清華大學(xué)自動(dòng)化系2025.06電路與模擬電子技術(shù)葉朝輝CircuitsandAnalogElectronics2.1電路基本概念2.2電路基本定律第2章電路基本概念與基本定律232.1.1電路及其模型2.1.2電流和電壓2.1.3電功率2.1.4電路元件2.1電路基本概念4電子電路功能：信息的傳輸、控制與處理。1.電路電路：由電氣和電子元件（器件）互相連接組成的電流通路。電路功能：（1）能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；（風(fēng)力、太陽能發(fā)電）（2）信息的傳輸、控制與處理。（計(jì)算機(jī)、手機(jī)）

電子電路：由電氣和電子元件（器件）互相連接組成的電流通路。2.1.1電路及其模型5電路模型：用理想電路元件代替實(shí)際電路元件及其連接的電路。2.電路模型理想電路元件：忽略元件內(nèi)部電磁物理過程，而僅關(guān)注其電磁性能（電壓和電流）的理想元件。元件符號(hào)電池開關(guān)燈泡6

電流：帶電粒子(電荷)有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)電流強(qiáng)度(大小)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量1.電流

電荷量：1庫侖相當(dāng)于6.24146×1018個(gè)電子所帶的電荷總量2.1.2電流和電壓△表示增量（即變化量），△q為電荷量的增量，△t為單位時(shí)間7實(shí)際方向：規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向1kA=103A1mA=10-3A1

A=10-6A電流單位：A（安[培]，庫侖/秒）、kA、mA、

A

實(shí)際方向AB實(shí)際方向AB

8參考方向：任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。i>0相同i<0相反實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：i

參考方向ABi

參考方向ABi

參考方向AB9

電壓u：?jiǎn)挝徽姾蓂從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所作功（W）的大小稱為兩點(diǎn)之間的電壓。電位

：?jiǎn)挝徽姾蓂從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)（

＝0）時(shí)電場(chǎng)力作功的大小。實(shí)際電壓方向：電位真正降低的方向。

單位：V(伏[特])、kV、mV、

V2.電壓（電勢(shì)差）參考點(diǎn)、公共端、地（

＝0）

A＝uuAB＝

A-

B＝u

B＝01800年意大利物理學(xué)家伏特(1745-1827)發(fā)明了伏打電池uAB10u>0<0u

電壓的參考方向：假設(shè)高電位指向低電位的方向。相同相反11

功率的單位：W(瓦[特])能量的單位：J(焦[耳])電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所作的功

JamesWatt1736-18191焦耳=1瓦特*1秒焦耳定律2.1.3電功率△??為消耗或吸收電能的增量，單位為焦耳(J)；△t為單位時(shí)間，單位為秒（s）12例2.1.2電路如圖2-1-9所示，已知uS=5V,i=1A,u=1V，求電源提供的功率PS和R2消耗的功率P2。圖2-1-9

13一、常用電路元件電阻：表示消耗電能的元件。電容：表示產(chǎn)生電場(chǎng)、儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。電壓源和電流源：表示將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。電子元件：表示能量控制和轉(zhuǎn)換的元件，例如晶體管。電感：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)、儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。2.1.4電路元件14二、電阻u-i

關(guān)系滿足歐姆定律電路符號(hào)k

(103

),M

(106

)u

Ri

i

Gu關(guān)聯(lián)參考方向電導(dǎo)率：描述物體導(dǎo)電能力的參數(shù)，簡(jiǎn)稱為電導(dǎo)G，單位為西門子

，簡(jiǎn)稱為西(S)。電阻率：描述物體阻礙導(dǎo)電的能力，簡(jiǎn)稱為電阻，記為R，單位為歐姆，簡(jiǎn)稱為歐(

)。15例2.1.2電路如圖2-1-12所示，已知R=100Ω。（1）若i=0.1A，求u；（2）若i=-0.1A，求u。解：（1）u=iR=10V；（2）u=iR=-10V。圖2-1-1216三、理想電壓源和電流源1.理想電壓源：其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與流過它的電流i

無關(guān)的元件叫理想電壓源。電路符號(hào)

電壓源嚴(yán)禁被短路！短路開路注意參考方向172.理想電流源：其輸出電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u無關(guān)的元件叫理想電流源。電路符號(hào)

電流源不能開路！注意參考方向三、理想電壓源和電流源18（3）理想電源的串聯(lián)和并聯(lián)

理想電壓源的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)

注意參考方向并聯(lián)

相同的理想電壓源才能并聯(lián),電源中的電流不確定。電壓源一般不并聯(lián)！uS1+_+_iuS2+_u19理想電流源的串聯(lián)和并聯(lián)相同的理想電流源才能串聯(lián),每個(gè)電流源的端電壓不能確定。電流源一般不串聯(lián)！串聯(lián)并聯(lián)

iiS2iS1注意參考方向20四、直流電源與交流電源直流電壓源：電壓保持定值，例如電池、直流電源、直流發(fā)電機(jī)提供的電壓。交流電壓源：電壓保持一定的時(shí)間函數(shù)，例如交流信號(hào)源、交流發(fā)電機(jī)提供的電壓。（a）理想直流電壓源

（b）正弦交流電壓源21五、獨(dú)立電源與受控電源

獨(dú)立電源的值僅由其內(nèi)部決定，與外部其它電路無關(guān)；而受控電源的值受外部電路的某部分電壓或電流的控制。

按照受控量和控制量的不同，受控電源又分為四種：電壓控制的電壓源，電流控制的電壓源，電壓控制的電流源，電流控制的電流源。22gu1（1）電壓控制的電壓源（2）電流控制的電壓源

23（4）電流控制的電流源（3）電壓控制的電流源

g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)（跨導(dǎo)）

24

受控源與獨(dú)立源的比較獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其他電壓、電流無關(guān)，例如電池、信號(hào)發(fā)生器；而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，沒有獨(dú)立源電路無法工作；而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。25例2.1.3晶體管的等效模型如圖2-1-21所示，已知ib=50μA，β=100，求電流ic。

圖2-1-2126例2.1.4MOS管的等效模型如圖2-1-22所示，已知ugs=100mV，gm=2mS，求電流id。

圖2-1-2227例2.求電壓u2。

5i1+_u2_i1+3u1=6V

-3V+_+_5V+_u例1.求電壓u、電流i。-2mA10mAi

2282.2.1基本概念2.2.2基爾霍夫定律(Kirchhoff'sLaw)2.2.3簡(jiǎn)單電阻電路分析2.2電路基本定律29電路中通過同一電流的分支。b=31.支路2.節(jié)點(diǎn)三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，例如a和b。n=22.2.1基本概念30對(duì)平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l1,

l24.網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路；但回路不一定是網(wǎng)孔，例如l3。由支路組成的閉合路徑。l=31233.回路311.基爾霍夫電流定律(KCL)令流出為“+”、流入為“-”，有：

任意時(shí)刻，對(duì)任意節(jié)點(diǎn)，流出（或流入）該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。

流入的總電流等于流出的總電流2.2.2基爾霍夫定律(Kirchhoff'sLaw)32

三式相加得：

KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)節(jié)點(diǎn)的任一閉合面。節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3

ebc

晶體管三端元件332.基爾霍夫電壓定律(KVL)

標(biāo)定各元件電壓參考方向。選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針。

任一時(shí)刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。34–VA+VB+VC=0VB+VC=VA并聯(lián)支路的電壓相等兩點(diǎn)間電壓等于連接它們的支路總電壓35123例2.2.1用KCL定律列寫圖2-2-2中節(jié)點(diǎn)b的電流方程；用KVL定律列寫回路2的電壓方程。解：節(jié)點(diǎn)b的電流方程為i1=i2+i3回路2的電壓方程為

uS2+i3R3-i2R2=0

即uS2=i3R3-i2R236-uS1

+uS2

+i(R1+R2)=0+_R1uS1+_uS2R2i例：已知uS1=5V，uS2=2V，R1=R2=1kΩ，求i

。-5V

+2V

+i(1k

+1k)=0i

=1.5mA+--+371.電阻串聯(lián)各電阻流過同一電流

i

(同一支路)總電壓等于各電阻的電壓之和

(KVL)

2.2.3簡(jiǎn)單電阻電路分析38串聯(lián)電阻的分壓兩個(gè)電阻的分壓：

電位器，可調(diào)電阻：

滑動(dòng)端39圖2-2-8的仿真電路和結(jié)果U2=UR1/(R1+R2)=2V402.電阻并聯(lián)各電阻兩端為同一電壓

u