电路分析路基础电容元件.ppt

§5-1 电容元件 数字逻辑电路中的延迟现象 1.电容元件的基本性质和VCR 1.电容元件的基本性质和VCR 1.电容元件的基本性质和VCR 1.5 电容元件的VCR 电容动态特性的体现 1.电容元件的基本性质和VCR 如图(a)所示，电容与一电流源相接，电流源的波形如图(b)所示，试求电容电压。设u(0)=0。 1.6 电容元件的功率和储能 2.电容元件的串并联 2.电容元件的串并联 2.电容元件的串并联 §5-2 电感元件 1.电感元件的基本性质和VCR 1.电感元件的基本性质和VCR 1.电感元件的基本性质和VCR 1.电感元件的基本性质和VCR 电感动态特性的体现 结论：某一时刻的电感电流不仅与该时刻的电压有关，而且还与此时刻以前的所有电压值有关。电感电流具有“记忆” 性质，电感元件是一种记忆元件。 （1）在电感电压为有界值的情况下，电感电流不能跃变——电感电流的连续性。 2.电感的串并联 2.2 电感的并联 2. 电感的串并联 X 1.电感元件的基本性质和VCR ?-----------? ?--------------------? （2）某时刻电感的储能只与该时刻的电流有关，电感的储能总为正。电感是无源元件。 t1~t2期间电感储存或释放的能量： 例题1 已知流过3H电感元件的电流为 , 如果电压与电流为关联参考方向，试求电感两端的 电压 及 和 时电感的储能。 解： 时， 时， 返回 X 2.1 电感的串联（设电感初始电流为0） 根据KVL： ? 等效电路 X 其中： 为等效电感，是各串联电感的总和。 根据KCL： 2. 电感的串并联 X ? X 第 * 页 北京邮电大学电子工程学院 退出 开始 * 产生这一现象的原因：构成逻辑门的晶体管或MOS管具有内部电容所致。 X X 内容提要 电容元件的基本性质和VCR 电容元件的串并联 绝缘介质 电容元件(capacitor) 是电容器的理想化模型。 电容元件是一种电荷与电压相约束的电容器的理想化模型，具有存储电荷从而在电容器中建立电场的作用。 充电 X 演示 1.1 定义：如果在任一时刻t，一个二端元件的端电压u(t)与其存储的电荷q(t)之间的关系可以用u-q平面上的一条曲线确定，则称此二端元件为电容元件。 1.2 符号 X 1.3 线性非时变电容元件：电容元件的特性曲线是u-q平面上的一条过原点的直线，且不随时间而变化。 1.4 电容(capacitance):C 单位：法拉（F）?V,C 微法( )，皮法(pF) X 或： 在关联参考方向下： 非关联参考方向： 通常，电压、电流采用关联参考方向。 结论：某一时刻，电容的电流取决于该时刻电容电压的变化率。电容元件是一种动态元件。 X 1.电容元件的基本性质和VCR 电容在直流电路中相当开路——隔直作用 X 1.电容元件的基本性质和VCR 在关联参考方向下： X 1.电容元件的基本性质和VCR 结论：某一时刻的电容电压不仅与该时刻的电流有关，而且还与此时刻以前的所有电流值有关。电容电压具有“记忆” 性质，电容元件是一种记忆元件。 初始电压 设 电容电流波形虽然不连续，但电容电压波形却是连续的。 X （电容电压不能跃变） 电容电压的连续性质：若电容电流 在闭区间 内为有界的，则电容电压 在开区间 内为连续的。特别是对任意时刻t，且 有： 解： (1)先写出电流的函数表达式。 X 例题1 (2)根据公式 进行分段积分 解（续） X 解（续） X X 1.电容元件的基本性质和VCR 瞬时功率：每一瞬间的功率。 电容的瞬时功率: 某一时刻电容的储能 结论：某时刻电容的储能只与该时刻的电压有关，电容的储能总为正。电容是无源元件。 X 1.电容元件的基本性质和VCR 0 电容不断储能 0 电容向外电路释放能量 t1~t2期间电容储存或释放的能量： 结论：t1~t2期间电容储存或释放的能量只与t1、t2时刻的电压值有关，而与此期间内的其他电压值无关。 X 1.电容元件的基本性质和VCR 返回 结论：电容的功率有正有负，说明电容有时吸收功率，有时放出功率。 总结：电容的储能本质使电容电压具有记忆性质；在电容电流为有界条件下储能不能跃变使电容电压具有连续性质。 2.1 电容元件的串联 ? 根据KVL: 等效电路 …… X 其中： 为等效电容的初始电压，是各串联电容初始电压的代数和。 X Cs 为等效电容，其倒数为各串联电容倒数之和。