【文章內(nèi)容簡介】 第 134 頁 返回本章目錄 歐姆定律 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 ① 開路 (Open circuit)： R=∞， G=0，伏安特性 ② 短 路 (Short circuit) ： R=0 ， G=∞，伏安特性 t)( 0)( ???? ?任意tutit)( 0)( ???? ?任意tituGuRiuitp 22)( ???Rui對于正電阻 R來說，吸收的功率總是大于或等于零。 電阻元件 下一頁 前一頁 第 135 頁 返回本章目錄 兩種特殊情況 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電阻元件 例 1 阻值為 2Ω的電阻上的電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，已知電阻上電壓 u(t) = 4cost (V)，求其上電流 i(t)和消耗的功率 p(t)。 解： 因電阻上電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，由 OL得其上電流 i(t) = u(t) /R = 4cost/2 = 2cost (A) 消耗的功率 p(t) = R i2(t) = 8 cos2t (W)。 例 2 如圖所示部分電路，求電流 i和 18 Ω 電阻消耗的功率。 解： 在 b點列 KCL有 i1 = i + 12， 在 c點列 KCL有 i2 = i1 + 6 = i + 18 ， 在回路 abc中，由 KVL和 OL有 18i + 12i1 +6i2 = 0 即 18 i + 12(i + 12) +6(i + 18 ) = 0 解得 i = 7(A) ， PR = i2 18 = 882(W) i12 Ω6 Ω18 Ω6A12Ai 1i 2a bc下一頁 前一頁 第 136 頁 返回本章目錄 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 137 頁 返回本章目錄 任何材料都有電阻。導體、半導體和絕緣體三者的區(qū)別是由材料的電阻率 ρ而定。 通常 ρ10－ 4 Ωm的材料稱為導體， ρ104Ωm的材料稱為絕緣體，半導體的 ρ介于導體和絕緣體之間。 一段長度為 L、截面積為 S、電阻率為 ρ的材料，其電阻值為 SLR ??西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 138 頁 返回本章目錄 1. 分立電阻器的主要參數(shù) 電子電路中單個使用的具有電阻特性的元件，稱為分立電阻器。 電阻元件和 電阻器 這兩個概念是有區(qū)別的。電阻元件的參數(shù)只有一個電阻值，而電阻器的元件參數(shù)包括： 標稱值、容差、額定功率、溫度系數(shù) 等。 標稱值 (標準電阻值 )是指標志在電阻器上的電阻值。標稱阻值是有規(guī)定的。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電阻標稱值可以是： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 等以及乘 10次冪的阻值。 不同系列的電阻器，其標稱阻值會有所不同。 下一頁 前一頁 第 139 頁 返回本章目錄 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 140 頁 返回本章目錄 批量生產(chǎn)的電阻器很難具有完全一樣的阻值。 電阻器的實際阻值與標稱值之間的相對誤差稱為電阻的誤差，即 誤差 =[(實際阻值－標稱值 )/標稱值 ] 100% 阻值的誤差容限稱為電阻器的容差 ，記為 ε。容差大小一般分三級： ε=177。 5%為 Ⅰ 級， ε=177。 10%為Ⅱ 級， ε=177。 20%為 Ⅲ 級。對于精密電阻，容差等級有 177。 %、 177。 %、 177。 %、 177。 1%等。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 141 頁 返回本章目錄 電阻器所允許消耗的最大功率稱為電阻器的額定功率 。 當電阻器的額定功率是實際承受功率的 ~2倍以上時才能保證電阻器可靠工作。 實際中，常用 色碼 標注這些參數(shù)。 此外，隨著溫度變化，材料的電阻率也發(fā)生變化，從而導致電阻器的阻值變化。某些材料構(gòu)成的電阻器的溫度降到一定值后，其阻值可能迅速減至零，此時稱該電阻器進入了 超導 狀態(tài)。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 142 頁 返回本章目錄 2. 集成電阻 (又稱擴散電阻、薄層電阻 ) 1960年之前，組成電路的都是一些分立元件。在 1959年發(fā)現(xiàn)了將固體工藝和制造印刷電路板中所用的光刻技術(shù)結(jié)合起來，可以在一塊半導體硅片上同時制作很多元件，并且可以在硅片上淀積金屬薄膜而將它們互連成電路。這樣的電路稱為集成電路。 在集成電路中，除了以 PN結(jié)作為電阻外，還有多種與晶體管工藝兼容方式制作的集成電阻。最常用的是 擴散電阻 。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 143 頁 返回本章目錄 通過復雜的擴散工藝在硅片上生成一定尺寸的薄層而制成的電阻，稱為擴散電阻。 xWL 矩 形 擴 散 電 阻 材料的電阻率 ρ和擴散電阻的擴散厚度 x由集成電路生產(chǎn)線的工藝所決定。通常ρ/x為固定值 。 ?????????? WLxWx LSLR ???西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 下一頁 前一頁 第 144 頁 返回本章目錄 集成電路設計中將 ρ/x定義為 方塊電阻 (也稱薄層電阻 )，記為 R□ ，單位為Ω/□ (每方歐姆 )。 ???????WLRR口 利用方塊電阻的概念就把版圖幾何平面尺寸和工藝縱向參數(shù)分開了，設計人員根據(jù)生產(chǎn)線工藝所提供的方塊電阻值，通過改變擴散電阻的長和寬就可改變其阻值。可見，對大阻值的電阻將會占用很多芯片面積。 一般來說，擴散電阻的容差為 177。 20%，并且不可能修整的更精確。由于電路中所有電阻是同時擴散成的，所以阻值誤差一般是 同符號 的。 無論是分立電阻器，還是集成電阻，分析它們時都抽象為電阻元件。所以在電路分析中是一樣的。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電源 獨立電源 獨立電壓源，簡稱 電壓源 (Voltage Source) 獨立電流源，簡稱 電流源 (Current Source) 非獨立電源，常稱為 受控源 (Controlled Source) 下一頁 前一頁 第 145 頁 返回本章目錄 電源是有源的電路元件，它是各種電能量（電功率）產(chǎn)生器的理想化模型。 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電源 若一個二端元件接到任何電路后，該元件兩端電壓總能保持給定的時間函數(shù) uS(t)，與通過它的電流大小無關(guān)，則此二端元件稱為電壓源。 0u SiU S u S ( t 1 )u電壓源符號 電池符號 伏安特性u(t) = uS(t)，任何 t i(t)任意 u SiRu6V R = 6 Ω， u = 6V， i =1 A R = 3Ω， u = 6V， i = 2A R = 0Ω， u = 6V， i = ∞ 下一頁 前一頁 第 146 頁 返回本章目錄 電壓源定義 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電源 從定義可看出它有兩個基本性質(zhì) : ① 其端電壓是定值或是一定的時間函數(shù)，與流過的電流無關(guān)，當 uS = 0，電壓源相當于短路。 ②電壓源的電壓是由它本身決定的，流過它的電流則是任意的，由電壓源與外電路共同決定。 ① 理想電壓源在現(xiàn)實中是不存在的； ② 實際電壓源不能隨意短路。 需注意的問題 下一頁 前一頁 第 147 頁 返回本章目錄 電壓源的性質(zhì) 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電源 若一個二端元件接到任何電路后，該元件上的電流總能保持給定的時間函數(shù) iS(t)，與其兩端的電壓的大小無關(guān)，則此二端元件稱為電流源。 i(t) = iS(t)，任何 t u(t)任意 R = 0 Ω， i = 2A， u = 0 V R = 3Ω， i = 2A， u = 6 V R = 6Ω， i = 2A， u = 12 V 0i Sii S ( t 1 )u電流源符號 伏安特性i SiRu2A下一頁 前一頁 第 148 頁 返回本章目錄 電流源定義 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電源 從定義可看出它有兩個基本性質(zhì) : ① 其上電流是定值或是一定的時間函數(shù)，與它兩端的電壓無關(guān)。當 iS = 0，電流源相當于開路。 ②電流源的電流是由它本身決定的，其上的電壓則是任意的，由電流源與外電路共同決定。 ① 理想電流源在現(xiàn)實中是不存在的； ②實際電流源不能隨意開路。 需注意的問題 下一頁 前一頁 第 149 頁 返回本章目錄 電流源的性質(zhì) 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 例 1 如圖電路，已知 i2 =1A，試求 電流 i電壓 u、電阻 R和兩電源 產(chǎn)生的功率。 解： 由 KCL i1 = iS – i2 = 1A 故電壓 u = 3 i1 + uS =3+5 = 8(V) 電阻 R = u / i2 = 8/1 = 8Ω iS產(chǎn)生的功率 P1 = u iS = 8 2 = 16 (W) uS產(chǎn)生的功率 P2 = uS i1 = 5 1 = 5 (W) 可見， 獨立電源可能產(chǎn)生功率，也可能吸收功率。 u S3 Ωu2Ai S5Vi 2i 1R 電源 下一頁 前一頁 第 150 頁 返回本章目錄 舉例 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 舉例 例 2 如圖電路，求電流 i 和電壓 uAB。 解： 由 KVL從 A點出發(fā)按順 時針巡行一周有 1 i + 10 + 4 i – 5 + 1 i + 4 i = 0 解得 i = (A) uAB應是從 A到 B任一條路徑上各元件的電壓降的代數(shù)和，即 uAB= 1 i + 10 = + 10 = (V) 或 uAB= 4 i – 1 i + 5 4 i = (V) i1 ΩA5V4 Ω4 Ω1 Ω10VB 電源 下一頁 前一頁 第 151 頁 返回本章目錄 西安電子科技大學電路與系統(tǒng)多媒體室制作 電源 在電力系統(tǒng)中，常選大地為參考點；而在電子線路中，常規(guī)定一條公共導線作為參考點，這條公共導線常是眾多元件的匯集點。參考點用接地符號 ⊥ 表示。 2 Ω 6 Ω6 Ω6V 3Va b cd2 Ω 6 Ω6 Ω+6V 3Vab cd(a )(b) 簡略畫法極性數(shù)值法 如圖 (a)，選 d為參考點， b點的節(jié)點電壓實際上即為 b點至參考點 d的電壓降ubd，可記為 ub。顯然參考點的電壓 ud = udd