數(shù)，而是受電路中某個(gè)支路的電壓受電路中某個(gè)支路的電壓(或電流或電流)的控制。的控制。電路符號電路符號+受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源 (1) 電流控制電流源電流控制電流源 ( Current Controlled Current Source ) : : 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)r : 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 u1=0 i2= i1 u1=0u2=r i1二二. 四種類型四種類型(2) 電流控制電壓源電流控制

7、電壓源 ( Current Controlled Voltage Source )CCCS i1+_u2i2+_u1i1i2i1CCVSr i1+_u2+_u1+_ g: 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) :電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) i1=0i2=gu1 i1=0u2= u1(3) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( Voltage Controlled Current Source )(4) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( Voltage Controlled Voltage Source )VCCSgu1+_u2i2+_u1i1VCVS u1+_u2+_u1+_i2i1* ，g， ，r 為常數(shù)時(shí)，

8、被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，為常數(shù)時(shí)，被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，稱為線性受控源。稱為線性受控源。實(shí)例實(shí)例控制控制放大放大 放大放大(VCVS)電壓增益：電壓增益：實(shí)際電壓放大器實(shí)際電壓放大器（源）電壓增益：（源）電壓增益：KAuuuuuuAUSLSLUS11 反饋反饋反饋：反饋：輸出量的全部或一部分被回送到輸入端，輸出量的全部或一部分被回送到輸入端， 控制調(diào)節(jié)輸入量（從而影響輸出）的機(jī)制。控制調(diào)節(jié)輸入量（從而影響輸出）的機(jī)制。正反饋：正反饋：反饋量增強(qiáng)輸入量。應(yīng)用在信號發(fā)生電路中。反饋量增強(qiáng)輸入量。應(yīng)用在信號發(fā)生電路中。負(fù)反饋：負(fù)反饋：反饋量削弱輸入量。應(yīng)用在放大電路中，改善性能。反饋量

9、削弱輸入量。應(yīng)用在放大電路中，改善性能。 2 線性網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)定理線性網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)定理2.1 疊加定理疊加定理 (Superposition Theorem)1、內(nèi)容 在線性電路中，任一支路電流在線性電路中，任一支路電流(或電壓或電壓)都是電路中都是電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流(或電或電壓壓)的代數(shù)和的代數(shù)和。 單獨(dú)作用：一個(gè)電源作用，其余電源不作用單獨(dú)作用：一個(gè)電源作用，其余電源不作用不作用不作用的的 電壓源電壓源（us=0) 短路短路電流源電流源 (is=0) 開路開路 1. 疊加定理只疊加定理只適用于適用于線性電路線性電路求電壓求

10、電壓和和電流電流； 不能用疊加定理求功率不能用疊加定理求功率(功率為電源的二次函數(shù)功率為電源的二次函數(shù))。 不適用于非線性電路。不適用于非線性電路。2. 應(yīng)用時(shí)電路的結(jié)構(gòu)參數(shù)必須應(yīng)用時(shí)電路的結(jié)構(gòu)參數(shù)必須前后一致前后一致。2 應(yīng)用疊加定理時(shí)注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)用疊加定理時(shí)注意以下幾點(diǎn)：5. 疊加時(shí)注意疊加時(shí)注意參考方向參考方向下求下求代數(shù)和代數(shù)和。3. 不作用的電壓源不作用的電壓源短路短路；不作用的電流源；不作用的電流源開路開路4. 含受控源含受控源(線性線性)電路亦可用疊加，電路亦可用疊加，受控源受控源應(yīng)始終應(yīng)始終保留保留。例2.1？=+（電阻分壓、分流） 2.2 戴維南定理和諾頓定理戴維南定理和

11、諾頓定理 (Thevenin- -Norton Theorem)2.2.1 戴維南定理（等效電壓源定理戴維南定理（等效電壓源定理）任何一個(gè)含有獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源的任何一個(gè)含有獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源的一端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)獨(dú)立電壓源一端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個(gè)獨(dú)立電壓源Uo和電阻和電阻Ri的串聯(lián)組合來等效替代；其中電壓的串聯(lián)組合來等效替代；其中電壓Uo等于端口等于端口開路電壓，電阻開路電壓，電阻Ri等于端口中所有獨(dú)立電源置零后端口等于端口中所有獨(dú)立電源置零后端口的入端等效電阻的入端等效電阻。AababRiUo+- - 2.2.2 諾頓定理（等效電流源定理

12、諾頓定理（等效電流源定理）任何一個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源的一任何一個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源的一端口，對外電路來說，可以用一個(gè)電流源和電導(dǎo)的并聯(lián)端口，對外電路來說，可以用一個(gè)電流源和電導(dǎo)的并聯(lián)來等效替代；其中電流源的電流等于該一端口的短路電來等效替代；其中電流源的電流等于該一端口的短路電流，而電阻等于把該一端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸流，而電阻等于把該一端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電導(dǎo)。入電導(dǎo)。AababGiIsc 應(yīng)用注意：應(yīng)用注意： 1、含源單口網(wǎng)絡(luò)與外電路間應(yīng)沒有受控源的聯(lián)系； 2、可以用兩種方法來計(jì)算入端電阻Ri（a）設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立源為0，在單口網(wǎng)絡(luò)端鈕a、b處施

13、加一個(gè)電壓U，產(chǎn)生一個(gè)端鈕電流I（b） 分別求出含源單口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uo和短路電流I sc，IURi/scoiIUR/ 2.2.3 實(shí)際電源的等效轉(zhuǎn)換實(shí)際電源的等效轉(zhuǎn)換實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換，所謂的換，所謂的等效等效是指具有相同的伏安特性。是指具有相同的伏安特性。u=uS Ri ii =iS Giui = uS/Ri u/Ri 通過比較，得等效的條件：通過比較，得等效的條件： iS=uS/Ri , Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_ 由電壓源變換為電流源：由電壓源變換為電流源：轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換i+_uSRi+

14、u_i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iS由電流源變換為電壓源：由電流源變換為電壓源：例2.5* 理想電源的串、并！？ 理想電源的性質(zhì)！例2.6*多種方法！？ 3 相量和相量和RC電路的響應(yīng)電路的響應(yīng)3.1 相量法相量法一一. 正弦量的三要素：正弦量的三要素：i(t)=Imsin(w w t + )i+_u(1) 幅值幅值 (amplitude) (振幅、振幅、 最大值最大值) Im(2) (2) 角頻率角頻率(angular frequency) w w(3) 初相位初相位(initial phase angle) Imw w ti(t)=Imsin(w w t+ )i波形圖波形圖t一般一般 | | = = /2/20 =-=- /2/20i 0 =0=00 二、同頻率正弦量的相位差二、同頻率正弦量的相位差 (phase difference)。設(shè)設(shè) u(t)=Umsin(w w t+ u), i(t)=Imsin(w w t+ i) 相位差相位差 j j = (w w t+ u)- - (w w t+ i)= u- - ij j 0， u 領(lǐng)先領(lǐng)先(超前超前)i ，或，或i 落后落后(滯后滯后) uw w tu, iu i u ij j0j j 0：吸收能量，相當(dāng)于負(fù)載， 以電場能存儲；p0, 稱網(wǎng)絡(luò)呈感性;* X()0, 稱網(wǎng)絡(luò)呈容