电路分析基础第五版第1章-电气PPT.ppt

电路仿真实践 参考方向 电流参考方向 电压参考方向 + + - - + + - - EWB软件（Electronics Workbench EDA），是用于电子电路仿真分析的虚拟“电子电路工作实验台”。其特点是图形界面操作，易学、易用，快捷、方便，真实、准确。软件平台可进行电路的瞬态分析、时域和频域分析、线性和非线性分析、噪声及失真度分析、零-极点和蒙特卡罗等分析、离散付里叶分析等等。 电路仿真 电路仿真就是设计好的电路图通过仿真软件进行实时模拟，模拟出实际功能，然后通过其分析改进，从而实现电路的优化设计。是EDA（Electronic Design Automation）的一部分。 几种常用电路仿真软件 Multisim仿真软件：EWB软件的升级版，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作 MATLAB仿真软件：商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 PSPICE仿真软件：主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。 1、电流与电压为关联参考方向时，吸收功率 p(t) = u(t)i(t) 2、电流与电压为非关联参考方向时，吸收功率 p(t) = -u(t)i(t) §1-3 电功率和能量 一、电功率 p(t)=dw/dt 二、能量 在t0到t的 时间内，元件吸收的能量为 当p(t)为正时，元件实际吸收功率（能量），将电能转换为其它能量，起负载作用。 当p(t)为负时，元件实际发出功率（能量） ，将其它能量转换为电能，起电源作用。 三、功率的正负 例1、已知电路如图(a) 、 (b)所示 ，I=2A，求P (1)图(a)中：I与U是关联参考方向 I + (a) + I (b) 解： P=UI=1×2=2W P0，表示元件吸收功率（能量），是负载 (2)图(b)中：I与U是非关联参考方向 P=-UI= -(-1)×2=2W P0，表示元件吸收功率（能量），是负载 例2、已知如图所示电路，产生功率为4W，求I。 + I 注意：功率公式中有两套“正负”号。 解： I与U是非关联参考方向 一个是由电压、电流的参考方向决定的（选公式） ，另一个电压、电流的实际方向决定的（代数值）。 §1?4 电路元件 集总（参数）元件： 一个器件可以用一个模型来描述,也可以用多个模型来描述 同一器件在不同工作环境、条件下，模型不同 今后讨论的电路都是电路模型，一般是集总参数电路。 (1)条件：电路辐射、电磁能量损耗可以忽略不计。 (2)判断：电路的几何尺寸远小于电路工作频率对应的波长。 电路元件是电路中最基本的组成单元。 集总参数电路中u、i 可以是时间的函数，但与空间坐标无关。因此，任何时刻，流入二端元件一个端子的电流等于从另一端子流出的电流；端子间的电压为单值量。 注意 一个二端元件，如其端电压u和端电流i之间的关系可用代数方程 f(u, i)＝0 表示，该二端元件称为电阻元件。 如f(u, i) ＝0是线性代数方程，则该二端元件为线性电阻元件。 如f(u, i) ＝0是非线性代数方程，则该二端元件为非线性电阻元件。 §1?5 电阻元件 线性电阻元件 u(t) = Ri(t) i(t) = Gu(t) R Ω 西门子(S) 满足欧姆定律 电导 注意：电流与电压为关联参考方向。 伏安关系（ VAR ，VCR）（元件特性）： 非时变电阻元件 时变电阻元件 注意：对线性非时变电阻元件R为常数， G也为常数 。 R=0， R→∞ ， 短路； 开路。 u(t)＝?Ri(t) i(t) = ?Gu(t) 线性电阻元件吸收的功率 关联参考方向时 p(t)＝u(t)i(t) 非关联参考方向时 p(t)＝-u(t)i(t) 电流与电压为非关联参考方向 无论参考方向如何 线性电阻元件吸收的能量 p(t)＝Ri2(t) = u2(t)/R 实际电阻器 元件模型： + - us us为电压源的电压，“+”、“-”为参考极性 Us §1?6 电压源和电流源 一、电压源 1、定义 是一个理想的二端元件，元件两端的电压与通过它的电流无关，电压总保持为某给定的时间函数。 电压源和电流源都是独立源 2、性质（特点） (1)该元件电压不随电流大小变化，在u-i平面上为一条直线 (2)电压为时变时，平面上直线平移 (3) us(t)=0相当于短路 (4)元件电流由电源与外电路共同决定 3、伏安特性曲线 u US i 表明端电压与电流大小无关。 二、电流源 (1)该元件电流不随电压大小变化，在u-i平面上为一条直线 (2)电流为时变时，平面上直线平移 (3) ?is(t)=0相当于开路 (4)元件电压由电源与外电路共同决定 1、定