大学电路分析的题目,要有步骤dom4j解析xml步骤, 第一个问题设计一个运算放大器实现电路方程: 第二个题目详情图片。

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第一课 集总电路抽象介绍
[第2课]基本电路分析法
第二课 基本电路分析法
第三课 叠加法和戴维南法
第四课 数字抽象
第五课 数字门构造
第六课 非线性分析
第七课 增量分析
第八课 受控源和放大器
这两讲关注的是场效应管(MOSFET)放大器的大信号分析和小信号模型。大信号分析包括,观察一个含有MOSFET的电路,找到让MOSFET总处于饱和状态的运作方式,让电路始终工作在饱和状态范围内。饱和状态内,放大器正常,但是非线性关系。因此需要用小信号模型找到近似线性的理想放大,教授通过图解法和数学分析等方法细致审视了这个问题。
这两讲关注的是场效应管(MOSFET)放大器的大信号分析和小信号模型。大信号分析包括,观察一个含有MOSFET的电路,找到让MOSFET总处于饱和状态的运作方式,让电路始终工作在饱和状态范围内。饱和状态内,放大器正常,但是非线性关系。因此需要用小信号模型找到近似线性的理想放大,教授通过图解法和数学分析等方法细致审视了这个问题。
这两讲关注的是场效应管(MOSFET)放大器的大信号分析和小信号模型。大信号分析包括,观察一个含有MOSFET的电路,找到让MOSFET总处于饱和状态的运作方式,让电路始终工作在饱和状态范围内。饱和状态内,放大器正常,但是非线性关系。因此需要用小信号模型找到近似线性的理想放大,教授通过图解法和数学分析等方法细致审视了这个问题
小信号电路
本节课主要介绍电容与一阶RC电路间的关系。
第十三课 数字电路速度
第十四课 存储和状态
当电路存在两个独立的存储元件时,就形成了所谓的二阶电路。本次课的一开始,教授用实例展示了这些寄生存储元件对电路带 来的切实影响,之后抽象出它的电路模型,推导了它的方程--即二阶微分方程,并介绍了它的数学求解过程。
本节课教授推导了串联LRC电路的微分方程,并给出了它在阶跃输入下的响应--随时间衰减的正弦振荡波形,至此已经对反相器组中减小电阻所产生的振荡效应给出了完整的解释。
正弦稳态在电路中有着非常重要的意义,本次课以RC电路为例,探讨了正弦输入下电路的稳态特性,并介绍了用复数解电路的便捷方法。
对于正弦稳态,在引入复数后,电路求解归结为简单的复阻抗模型下的“欧姆定律”,这是电路中一个极为重要的概念。
滤波器是频率响应的一个重要应用,本节课主要介绍了各种滤波器的基本原理及构造,最后还 给出了它的一个实际应用的例子--无线电选频网络。
本次课的主题是运算放大器,同时介绍了两个重要的概念,一是&抽象&:不管在什么领域,它是处理复杂 性的必要手段。具体对于内部极其复杂的运算放大器来说,抽象很显然是非常必要的。另一个是反馈,教 授先是演示了在没有反馈的情况下,运放的极不稳定的特性,之后给出了运算放大器的负反馈电路,并证 明在负反馈下,电路能提供稳定的输出。最后教授用汽车刹车防抱死系统的类比解释了负反馈的工作原理 。
当运算放大器工作在良好的负反馈状态下时,可以很容易地实现很多不同功能的电路,如减法器,积分器和微分器等。本节课主要介绍了如何用运算放大器实现这些功能。
本节课主要讲运算放大器的正反馈。和属于稳定状态的负反馈相反,正反馈是一种不稳定状态,对于运 算放大器来说,在有微小扰动的情况下,输出会失控并到达正负限。教授用动态模型分析了运放正反馈 电路的运作方式,并给出了它的一些应用。
这节课的主题是能量和功率。在进入正题前,教授介绍了运放振荡器的一个应用--生成数字电路的时钟 信号,同时引入了数字电路的一个重要抽象--时间离散化。之后教授以基本反相器电路为例,推导了它 的两中不同类型的功率消耗,分别是待机功率和使用功率,并指出如果以基本的反相器为元件制造大规 模集成电路,它的功率消耗将难以承受。
首先教授计算了NMOS反相器的功率消耗,并指出降低静态功率的必要性。然后教授介绍了CMOS的结构, 以及为什么它在降低功率方面有巨大的优势。最后教授还介绍了其它一些降低功率的方法。
抽象是一种理想模型,实际电路会遇到抽象约束不再成立的情况。本节课探讨了两种“超出抽象界限” 的情况,一是信号速度相对于电路尺寸不能忽略所带来的问题,二是电路中寄生元件在信号转换过程中 的影响,教授详细探讨了这些问题的成因并给出了应对方法。
学校:麻省理工学院
讲师:Anant Agarwal
授课语言:英文
类型:物理 国际名校公开课
课程简介:本课程介绍了集总电路概念的基本原理。主题涉及:电阻元件和网络; 独立性和依赖性资源;交换器和半导体晶体管;时间和频率范围内的设计;模拟和数字电路及应用程序。设计和实验也是本课的重要组成部分。
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摘要: 【含理想运算放大器线性电路分析思路】利用理想运算放大器的虚短和虚断特性,在运放工作于线性区的前提下,按以下步骤分析: 第一步:按照虚短特性,找出各结点对地电位。 第二步:按照虚断特性,列写结点分析方程( ...
【含理想运算放大器线性电路分析思路】利用理想运算放大器的虚短和虚断特性,在运放工作于线性区的前提下,按以下步骤分析:
第一步:按照虚短特性,找出各结点对地电位。
第二步:按照虚断特性,列写结点分析方程(输出结点除外)。
1、比例放大电路
【例5-3-2】 求图5-3-1 所示运算放大器的输出电压。
解:根据虚短和虚断的概念,,,图中结点的KCL方程(即为结点分析方程)为
输入电压信号加到运算放大器的同相输入端与地之间,输出电压与同相位,故称该电路为同相放大电路。
在图5-3-1的同相放大电路中,令,则得如图5-3-2所示的电路。由于输出电压就是,利用虚短特性,得到
结果表明,输出电压与输入电压是相同的,该电路称为电压跟随器。虽然电压跟随器不改变输入电压,但是它的输入电阻,故它在电路中常用做阻抗变换器或缓冲器。
【例5-3-3】 求图5-3-3所示电路中运算放大器的输出电压。
解 同相输入端接地,由虚短特性可知
结合虚断特性,对反相端输入结点列写KCL方程
解得              
输出电压与输入电压反号,大小仅取决于与之比,因此该电路就有反相放大的作用,称为反相放大器。
2、加法电路
&&&& 【例5-3-4】 求图5-3-4所示电路中,运算放大器的输出电压。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&解:由虚短可知。结合虚断特性对反相输入端结点列写KCL方程
解得            
这是求和(加法)运算的表达式,式中负号是因反相输入引起,若,则结果变为:。 图5-3-4的输出再接一级反相放大电路,则可消去负号,实现加法运算。该求和电路可以扩展到多个输入电压相加。
3、差分放大电路
&&& 图5-3-5是用来实现两个电压,相减的求差电路,又称为差分放大电路。从电路结构上看,它是反相输入和同相输入结合的放大电路。
【例5-3-5】 求图5-3-5所示电路中运算放大器的输出电压。
解:利用虚断,对两个输入结点列写KCL方程
且                
联立上述三个方程,消去,得
结果表明:输出电压与两输入电压之差成比例,即实现了差分放大功能,故这一电路称为差分放大器。
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详细问题描述及疑问:&&
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即;再由于第二个运放的反相关系,注意是积分项为正;第二个运放是一个加法电路。  所以:V01+2V2=-V0,而一般的积分电路输出V01为负;R2+(V2-Vn)&#47:R1C=1&#47  第一题:V01=-1/2)=(Vn-V0)&#47。  先看第二个运放的输出。  所以;5:这显然是由三个运放组成的,由于第一个输出为负,实现和第一个运放输出的减法运算:(V01-Vn)&#47,且Vn=0:V0=5∫V1(τ)dτ-2V2;(R1C)×∫V1(τ)dτ:V0=-V01-2V2,第一个运放构成积分电路;R2,则:V01=-5∫V1(τ)dτ,实际变成了减法电路。  再看第一个运放;(R2&#47。设定参数
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[电路分析]电路分析基础(第四版) 电路分析
Ch2. 网孔分析和节点分析本章内容: 本章内容: 熟练掌握电路方程的列写方法: 1. 熟练掌握电路方程的列写方法: 节点电压法 网孔(回路) 网孔(回路)电流法 2. 了解含运算放大器的电路的分析方法 互易定理 电路的对偶性 定理, 3. 互易定理,电路的对偶性Ch2. 网孔分析和节点分析分析方法 为了求得全部支路的电压和电流, 为了求得全部支路的电压和电流,不同的方法得 到的电路方程个数不同。 到的电路方程个数不同。 电路方程的列写方法 2b法:联立2b个方程,同时求解电流和电压 法 联立 个方程 个方程, 支路分析法:联立 个方程 个方程, 支路分析法:联立b个方程,先求解电流或电压 是否可进一步减少联立方程数? 是否可进一步减少联立方程数?两个独立性约束网孔分析法网孔电流若将电压源和电阻串联作为一条支路时,该电路共有 若将电压源和电阻串联作为一条支路时,该电路共有6 条支路和4个结点。 方程。 条支路和 个结点。对①、②、③结点写出KCL方程。 个结点 结点写出 方程i → i1 + i3i1+ 4i3=0 4 = 0 i4 = i1 + i3
2i1+i5i2=+0i5→ 05 = i1 + i2
i =0i = 0 i = i
2 3 2 i6 3 6 → 6 2 3 支路电流i4、i5和i6可以用另外三个支路电流i1、i2和i3的 支路电流 可以用另外三个支路电流 线性组合来表示。 线性组合来表示。网孔分析法i1 + i3
i4 = 0 → i4 = i1 + i3
i2 + i5 = 0 → i5 = i1 + i2
i = 0 → i = i
6 2 3 2 3 6电流i 是非独立电流,它们由独立电流i 电流 4、i5和i6是非独立电流,它们www.niubb.net由独立电流 1、i2和i3 的线性组合确定。这种线性组合的关系,可以设想为电流 的线性组合确定。这种线性组合的关系,可以设想为电流i1、 i2和i3沿每个网孔边界闭合流动而形成,如图中箭头所示。 沿每个网孔边界闭合流动而形成,如图中箭头所示。 边界闭合流动而形成 这种在网孔内闭合流动的电流,称为网孔电流。它是一组能 这种在网孔内闭合流动的电流,称为网孔电流。 网孔电流 确定全部支路电流的独立电流变量。 确定全部支路电流的独立电流变量。 全部支路电流的独立电流变量网孔分析法思想: 网孔电流为求解对象 列写KVL方程。 思想: 以网孔电流为求解对象,列写 为求解对象, 方程。 方程bCn+1个网孔电流即是一组独立电流变量 个网孔电流即是一组独立电流变量 个网孔电流即是一组独立网孔分析法网孔电流法的独立方程数为b-(n-1)。与支路电流 。 网孔电流法的独立方程数为 法相比,方程数可减少n-1个 法相比,方程数可减少 个。R1iM1 + R5iM1 + R5iM2 + R4iM1
R4iM3 +uS4 uS1 = 0
电压与回路绕行方
向一致时取“+”; 时取“ ; R2iM2 + R5iM2 + R5iM1 + R6iM2 + R6iM3 uS2 = 0
一致时取 否则取“ 。
否则取“-”。 R3iM3 + R4iM3
R4iM1 + R6iM3 + R6iM2 uS4 uS3 = 0整理得( R1 + R4 + R5 )iM 1 + R5iM 2
R4iM 3 = u S 1
R5iM 1 + ( R2 + R5 + R6 )iM 2 + R6iM 3 = u S 2
R4iM 1 + R6iM 2 + ( R3 + R4 + R6 )iM 3 = u S 4 + u S 3
网孔分析法上面的式子经过观察可表示成如下R11iM 1 + R12iM 2 + R13iM 3 = u S 11
R21iM 1 + R22iM 2 + R23iM 3 = u S 22
R31iM 1 + R32iM 2 + R33iM 3 = u S 33
自电阻、 自电阻、互电阻 网孔电压升的代数和 注意: 注意:适用于仅含独立电压源和电阻的电路网孔分析法自电阻R1 + R4 + R5互电阻R4R5R11iM 1 + R12iM 2 + R13iM 3 = u S 11uS1
uS 4 网孔电压升的代数和网孔分析法一般情况, 个网孔的电路, 一般情况,对于具有 m=b-(n-1) 个网孔的电路,有 R11iM1+R12iM2+ …+R1m iMm=uS11 R21iM1+R22iM2+ …+R2m iMm=uS22 … 其中 Rm1iM1+Rm2iM2+ …+Rmm iMm=uSmmRkk:自电阻 为正 ,k=1,2,…,m ( ∵绕行方向取参考方向 。 自电阻(为正 绕行方向取参考方向)。 自电阻 为正) Rjk:互电阻 互电阻 + : 流过互阻两个网孔电流方向相同 - : 流过互阻两个网孔电流方向相反 特例: 系数矩阵为对称阵。 特例:不含受控源的线性网络 Rjk=Rkj , 系数矩阵为对称阵。 平面电路, 均为负(当网孔电流均取顺 或逆)时针方向 当网孔电流均取顺(或逆 时针方向))
(平面电路, Rjk均为负 当网孔电流均取顺 或逆 时针方向网孔分析法网孔电流法的一般步骤: 网孔电流法的一般步骤: (1) 选定 选定m=b-(n-1)个网孔,确定其绕行方向; 个网孔,确定其绕行方向; (2) 对m个网孔,以网孔电流为变量,列写 个网孔, 个网孔 以网孔电流为变量, 方程; 其KVL方程; 方程 (3) 求解上述方程,得到 个网孔电流; 求解上述方程,得到m个网孔电流; (4) 求各支路电流 用网孔电流表示 ; 求各支路电流(用网孔电流表示 电流表示); (5) 求解其它参数。 求解其它参数。网孔分析法仅含有电压源、 仅含有电压源、电阻的电路网孔分析法含有电流源、 含有电流源、电阻的电路网孔分析法含有受控源、 含有受控源、电阻的电路网孔分析法网孔分析法例1.Ia R1I1 R1 + US1 _ IaI2 R2 + US2 _-US2(Ia-Ib)R2 I3I4 R4 R3 Ic + _ US4US1Ib(R1+R2)Ia-R2Ib= US1- US2 - R3Ic = US2-R2Ia + (R2+R3)Ib-R3Ib + (R3+R4)Ic = -US4网孔分析法I1 R1 + US1 _ Ia I2 R2 + US2 _ Ib I3 R3 Ic + _ US4 I4 R4求解网孔电流方程, 求解网孔电流方程,得 Ia , Ib , Ic 求各支路电流: 求各支路电流: I1=Ia , I2=Ib-Ia , I3=Ic-Ib , I4=-Ic 校核: 校核: 选一新回路。 选一新回路。网孔分析法例2. I1 + 2V _ 1
+ Ic 3U2 C I5 2
Ia Ib +解:4Ia-3Ib=2 ① -3Ia+6Ib-Ic=-3U2 -Ib+3Ic=3U2 ② U2=3(Ib-Ia)将看VCVS作独立源建立方程; 作独立源建立方程; 将看 作独立源建立方程找出控制量和网孔电流关系。 找出控制量和网孔电流关系。网孔分析法1
Ia Ib + 解得 I2 I4 1
+ Ic 3U2 C I5 2 将②代入①,得 代入① 4Ia-3Ib=2 ③ -12Ia+15Ib-Ic=0 9Ia-10Ib+3Ic=0 各支路电流为: 各支路电流为:Ia=1.19A Ib=0.92A Ic=-0.51AI1= Ia=1.19A, I2= Ia- Ib=0.27A, I3= Ib=0.92A, I4= Ib- Ic=1.43A, I5= Ic=C0.52A. 校核: 校核 1×I1+2I3+2I5=2V × ( ∑UR 降=∑E升 ) ∑网孔分析法R3 例3. + _ Ui US1_ + I3 R4IS R 2 _ R5 I2 I1 U S2 R1 + 引入电流源电压为变量,增加网孔电流和电流源电流 电流源电压为变量 引入电流源电压为变量,增加网孔电流和电流源电流 的关系方程。 的关系方程。 (R1+R2)I1-R2 I2=US1+US2+Ui -R2I1+(R2+R4+R5)I2-R4I3=-US2 -R4I2+(R3+R4)I3=-Ui IS=I1-I3互易定理互易定理表明线性电路“ 因果互易” 的性质。 互易定理表明线性电路 “ 因果互易 ” 的性质 。互易定理互易定理的证明互易定理互易定理的应用由例题可以得到:互易定理可用于简化电路 由例题可以得到:互易定理可用于简化电路 简化 分析过程。 分析过程。节点分析法例如图示电 路各支路电 压可表示为: 压可表示为:u1 = u10 = v1 u2 = u20 = v 2 u3 = u30 = v3u4 = u10
v3 u5 = u10
v2 u6 = u20
v3节点分析法思考) 基本思想 (思考):能否假定一组变量, 能否假定一组变量 , 使之自动满足 KVL,从而 , 就不必列写KVL方程,减少联立方程的个数? 方程,减少联立方程的个数? 就不必列写 方程 KVL恰说明了电位的单值性 。 如果选 节点电压 恰说明了电位的单值性。 如果选节点电压 恰说明了电位的单值性 为未知量, 自动满足, 方程。 为未知量 , 则 KVL自动满足, 就无需列写 自动满足 就无需列写KVL方程。 方程 当以节点电压为未知量列电路方程、 当以节点电压为未知量列电路方程 、 求出节点电压 便可方便地得到各支路电压、电流。 后,便可方便地得到各支路电压、电流。节点分析法基本思想 :节点电压为求解对象 列写KCL方程。 为求解对象, 方程。 方程 以节点电压为求解对象,列写节点分析法节点电压法的独立方程数为(n-1)个。 与支路电流法 个 节点电压法的独立方程数为 相比,方程数可减少b-( 相比,方程数可减少 n-1)个。 个i1 + i5
i1 + i2 + i3 = 0
i5 = 0 i1 = G1 (u N 1
i2 = G 2 u N 2
(G1 + G5 )uN1
G5uN 3 = iS
i 3 = G 3 (u N 2
G1uN1 + (G1 + G2 + G3 )uN 2
G3uN 3 = 0
i4 = G 4 u N 3
G3uN 2 + (G3 + G4 + G5 )uN 3 = 0
i 5 = G 5 (u N 1
节点分析法观察一下, 观察一下,可得到这样一个标准的方程G11u N 1 + G12 u N 2 + G13u N 3 = i S11
G21u N 1 + G22 u N 2 + G23u N 3 = iS 22
G-牛bb网-31u N 1 + G32 u N 2 + G33u N 3 = i S 33
自电导、 自电导、互电导 电流源输送电流的代数和注意: 注意:适用于仅含独立电流源和电阻的电路节点分析法一般情况: 一般情况: G11uN1+G12uN2+…+G1,n-1uN,n-1=iS11 G21uN1+G22uN2+…+G2,n-1uN,n-1=iS22 LLLL Gn-1,1uN1+Gn-1,2uN2+…+Gn-1,nuN,n-1=iS(n-1,n-1) 其中 Gii ―自电导,等于接在节点 上所有支路的电导之 自电导,等于接在节点i上所有支路的电导之 自电导 包括电压源与电阻串联支路)。 和(包括电压源与电阻串联支路 。总为正。 包括电压源与电阻串联支路 总为正。 Gij = Gji―互电导,等于接在节点 与节点 之间的所 互电导, 与节点j之间的所 互电导 等于接在节点i与节点 支路的电导之和,并冠以负号。 支路的电导之和,并冠以负号。 iSii ― 流入节点 的所有电流源电流的代数和。 流入节点i的所有电流源电流的代数和 的所有电流源电流的代数和。节点分析法节点法的一般步骤: 节点法的一般步骤:(1) 选定参考节点,标定 个独立节点; 选定参考节点 标定n-1个独立节点 参考节点, 个独立节点; (2) 对 n-1个独立节点 , 以 节点电压为未知 个独立节点, 节点电压为未知 个独立节点 列写其KCL方程; 方程; 量,列写其 方程 (3) 求解上述方程,得到 个节点电压; 求解上述方程,得到n-1个节点电压 个节点电压; (4) 求各支路电流 用节点电压表示 ; 求各支路电流(用节点电压表示 表示); (5) 其它分析。 其它分析。节点分析法仅含有电流源、 仅含有电流源、电阻的电路节点分析法节点分析法含有电压源、 含有电压源、电阻的电路节点分析法例 试列写下图含理想电压源电路的节点电压方程。 试列写下图含理想电压源电路的节点电压方程。选择合适的参考点(方程简洁) 选择合适的参考点(方程简洁) 合适的参考点1+ Us _2G1G3G23U1= US -G1U1+(G1+G3+G4)U2- G3U3 =0 -G2U1-G3U2+(G2+G3+G5)U3=0G4G5节点分析法含有受控源、 含有受控源、电阻的电路小结支路法、网孔法和节点法的比较: 支路法、网孔法和节点法的比较:(1) 方程数的比较 KCL方程 方程 支路法 网孔法 节点法 n-1 0 n-1 KVL方程 方程 b-(n-1) b-(n-1) 0 方程总数 b b-(n-1) n-1(2) 根据电路含有电流源或电压源选择分析方法。 根据电路含有电流源或电压源选择分析方法。 (3) 网孔法、节点法易于编程。目前用计算机分析网络 网孔法、节点法易于编程。 (电网,集成电路设计等 采用节点法较多。 电网, 采用节点法较多。 电网 集成电路设计等)采用节点法较多运算放大器运算放大器(operational amplifier): 运算放大器 一种有着十分广泛用途的电子器件。 一种有着十分广泛用途的电子器件。最早开始 应用于1940年 , 主要用于模拟计算机 , 可模拟加 、 应用于 年 主要用于模拟计算机, 可模拟加、 积分等运算, 对电路进行模拟分析。 减 、 积分等运算 , 对电路进行模拟分析 。 1960年 年 随着集成电路技术的发展, 后 , 随着集成电路技术的发展 , 运算放大器逐步 集成化, 大大降低了成本, 获得了越来越广泛的 集成化 , 大大降低了成本 , 应用。 应用。 运算放大器基本上是高放大倍数的直接耦合 的放大器(一般内部由 个左右的晶体管组成), 一般内部由20个左右的晶体管组成 的放大器 一般内部由 个左右的晶体管组成 , 可用来放大直流和频率不太高的交流信号。 可用来放大直流和频率不太高的交流信号。运算放大器电路符号uu+
a b +U _ + -U
o uoa:反相输入端,输入电压 u: 输入端, b:同相输入端,输入电压 u+ 输入端, :同相输入端 o: 输出端 输出电压 uo : 输出端, : 公共端 接地端 公共端(接地端 接地端)u_ + -U
+U uo运放具有“ 运放具有“单 方向”性质。 方向”性质。u+运算放大器电路模型uRi u+ Ro + A(u+-u-) _Ri :运算放大器两输入端间的输入电阻 Ro:运算放大器的输出电阻运算放大器理想运算放大器满足如下条件: 满足如下条件:① A→∞ → ② Ri → ∞ , uu+ i_ ud + i+ 理想运放的电路符号 u+=ui+=i-=0 _∞+uo运算放大器含运放电路分析节点分析法 两个理想运放条件书中的例子:比例器、 书中的例子:比例器、电压跟随器电路对偶性电路的对偶量 电压 电阻 短路 KCL 串联 电流 电导 开路 KVL 并联 网孔电流 电压源 电荷 电感 节点电压 电流源 磁链 电容网孔分析法, 网孔分析法,网孔电流 节点分析法, 节点分析法,节点电压 互易定理 对偶性 含运放的电路分析理想运放的条件 了解运放电路的分析方法节点分析法1R2 + uR2 _ R32列写图中含V CCS电 iS1 电 列写图中含 路的节点电压方程。 路的节点电压方程。gmuR2R1(1) 先把受控源当作独立源看列方程; 把受控源当作独立源看列方程; (2) 用节点电压表示控制量。 用节点电压表示控制量。解:u n2
u n1 u n2 + =
g m u R2 R1 R3uR2= un1un1
un2 un1 + = iS1 R1 R2例2用节点法求各支路电流。 用节点法求各支路电流。 I1 20k UA 10k UB 40k I3
-240V * 可先进行电源变换。 可先进行电源变换。 (0.05+0.025+0.1)UA-0.1UB= 0.006 -0.1UA+(0.1+0.05+0.025)UB=-0.006 -+120V 解:(1) 列节点电压方程: 列节点电压方程:, (2) 解方程欢迎您转载分享:
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