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南京邮电大学电路分析基础 第4章.ppt

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南邮模电 第四章 差动放大电路和功率放大电路

南邮模电 第四章 差动放大电路和功率放大电路

RC
＋
V1 ＋ Uid1 － －
Uid2
V2
Uid=Uid1-Uid2
－
＋
11
图4―13基本差动放大器的差模等效通路
U od 1. 差模电压放大倍数 Aud U id 在双端输出时 U od U od 1 U od 2 2U od 1 2U od 2
U id U id1 U id 2 2U id1 2U id 2
＋
~ U i1 U i 2 2 ~ U i1 U i 2 2
~
RE －UEE

U i1 U i 2 2 2
~ U i1 U i 2
32
双端输出时： Uo AudUid Aud (Ui1 Ui 2 )
1 单端输出时： U o1 AudU id Auc (单)U ic 2 1 U o 2 Aud U id Auc (单)U ic 2
6
图4―12 基本差动放大器
RC UC1 U i1 ＋ V1
RL Uo － V2
RC UC2
U CC
U CE1Q U CE 2Q U CC 0.7 I C1Q RC
U C1Q U C 2Q U CC I C1Q RC
静态时，差动放 大器两输出端之 间的直流电压为 零。
7
34
六、放大电路的四种接法

差动放大电路有两个输入端和两个输出端， 所以信号的输入端和输出端有四种不同的连 接方式，即（1）单端输入，单端输出；（2） 双端输入，双端输出；（3）单端输入，双端 输出；（4）双端输入，单端输出。图4.2.6 给出了电路图。
35
（a）双端输入、双端输出 （b）双端输入、单端输出

《电路分析基础》_第4章

《电路分析基础》_第4章

RO
+
– B
40 RO 8 // 10 4.44 9
A
10 280 uoc 10 ( 20 10) 15.6V 10 8 18
此例从一个侧面证明了戴维南定 理的正确性。也反映了其简便性。
RO
4.44
15.6V B
uoc
+
–
戴维南定理也可以在单口外加电流源i ，用叠加定理计算端 口电压表达式的方法证明。
—
i NS
+ –
a
+
RO
u
b 含源单口网络的VCR表达式：
uoc
–
b
u =K1+K2i = uoc+ Roi
其中：
uoc等于该网络NS的端口开路电压;
a + u
—
i RO
+ –
i
NS
a
+
端口开路时： i =0 u = uoc
u
uoc
–
b
b
RO等于该网络中所有独立源置零时所得网络NR 的等效电阻Rab。 独立源置零
I
+ +
I
º +
5V _
5V _
º
5V _
与电压源并联的元件称为多余元件，多余元件的存在与否并 不影响端口电压的大小，端口电压总等于电压源电压。
us
is
提示：多余元件的存在会使电压源的电流有所改变，但电压源 的电流可为任意值。
总结：一个理想电压源与任何一条支路并联后，对外 等效为理想电压源。 i
（3）外加电压源，求入端电流：
网孔法列方程
( R1+R2 )I + R1IS = - US - U

电路分析基础第四章4-4,5,6

电路分析基础第四章4-4,5,6

例 例4-6-2 如图所示电路，试问当电阻 R 等于何值时？它可获
4 6
得最大功率， 最大功率等于多少。
2
i
2 2
2i 4 I
4i
U
解：
Uoc = 2i-2i+6 = 6V
R0
R R0 4Ω
Uoc
R
P
UOC 2
62
4R0 4 4
2.25W
4i 2I 8i 0
2i 6I 10i U
dP dRL
d dRL
(
uS2 RL RS RL
)
2
uS2
(
RS
RL )2 2RL (RS ( RS RL )4
RL
)
uS2 ( RS (RS
RL ) RL )3
0
RS RL 0， RL RS
最大功率传递定理的表述
若一个实际电源模型为一个可变负载电阻RL提供
能量。只有当负载电阻RL等于电源内电阻Rs时,负
Uoc' R 0 'R 3
R 3 rm R 0 'R 3
Uoc'
I sc
R
R3 3 (R
rm 0 'rm
)
U
oc
'
R0
Uoc I sc
R 3 (R 0 'rm ) R0 'R 3
I2
U2 Uoc R0 r0 R2
(R0'R3 )U2 (R 3 rm )Uoc' R3 (R0'rm ) (r0 R2 )(R 0'R3 )
I a 3I1 6I3 I1 2I3
I 6Ω
8 3
A

南邮数电-第4章 组合逻辑电路(1)

南邮数电-第4章 组合逻辑电路(1)

9
(3) 确定逻辑功能 奇校验码产生电路
10
二、组合电路的设计
1.设计目的：确定满足一定逻辑功能的电路 2.设计步骤 （双轨输入情况下） (1)列真值表； (2)写最简表达式； 用与非门实现 写原函数最简与或式
例：F1 = AB + CD = AB · CD
11
用或非门实现
写原函数最简或与式
例：F2 = (A+B) · (C+D) = A+B + C+D 用与或非门实现 例：F3 = AB + C , (3)画逻辑电路 写反函数最简与或式 则 F3 = AB + C
2 个代码 (共需n位码元)
I0 I1 I2 I3 I4 I5
1 1 1 1 1 1 & 1 1 & &
n
C
B
A、B、C：输出端
I6 I7
A
图 4.2.1
28
表4.2.1 3位二进制编码器真值表
输 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 入 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 输 出
① 输入端 低电平（即 逻辑“0”） 有效 ②产生有效 输入端十进 制下标的自 然二进制码 的反码
31
(3) 74148的级联 当片(2)处于编 码状态时， YEN=1，从而 片(1)不工作； 当片(2)处于非 编码状态时， YEN=0，从而 片(1)工作； 图 4.2.3
32
2. 二—十进制优先编码器74147 I1～I9：输入端； Y0 ～ Y3 ：输出端；

南邮数电-第4章 组合逻辑电路(4)

南邮数电-第4章 组合逻辑电路(4)
2013年7月15日星期一 第四章 组合逻辑电路 28
C B A
Y0 Y1 Y2 A2 Y3 74138 Y4 E1 Y5 E2 A Y6 E2 B Y7 A0 A1
&
F
图 4.3.7 ( a )
第四章 组合逻辑电路
2013年7月15日星期一
ห้องสมุดไป่ตู้
29
C B A 1
Y0 Y1 Y2 A2 Y3 74138 Y4 E1 Y5 E2 A Y6 E2 B Y7 A0 A1
&
F
图 4.3.7 ( b )
第四章 组合逻辑电路
2013年7月15日星期一
30
作业题 4.22
2013年7月15日星期一
第四章 组合逻辑电路
31
1. F(1,0,0,0)=F(1,1,0,1)；
2. 有2个变量同时变化； 3. AC对应的卡诺圈中全 部为“1”；
所以，此时电路中不存在功能冒险。
2013年7月15日星期一 第四章 组合逻辑电路 17
再判断是否有逻辑冒险：
CD AB 00 01 11 10
00 01 11 10 1 1 1 1
第四章 组合逻辑电路
25
&
1
F = AB + CD = AB + CD + 1 =0
图 4.3.6
用取样法避免冒险（续）
2013年7月15日星期一
第四章 组合逻辑电路
26
例10 已知 F = A B + A C ，用74138实现该函数 ，电路图如下所示。试分析电路是否存在 逻辑冒险，若存在，加取样脉冲避免之。
2.有p（≥2）个变量同时变化；
3.不变的（n-p）个输入变量组成的乘积项所对 应的卡诺圈中，有“1”也有“0” 。 则电路中存在功能冒险。

南邮数电第4章-(1)

南邮数电第4章-(1)
4.3.1 钟控SRFF(SR锁存器)
2）工作原理及动作特点（ 1 触发有效） 动作特点(钟控原理)： 在 CP = 1 的全部时 CP 间里，R、S 端信号 RD 的变化都将引起触发 S 器输出状态的变化。
1 2
干扰信号
缺点：抗干扰能力差。
R
Q
跳变
26
4.3 钟控电位触发器
4.3.1 钟控SRFF(SR锁存器)
CP=0 时，G3、G4 门封锁，触发信号不起作用。 CP=1 时，G3、G4 门打开，触发信号可加到基本触发器上。 1 G1 & 0 G3 & 1 S 1 CP & 0 R
Q
Q 0
& 1 G4 G2
Q 0
G1 & 1 G3 & 0 S 1 CP
Q
&
1 G2 0
& R
G4 1
25
4.3 钟控电位触发器
表 4.3.3 钟控DFF功能表
CP 0 1 1 D ф 0 1
Q
n +1
n
n+1
=Q
n
n+1
=D
表 4.3.4 钟控DFF激励表
Q
0 0
n
(2)功能表和激励表
Q
n + 1
D 0 1 0 1 32
Q
0 1 0 1
0 1
1 1
4.3 钟控电位触发器
4.3.3 钟控触发器的触发方式与空翻 1）触发方式： (1)电位触发： 高电平触发、低电平触发 (2)边沿触发： 上升沿触发 、下降沿触发 2）空翻 定义：在一个CP周期内，触发器的状态发生 两次或两次以上变化的现象。
干扰信号跳变3逻辑功能及其描述1次态方程cp0时q逻辑功能及其描述1次态方程cp0时qn1qnn43钟控电位触发器431钟控srffsr锁存器27qqn1srqnnsr0cp1时sr0cp1时cpsr1?nq0nq2功能表和激励表3逻辑功能及其描述43钟控电位触发器431钟控srffsr锁存器280q100nq10101101111表表431钟控srff功能表2功能表和激励表3逻辑功能及其描述43钟控电位触发器431钟控srffsr锁存器nq1?nqsr29表表432钟控srff激励表000011010011103波形图cps3逻辑功能及其描述43钟控电位触发器431钟控srffsr锁存器30srqq1电路结构及逻辑符号qq43钟控电位触发器432钟控dffd锁存器311dc1dcpc国标符号cp0时qn1qnncp11时qqn1dd2逻辑功能及其描述1次态方程2逻辑功能及其描述1次态方程43钟控电位触发器432钟控dffd锁存器32cp1时qqdd2功能表和激励表cpd1?nq0nq100111表表433钟控dff功能表nq1?nqd000011100111表表434钟控dff激励表1电位触发

电路分析基础(第四版)ppt

P5 U 5 I 3 7 (1) 7W
P6 U 6 I 3 (3) (1) 3W
P2 U 2 I1 (3) 2 6W
P3 U 3 I1 8 2 16W
注
对一完整的电路，总功率为零。
基尔霍夫定律( Kirchhoff’s Laws )
压单值性的具体体现(两点间电压与路径无关)
(2) KCL是对任一节点（或封闭面）的各支路电流的 线性约束 (3) KVL是对任一回路（或闭合节点序列）的各支路 电压的线性约束
(4) KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关
(5) KCL、KVL只适用于集总参数的电路
电阻元件 (resistor)
基尔霍夫定律
KCL的推广
A
i1 i2 i3 i A i B B
i1 i2 i3 0
两条支路电流大小相等， 一个流入，一个流出。
A
i
B
只有一条支路相连，则 i=0。
基尔霍夫定律
能量守恒，电荷守恒。
(u1 u2 u4 u6 )i1 (u2 u3 u5 )i3 0
u1 u2 u4 u6 0
u 2 u3 u5 0
p1 p2 p3 p4 p5 p6 0
i2 i3 i1
u1 u4 u6 u5 u3 0
u1i1 u2i2 u3i3 u4i1 u5i3 u6i1 0
电路和电路模型、集总假设
电容器
电池 晶体管 电阻器 运算放大器
线圈
电路和电路模型、集总假设
电路的基本组成
电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径
电路组成：主要由电源、中间环节、负载构成

电路分析第4章

第四章 分解方法及单口网络
4-1 分解的基本步骤
u ② Us Q
u = Ri
① o Us/R i
图解法 伏安特性曲线相交求解法） （伏安特性曲线相交求解法）
u = Us
u = Ri
u = Us i = Us R
一个元件（单口网络） 一个元件（单口网络）的电 压电流关系是由这个元件 单口网络）本身所决定的， （单口网络）本身所决定的， 与外接的电路无关。 与外接的电路无关。
i + u _ 注意参考方向 i + u _
Rs
例. 5Ω 10V
求U=? a 10V 6A b a 8A 5Ω 5Ω + U _ + 5Ω U _ 2A 5Ω 6A a + 5Ω U _ b
b
4-6、7 戴维宁定理与诺顿定理
戴维宁定理
任何一个含有独立电源、线性电阻和线性受控源的一端口网络， 任何一个含有独立电源、线性电阻和线性受控源的一端口网络， 可以用一个独立电压源 独立电压源U 和电阻R 的串联组合来等效替代 来等效替代。 可以用一个独立电压源 OC和电阻 eq的串联组合来等效替代。 其中，电压UOC等于一端口的开路电压，电阻Req等于一端口中所 其中， 等于一端口的开路电压， 开路电压 有独立源置零后端口的输入电阻 有独立源置零后端口的输入电阻
4-4 单口网络的等效电路
二端网络：与外部只有两个接线端相连的网络。 二端网络：与外部只有两个接线端相连的网络。 无源二端网络：网络内部没有独立源的二端网络。 无源二端网络：网络内部没有独立源的二端网络。 一个无源二端电阻网络可以用端口的入端电阻来等效(有条件 有条件)。 一个无源二端电阻网络可以用端口的入端电阻来等效 有条件 。
(a)并联电阻器上的电压相同 (a)并联电阻器上的电压相同 (KVL) (b)接线端电流等于支路电流之和 (b)接线端电流等于支路电流之和 (KCL)

电路分析基础(第四版)ppt


响应 H= 激励
线性电路的比例性 网络函数
网络函数的具体形式
1）策动点函数 ）
U R= I
I G= U
I2 GT = U1
策动点电阻 策动点电导 转移电导 转移电阻 转移电压比 转移电流比
I U
2）转移函数(传递函数 ）转移函数 传递函数 传递函数) I1 U1 I2 U2
RT =
U2 I1
U2 Hu = U1
4 + 12V – 4 i 4 R 6 + 6V –
分别用： 分别用： 常规方法（支路法、网孔法、节点法） 常规方法（支路法、网孔法、节点法） 叠加方法
叠加原理
(1) 12V电压源单独作用： 电压源单独作用： 电压源单独作用
i' 4
(2) 6V电压源单独作用： 电压源单独作用： 电压源单独作用
Ch3 叠加方法与网络函数
3. 1 线性电路的比例性 网络函数 3. 2 叠加原理 3.3 叠加方法与功率计算 3.4 数模转换器的基本原理
重点： 重点： 叠加原理
线性电路的比例性 网络函数
）、响应 几个概念：线性电路、激励（输入）、响应（ 几个概念：线性电路、激励（输入）、响应（输出 ） 线性电路中，响应与激励之间存在着线性关系。 线性电路中，响应与激励之间存在着线性关系。 之间存在着线性关系 网络函数 定义： 单一激励的线性时不变电路 指定的响应 电路， 定义：对单一激励的线性时不变电路，指定的响应 对激励之比定义为网络函数 记为H， 之比定义为网络函数， 对激励之比定义为网络函数，记为 ， 即
+ Us' –
I1′′ =
4 × 4 = 1.6 4+6 6 U1′′ = × 4 × 4 = 9.6 4+6 U S " = 10 I1 "+ U1 " = 25.6

电路分析基础第四章


开路电压
等效电阻
二、戴维南定理证明：
置换
叠加
线性含源
线性或非线性
u ' = uoc
N中所有独立源产生的电压 电流源开路
' ''
u '' = − Rabi
电流源产生的电压 N0中所有独立源为零值
u = u + u = uoc − Rabi
u = uoc − Rabi
含源线性单口网络N可等效为 电压源串联电阻支路
Rab = 6 + 15 //(5 + 5) = 6 + 6 = 12Ω
Rcd = 5 //(15 + 5) = 4Ω
例3：试求图示电阻网络的Rab和Rcd。
Rab = 8 + {4 //[2 + 1 + ( 2 // 2)]} = 8 + {4 // 4} = 10Ω
Rcd = ( 2 // 2) + {1 //[4 + 2 + ( 2 // 2)]} = 1 + (1 // 7) = 1.875Ω
例5：求图中所示单口网络的等效电阻。
u R i = = ( μ + 1) R i
例6：求图所示单口网络的等效电阻。
u R Ri = = i 1+α
例7：求图示电路输入电阻Ri，已知α =0.99。
1. 外施电源法 2. 电源变换法
Ri = 35Ω
三、含独立源单口网络的等效电路：
1. 只含独立源、电阻，不含受控源 只含独立源、电阻不含受控源的网络，端口 VCR为u=A+Bi，u和i关联时，B为正。 2. 含受控源的有源单口网络 含受控源、独立源、线性电阻的网络，端口 VCR为u=A+Bi，B可正可负。 等效为电压源串联电阻组合或电流源并联电阻组合。
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1.求开路电压uoc
由图b可得受控源的控制量i1为 i1 ＝2A 故 uoc＝6 i1 + 4 i1 = 20V
2.求电阻Ro 图b网络的独立
电压源置零,
得图c，设端口 电压为u'，端 上电流为 i '
1 2 - 6 i1’ +
i’ +
4
u’
i1’
-
(c)
则 u'＝6×i1'＋2×i'＋4× i1' 由1Ω 和4Ω 分流关系可得 i1' ＝0.2i '
3.当RL = Ro = 12.5Ω 时，负载获最大
功率
pmax

uo2c 4Ro

12.52 4 12.5
3.125
W
4-4 特勒根定理
任意一个具有b条支路、n个节点的集 总参数网络，设它的各支路电压和电流
分别为uk和 ik(k＝1、2、3、…b)，且各
因此 u’＝4i’ 即 Ro＝4Ω
3.求i 由戴维南定理可将图a化简为图d
i 20 2.5A 44
+
20V
-
a i
4
4 b
(d)
例：试求图(a)的戴维南等效电路。
i1 1K
a
+
10V 1K 0.5 i1
(a)
-
b
解：节点法求开路电压。
11
10
( 1K

1K
)uoc

1K

0.5i1
10
a
+
0.04 uoc +
10V
-
50
uoc -
b
节点法
1 1 10
uOC
( 10

50
)

10

0.04uOC
得 uoc＝12.5 V
2.求电阻Ro 先求i s c
由于u=0， 受控源开路
10
+
0.04 v
10V
- 50
a +
u isc -
b
i s c ＝1A Ro＝ uoc /i s c =12.5Ω
i3 iS

得R1上电流 i1
i1

R1
1 R2
uS

R2 R1 R2
iS

i1' i1"
其中
i1'

i1
iS 0

1 R1 R2
uS
i1"
i1 uS 0
R2 R1 R2
iS
由两项相加而成。
由两个独立电源共同产生的响应， 等于每个独立电源单独作用所产生响 应之和。
例5图(a)电路中 g=2S。试求电流 I。
解：用分压公式求受控源控制变量U
U 6 8V 6V 26
用gU=12A的电流源替代受控源，图(b)
不含受控电源，求得
I 4 12 8 A 7A
44
44
例 在图(a)电路中,若要求 Ix 试求电阻 Rx ?
I (1 0.5)(0.5 0.5) 8 (1 0.5) (0.5 0.5)
0.5
I 8
0.5 3 I
40
得
Ux
Ux'
Ux"
1 10
I

3 40
I

1 40
I
Rx
Ux Ix

1 5
4－3 戴维南定理和诺顿定理
4-3-1 戴维南定理
任一线性有源二端网络N，就其两个输 出端而言总可与一个独立电压源和线性 电阻串联的电路等效，其中独立电压源 的电压等于该二端网络N输出端的开路 电压 uOC，电阻Ro等于N内所有独立源置 零时从输出端看入的等效电阻。
+ N1 u N2
-
N1
++ -u -u
N2
N1 i N2
N1 i
i N2
例4 无源网络No的22’端开路时，11’ 端的输入电阻为5Ω ; 如左图11'端接 1A时，22'端电压u =1V。求右图11' 端接5Ω 、10V的实际电压源时，22' 端的电压u’=?
1 1A
No
1’
2 + u
2’
i' 1 5Ω
端口电压电流关联
u Roi uoc
证明如下:。
端口支路用电流源i 替代,如图(a)，
根据叠加定理，电流源单独作用产生
u’=Roi [图(b)]，网络内部全部独立电
源共同作用产生u”=uoc [图(c)]。由此
得到
u u' u" Roi uoc
例6 求图(a)网络的戴维南等效电路。
+ 10V No
1’
2 +
u’ 2’
1 1A
No
1’
2 + u
2’
i' 1 5Ω
+ 10V No
1’
2 +
u’ 2’
解：22’端开路时，11’端的输入电
阻为5Ω ，因此右图中流过实际电压源
支路的电流i'为
i '= 1A
实际电压源支路用1A的电流源替代，
u'不变，替代后的电路与左图相同，
故
u'=u =1V
isc

i2
i3
iS2

R1 R1 R2
iS1

uS R3
iS2
求Ro，图(b)求得
Ro

(R1 R2 )R3 R1 R2 R3
画出诺顿等效电路，如图(c)所示。
含源线性电阻单口网络的等效电路
只要确定uoc,isc或Ro 就能求得两种等 效电路。
戴维南定理和诺顿定理注意几点：
10 uoc 1K

i1
解得
uoc 6 V
加压求流法求等效内阻。
i1 1K 1K
0.5 i1
i
a －
u (b)
b+
列方程：

2.5i1 i u 1Ki1
解得： Ro 0.4 K
如果要用开短路法，求短路电流。
i1 1K
a
+
10V 1K 0.5 i1
iSC
(c)
第四章 网络定理
4－l 线性和叠加定理 4－2 替代定理 4－3 戴维南定理和诺顿定理 4－4 特勒根定理
4－l 线性和叠加定理
线性网络：由独立电源和线性元件组成。
具有线性性质: 1.齐次性：单个激励(独立源)作用时，
响应与激励成正比。 2.可加性：多个激励同时作用时，总响
应等于每个激励单独作用(其余激励置零) 时所产生的响应分量的代数和。
由 (c) 列出KVL方程
2i" 1 i" 3(i'' 6) 0
求得: i'' 3A u'' 3(6 i'') 9V
则：
i i' i'' 2A 3A 1A u u' u" 6V 9V 15V
最后得到： p u(6 i) 15(6 1) 75W
有激励 e1(t)、e2(t)、…… em (t) ，
则响应r(t) 为：
r(t) k1e1(t) k2e2(t) kmem (t)
电路响应与激励之间的这种线性关系 称为叠加性，它是线性电路的一种基 本性质。
图(a)电路的回路方程：
( R1 R2 )i1 R2i3 uS
1. 被等效的有源二端网络是线性
的，且与外电路之间不能有耦合关系
2. 求等效电路的Ro时，应将网络 中的所有独立源置零，而受控源保留
3. 当Ro≠0和∞时，有源二端网 络既有戴维南等效电路又有诺顿等效
电路，并且uoc、isc和Ro存在关系：，
Ro

uoc isc
uoc Roisc
isc

uoc Ro
例3 r =2，用叠加定理求i和功率p 3
解：12V和6A单独作用如图(b)和(c)。 (每个电路内均保留受控源，但控制量 分别改为分电路中的相应量)。由图(b) 列出KVL方程
2i' 1 i' 12 3 i' 0
求得： i' 2A u' 3 i' 6V
叠加定理
由全部独立电源在线性电阻电路 中产生的任一响应(电压或电流)， 等于每一个独立电源单独作用所产 生的相应响应(电压或电流)的代数 和。
注意： 1. 适用于线性网络。非线性网络
不适用。
2. 某一激励单独作用时，其他激 励置零，即独立电压源短路，独立电 流源开路；电路其余结构都不改变。
3. 任一激励单独作用时，该电源 的内阻、受控源均应保留。
1I 8
。
RS
＋ US－
I 1 Ix Rx
0.5
0.5 0.5
I
1
0.5 － Ux ＋
I
0.5 8 0.5
(a)
(b)
解：由题意和替代定理，得图(b)。
在图(b)电路中,应用叠加定理：
I
1
0.5 － Ux ＋
电流源I单独作用
I
0.5 8 0.5
(b)
I 1
0.5
－ Ux’＋
4. 受控源不能单独作用。
5. 叠加的结果为代数和，注意电压 或电流的参考方向 。