电子电路复习PPT.pptx

第一章(1).(1).动态特性动态特性 电容在直流电路中相当开路隔直流作用返回例例:如图如图(a)(a)所示，电容与一电流源相接，所示，电容与一电流源相接，电流源的电流源的波形如图波形如图(b)(b)所示，试求电容电压。设所示，试求电容电压。设u(0)=0。解：(1)先写出电流的函数表达式。(2)根据公式 进行分段积分(1).(1).动态特性动态特性 电感元件端电压(2).连续性在有界电压条件下，电感电流保持连续性，不能突变。电感在直流电路中相当短路无源元件小结注：关于阻碍性，当外界条件变化时，很多事物都具有阻碍变化的特性，如阻尼等。在化学中，化学平衡移动原理（勒夏特列原理）就描述了：如果改变影响平衡的一个条件，反应就向着能够减弱这种改变的方向进行。自然界中普遍存在，这是自然平衡的重要原因，我们要善于把握和总结这些，有助于理解科学真谛并指导科研返回例题 例1：一段含源支路ab,求电流i。解：X例：试求电压 和电流 ,并验证电路功率平衡 解：证毕返回晶体管晶体管（1）.基本概念返回XX化简AB端为简单电压源和电流源.例题.解：这里把受控电流源 转成受控电压源也很方便。不懂！不懂！X1.1.几个基本概念几个基本概念等效等效(equivalence):如果一个单口网络如果一个单口网络N和另一个单口网和另一个单口网络络M的电压电流关系完全相同，即它们在平面上的伏安的电压电流关系完全相同，即它们在平面上的伏安特性曲线完全重合，则称这两个单口网络是等效的。特性曲线完全重合，则称这两个单口网络是等效的。端口端口(port)：网络的一对端口是指网络的有以下性质网络的一对端口是指网络的有以下性质的一对端点：从这一对端点中的一端流入网络的电的一对端点：从这一对端点中的一端流入网络的电流等于从另一端流出的电流。流等于从另一端流出的电流。单口网络（一端口网络）：单口网络（一端口网络）：有一对端口的网络。有一对端口的网络。双口网络（二端口网络）：双口网络（二端口网络）：有两对端口的网络有两对端口的网络。注意：注意：等效是指对任意外电路都等效。等效是指对任意外电路都等效。不懂！不懂！X4.4.实际电压源模型与实际电流源实际电压源模型与实际电流源 模型的等效变换模型的等效变换如果如果则二者等效则二者等效X将如图所示的单口将如图所示的单口(二端二端)网络化为最简形式。网络化为最简形式。解：解：例题例题串联电流源起作用，并联电压源起作用；电流方向：从等效前电压源的负极到正极。1.1.网孔分析法网孔分析法X2.2.节点电压分析法节点电压分析法进行整理得：式中的Un.仅表示该点的电势，算电压的时候还得减！电流源的电流流入为正流出为负3.3.几种特殊情况几种特殊情况（2）若支路为电压源与电阻串联，则可转换为电流源与电阻并联。（1）若电路中含有电压源支路，则设其支路电流i为 未知量，同时增列一个电压源支路电压与相关节点 电压的方程。(3)(3)若电路中含有电流源与电若电路中含有电流源与电 阻串联的支路，则在列节阻串联的支路，则在列节 点方程时不考虑此电阻。点方程时不考虑此电阻。对于节点3.几种特殊情况对节点2无贡献，所以方程中不出现。3.几种特殊情况(4)(4)当电路中含有受控源时，把受控源当作独立源对当电路中含有受控源时，把受控源当作独立源对 待，并把控制量用节点电压表示。（即增加一个待，并把控制量用节点电压表示。（即增加一个 控制量与节点电压的关系方程）。控制量与节点电压的关系方程）。此时系数行列式不再对称，即互导不再相同。整理得：返回3.3.几种特殊情况几种特殊情况解：试求如图所示电路中的电流i。X例题思考：功率能否叠加？解得：进行叠加解（续）返回XX 解：解：暂时断开负载电阻暂时断开负载电阻 ，求求AB左边的等效电路。左边的等效电路。(1)例题例题戴维南等效定理方法方法1：外加电源法外加电源法(2)求戴维南等效电阻求戴维南等效电阻解（续）解（续）X方法方法2：短路电流法短路电流法(3)接上电阻接上电阻返回返回解（续）解（续）X2.2.最大功率传输定理最大功率传输定理此时负载得到的最大功率为：此时负载得到的最大功率为：若用诺顿等效电路，则为：若用诺顿等效电路，则为：传输效率：传输效率：由含源线性单口网络传递给可变负载由含源线性单口网络传递给可变负载 的功率为最的功率为最大的条件是：负载大的条件是：负载 应与戴维南（或诺顿）等效电应与戴维南（或诺顿）等效电阻相等。阻相等。XX由由KCL解：解：开路电压开路电压例题例题试求：试求：可得到最大功率。可得到最大功率。在在 获得最大功率时电路的传输效率获得最大功率时电路的传输效率 。（用外加电源法）（用外加电源法）分析：分析：求最大功率求最大功率解（续）解（续）X电路的传输效率电路的传输效率 （供出）（供出）由由KCL（吸收）（吸收）解（续）解（续）返回返回X3.3.几点说明几点说明1）如果）如果 可变而可变而 固定，则应使固定，则应使 尽量减小，才能尽量减小，才能使使 获得的功率增大。当获得的功率增大。当 时，时，获得最大功率。获得最大功率。2）单口网络和它的等效电路，就其内部功率而言是不）单口网络和它的等效电路，就其内部功率而言是不等效的，所以，由等效电阻等效的，所以，由等效电阻 算得的功率一般并不等算得的功率一般并不等于网络内部消耗的功率。因此，当负载得到最大功率于网络内部消耗的功率。因此，当负载得到最大功率时，其功率传递效率未必是时，其功率传递效率未必是50。返回返回X第二章一阶电路的过渡过程什么是动态电路？含有电容和电感这样的动态元件的电路称动态电路。仅含有电阻和电源的电路称为电阻电路什么是过渡过程？当电路中的结构状态变化，如激励或者参数改变（换路），需要经过一个过程才能进入稳定状态（稳态），这个过程称为过渡过程。（2）换路定则：（1）换路：电路结构或参数的改变（电源或无源元件的断开或接入等）所引起的电路变化。（3）过渡过程：电路发生换路时，可能使电路改变原来的工作状态而转变到另外一种工作状态，而这种转变往往需要经历一个过程，称这个过程为过渡过程。换路前的一瞬间记为 换路后的一瞬间记为 4.4.几个定义几个定义返回X独立初始值 （4）非独立初始值：除了电容电压和电感电流外，电路的其余响应在t0时刻的值称为非独立初始值4.几个定义几个定义XX5.5.非独立初始值非独立初始值换路前为啥不是R1？非独立初始值非独立初始值换路后不懂啊！非独立初始值非独立初始值换路的瞬间换路的瞬间电容用电容用t0+时刻电容电压值的电压源代替时刻电容电压值的电压源代替电感用电感用t0+时刻电感电流值的电流源代替时刻电感电流值的电流源代替1.1.几个定义几个定义t t0时的时的RC串联电路串联电路 说明：说明：us在 t=t0时可能不时可能不连续，但电容电压却是连连续，但电容电压却是连续的，续的，零输入响应零输入响应 零状态响应零状态响应 X不懂啊！X解解：根据换路定则：返回返回例题例题零输入解：解：X例题例题零状态 返回返回解（续）解（续）X如图所示电路，开关如图所示电路，开关K闭合前电路已处于稳闭合前电路已处于稳 态，态，t=0时时K闭合。试求闭合。试求uC(t)，t 0。电路处于稳态电路处于稳态(图图 a)解解:(图图 b)(a)(b)X例题例题1全响应(1)零输入响应零输入响应(图图 c)(c)(2)零状态响应零状态响应(图图 d)(d)解（续）解（续）X(3)全响应全响应根据叠加原理根据叠加原理解（续）解（续）X(4)12V电压源改为电压源改为24V电压源电压源此时，只影响零输入响应，零状态响应不变。此时，只影响零输入响应，零状态响应不变。所以，全响应为：所以，全响应为：思考：思考：如果如果36V电压源改为电压源改为48V电压源结果如何电压源结果如何？解（续）解（续）X不懂！3.3.三要素法解题步骤三要素法解题步骤(1)(1)1.1.2.2.(2)(2)X解解:X例题例题2 解（续）解（续）X解（续）解（续）X解（续）解（续）X瞬态瞬态 稳态稳态 z.i.r z.s.r 瞬态瞬态 稳态稳态 z.i.r z.s.r 解（续）解（续）X第三章两个同频率的正弦量：两个同频率的正弦量：定义定义相位差：相位差：二者同相二者同相二者反相二者反相2.2.同频率正弦量的比较同频率正弦量的比较 二者正交二者正交1.1.复数复数其中：其中：为虚数单位。为虚数单位。其中：其中：1.1 1.1 复数的表示复数的表示（1）相等：）相等：两个复数两个复数:或或（2）加减：）加减：（3）乘法：）乘法：（4）除法：）除法：1.1.复数复数1.2 1.2 复数的运算复数的运算（1）已知）已知（2）已知）已知 它的正弦时域表示式为它的正弦时域表示式为例题（续）例题（续）（3）3.3.小结小结（1）正弦量是时间的函数（时域），而相量只包含正弦量是时间的函数（时域），而相量只包含了正弦量的幅值（或有效值）和初相位（复数域），了正弦量的幅值（或有效值）和初相位（复数域），它只能代表正弦量，而并不等于正弦量。即：它只能代表正弦量，而并不等于正弦量。即：（2）在确定的频率下，正弦量和相量之间存在一一在确定的频率下，正弦量和相量之间存在一一对应关系。给定了正弦量，可以得出表示它的相量；对应关系。给定了正弦量，可以得出表示它的相量；反之，由一已知的相量及其所代表的正弦量的频率，反之，由一已知的相量及其所代表的正弦量的频率，可以写出它所代表的正弦量。可以写出它所代表的正弦量。已知已知 ，解：解：根据线性性质根据线性性质:进行反变换得：进行反变换得：所以：所以：相量形式相量形式同理可得同理可得KVL的相量形式为：的相量形式为：注意注意基尔霍夫定律的相量形式基尔霍夫定律的相量形式2.2.电容元件电容元件 根据根据VCR：电容元件电容元件VCR的相量形式的相量形式 所以：所以：相量模型相量模型相量图相量图所以所以或或结论：结论：电容元件的电流超前电压电容元件的电流超前电压 ,亦即电压滞后电流亦即电压滞后电流 。2.2.电容元件电容元件 3.3.电感元件电感元件根据根据VCR：所以：所以：电感元件电感元件VCR的相量形式的相量形式 相量模型相量模型电路如图所示，已知电路如图所示，已知 求电流求电流 解解:例题例题根据根据KCL：所以：所以：相量图相量图解（续）解（续）R、L、C元件元件VCR的相量形式：的相量形式：元件的阻抗元件的阻抗(impedance)（单位：欧姆）（单位：欧姆）元件的导纳元件的导纳(admittance)（单位：西门子）（单位：西门子）欧姆定律的欧姆定律的 相量形式相量形式1.1.欧姆定律的相量形式欧姆定律的相量形式2.2.R、L、C元件的阻抗和导纳元件的阻抗和导纳2.1 2.1 阻抗阻抗分析：分析：|XC|与与 成反比，成反比，越小，越小，|XC|越大。当越大。当 0（直流）（直流）时，时，|XC|隔直作用。隔直作用。XL 与与 成正比，成正比，越小，越小，XL 越小。当越小。当 0（直流）时，（直流）时，XL0 导直作用。导直作用。2.2.R、L、C元件的阻抗和导纳元件的阻抗和导纳RLC串联电路如图所示，已知串联电路如图所示，已知解：解：写出正弦量的相量写出正弦量的相量作相量模型作相量模型其中：其中：阻抗的模阻抗的模阻抗的幅角阻抗的幅角 （阻抗角）（阻抗角）解（续）解（续）讨论：讨论：结论：结论：根据阻抗角的正负可以判断电压电流的相根据阻抗角的正负可以判断电压电流的相 位关系及电路的性质位关系及电路的性质。说明电压超前电流，称这种电路为说明电压超前电流，称这种电路为感性电路。感性电路。说明电压滞后电流，称这种电路为说明电压滞后电流，称这种电路为容性电路。容性电路。说明电压与电流同相，称这种电路为说明电压与电流同相，称这种电路为电阻性电路。电阻性电路。如图所示电路，已知如图所示电路，已知解：解：写出正弦量的相量写出正弦量的相量作相量模型作相量模型例题例题解（续）解（续）解（续）解（续）列出如图所示电路的节点电压方程。列出如图所示电路的节点电压方程。解：解：例题例题求开路电压求开路电压 求戴维南等效电路，已知求戴维南等效电路，已知解：解：例题例题等效阻抗等效阻抗求短路电流求短路电流戴维南等效电路戴维南等效电路诺顿等效电路诺顿等效电路解（续）解（续）总结：总结：相量法解题步骤相量法解题步骤(1)写出已知正弦量的相量。写出已知正弦量的相量。(2)作出原电路的相量模型，求出电路中各相量间的作出原电路的相量模型，求出电路中各相量间的 关系。关系。(3)根据所求得的根据所求得的相量，写出相应的正弦量。相量，写出相应的正弦量。1.1.平均功率（电阻）平均功率（电阻）1.1.平均功率（电容）平均功率（电容）1.1.平均功率（电感）平均功率（电感）1.1.平均功率平均功率 电容和电感的平均功率均为电容和电感的平均功率均为0，不消耗，不消耗能量，仅与电源交换能量能量，仅与电源交换能量 2.2.瞬时功率瞬时功率 2.2.瞬时功率瞬时功率 时吸收能量时吸收能量时能量返还给电源时能量返还给电源当电路中含有电阻时，吸收能量当电路中含有电阻时，吸收能量返还能量，因此上方的面积大一些返还能量，因此上方的面积大一些 3.3.有功功率有功功率 称为功率因数称为功率因数表示单口网络电压和电流的相位差表示单口网络电压和电流的相位差此部分功率是消耗在了电路中的电阻上，称此部分功率是消耗在了电路中的电阻上，称为为有功功率有功功率，对应功率曲线中的平均值，对应功率曲线中的平均值 4.4.无功功率无功功率 称为无功功率称为无功功率衡量电路中电容电感与电源交衡量电路中电容电感与电源交换能量的规模换能量的规模单位为乏，与伏单位为乏，与伏*安的量纲一样安的量纲一样 4.4.无功功率无功功率 感性电路的无功功率感性电路的无功功率0容性电路的无功功率容性电路的无功功率UR0,所以又称为所以又称为电压谐振。电压谐振。品质因数：品质因数：谐振频率谐振频率2.2.RLC并联谐振电路并联谐振电路 例题例题收音机的接收回路组成收音机的接收回路组成RLC串联谐振回路，假串联谐振回路，假设设R=12.2欧姆，电感欧姆，电感L=0.25mH，调节电容器以，调节电容器以收听收听540K赫兹的节目，求此时电容值及电路的赫兹的节目，求此时电容值及电路的品质因数品质因数解解第四章PN结的形成P型半导体：型半导体：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴；空穴；N型半导体：型半导体：由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。自由电子。PN结的形成 采用不同的掺杂工艺采用不同的掺杂工艺,将将P型半导体与型半导体与N型半型半导体制作在同一块半导体基片上导体制作在同一块半导体基片上,在它们的交界在它们的交界面就形成空间电荷区称面就形成空间电荷区称PN结。结。PN结具有单向导结具有单向导电性。电性。一块单晶半导体中一块单晶半导体中 ，一部分掺有受主杂质是，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导型半导体时体时 ，P 型半导体和型半导体和N型半导体的交界面附近的型半导体的交界面附近的过渡区称。过渡区称。反向特性-IiSD IS=硅管硅管小于小于0.1微安微安锗管几十到几百锗管几十到几百微安微安截止区截止区：在电路中相当于开关处于断开：在电路中相当于开关处于断开 反向击穿区反向击穿区：电流急剧增加：电流急剧增加烧毁二极管烧毁二极管利用，稳压管利用，稳压管反向击穿电压：UBR 温度影响 在正向特性区，二极管的死区随温度的升高而缩小，正向导通电在正向特性区，二极管的死区随温度的升高而缩小，正向导通电压降低。温度升高一摄氏度，正向导通电压下降压降低。温度升高一摄氏度，正向导通电压下降2mV。在反向特性区，随温度升高，反向击穿电压减小，反向饱和电流在反向特性区，随温度升高，反向击穿电压减小，反向饱和电流IS增大。温度每升高十摄氏度，增大。温度每升高十摄氏度，IS增大约一倍。增大约一倍。4.1.4 主要参数器件的参数可以在产品手册中查2.最大反向电压UR:指二极管允许施加最大反向电压，一般为击 穿电压的一半1.最大整流电流IF:指二极管正常工作时允许通过最大正向电流。3.反向电流IR:指二极管未被击穿时的反向电流值，此电流越此电流越 小，说明二极管的单向导电性越好。小，说明二极管的单向导电性越好。4.最高工作频率fM:指二极管具有单向导电性的最高工作频率。由 于PN结有电容效应，频率过高，单向性变差。PNVDD1VDD2UORLR1 kW W3 kW WIOI1I215 V12V理想模型和恒压降模型举例理想模型和恒压降模型举例例例1 试求下图硅二极管电路中电流试求下图硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压和输出电压 UO 值值解：解：假设二极管断开假设二极管断开UP=15 VUP N 0.7V，二极管导通，二极管导通，等效为等效为 0.7 V 的恒压源的恒压源PNVDD2UORLR1 kW W3 kW WIOI1I215 V12VVDD1UO=VDD1 UD(on)=（15 0.7）V=14.3 VIO=UO/RL=14.3 V/3 k =4.8mAI1=IO+I2=（4.8+2.3）mA=7.1 mAI2=(UO VDD2)/R=(14.3 12)V/1 k =2.3 mA解：解：假设二极管断开假设二极管断开例例1 试试求下图硅二极管电路中电流求下图硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压和输出电压 UO 值值0.7VUP=15 VUP N 0.7V，二极管导通，二极管导通，等效为等效为 0.7 V 的恒压源的恒压源2.二极管限幅电路ui+-Duo+-RUrUi5mA，故稳压效果较好稳压管的主要参数稳定电压稳定电压V Vz z ：反向电流工作时，二极管两端的电压值反向电流工作时，二极管两端的电压值最小稳定电流最小稳定电流I IzMIN zMIN：指稳压管起稳压作用时所需最小工作电流：指稳压管起稳压作用时所需最小工作电流最大稳定电流最大稳定电流I IzMAXzMAX ：若工作电流大于此电流，则二极管会发生：若工作电流大于此电流，则二极管会发生 热击穿，二极管损坏。热击穿，二极管损坏。动态电阻动态电阻r rz z ：在稳压范围内，稳压管端电压与通过电流变化量：在稳压范围内，稳压管端电压与通过电流变化量之比称为动态电阻，其值越小，稳压性越好。之比称为动态电阻，其值越小，稳压性越好。动态电阻的温度系数动态电阻的温度系数a aU U：说明稳压值受温度影响的参数。：说明稳压值受温度影响的参数。(6)(6)最大功率耗散最大功率耗散求：电阻求：电阻 R R 和输入电压和输入电压 u ui i 的正常值。的正常值。稳压工作原理iiLRLDZuoiZRui例题例题 稳压管的技术参数稳压管的技术参数:负载电阻负载电阻 。解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为I Iz zmax max。方程1 UOUI UO UZ IZ II R令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin。联立方程1、2，可解得：iiLRLDZuoiZRui4.2 双极型晶体管 双极型晶体管简称晶体管或三极管，是对信号具有放大作用的三端半导体器件。广泛应用与各种电子电路中。主要内容：1.晶体管的结构及电路组态：物理结构、三种组态 2.晶体管的特性曲线和工作状态：共射极输入特性、共射极 输出特性 3.晶体管的主要参数：共射极电流放大系数、极间反向电流、极限参数、特征频率4.2.1 晶体管的结构与组态集电结发射结NPN型CPNNEB发射区集电区基区基极发射极集电极PNP型NPPEB基区发射结集电结集电区发射区集电极C发射极基极BETCNPNBETCPNP三极管的三种组态三极管的三种组态共发射极接法共基极接法共集电极接法 三极管有三个电极，其中一个作为输入端，一个作为输出端，另外一个电极是输入回路和输出回路的公共端。例题例题已知I1=-1.2mA,I2=-0.03mA,I3=1.23mA 试判断晶体管的类型，以及各电极的极性I1I2I3(2)当UCE1V时，UCB=UCE-UBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的UBE下IB减小，特性曲线右移。(1)当UCE=0V时，发射极与集电极短路，相当于并联的两个二极管正向特性曲线。UCE=0VUCE1V截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，UBE小于死区电压，发射结反偏，集电结反偏。2.晶体管输出特性曲线IC=g(UCE)|IB=常数输出特性曲线的三个区域:集电区(N)基区(P)发射区(N)bce2.晶体管输出特性曲线放大区：iC平行于UCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。集电区(N)基区(P)发射区(N)bce2.晶体管输出特性曲线饱和区：iC明显受UCE控制的区域，该区域内，一般UCE0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。集电区(N)基区(P)发射区(N)bce过流区过流区集电极最大允许电流 ICM集-射反向击穿电压 U(BR)CEO集电极最大允许耗散功率PCM过过压压区区安安全全工工作作区区过损区过损区PCM=ICUCEUCE/VU(BR)CEOIC/mAICMO使用时不允许超过这些极限参数.极限参数极限参数