上海交大电路理论教程1-5

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1、电路基础电子信息与电气工程学院2008年8月上海交通大学本科学位课程第一章基本概念和基本规律基本要求：掌握四类受控源的特性及其电压-电流关系§1.10受控电源掌握含受控源电路的分析方法与独立电源不同，受控电压源或受控电流源的波形受到电路中其他支路的电压或电流控制。1、电压控制型电压源(UCUS)，简称压控电压源，μ=u2／u1，称为电压比。§1.10受控电源2、电流控制型电压源(CCUS)，简称流控电压源，rm=u2/i1，称为转移电阻。3、电压控制型电流源(UCCS)，简称压控电流源,gm=i2/u1，称为转移电导。4、电流控制型电流源(CCCS)，简称流控电流源，β=i2/i1

2、，称为电流比。系数β、gm、μ及rm是常数，表征受控源是线性非时变元件。系数为β(t)、gm(t)、μ(t)及rm(t)，即与时间有关，受控电源为线性时变元件。当u2=f(u1)、u2=f(i1)、i2=f(u1)、i2=f(i1)时，则是非线性元件。§1.10受控电源受控源有两个口，称双口（或二端口）。注意口电压、口电流方向的规定。独立电源与非独立电源所起的作用完全不同，独立电源可用来对外电路输入信号，非独立电源场用来模拟电子器件中所发生的现象。表征线性受控源的方程是以电压、电流为变量的线性代数方程，所以线性非时变受控源可看作双口电阻性元件。§1.10受控电源在一致参考方向的条件

3、下，进入受控源的功率为p=u1i1+u2i2。对于上述四中受控源，由于支路1不是短路u1=0，就是开路i1=0，所以瞬时功率为p=u2i2根据右图所示，u2=-Ri2，则p=-u22/R，即进入受控源的瞬时功率为负值，换言之，受控源供给电阻R的功率是p=u22/R。由于受控源可以看作二端口电阻元件，又能向外提供能量，所以是一种有源元件。§1.10受控电源要求掌握：运算放大器的特性及其电压-电流关系§1.11运算放大器理想运算放大器的“虚短”、“虚断”概念含理想运算放大器电路的分析方法运算放大器是当前应用非常广泛的一种器件。我们感兴趣的是该器件的外部特性。运算放大器的符号及对其实测而

4、得到的输入输出特性曲线如图所示。§1.11运算放大器u-对应的端子为“-”，当输入u-单独加于该端子时，输出电压与输入电压u-反相，故称为反相输入端。u+对应的端子为“＋”，当输入u+单独由该端加入时，输出电压与u+同相，故称它为同相输入端。输出uo=Aui=A(u+-u-)A称为运算放大器的开环增益（放大倍数）§1.11运算放大器右图为同相输入端接地的运算放大器及其用受控电源表示的模型。常用的运算放大器的输入电阻Ri很大，输出电阻Ro很小，开环增益非常大，所以常把它看作理想的运算放大器。理想运算放大器具有下列参数：Ri≈∞；Ro≈0；A≈∞§1.11运算放大器由于A≈∞而输出电压

5、uo为有限值，所以ui=uo/A≈0即两个输入端间可近似为短路(称虚短);在同相输入端接地时，反相输入端与地几乎同电位(称虚地)。“虚地”和“虚断”是两个矛盾的概念,对一个理想的运放是必须同时满足的。理想运算放大器的符号和特性曲线由于Ri≈∞，所以输入电流接近于零。此时，输入端可近似看作断路(称虚断)。§1.11运算放大器左图所示为一个比例器，求其输出电压uo与输入电压us之间的关系。由“虚断”，i1=-i2，即根据“虚地”，有ui=-ua=0可得uo/uS=-Rf/RS比例器具有使两个电压(输入电压和输出电压)之比只与比值Rf／RS有关，而与开环增益无关。所以，选择不同的Rf和R

6、S值，可获得不同比例(即增益)。当RS=Rf时，uo=-uS，即输出电压与输入电压大小相等，方向相反，故此时的比例器称反相器。§1.11运算放大器如右图所示电路，已知其输入为电压源电压uS，求其负载RL中的电流iL。由“虚地”概念,ua＝0根据“虚断”,iS=iL流过负载的电流iL=uS/RSiL与负载电阻大小无关。负载RL相当于接在一个电流源上。所示电路具有将电压源转换成电流源的功能，称电源转换器。§1.11运算放大器运算放大器所吸收的瞬时功率由“虚地”、“虚断”，运放吸收的功率p=uoio右示电路，运放同相输入端与电压源us相连，输出端连接电阻RL。由于i1=ia=ib=0，u

7、i=0，故有由于u2=-RLi2，uS=u1，图中红框所示二端口部分(由运放及线性非时变电阻R1和Rf组成)吸收的功率为式中负号表明二端口向负载RL输出功率。由于电阻R1和Rf是无源的，故意味着运放向负载提供功率。因此，运算放大器是一种有源元件。§1.11运算放大器图示电路，求电压比u0/uS若R2，R10，则uo/uS=1uo=uS，输出电压等于输入电压，称电压跟随器，也称缓冲器。它是在电流不能或不允许直接从电源流向负载的情况下使用的，电流由运放向负载提供，