大学电子电工学课件 第二章
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大学经典教材--电工学第二章第一部分
4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来 判断；如果未给定电路的参数，则根据电路结 构确定。
43
§2.3 放大电路的分析方法
估算法 静态分析
图解法
放大 电路 分析 微变等效电 路法 动态分析 图解法 计算机仿真
EWB、Pspice等 44
2.3.1 直流通道和交流通道
23
三、输出电阻ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
从负载的角度看 内阻越小越好， 说明放大器的带 负载能力越强
Au
RL
ro
US' ~
RL
24
如何确定电路的输出电阻ro ？
方法一：计算。 步骤：
1.所有的信号源去掉（保留受控源）。
当UCE大于一 定的数值时， IC只与IB有关， I100A C=IB。
80A
60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
12
1 3
6 9
IC(mA )
4
3
2
此区域中UCEUBE 集电结正偏，IC 不等于 IB，失去 100A 放大作用。 UCE0.3V称为饱 80A 和区。 60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
13
1 3
6 9
IC(mA ) 4 100A 此区域中 : IB=0,IC=ICEO 80A ,UBE< 死区 电压，称为 60A 截止区。 40A
3
2
1 3
6 9
20A IB=0 12 UCE(V)
14
输出特性三个区域的特点:
电工学第2章
举例 在图中，已知直流发电机 的电动势E1=7V，内阻r1=0.2 Ω， 蓄电池组的电动势E2=6.2V，内 阻r2=0.2 Ω。负载电阻R3=3.2 Ω。 用节点电压法求各支路电流和 负载的端电压。
二、应用举例
解：负载两端的电压即为节点电压。
G1 1 1 5S r1 0.2 G2 1 1 5S r2 0.2 G3 1 1 5 S r3 3.2 16
i f u
2、非线性电阻电路的动态分析 动态分析内容：关注变化量 U S、 IQ、 UQ 动态分析工具：微变等效电路 i
+ _ us
R u
微变：(微小变化) 等效：(线性代替非线性)
i
rd
Q
在Q点附近的 电路模型
i u
u rd i
up
u
2.9 PSpice例题分析
I U
U R I
(常数)
一、非线性电阻的描述
非线性电阻： 电阻值随电压/电流的变化而变化。 非 线 性 特 性 I2 I1 I
U I
Q2
Q1 U1 U2 U
R
工作点不同 电阻不一样
Q1 : Q2 :
U1 R1 R2
I1 I2
U2
二、非线性电阻电路的电阻
1、静态电阻 2、动态电阻U R ຫໍສະໝຸດ tg Ib)有源二端网络
图4-10 二端网络的表示符号
二、无源线性二端网络的等效电阻
1. 任何一个无源线性二端网络，其端电压与端钮电 流间总是线性关系，它们的比值是一个常数。因 此，一个无源线性二端网络总可以用一个等效电 阻 Req 来代替，该等效电阻也称为网络的输入电
阻。
2.无源线性二端网络等效电阻Req的求解
电工学PPT第二章
Z R2 X 2 X arctan R
阻抗角
R Z cos X Z sin
基本元件R、L、C的阻抗
RLC串联电路的阻抗特性：
Z R j ( X L X C ) R jX
(1) 当 X L X C 时，X 0, 0
阻抗角
相量模型 电压、电流用相量表示；
Z R 2 ( X L X C )2
X L XC arctan R
U U u Z ＝ Z （） I I i
阻抗表示了电路的电 压与电流之间的大小 和相位的关系:
阻抗模值
Z＝R jX
电阻 电抗
Z Z
UC
UR
UL
I
电路呈电容性， 此时总电压滞后电流。
U L UC
UL
UR
I
U
UC
＋
u
－
uR
uL
R I jX L I jX C I
[ R j ( X L X C )] I
定义电路的阻抗：
def
C
uc
用相量法分析R、L、C串联电路
＋
I R
jX L
U
－
U R
U L jX C
Uc
U Z ＝R j ( X L X C ) I 阻抗模值 Z Z
RLC串联电路UI
UL
UC U L UC UC
UL
相量图
U
UR
I
电路呈电感性； 此时总电压超前电流。
(2) 当 X L X C 时，X 0, 0
阻抗角
R Z cos X Z sin
基本元件R、L、C的阻抗
RLC串联电路的阻抗特性：
Z R j ( X L X C ) R jX
(1) 当 X L X C 时，X 0, 0
阻抗角
相量模型 电压、电流用相量表示；
Z R 2 ( X L X C )2
X L XC arctan R
U U u Z ＝ Z （） I I i
阻抗表示了电路的电 压与电流之间的大小 和相位的关系:
阻抗模值
Z＝R jX
电阻 电抗
Z Z
UC
UR
UL
I
电路呈电容性， 此时总电压滞后电流。
U L UC
UL
UR
I
U
UC
＋
u
－
uR
uL
R I jX L I jX C I
[ R j ( X L X C )] I
定义电路的阻抗：
def
C
uc
用相量法分析R、L、C串联电路
＋
I R
jX L
U
－
U R
U L jX C
Uc
U Z ＝R j ( X L X C ) I 阻抗模值 Z Z
RLC串联电路UI
UL
UC U L UC UC
UL
相量图
U
UR
I
电路呈电感性； 此时总电压超前电流。
(2) 当 X L X C 时，X 0, 0
电工电子技术第二章ppt电子稿.
R2
1kΩ
iC iL
+
-
uC
L
R3
2kΩ
+
uL
IS
S
10mA
iS
R1
iR
2kΩ
-
R2
1kΩ
R3
2kΩ
iC iL
+
-
uC
+
uL
-
(a)
(b)t=0-
图2-1 例2-1电路
解：①画出t=0-时的电路如图2-1（b）所示，求t=0时电路的稳态值：
t=0-时电路中的电容相当于开路，电感相当于短路。
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iC(0+)=-
uc(0+) R2
=-
10 1
= -10mA
IS
iS S
iR
10mA R1 2kΩ
(c)t=0+
R1k2 Ω
R3
2kΩ
iC iL
+ uC -
+
uL
-
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第2章
iR(0+)=0 uR1(0+)=0 iS(0+)=Is-iR-iC-iL=10 – 0 - (-10) -5=15mA uL(0+)= - iL(0+)R3= -5×2=-10V
上都等于0。
用数学公式来表示：
u C(0+) = u C(0-) iL(0+) = iL(0-)
说明：
uC， iL
换路定律仅适用于换
路瞬间，用以确定暂 态过程的初始值。
t=0-
0
t=0+
t
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电工技术的课件第二章
对于含恒流源支路的电路，列节点电 压方程 时应按以下规则： 分母为：各支路电阻的倒数和，但不
考虑恒流源支路的电阻。
分子为：各支路电动势除以支路电阻， 并与恒流源一起求代数和。其符号为： 恒流源电流朝向未知节点时取正号，反 之取负号。电压源支路的写法同前。
a （2-13）
§2.2 基本定理
2.2.1 迭加定理 2.2.2 等效电源定理
应用迭加定理要注意的问题
1. 迭加定理只适用于线性电路。
2. 迭加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。 令各电源分别作用，暂不作用的恒压源应予以短路，
即令E=0；暂不作用的恒流源应予以开路，即令 Is=0。
E
Is =
+ Is E
3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电
路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电
流的代数和。
a
（2-18）
4. 迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来
求功率。如：
I3
R3
设： I3I3'I3"
则： P3 I32R3 (I3' I3")2R3
(I3')2R3 (I3")2R3
5. 运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。
=
+
a
（2-19）
齐性定理(线性电路的比例性）
电工技术的课件第二章-2
a （2-1）
第二章 电路的分析方法
§2.1 基本分析方法
2.1.1 电阻串.并联/电源的等效变换 2.1.2 支路电流法 2.1.3 结点电压法
§2.2 基本定理
2.2.1 叠加定理 2.2.2 等效电源定理
《电工电子学》第2章 电路分析基础
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例：如图所示电路，用支路电流法求u、i。 解：该电路含有一个电压为4i1的受控源，在求解含有 受控源的电路时，可将受控源当作独立电源处理。
对节点a列KCL方程：
i2=5+i1 对图示回路列KVL方程：
5i1+i2+4i1－10 ＝0 由以上两式解得：
i1=0.5A i2=5.5A
a
5A +
i1
R1 +c us1 －
a i2
i3
R2
R3
+d
e
us2
－
b
图示电路有3条支 路，2个节点，3个 回路。
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指出下图的支路、结点、回路和网孔。
支路：ab、bc、ca…（共6条）， 结点：a、b、c、d。（共4个） 回路：abcda、abdca…(共7个) ， 网孔：abd、abc、bcd。(共3个)
1．复数及其运算
复数A可用复平面上的有向线段 来表示。该有向线段的长度a称
+j a2
a
A
为复数A的模，模总是取正值。
θ
该有向线段与实轴正方向的夹 O
a1 +1
+ &
b=50,
Uon=0.7V,
计算
Us1 .
－
各支路的电流及受控
源两端的电压U。
R1
& I1
& I2
+
+
Uon －
U
a －bI&1
1
I3 2
R3
R2
+& －Us2
对节点a列KCL方程: I1+bI1=I3
对回路1列KVL方程： R1I1 UON R3I3 Us1 0
例：如图所示电路，用支路电流法求u、i。 解：该电路含有一个电压为4i1的受控源，在求解含有 受控源的电路时，可将受控源当作独立电源处理。
对节点a列KCL方程：
i2=5+i1 对图示回路列KVL方程：
5i1+i2+4i1－10 ＝0 由以上两式解得：
i1=0.5A i2=5.5A
a
5A +
i1
R1 +c us1 －
a i2
i3
R2
R3
+d
e
us2
－
b
图示电路有3条支 路，2个节点，3个 回路。
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指出下图的支路、结点、回路和网孔。
支路：ab、bc、ca…（共6条）， 结点：a、b、c、d。（共4个） 回路：abcda、abdca…(共7个) ， 网孔：abd、abc、bcd。(共3个)
1．复数及其运算
复数A可用复平面上的有向线段 来表示。该有向线段的长度a称
+j a2
a
A
为复数A的模，模总是取正值。
θ
该有向线段与实轴正方向的夹 O
a1 +1
+ &
b=50,
Uon=0.7V,
计算
Us1 .
－
各支路的电流及受控
源两端的电压U。
R1
& I1
& I2
+
+
Uon －
U
a －bI&1
1
I3 2
R3
R2
+& －Us2
对节点a列KCL方程: I1+bI1=I3
对回路1列KVL方程： R1I1 UON R3I3 Us1 0
电工学2
3 j4 U
3 j 4 U
3 j 4 U
u 5 2 sin( t 531 )
u 5 2 sin( t 126 9 )
u 5 2 sin( t 126 9 )
33
符号说明
瞬时值 --- 小写 有效值 --- 大写 最大值 --- 大写+下标
i
35
交流电也遵循克希荷夫定律,即:
i(t) 0 , u(t) 0
用相量表示:
I 0 ,
U 0
或:
Im 0 ,
Um 0
36
注意
正弦量的幅值（或有效值） 不能直接进行加减。
正误判断
u 100sin t U ？
瞬时值
复数
37
正误判断
第二章 正弦交流电路
§2 . 1 正弦交流电的基本概念 §2 . 2 正弦量的相量表示法 §2 . 3 单一参数的交流电路 §2 . 4 RLC串联交流电路 §2 . 5 阻抗的串联和并联 §2 . 6 串联谐振和并联谐振
§2 . 7 功率因数的提高
§2 . 8 三相电源
§2 . 9 三相负载的联结
有利于电器设备的运行；
. . . . .
3
正弦交流电的方向
正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。
i
u
R
i
实际方向和假设方向一致
t
实际方向和假设方向相反
交流电路进行计算时，首先也要规定物理量 的正方向，然后才能用数字表达式来描述。
4
二、正弦量的三要素
Im
i
i I m sin t
电子电工学第2章电路的暂态分析的教案
微分方程式：
L R
d iL dt
iL
IS
US
S
最后求得：
Rt
t
iL IS(1 e L ) IS(1 e τ )
uL
L d iL dt
t
RIS e
t
US e
时间常数:
L
R
R
iL
uL
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第2章 电路的暂态分析
(三) RL 电路的全响应 a
S
R
b
iL
U0
US
直流电路中 U = 常数
I =0 C 相当于开路,隔直流作用
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电容串联
u1
u
u2
1 1 1 C C1 C2
u1
C2 C1 C2
u
u2
C1 C1 C2
u
第2章 电路的暂态分析
电容并联
C1 C2
u
C1 C2
C C1 C2
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第2章 电路的暂态分析
(二) 电感
t
e
R
t
(IS I0)e
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第2章 电路的暂态分析
uC、iC 变化规律与 U0 和 US 相对大小有关。
O
O
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第2章 电路的暂态分析
2.4 RL电路的暂态分析
(一) RL 电路的零输入响应
t = 0 时换路
换路前,S 合在a端
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支路电流法的解题步骤
⒈选定好各支路电流的参考方向，对选定的回路标明 回路循行方向。 ⒉应用 KCL 对结点列出 ( n－1 )个独立的结点电流方 程。 ⒊应用 KVL 对回路列出 b－( n－1 ) 个独立的回路电 压方程（因为是平面图，通常可取网孔列出）。 ⒋联立求解 b 个独立方程，解出各支路电流。 支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但 当支路数较多时，所需方程的个数也较多，求解不 方便。
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2.4 支路电流法
例：右图桥式电路中，设E=12V， R1=R2=5Ω，R3=10Ω，R4=5Ω，中间 支路是一检流计，其电阻RG=10Ω。 d 试求检流计中的电流IG。
解：支路数 b=6，结点数n=4，应用 基尔霍夫定律可列出6个独立方程。 ⑴应用KCL列(n-1)个结点电流方程 对结点 a： I1 – I2 –IG = 0 对结点 b： I3 – I4 +IG = 0
第二章 电路的分析方法
1. 掌握用支路电流法、叠加定理和戴维宁定理 分析电路的方法； 2. 理解实际电源的两种模型及其等效变换； 3. 了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻 、动态电阻的概念，以及简单非线性电阻电路 的图解分析法。
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2.1 电阻串并联连接的等效变换
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I
2.3.2 电流源模型
由电流 Is和内阻 Ro 并 联组成，简称电流源。 Uo=IsRo U
电流源
理 想 电 流 源
+
Is Ro U Ro U
－
RL
电流源模型
I IS U R0
Is 电流源和理想电流源 的外特性曲线
O
I
若 Ro = ，则I≡Is，U任 意，由RL及IS确定，为理 想电流源（恒流源）。
IR1
PR 2 = R2 I S = 2 ×2 = 8W PR 3 = R3 I R 3 = 5 ×2 = 20W
2 2 2 2
IR3 IU1
R3
两者平衡：
(60+20)W=(36+16+8+20)W 80W=80W
+ IS _ I U _ 1 R2 S U _ b (a)
R1U +
a +
I
R
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2.3 电源的两种模型及其等效变换
⑶由计算可知，理想电压源 IR3 U1与理想电流源IS 都是电源， IU1 R3 它们发出的功率分别是：
P 1 = U1 IU 1 = 10 ×6 = 60W U PIS = U IS I S = 10 ×2 = 20W
I1 1G
a
I2
IG R2
G
c
解之，得
IG E R2 R3 R1 R4
I3 I4 3b I + – E
RG R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R3 R4 R1 R2
将已知数代入，得
IG=0.126A
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2.5 结点电压法
2个结点的结点电压方程的推导： + + + I4 设b为参考结点，则 E3 E1 E2 – – – R4 Vb=0V，结点电压为U I1 R1 I2 R2 I3 R3 ，参考方向从a指向b。 b ⑴对结点a：I1 + I2 –I3 –I4 = 0 ① ⑵由右图得： E1 I1 R1 U 同理可得：
10 1
10 5
10A
I1 I S R1 R
⑵由图(a)可得：
I R3
I R 1 I S－I 2－6 －4A
2A
I U1 I R3－I R1 2－(－4) 6A
U IS U R2 I S RI R2 I S 1 6 2 2 10V
例1：试用电压源与电流源等效变换的方法计算图 示电路中1 电阻上的电流I。 2
+ 6V 3 2A 6 + 4V 4 1 I
解：
2 2
3
2A 2A
6
1A
4
1 I
2
4
I
1 4A
1A
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2.3 电源的两种模型及其等效变换
解：
2 2
IU1 R3
2.3 电源的两种模型及其等效变换
+ IS _ I U _ 1 R2 S U _ b (a)
U1 R1
U1 R3
R1U +
a +
a
I R
a
I I R R1
+ U _ 1
R1 IS
IS
R
I1
(b)
I
b
R1
(c) b
10 2 2 6A
⑴由图(b)和图(c)可得：
I1
IR1 R1U +
+ IS _ I U _ 1 R2 S U _ b (a)
a +
I
R
各个电阻所消耗的功率分别是：
PR = RI = 1 ×6 = 36W PR1 = R1 I R1 = 1 × （－ ） = 16W 4
回主页 总目录 章目录 上一页 下一页 退出.3 电源的两种模型及其等效变换
第二章 电路的分析方法
2.1 电阻串并联连接的等效变换 *2.2 电阻星形联结与三角形联结的等效变换 2.3 电源的两种模型及其等效变换 2.4 支路电流法 2.5 结点电压法 2.6 叠加定理 2.7 戴维宁定理与诺顿定理 *2.8 受控电源电路的分析 2.9 非线性电阻电路的分析
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题1：试用电源等效变换法求图示电路中2Ω电阻中 的电流。
2
3
10 3
4A
4
1
5A
28A
28V +
答案：5A
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2.4
支路电流法
支路电流法：以支路电流为未知量，应用基尔霍夫 定律（KCL、KVL）列独立方程组求解。 I1 I2 a 例：如右图所示 支路数： b = 3 结点数：n = 2 回路数：l = 3 网孔数：m = 2
若 Ro >>RL ，I Is ，可近似认为是理想电流源。
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2.3 电源的两种模型及其等效变换
2.3.3 电压源与电流源的等效变换
I + E – Ro 电压源 U = E－ IRo
令电压源的输出电压 U 和电流源的输出电压
I RL IS
+ U –
Ro
U + Ro U –
IR1 IR3
IU1 R3
(b) b 解：由恒压性及恒流性得(b)图；
+ IS _ I U _ 1 R2 S U _ b (a)
R1U +
a +
a
I
R
a
I
I I1 R1 IS R R
+ U _ 1
R1 IS
(c) b
进而由电源的等效变换得(c)图。
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IR1 IR3
2
4
I 1
+ 8V -
4
I
1A
2
1
4A
1A
I 2A
I
1A 4
1 4
3A
2 1
I
2 2 1
3 2A
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2.3 电源的两种模型及其等效变换
例2：电路如下图，U1＝10V，IS＝2A，R1＝1Ω， R2＝2Ω，R3＝5 Ω ，R＝1 Ω。⑴求电阻R中的电流I ；⑵计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS 两端的电压UIS；⑶分析功率平衡。
+ U –
R
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推导如下：
I U R
U R1 R2 R1 R2
I
R1 R2 R1 R2 U
+ I1 U
I2 R1 R2
R1 R2 U R1 R2 I U R1
U R1 R2 U . R2 I
–
R2 R1 R2
I1
两个结点电路的结点电压方程：
U Ei Ri 1 Ri
注意
①上式仅适用于两个结点的电路； ②分母为各支路电阻倒数（或电导）之和，恒为正； 分子的各项可以为正，也可以为负； 当电动势和结点电压的参考方向相反时取正号；相 同时则取负号，而与各支路电流的参考方向无关。
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U R0
RL
电流源 I I S
U = ISRo – IRo
U 相等，则有：
E– IRo= ISRo – IRo
等效变换条件:
E = ISRo
或 IS R 0
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E
注意
2.3 电源的两种模型及其等效变换
①电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电 源内部则是不等效的。 ②等效变换时，注意两电源参考方向的对应关系。 ③理想电压源与理想电流源不能作等效变换。
E1
R1 3 I3 1
R2 R3 2
E2