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2.1电阻器2.2电容器和电感器2.5 集成电路运算放大器2.4 受控电源第二章电路元件及电路等效变换2.3 独立电源1.一、电阻元件电阻电路符号和1.u i R线性电阻满足欧姆定律=⋅1.从能量关系上看，电阻是将吸收的电能1.电路的开路和短路1.二、独立电源1.电压源1.s U 1）端电压为确定的值且与流过的电流无关, VCR 曲线如图2-1-4(b)所示。
直流电压源的电压是常数。
电压源有如下特点：2）流过电压源的电流是任意的，就是说流过电压源的电流由与它相连的外电路决定。
3）电压源不能短路，因为短路时电流为无穷大，这是不允许的。
2-1 电阻元件与独立源1.+iR su uocu1.例2-1-1 一个单回路电路如图2-5所示，已知3u 4u b3R 4R 图2-1-5 例题2-1-1图1.i 2243110S S u u u u u u +++-+=11223344u R i u R i u R i u R i=⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=⎩121234()S S u u i R R R R -=+++解：设回路电流的参考方向和各电阻的电压参考极性如图2-1-5所示，根据KVL 可得：由欧姆定律有将式（2-4）代入（2-3）得（2-1-3）（2-1-4）2-1 电阻元件与独立源1.∴12123412661.5A 0.20.1 1.42.34S S u u i R R R R --====++++++1.ab例2-1-2电路中某段含源支路如图2-1-6所示1.解：先标注各电阻上电压的参考极性，如图2-1-7所示，列写KVL方程为：1.1u 2u 12(--=--u R 2-1-8若对电阻上电压的参考极性换一种设法，如图2-1-8所示1.2.电流源理想电流源简称电流源，是能输出恒定1.电流源的特性：1）电流源的输出电流与端电压无关。
即电流源的电流值不受外电路影响。
2）电流源的端电压是任意的，或者说由与它相连的外部电路决定。
《电路基础电子教案》PPT课件第一章：电路基本概念1.1 电路的定义与组成介绍电路的定义：电流流动的路径解释电路的组成：电源、导线、用电器、开关1.2 电路的分类直流电路：电流方向不变交流电路：电流方向周期性变化1.3 电路的状态开路：电路中断，电流无法流动短路：电路两点之间直接连接，电流极大第二章：电路元件2.1 电阻定义：阻碍电流流动的元件单位：欧姆（Ω）2.2 电容定义：储存电荷的元件单位：法拉（F）2.3 电感定义：阻碍电流变化的一种元件单位：亨利（H）第三章：电压与电流3.1 电压定义：电势差的度量单位：伏特（V）3.2 电流定义：单位时间内电荷流动的数量单位：安培（A）3.3 欧姆定律表达式：U = IR解释：电压（U）等于电流（I）乘以电阻（R）第四章：简单电路分析4.1 串联电路特点：电流相同，电压分配公式：U = U1 + U2 + + Un4.2 并联电路特点：电压相同，电流分配公式：I = I1 + I2 + + In4.3 串并联电路分析：串并联电路的电压和电流分配规律第五章：电路图与测量5.1 电路图介绍电路图的符号和表示方法练习绘制简单电路图5.2 测量工具介绍多用电表、示波器等测量工具的使用方法5.3 测量电路参数测量电压、电流、电阻等电路参数的方法和技巧《电路基础电子教案》PPT课件第六章：复杂电路分析6.1 串并联电路的进一步分析分析多个电阻的串并联组合应用节点电压法与网孔电流法6.2 独立源与受控源独立源：电压源与电流源受控源：电压控制电压源、电流控制电流源、电压控制电流源、电流控制电压源6.3 频率响应分析交流稳态分析交流小信号分析第七章：电路仿真软件使用7.1 电路仿真软件介绍常见电路仿真软件：Multisim、Proteus、LTspice等软件功能与操作界面简介7.2 电路仿真原理仿真电路的搭建与测试观察电路性能与参数变化7.3 仿真实验案例利用仿真软件完成简单的电路实验分析实验结果与实际电路的差异第八章：交流电路8.1 交流电的基本概念交流电的定义与特点交流电的频率、周期与角频率8.2 阻抗与导纳阻抗的定义与计算导纳的定义与计算8.3 交流电路的功率分析有功功率、无功功率与视在功率功率因数的计算与改善第九章：电路设计与制作9.1 电路设计的基本步骤确定电路功能与性能指标选择电路元件与参数9.2 电路原理图设计与绘制利用绘图工具完成电路原理图设计检查电路图的正确性与可行性9.3 电路制作与调试制作电路板（PCB）进行电路焊接与组装调试电路与测试性能第十章：电路实验与创新10.1 电路实验完成一系列电路实验测量与分析实验数据10.2 电路创新设计与实践结合所学知识进行电路创新设计制作创新电路实物与演示《电路基础电子教案》PPT课件第十一章：数字电路基础11.1 数字电路概述数字电路的特点与分类数字逻辑与模拟逻辑的区别11.2 数字逻辑门与门、或门、非门、异或门等的基本原理与真值表逻辑门电路的实现与仿真11.3 组合逻辑电路半加器、全加器、编码器、译码器等的设计与分析组合逻辑电路的应用实例第十二章：时序逻辑电路12.1 触发器基本触发器：SR触发器、JK触发器、T触发器、CP触发器触发器的真值表与功能描述12.2 时序逻辑电路的设计计数器、寄存器等时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的仿真与测试12.3 数字电路设计工具介绍可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等设计工具第十三章：模拟电路基础13.1 模拟电路概述模拟电路的特点与分类模拟信号与数字信号的区别13.2 模拟电路元件电阻、电容、电感等的基本特性与使用operational amplifier（运算放大器）的应用13.3 模拟信号处理滤波器、放大器等模拟信号处理电路的设计与分析第十四章：集成电路14.1 集成电路概述集成电路的类型与结构集成电路的制造工艺14.2 集成电路的封装与测试集成电路的封装形式与特点集成电路的测试方法与设备14.3 集成电路的应用微处理器、存储器、接口电路等集成电路的应用实例第十五章：电路与现代技术15.1 电路与现代科技的关系电路技术在现代通信、计算机、家电等领域的应用15.2 电路发展趋势微电子技术、光电子技术、生物电子技术等的发展趋势15.3 电路技术的社会影响电路技术对人类生活的影响电路技术的可持续发展与环境保护重点和难点解析。
电工大学课本目录第1章电路概念与分析方法1电路和电路模型2 电路组成和作用3电路模型4 电流和电压的参考方向5 电流的参考方向6 电压的参考方向7 电功率8无源电路元件9 电阻元件10 电感元件11 电容元件12 有源电路元件13 独立电源14 两种电源模型等效变换15 受控电源16 基尔霍夫定律17 基尔霍夫电流定律18 基尔霍夫电压定律19支路电流法20 叠加原理21 结点电压法22 戴维南定理23 电路中电位的计算第2章电路的瞬态分析1 换路定则和初始值确定2 换路定则3 初始值确定4 —阶电路瞬态过程分析方法5 经典法6 三要素法7 —阶电路瞬态过程的三种响应8 —阶电路的脉冲响应9 徽分电路10 积分电路第3章正弦交流电路1 正弦交流电压和电流2 频率3 有效值4 初相位5 正弦量的相量表示法6 单一元件正弦交流电路7 电阻元件交流电路8 电感元件交流电路9 电容元件交流电路10 RLC串联交流电路11 电压和电流的关系12 功率关系13 阻抗串联和并联14 阻抗串联15 阻抗并联16 电路中的谐振17 串联谐振18 并联谐振19 功率因数的提高20 提高功率因数的意义21 提高功率因数的措施22三相正弦交流电路23 三相电压24 三相电路中负载连接25 三相电路的功率.26 非正弦周期交流电路第4章半导体器件1 半导体基础知识2 本征半导体和掺杂半导体3 PN结4 半导体二极管5 基本结构6 伏安特性7 主要参数8 特殊二极管9 晶体管10 基本结构11 放大作用12 特性曲线13 主要参数14 场效应管15 基本结构16 工作原理17 特性曲线18 主要参数第5章基本放大电路1 共发射极放大电路2 电路组成和工作原理3 静态分析4 动态分析5 静态工作点的稳定.6 共集电极放大电路7 静态分析8 动态分析9 共集电极放大电路应用10 场效应管放大电路11 静态分析12 动态分析13 多级放大电路14 级间耦合15 分析计算16 差分放大电路17 静态分析18 动态分析19 输入和输出方式20 功率放大电路21 要求和特点22 OCL互补对称功率放大电路23 OTL互补对称功率放大电路第6章集成运算放大器与应用1 集成运算放大器简介2 组成原理3 主要参数4 传输特性和分析方法5 集成运算放大电路中的反馈6 反馈基本概念7 反馈类型和判断8 具体负反馈电路分析9 负反馈对放大电路性能影响10 集成运算放大器线性应用11 比例运算电路12 加法和减法运算电路13 积分和微分运算电路14 集成运算放大器非线性应用15 电压比较电路16 矩形波产生电路17 RC正弦波振荡电路18 运算放大器使用时应注意问题19 选件和调零20 消振和保护第7章直流稳压电源1 不可控整流电路2 滤波电路3 稳压电路4 简单稳压电路5 集成稳压电路6 开关稳压电路7 可控整流电路8 晶闸管9 可控整流电路第8章门电路与组合逻辑电路1 数字信号和数制2 数字信号3 数制4 逻辑门电路5 基本逻辑门电路6 TTL集成门电路7 CMOS集成门电路8 组合逻辑电路分析和设计9 逻辑代数基本定律10 逻辑函数表示方法11 逻辑函数化简12 组合逻辑电路分析13 组合逻辑电路设计14 集成组合逻辑电路15 加法器16 编码器17 译码器和数码显示18 半导体存储器和可编程逻辑器件19 只读存储器20 可编程只读存储器21 可编程逻辑阵列22 可编程阵列逻辑23 应用举例24 产品判别电路25 多路故障检测电路26 公用照明延时开关电路第9章触发器与时序逻辑电路1 双稳态触发器2 RS触发器3 JK触发器4 D触发器5 寄存器6 数码寄存器7 移位寄存器8 计数器9 异步二进制加法计数器10 同步十进制计数器11 集成计数器12 555定时器和应用13 555定时器14 555定时器组成单稳态触发器15 555定时器组成多谐振荡器16 应用举例17 4人抢答电路18 搅拌机故障报警电路19 8路彩灯控制电路第10章模拟量与数字量的转换1 D/A转换器2 T型电阻网络IDAC3 倒T型电阻网络DAC4 集成电路DAC5 A/D转换器6 数据采集系统7 多通道共享S/H和A/D系统8 多通道共享A/D系统9 多通道A/D系统第11章变压器与电动机1 磁路2 磁性材料的磁性能3 磁路分析方法4 变压器5 变压器工作原理6 变压器特性和额定参数7 特殊变压器8 三相异步电动机9 结构和原理10 电磁转矩和机械特性11 使用12 单相异步电动机13 直流电动机14 控制电动机15 交流伺服电动机16 步进电动机17 超声波电动机第12章电气自动控制技术1 常用控制电器2 低压开关3 熔断器4 自动空气断路器5 交流接触器6 热继电器7 时间继电器8 三相异步电动机基本控制电路9 直接启停和点动控制10 正反转和行程控制11 时间和顺序控制12 可编程序控制器13 组成和原理14 程序设计方法15 可编程序控制器应用举例16 三相异步电动机正反转控制17 三相异步电动机Y-Δ启动控制附录A 现代通信技术附录B 安全用电附录C 电工电子EDA仿真技术。
基本电路理论第二章电路元件上海交通大学本科学位课程电子信息与电气工程学院2004年7月§2.4 电容器•例题 电容值为2F ，初始电压v C (0-) = -1/2 的电容和电流源 i S 相接，示于图a 。
电流源 i S 波形示于图b 。
求响应电压v(t)。
()S i t (s)t 01222(a) (b)Si i vC 2F21-1/21/2(s)t (V)v 响应波形§2.4 电容器•如果电流源i S 波形如下图所示，再求响应电压v(t)。
1301()4()()2(1)22t i t u t v t t v ≤≤ = =- =则，137112()4()()22(2)222tt i t u t v t t t v <≤ =- =-=- =-则，()S i t (s)t 01244-响应波形如下图所示21-1/21/2(s)t (V)v 21(s)t 0(V)v 1/21/23/2§2.4 电容器•一个二端元件，若在任一时间t ，它的磁通φ(t)和通过它的电流i(t)间的关系是由φi 平面或i φ平面上的一条曲线所确定，则称该二端元件为电感器，该曲线称韦安特性曲线。
•电感器能储存磁场能 ，说明它是储能元件。
ϕi()v t ()i t ()t ϕ•电感器的分类 按时间：非时变与时变 按φi 关系：线性与非线性线性非时变电感器定义：韦安特性曲线是与时间变化无关的过原点的直线。
解析式其中L 是电容（特性曲线的斜率，常数）。
Γ=1/L （称倒电感）。
()()()()t Li t i t t ϕϕ==Γ斜率Lϕi电感器中的电压和电流之间的关系•说明线性非时变电感器是动态元件。
电感器上的电压是磁通和电流的线性函数。
•电感器的电流i 可用电压v 表示•说明线性非时变电感器是记忆元件。
i(0)是电感电流的初始值，只有在L 和初始电流i(0)都给定时，一个线性定常电感元件才算完全确定，且只有当 i(0) = 0 时，i(t) 才是v(t)的线性函数。
()()()1()()d t d Li di t di t v t L dt dt dt dtϕ====Γ0011()(')'(0)(')'(0)(')'t tt i t v t dt i v t dt i v t dt L L -∞==+=+Γ⎰⎰⎰•初始电流可表示成无初始电流的电感与电流源的并联0()()lim (')'0t ttt v t Mi t v t dt +∆∆→≤∆==⎰•只要电压是有界函数，电流就是连续的，即电感电流不会发生跳变。
•对偶法：电压v(t)→电流i(t)，电流i(t)→电压v(t)，电荷q(t) →磁通ϕ (t)，电容C→电感L ，就能由电容器的有关公式直接得到电感器的有关公式，反之亦然。
()v t ()i t L(0)L i I =0()S i I u t =L()i t ()v t (0)0L i =基本要求：了解电功率与能量的计算了解有源与无源的概念了解电阻元件的无源性、有源性问题•功率p(t)和能量W(t)是电路中的两个重要物理量。
任意两个网络相联接，当要了解右边单口网络的功率和能量情况，只需关心进入端口的口电流和口电压。
这种表示方式称为暗箱方式，即黑盒子（不必知道单口网络的具体结构，讨论网络的某些性质）()i t网络（信号发生器）()v t单口网络p(t)=v(t)i(t)所吸收的能量为()(')'(')(')'t tW t p t dt v t i t dt -∞-∞==⎰⎰在上式中，设W （－∞）= 0•当二端电路元件的电压和电流取一致的参考方向时，其所吸收（即外界输入）的功率为•电路元件有有源和无源之分p(t)≥0 吸收功率 W(t)≥0 无源 p(t)＜0 发出功率 W(t)＜0 有源•二端电阻器吸收的瞬时功率 p(t)=v(t)i(t)•电阻器在i-v 平面伏安特性曲线上的电压-电流 [i(t)，v(t)]称工作点。
在时间t 的瞬时功率为 p(t) = v(t)i(t)，即工作点和两个坐标所形成的矩形面积。
vi i vp(v,i)0 1. 电阻器吸收的瞬时功率和无源性、有源性问题电阻器从时间t 0到时间t 所吸收的能量为0(,)(')(')'tt W t t v t i t dt =⎰•工作点在第1和第3象限内，p(t)≥0，从外界吸收功率W (t)≥0，是无源电阻器。
•工作点在第2和第4象限内，p(t)＜0，从外界吸收功率W(t)＜0，是有源电阻器。
vi ivp(v,i)①无源电阻器的特征是它永不向外界放出功率（隧道二极管和充气管尽管有负阻区，仍然是无源元件，因为当工作点在第1象限，静态电阻＞0）②只要特性曲线的一部分在第2和第4象限，就是有源电阻器。
如电压源、电流源。
③一个无源电阻器要具有有源性，只有当其特性曲线有可能落在在第2和第4象限才行，或者说特性曲线具有负阻区有可能具备这种性质。
vi i vp(v,i)•具有负阻区的隧道二极管和充气管等无源电阻器具有这种性质。
当它的工作点 Q 选在负阻区时，再加入交变小信号，对交变小信号而言，Q 点就是新的i’，v ’平面的原点，交变小信号就落在第2和第4象限上。
负阻元件就相当于一个有源电阻器，但能量来自直流电源。
vi'v 0V 0I 'i 0一个电容器在时间 t 所储存的能量应为()()()dq t i t v f q dt= =式中的积分下限q(t 0)=0，因为设W E (t 0)=00000()()()(,)(')(')'(')''()()ttE t t q t q t q t dqW t t v t i t dt v t dt dt f q dq f q dq====⎰⎰⎰⎰v()q t q()v t 02. 电容器储存的能量线性定常电容器的特性方程为q=Cv ，从时间t 0到t ，电容器所储存的能量为2()()20001()1(,)()22q t q t E q q t W t t vdq dq Cv t C C ====⎰⎰•当电压一定时，电场能与电容C 成正比。
所以电容C 说明电容器储存电场能的能力。
•电场能的大小只决定于电容端电压的瞬时值而与电压的波形及电压的建立过程无关。
•电场能只决定于电压而与电容的电流无关，即使i(t)=0，电场能仍然存在。
当电压消失时，即v(t)=0，电场能也消失而转变成其他形式的能量。
•当W C 增加时，P C >0，电源供给电能，使电场能增加；当W C 减少时，P C <0，电场能转变成电能返回电源；当W C 为常数时，P C =0，电容的储能维持不变，与电源间无能量交换，故电容中的瞬时功率P C 可为正、负或零。
根据对偶原理，从上一小节得出结论：电感器特性方程为i=f(ϕ)时，则从 t 0到 t 时间内，电感器储存的能量线性定常电感器特性方程为ϕ ＝Li ，则从时间 t 0到 t 所储存的能量()00(,)()t M W t t f d ϕϕϕ=⎰2201()1(,)()22M t W t t Li t L ϕ==3.电感器储存的能量基本要求：掌握四类受控源的特性及其电压-电流关系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。
1v 2v 1v μ1i 2i 1、电压控制型电压源(VCVS)，简称压控电压源，μ= v 2／v 1，称为电压比。
2、电流控制型电压源(CCVS)，简称流控电压源，r m = v 2/i 1，称为转移电阻。
1v 2v 1i γ1i 2i3、电压控制型电流源(VCCS)，简称压控电流源,g m =i 2/v 1，称为转移电导。
1v 2v 1m g v 1i 2i 4、电流控制型电流源(CCCS)，简称流控电流源，β=i 2/i 1，称为电流比。
•系数β、g m 、μ及r m 是常数，表征受控源是线性定常元件。
系数为β(t)、g m (t)、μ(t)及r m (t)，即与时间有关，受控电源为线性时变元件。
当v 2=f(v 1)、v 2=f(i 1)、i 2=f(v 1)、i 2=f(i 1)时，则是非线性元件。
1v 2v 1i 1i 2i•受控源有两个口，称双口。
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，所以线性定常受控源可看作双口电阻性元件。
bi ci ei c becev bev ci bi cev bev cbeb i ber•在一致参考方向的条件下，进入受控源的功率为 p(t) = v 1(t)i 1(t) + v 2(t)i 2(t)。
对于上述四中受控源，由于支路1不是短路v 1=0，就是开路i 1=0，所以瞬时功率为p(t)=v 2(t)i 2(t)。
•根据右图所示，v 2 = -Ri 2，则 p(t) = -v 22/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(t)=v 22/R 。
由于受控源可以看作双口电阻元件，又能向外提供能量，所以是一种有源元件。
2i 2gv R1i 2v 1v要求掌握：运算放大器的特性及其电压-电流关系理想运算放大器的“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得到的输入输出特性曲线如图所示。
ov a v bv iv a i bi oi A/S A E ε=斜率iv o v εε-SE -SE ov a v bv iv a i bi oi A+v a 对应的端子为“-”，当输入v a 单独加于该端子时，输出电压与输入电压 v a 反相，故称为反相输入端。
v b 对应的端子为“＋”，当输入v b 单独由该端加入时，输出电压与v b 同相，故称它为同相输入端。
输出 v o =Av i =A(v b -v a )A 称为运算放大器的开环增益（放大倍数）ov a v bv iv a i bi oi A实际应用中，常将运算放大器的“＋”端接地(见下左图)，若再计及运算放大器的输入电阻R i 和输出电阻R o ，则左图可用下右图模型来模拟。
常用的运算放大器的输入电阻R i 很大，输出电阻R o 很小，开环增益非常大，所以常把它看作理想的运算放大器。
