电路基础 第一章 基本概念和基本规律 上海交通大学本科学位课程
§1.4.3 受控电源 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
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。 §1.4.3 受控电源 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。 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。
§1.4.3 受控电源 4、电流控制型电流源(CCCS)，简称流控电流源，β=i2/i1，称为电流比。 §1.4.3 受控电源 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，称为电流比。 系数β、gm、μ及rm是常数，表征受控源是线性定常元件。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。
§1.4.3 受控电源 受控源有两个口，称双口。注意口电压、口电流方向的规定。 §1.4.3 受控电源 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。
§1.4.3 受控电源 在一致参考方向的条件下，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。
§1.4.4 运算放大器 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 §1.4.4 运算放大器 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
案例结果图片 温度传感器 集成运算放大器 LED 电路制作
§1.4.4 运算放大器 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。 §1.4.4 运算放大器 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。
§1.4.4 运算放大器 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。 §1.4.4 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）
§1.4.4 运算放大器 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)。 §1.4.4 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≈∞ 由于A≈∞而输出电压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)。
§1.4.4 运算放大器 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)。 理想运算放大器的符号和特性曲线 §1.4.4 运算放大器 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)。 “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
§1.4.4 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 §1.4.4 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RS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。
§1.4.4 运算放大器 iL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。 §1.4.4 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/RS iL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。
§1.4.4 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，ui=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。
§1.4.4 运算放大器 图示电路，求电压比u0/uS 若R2，R10，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，但电流不能超过运放所能提供的最大值。
§1.4.5 理想变压器 基本要求： 掌握理想变压器的特性及其电压-电流关系 理想变压器的阻抗变换性质
§1.4.5 理想变压器 (1)该变压器不消耗功率； (2)它没有任何漏磁通，即两个绕组的耦合系数k=1； n称理想变压器变比 §1.4.5 理想变压器 理想变压器是实际变压器的理想化模型。一个实际变压器抽象为理想变压器的条件为 (1)该变压器不消耗功率； (2)它没有任何漏磁通，即两个绕组的耦合系数k=1； (3)每个绕组的自感都是无穷大。 n称理想变压器变比
§1.4.5 理想变压器 理想变压器输出端接有电阻R时，其输入端看过去虽仍是电阻，但其输入电阻值是原电阻R乘以匝数比之平方。 §1.4.5 理想变压器 理想变压器输出端接一个负载电阻R，如右图 由于u2 = -Ri2 由理想变压器的特性 u1 = nu2 ， i2 = -ni1 有 u1 = nu2 = -nRi2 = -nR(-ni1) = (n2R)i1 理想变压器的重要性质： 理想变压器输出端接有电阻R时，其输入端看过去虽仍是电阻，但其输入电阻值是原电阻R乘以匝数比之平方。
§1.4.5 理想变压器 理想变压器吸收的功率 变比n是理想变压器唯一的参数 它只改变电阻大小，不改变电阻的性质 §1.4.5 理想变压器 理想变压器吸收的功率 理想变压器是无损元件。它既不储存能量又不消耗能量，它能把输入端口流入的能量全部由输出端口传送出去。 变比n是理想变压器唯一的参数 它只改变电阻大小，不改变电阻的性质 它伏安关系中无导数项，是个静态元件 它常在无线电技术中用来实现最大功率匹配
§1.4.6 回转器* 基本要求： 掌握回转器的特性及其电压-电流关系 回转器的回转性质
§1.4.6 回转器 理想回转器在电路图中的符号如下图 α称回转比(或回转器电阻)，g = 1/α，称回转器电导
§1.4.6 回转器 回转器所吸收的能量 回转器是不耗能也不储能的器件。 从回转器输入端看进去，电路相当于一个电导： §1.4.6 回转器 回转器所吸收的能量 回转器是不耗能也不储能的器件。 在回转器输出端口接一电阻，如右图 从回转器输入端看进去，电路相当于一个电导： 回转器的这种性质称翻转性。
§1.4.7 负转换器 负转换器（NC）分为电流反向负转换器（INC）和电压反向负转换器（VNC）。 电流反向负转换器（INC）的电路符号如右图所示： 其电压-电流关系为： i1 = i2 流入与流出该器件的电流方向相反 u1 = u2 输入电压与输出电压极性相同
§1.4.7 负转换器 电压反向负转换器（VNC）的电路符号如右图所示： 其电压-电流关系： i1 = -i2 流入与流出该器件的电流方向相同 u1 = -u2 输入电压与输出电压极性相反
§1.4.7 负转换器 当接有负载时 因为 u2= -Ri2 ，i2 = i1 ，u2 = u1 所以 u1= -Ri1 即 从输入端看进去，负载R成为负电阻。无论INC还是VNC都有此重要功能。对电容、电感也是如此。所以，负转换器是一种能把无源元件转换成有源元件的有源器件。