山东广播电视大学

1. 2014/8/30 山东广播电视大学 《计算机电路基础》（1） 第一讲 授课人：夏少波（计算机与通信学院） Tel ： 6512165 Email ： xshaobo@sdtvu.com.cn

2. 几点说明 2014/8/30 自我介绍 课堂纪律 《计算机电路基础》课程介绍 本课的期末考试题型

3. 山东省广播电视大学 计算机与通信学院 工科教研室 副教授 《计算机电路基础》课程的责任教师 Tel: 0531--6512165 Email: xshaobo@sdtvu.com.cn 2014/8/30 授课人：夏少波 返回

4. 希同学们能自觉保持课堂安静； 有问题尽量等到课间交谈。 2014/8/30 课堂纪律

5. 计算机硬件技术（电路） 计算机软件技术（编程） 2014/8/30 计算机技术

6. 计算机电路基础（1）本学期 （数字电子电路） 计算机电路基础（2）下学期 （模拟电子电路） 2014/8/30 计算机电路基础

7. 电路分析基础 （第一章） 数字电子电路 （第二~八章） 2014/8/30 计算机电路基础（1）

8. 一、填空题 ：（每小题2分，共计28~30分） 二、选择题：（每小题2分，共计20分） 三、简答题：（每小题5~6分，共计10~12分） 四、分析计算题：（每小题8~10分，共计 40分） 2014/8/30 《计算机电路基础》（1） 期末考试题型

9. 2014/8/30 第一章 电路分析的基础知识 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向 第三节 ：电路的基本元件 第四节 ：基尔霍夫定律 第五节 ：简单电阻电路的分析方法 第六节 ：简单RC电路的过渡过程 本章教学要求 本章的考试题型及往届考题分析

10. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念① 电路：是由若干元件按一定方式相互连接而成的联结体，其主要作用是产生或处理信号及功率。 电路中一般涉及的线性元件有：电压源、电流源、电阻、电感和电容等。 返回

11. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念② 右图所示为一个简单电路图示例

12. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念③ 电路分析与设计是电路理论的两个组成部分。 电路分析：是在已知电路结构及参数的条件下，求解电路中待求电量的过程。 电路设计：是在设定输入信号或功率（能量）的条件下，欲在输出端口产生需求的信号或功率（能量），而求解电路应有的结构及参数的过程。

13. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念④ 右图所示为一个直流电路。 为对电路结构作进一步描述，先介绍支路、节点、回路等概念。

14. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念⑤ 支路：每一个二端元件构成一条支路；有时也将流过同一个电流的几个“串联”元件的组合称为一条支路。 注意：支路上不允许存在“分支”

15. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念⑹ 节点：电路中元件支路的连接点。有时也把三个或三个以上支路的连接点称为节点。如图中的E点、 D点、 C点和 O点等。当几条支路连接在一起时，对节点打“•”表示。

16. 2014/8/30 第一节 ：电路的组成及电路分析的概念⑺ 回路：是指电路中由若干条支路组成的闭合路径。图中有如下回路：回路Ⅰ：EDOFE回路Ⅱ：DCOD回路Ⅲ：ABCDEA 回路Ⅳ：EDCOFE

17. 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑴ 1.2.1 电流及其参考方向 电流是电路中一个具有大小和方向的基本物理量，其定义为:在单位时间内通过导体截面的电通量或电荷量。其大小叫电流强度，简称电流，其单位为安培（A）。 若电流不随时间而变化，即恒定的电流（直流），用大写字母I表示；若电流随时间变化(交流），或仅为了表达一般情况，则用小写字母i表示， 称为电流的瞬时值，有时也用i(t)表示。 返回

18. a b i 表示任何一个电路元件 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑵ 电流的真实方向及参考方向 电流是流动的，所以具有流动的方向。其流动的方向一般用一个箭头来表示。在物理学中，规定电流流动的方向是正电荷运动的方向，即电流的真实方向。 对任意假定的电流方向称为参考方向。

19. 电路中的元件 a b i 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑶ 电流的真实方向及参考方向 一般情况下，电路图中所标出的电流方向的箭头是该电流的参考方向。再同时考虑该电流的正、负值后，才能确定该电流的真实方向。如当i=2A时,则说明真实方向与参考方向相同；反之，如当i=-2A时,则说明真实方向与参考方向相反。

20. 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑷ 1.2.2 电压及其参考方向（极性） 电压是电路中一个具有大小和方向（极性）的基本物理量。电压又叫做电压差或电压降，与电路中两点（例如A、B）有关。与电流的表示方式相似，用大写字母U表示恒定的电压（直流电压），用小写字母u表示电压的瞬时值。

21. u ＋ － A B A B u (b) (a) 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑸ 电压的概念 电压的极性 电压uAB的大小，定义为：在电路中，单位正电荷经任意路径由节点A运动到节点B电场力所做的功。电压的单位为伏特（V），做功的单位为焦耳（J）。电压的方向称为电压的极性。

22. u ＋ － A B 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑹ 电位的概念 由上述分析可看出：电压与电路中的两个节点有关。在电路中，可以把任意一个节点选为参考节点。这时，电路中的其它节点与参考节点之间的电压，称为该节点的电位。 右图所示：若节点A、B之间的电压为uAB=5V，若选B点为参考节点，则uB=0V， uA=5V

23. u ＋ － A B A B u (b) (a) 电压的极性 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑺ 电压的参考极性 电路中，A、B两节点的电压参考极性常用一对“+”“-”号来标注，如图（a）所示；也可以用一个箭头来表示（不常用），如图（b）所示。但应注意，标识电压极性的箭头与表示电流方向的箭头的含义是不同的。

24. 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑻ 应当注意：电流与电压是两个相互独立的物理量。电路中的某个元件，其上有电压却不一定有电流流过，例如不接负载的电压源等；但是，如果元件中有电流流过，其上一般会产生电压（理想导线除外）。 将电流与电压联系起来进行考虑，可以看出它们之间的共同点：它们都是同时具有大小和方向的基本物理量。在考虑方向时都应注意参考方向及真实方向。这两个方向是否一致，是由电压和电流的正负值所决定的。

25. -2A 2A ＋ ＋ ＋ ＋ 3V -3V 3V 3V － － 2A － － -2A (a) (b) (c) (d) 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑼ ★当电路中某元件上的电压的参考极性与电流的参考方向相一致时，称这种情形为关联参考方向，反之称为非关联参考方向。 上图中，(a)、(c)为关联参考方向， (b)、(d)为非关联参考方向（不要看正、负号）

26. 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑽ 1.2.3 功率 功率定义为：单位时间内，电路元件上能量的变化量，是具有大小及正负值的物理量。功率的单位为瓦特（W）。 在电路中通常用电流i及电压u的乘积来描述功率。若i、u取关联参考方向，则电路元件上吸收的功率被定义为：p=u•i； 若i、u取非关联参考方向，则该电路元件上吸收的功率被定义为：p=-u•i；

27. i i i i ＋ － ＋ － u u u u ＋ ＋ － － (a) (b) (c) (d) 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑾ ★功率计算举例：设下图中u=-2V；i=-3A 由前述可知：图(a)(b)为关联参考方向；有p=u•i =（-2）×（-3）=6W ；（吸收功率） 而图 (c)(d)为非关联参考方向有p=-u•i =-（-2）×（-3）=-6W ； （产生功率）。

28. 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⑿ 在一个电路中，一些元件上产生的功率一定消耗在该电路的其它一些元件上，这就是电路中的功率平衡原理。 能量也是电路中常使用的一个物理量。是功率与时间的乘积。其单位为焦耳（J）。有时也用千瓦•小时（度）表示。

29. 2014/8/30 第二节 ：电路中的主要物理量及参考方向⒀ 前面讲的电压、电流、功率等都是国际单位制的单位。而实际应用中，还有辅助单位。 表1.2.1 部分常用的辅助单位词头

30. i R a b ＋ － u 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑴ 1.3.1 电阻元件 电阻是电阻元件（电阻器）的简称，是电路中最常用的元件之一。常见的电阻类型有碳膜电阻、金属膜电阻和线绕电阻等。 电阻在电路中的符号是R（有时也可写成小写字母r），电阻值的单位是欧姆（Ω）。 返回

31. 上图所示的电阻元件，其伏安关系为： 若u、i取非关联参考方向，则有： 在电路分析中，有时也常用电阻的倒数，即电导G来表示电阻元件： i R a b ＋ － u 电导的单位是西门子（S）。有： 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑵

32. i R a b ＋ － u 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑵ 电阻上消耗的功率为： 或： 注意：只要R0，则有p 0。即在一般情况下，电阻总是消耗（吸收）功率。而与其上电流的方向或电压的极性无关。

33. 1.3.2 电容元件 电容是电容元件（电容器）的简称，以储存电荷为其特征，因此具有储存电场能量的功能。常见的电容类型有：电解电容、陶瓷电容、钽(tan)电容等。电容器主要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中电容器一般起隔直流电流的作用。 电容的符号用大写字母C表示，其电容量与电容器存储的电荷q以及电容器两端的电压u有关。即： 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑶

34. 电容量的单位为法拉（F），通常使用的单位有微法μF（1 μF=10-6F）、纳法nF（1 nF=10-9F）、皮法pF（1 pF=10-12F）等。 C i a b ＋ － u 上图所示为电容元件C，u、i取关联参考方向，其伏安关系为： 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑷

35. 或写成： C i a b ＋ － u 其中，u(t0)表示在计时起点t=t0时刻电容上的初始电压值。如果电容上没有被充电，初始电压为零，则有u(t0)=0V。 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑸

36. 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑹ 对于电容应注意以下几个问题： ⑴只有当电容上的电压发生变化时，电容上才有电流流动；剧烈变化的电压可能引起很大的电流。在直流电路中，由于电容两端的电压恒定，所以无电流通过，即隔直作用。 ⑵电容上的电压一般不会跳变。 ⑶实际应用中，在选择电容器时，应注意其标称电压（耐压）一定要高于其实际工作电压，并应留有余地。对于有正、负极性的电容（如电解电容）其正极应接电路中的高电位。

37. 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑺ 1.3.3 电感元件 电感元件是实际电感器的理想化模型，它具有储存磁场能量的功能。实际中常用的电感器是由导线绕制的线圈，常用于交流电路中。电感的符号是用大写字母L来表示，其电感量与线圈中通过的电流及产生的感应电动势有关。电感量的单位为亨利（H），常用的单位有毫亨mH（1mH=10-3H）和微亨μH（1μH=10-6H）等。

38. L i ＋ u － 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑻ 1.3.3 电感元件 上图所示的电感元件，其u、i取关联参考方向，L两端的伏安关系为： 或写成： 其中，i(t0)表示在计时起始时刻电感上的初始电流值。

39. 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑼ 对于电感应注意以下几个问题： ⑴只有当电感上的电流发生变化时，电感上才能产生电压，且剧烈变化的电流，可能产生很大的电压。电感在直流电路中相当于一根导线，即电感不消耗直流电源的功率。 ⑵电感上的电流一般不会发生跳变。

40. a I ＋ ＋ US U － － b 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑽ 1.3.4 电压源 电压源是实际电源的一种抽象。本节内容仅涉及直流电压源（恒压源），用符号US表示。直流电压源在电路中的模型图如下所示 US=某恒定值； I由US及外电路共同决定； 其中，外电路是指图中a、b两端点右边的其它电路部分。

41. a I ＋ ＋ US U － － b 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑾ 对于电压源应注意以下几个问题： ⑴流过电压源电流的真实方向不一定如图所示，也可以流入电压源，即I为负值，真实电流由高电位点a经US流入低电位b点。电压源消耗的功率为：P=－ US •I（公式前的负号是因为US、I取非关联参考方向） 。若P>0，则表明US是处于吸收功率状态，例如当US是一个正在被充电的电池时。 ⑵当US =0时，图中a、b两点间相当于短路，这一点可以由符号中的一段短的“短路线 ”形象的表示。

42. a I ＋ U IS － b 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⑿ 1.3.5 电流源 电流源也是实际电源的一种抽象。本节内容仅涉及直流电流源（恒流源），用符号IS表示。直流电流源在电路中的模型图如下所示 IS=某恒定值； U由IS及外电路共同决定； 由定义知，电流源流出的电流是恒定的，即I= IS。

43. a I ＋ U IS － b 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒀ 对于电流源应注意以下几个问题： ⑴右图中的电流源所吸收的功率为：P=－ U• IS（公式前的负号是因为IS，U取非关联参考方向） ，若P>0，则表明IS是处于吸收功率状态;若P<0，则表明IS是处于产生功率状态。 ⑵当IS =0时，图中a、b两点间相当于开路，这一点可以由符号中的一个短横的“阻断电流流过的闸 ”形象的表示。

44. 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒁ 上述的电压源或电流源，都是指独立电源同时又是理想电源。非独立的电源，例如受控源和实际电源（含内阻的非理想电源），稍后将介绍。此外，前面讨论的电路元件R、L、C的元件模型，都是作了理想化假设： 即假设这些元件是“理想模型”，理想模型是对实际模型的一种抽象简化，实际模型远较理想模型复杂的多。

45. 低阻值 高阻值 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒂ 例如，对于电阻器而言：⑴低阻值的金属膜电阻在频率超过100千赫兹（KHZ）以后，其等效模型通常为R与一个等效电感LS相“串联”的组合，如图（a）所示；⑵而对于高阻值的金属膜电阻在频率超过几十兆赫兹（MHZ）以后，其等效模型通常为R与一个等效电容CP相“并联”的组合，如图（b）所示。

46. 实际的电压源 实际的电流源 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒃ 一个实际的电压源是由理想的电压源US与一个内阻RS串联构成的，如图（a）所示，当有电流I流向外电路时，实际电压源端口的电压就会有所下降，即：U=US-IRS<US。

47. 实际的电压源 实际的电流源 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒄ 一个实际的电流源是由理想的电流源IS与一个内阻RS并联构成的，如图（b）所示，当有电流I流向外电路时，实际电流源提供的电流就会有所下降，即：I=IS-U/RS<IS。

48. 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒅ 1.3.6 受控源 受控源是一种四端元件，由控制支路和受控支路两部分组成。受控源反映了电路中两部分之间的某种电耦合关系。 下面介绍四种类型的受控源，在每种受控源的内部，左边是控制支路部分，右边是受控支路部分。

49. i1 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ u1 μu1 u2 γi1 u2 － － － － － (a) (b) (a)电压控制电压源（VCVS) u2=μu1 (b)电流控制电压源（CCVS) u2=γi1 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒆ 四种类型的受控源

50. i2 i2 i1 ＋ u1 gu1 αi1 － (c) (d) (c)电压控制电流源（VCCS) i2=gu1 (d)电流控制电流源（CCCS) i2=αi1 2014/8/30 第三节 ：电路的基本元件⒇ 四种类型的受控源