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文檔簡介
1、電工電子學(復習)第1章 電路的基本概念與基本定律(掌握)1.1 電路的作用與組成部分1.2 電路模型 1.3 電壓和電流的參考方向1.4 歐姆定律 1.5 電路有載工作、開路與短路1.6 基爾霍夫定律1.7 電路中電位的概念及計算 1.1 電路的作用與組成部分1.電路是電流的通路,是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。(P7)2.電路的作用(P7-8)(1)實現電能的傳輸和轉換(如電力系統)(2)實現信號的傳遞和處理(如擴音機)3.電路的組成部分(P8)電源(信號源)、中間環節、負載1. 2 電路模型1.實際電路的電路模型是指由理想電路元件或其組合所組成電路。理想電路元件主要
2、有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。(P8-9)1.3 電壓和電流的參考方向(P9-10)參考方向:在分析與計算電路時,對電量任意假定的方向。注意:在參考方向選定后,電流(或電壓)值才有正負之分。 Uab 雙下標Iab 雙下標箭 標abRI正負極性+abU電流:電壓:(2) 參考方向的表示方法(3) 實際方向與參考方向的關系(P9-10)實際方向與參考方向一致,電流(或電壓)值為正值;實際方向與參考方向相反,電流(或電壓)值為負值。1.4 歐姆定律(P11)U、I 參考方向相同時U、I 參考方向相反時RU+IRU+IU = I R U = IR1.5 電源有載工作、開路與短路 1. 電
3、壓電流關系U = E IRo (1.5.2)R0ER+I+-U 2. 功率與功率平衡P = PE P負載取用功率電源產生功率內阻消耗功率UI = EI I2Ro發出功率=吸收功率(電源) (負載)1.5.1 電源有載工作(P13) 開關閉合,接通電源與負載。3. 電源與負載的判別(P15)(1)根據 U、I 的實際方向判別電源: U、I 實際方向相反,即實際電流從實際“+”端流出, (發出功率) 負載: U、I 實際方向相同,即實際電流從實際“+”端流入。 (吸收功率)(2) 根據功率判別U、I 參考方向相同,P = UI 0,負載;P = UI 0,電源。 U、I 參考方向不同,P = -U
4、I 0,負載;P = -UI 0,電源。例1、(a)電壓源的作用 (b)電流源的作用 既不是負載,也不是電源電源2、 圖中向外輸出能量是a.電流源 b.電壓源 c.電流源和電壓源2 ?3、 圖中電壓源的作用a.電源 b.負載 c.既不是電源也不是負載4、 若將R=2,則電流源為 ,電壓源為a.電源 b.負載 c.既不是電源也不是負載(a)(b)(a)(a)IU5 ?5、 若將R=5,則電流源為 ,電壓源為a.電源 b.負載 c.既不是電源也不是負載(a)(c)例2、電壓源的作用( ) 10A110V+_I+_U既不是電源也不是負載例3、已知RL消耗功率40W,則理想電壓源消耗的功率為( )。6
5、ARL5V+_-10W1.5.2 電源開路(P16)(1)開路處的電流等于零;I = 0(2)開路處的電壓 U 視電路情況而定。2、電路中某處斷開時的特征:I+U有源電路IRoR+ -EU0+ -1、特征:I = 0電源端電壓 ( 開路電壓 )負載功率U = U0 = EP = 0 開關 斷開電源外部端子被短接1、 特征:電源端電壓負載功率電源產生的能量全被內阻消耗掉短路電流(很大)U = 0 PE = P = IR0P = 0(1)短路處的電壓等于零;U = 0(2)短路處的電流 I 視電路情況而定。2、電路中某處短路時的特征:I+U有源電路1.5.3 電源短路 (17)IRRo+ -E 1
6、. 6 基爾霍夫定律支路:電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流,稱為支路電流。結點:三條或三條以上支路的聯接點。回路:由支路組成的閉合路徑。網孔:內部不含支路的回路。1、電路中基本術語(P19)2、 基爾霍夫電流定律(KCL定律) (P19)(1)內容:在任一瞬間,流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。在任一瞬間,一個結點上電流的代數和 (一般可以規定流入為正,流出為負)恒等于零。(2)形式: 入= 出 或: = 0(3)推廣:KCL可以推廣應用于包圍部分電路的任一假設的閉合面。I =?例1:I = 0IA + IB + IC = 02+_+_I51156V12VIAIBICAIBCI
7、ABACBIC廣義結點3、基爾霍夫電壓定律(KVL定律) (P20-21)(2)形式: U升= U降 或 U = 0(1)內容:在任一瞬間,從回路中任一點出發,沿回路循行一周,則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。在任一瞬間,沿任一回路循行方向,回路中各段電壓的代數和(可以規定電位降為正,電位升為負)恒等于零。(3)推廣:KVL可以推廣應用于回路中的部分電路。例1、圖中電動勢E、電壓U和電流I之間的關系:I例2、在電路中,電壓U和電流I之間關系為( 或 ) R01E1UI+R02E2+1.7 電路中電位的概念及計算(P23-24)電位:電路中某點至參考點的電壓,記為“VX” 。 通常設參考點
8、的電位為零。1. 電位的概念 2.電位的計算步驟: (1) 任選電路中某一點為參考點,設其電位為零; (2) 標出各電流參考方向并計算; (3) 計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。某點電位為正,說明該點電位比參考點高;某點電位為負,說明該點電位比參考點低。(1)電位值是相對的,參考點選取的不同,電路中 各點的電位也將隨之改變,即與參考點的選取有關;(2) 電路中兩點間的電壓值是固定的,不會因參考 點的不同而變, 即與參考點的選取無關。3.電位和電壓與參考點的關系:例1、3的滑動變阻器向下移動時,則a點電位值將(變大)IRS3V6Vabc例2、圖中,c點電位在開關S斷開時應比開關S閉和時(
9、 )。 解:S閉合時S斷開時高A +10V 3VBRPR1R2例3、圖中,當RP的活動觸點向右移動時,B點的電位將( )。降低- 6V + 3V -12B4A例4、圖中A點的電位( 5V )。例2、試求圖中電路的電流I、I1和電阻R。設Uab=0解:(1)對acbd的正方形閉合面由基爾霍夫電流定律得I=6A(2)由Uab=2+2I1=0,得I1=-1A(3)由Uab=0,得I4、I5平均分流,故I4=I5=3A對b點由基爾霍夫電流定律I3=I1+I5,得I3=-1+3=2A對a點由基爾霍夫電流定律I4=I1+I2,得I2=3-(-1) =4A對R由歐姆定律得R=Uad/I2=Ubd/I2=(1
10、I3)/I2=2/4=0.5(3)對c點由基爾霍夫電流定律I4+I5=6A對回路abca基爾霍夫電壓定律Uab-4I5+4I4=0對a點由基爾霍夫電流定律I4=I1+I2,得I2=3-(-1)=4A對b點由基爾霍夫電流定律I3=I1+I5,得I3=-1+3=2A對回路abda基爾霍夫電壓定律Uab+I3-RI2=0第2章 電路的分析方法2.2 電阻星型聯結與三角型聯結的等效變換()2.3 電源的兩種模型及其等效變換(掌握、理解)2.4 支路電流法(會應用)2.5 結點電壓法(掌握、理解)2.6 疊加原理(掌握、理解)2.7 戴維寧定理與諾頓定理(掌握、理解)2.8 受控源電路的分析()2.9
11、非線性電阻電路的分析()2.1 電阻串并聯連接的等效變換(掌握、理解)1、 電阻的串聯 P31特點:兩電阻串聯時的分壓公式:(1)等效電阻等于各電阻之和R =R1+R2R1U1UR2U2I+2.1 電阻串并聯連接的等效變換(2)串聯電阻上電壓的分配與電阻成正比。2 、 電阻的并聯 P31(1)等效電阻的倒數等于各電阻倒數之和;I1I2R1UR2I+特點:兩電阻并聯時的分流公式:I1I2R1UR2I+2 、 電阻的并聯 P31特點:(2)并聯電阻上電流的分配與電阻成反比。3、 電阻混聯電路的計算方法:運用電阻的串并聯等效變換2.3 電源的兩種模型及其等效變換2.3.1 電壓源模型 P37 (1)
12、實際電壓源模型UO=E IUIRLR0+-EU+理想電壓源O電壓源U = E IR0(2)理想電壓源(恒壓源)IE+_U+_RL電壓源的外特性:2.3.2 電流源模型 P37-38電流源的外特性:U0=ISR0 IU理想電流源OIS電流源IRLR0UR0UIS+(1)實際電流源模型(2)理想電流源(恒流源)RLIISU+_1、 電源兩種模型之間的等效變換 P40由圖a: U = E IR0由圖b: U = ISR0 IR0IRLR0+EU+電壓源RLR0UR0UISI+電流源等效變換條件: 大小:E = ISR0方向:電流的流向為電動勢的電位升2.3.3 電源兩種模型之間的等效變換電壓源與電流
13、源的內阻R0相等(1) 電壓源和電流源的等效關系只對外電路而言, 對電源內部則是不等效的。(2) 理想電壓源與理想電流源之間無等效關系。2、 電源等效變換的注意事項 P40(5) 若理想電壓源與某一支路并聯,則等效為該理想 電壓源;若理想電流源與某一支路串聯,則等效 為該理想電流源。+EabR0ab+EabISISR0ab(7)電源兩種模型之間的等效變換的三步驟:1、結構:串聯的電壓源、并聯的電流源2、參數大小: E = ISR0 或IS=E/R0 3、方向:電壓源的電位升和電流源的流向相同 IRLR0+EU+電壓源RLR0UR0UISI+電流源例1:求下列各電路的等效電源解:+abU25V(
14、a)+abU5V(c)+(c)a+-2V5VU+-b2+(b)aU 5A23b+(a)a+5V32U+a5AbU3(b)+-+-5v-5A例2、圖示電路的戴為寧等效電動勢E和等效內阻R0為( )。b.E4V,R02c.E10V,R02a.E8V,R02(c)+abU26V+4V+abU210V+a3Ab圖4(b)+5V圖4(a)ISabIS=-3A例3、若將圖(a)中的3A換成1或4A,則圖(b)中的IS如何圖3(a)+5VR1+abROUS圖3(b)R2ab若RO=10,則R1=10例4、2.4 支路電流法 P45(1) 在圖中標出各支路電流的參考方向,對選定的回路標出回路循行方向。(2)
15、應用 KCL 對結點列出 ( n1 )個獨立的結點電流方程。(3) 應用 KVL 對回路列出 b( n1 ) 個獨立的回路電壓方程(通常可取網孔列出)。(4) 聯立求解 b 個方程,求出各支路電流。1、支路電流法的解題步驟:例1、在圖示電路中,各電阻值和Us 值均已知,欲用支路電流法求解流過電壓源的電流I,列出獨立的電流方程數和電壓方程數分別為( )。 3和32. 5 結點電壓法 P481、結點電壓的概念: 任選電路中某一結點為零電位參考點(用 表示),其它各結點對參考點的電壓,稱為結點電壓。 結點電壓的參考方向從結點指向參考結點。2、兩結點的結點電壓公式注意: (1)分母是各支路電導之和,
16、恒為正值; 串聯在恒流源支路中的電阻不起作用 (2)分子中各項可以為正(其中以流入該節點 的電源電流為正),也可以可負。2.6 疊加原理 P501、疊加原理:對于線性電路,任何一條支路的電流,都可以看成是由電路中各個電源(電壓源或電流源)分別作用時,在此支路中所產生的電流的代數和。 疊加原理只適用于線性電路。 不作用電源的處理: E = 0,即將E 短路; Is= 0,即將 Is 開路 。 線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計算, 但功率P不能用疊加原理計算。2、注意事項: 解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。 若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方 向相反時,疊加時相應項前要帶負號
17、。例1、 在圖示電路中,當Us單獨作用時,電阻RL中的電流IL=1A,則當Us和IL共同作用時,IL應為( )。(a)2.5A (b)1.5A (c)1A例2、求解圖中電流I4解:(方法1)電源的等效變換例1、求解圖中電流I4解:(方法2)應用疊加定理3/22AIR43/2R4I1V例1、求解圖中電流I4解:(方法3)結點電壓法+Uab例1、求解圖中電流I4解:(方法4)戴維寧定理3/21V2A+UOC3/2RO3/2-2V1I42.7 戴維寧定理與諾頓定理 abRab無源二端網絡+_ER0ab 電壓源(戴維寧定理) 電流源(諾頓定理)ab有源二端網絡abISR01、無源二端網絡可化簡為一個電
18、阻2、有源二端網絡可化簡為一個電源一、基本的等效變換2.7.1 戴維寧定理 P54 1、內容:任何一個有源二端線性網絡都可以用一個電動勢為E的理想電壓源和內阻 R0 串聯的電源來等效代替。 有源二端網絡RLab+UIER0+_RLab+UI 等效電源的內阻R0等于有源二端網絡中所有電源均除去(理想電壓源短路,理想電流源開路)后所得到的無源二端網絡 a 、b兩端之間的等效電阻。 等效電源的電動勢E 就是有源二端網絡的開路電壓U0,即將負載斷開后 a 、b兩端之間的電壓。等效電源2、戴維寧定理的解題步驟:(1)求等效電源的電動勢E(斷開待求支路開路 電壓U0C )(2)求戴維寧等效電阻R0 (理想
19、電壓源短路, 理想電流源開路)(3)作等效電路圖求待求量U或I例1、求圖中電流I方法1:戴維寧定理P67-71,2.3.4 、2.7.8、 2.7.1420V10A+UOC2方法1:戴維寧定理4RO2420V1I例1、求圖中電流I方法2:疊加定理定理420V2I1510A42I1例3: 求圖示電路中的電流 I。已知R1 = R3 = 2, R2= 5, R4= 8, R5=14, E1= 8V, E2= 5V, IS= 3A。 (1)求UOC=14VUOC=I3R3 E2+ISR2 解:E1 I3 =R1 + R3=2AE2E1R3R4R1+R2ISIR5+(2)求 R0(3) 求 IR0 +
20、 R4E = 0.5AI=E1+E2+ISAR3R1R2R5+U0CBI3AR3R1R2R5R0BR4R0+IBAUOC=ER0 = (R1/R3)+R5+R2=20 例4:用戴維寧定理求圖示電路的電流I。解:(1)斷開待求支路,得有源二端網絡如圖(b)所示。由圖可求得開路電壓UOC為:(2)將圖(b)中的電壓源短路,電流源開路,得除源后的無源二端網絡如圖(c)所示,由圖可求得等效電阻Ro為:(3)根據UOC和Ro畫出戴維寧等效電路并接上待求支路,得圖(a)的等效電路,如圖(d)所示,由圖可求得I為:例2、求圖中電流IL162A+-UOC832V1616RO816戴維寧定理例3、在下圖中,(1
21、)試求電流I和電壓Uab ;(2)試計算理想電壓源的功率,并說明它是取用功率還是發出功率。解:(1)用戴維寧定理求解(2)理想電壓源的功率兩結點的結點電壓公式:3.2 儲能元件和換路定則 (掌握、理解)3.3 RC電路的響應(掌握、理解)3.4 一階線性電路暫態分析的三要素法(掌握、理解)3.6 RL電路的響應(掌握、理解)3.5 微分電路和積分電路()3.1 電阻元件、電感元件、電容元件(掌握)第3章 電路的暫態分析3.1.1 電阻元件根據歐姆定律:Ru+_3.1 電阻元件、電感元件與電容元件 P75電阻的能量1、電壓和電流的基本關系式2、電阻元件耗能 p75電阻總是消耗電能,是耗能元件3.
22、1.2 電感元件 P75u+-1、電壓和電流的基本關系式直流電路中,電感短路2.電感元件儲能磁場能即電感將電能轉換為磁場能儲存在線圈中,電感是儲能元件。3.1.3 電容元件 P761、電壓和電流的基本關系式電場能2、電容元件儲能即電容將電能轉換為電場能儲存在電容中,電容是儲能元件。直流電路中,電容短路LC- 8V +- 6V +22AB例1、圖中,A點電位值為( )。 3V例2、圖中,A點電位值為( )。 11VA20k6V+_20k10k1000pF例3、圖中,A點電位值為( )。 A815V+_5100.5uF0.1H5V 第4章 正弦交流電路4.2 正弦量的相量表示法(理解)4.4 電阻
23、、電感與電容元件串聯交流電路(掌握)4.1 正弦電壓與電流(理解)4.3 單一參數的交流電路(掌握、理解)4.5 阻抗的串聯與并聯(掌握、理解)4.9 非正弦周期電壓和電流()4.8 功率因數的提高(理解)4.7 交流電路的頻率特性()4.6 復雜正弦交流電路的分析與計算() 4.1 正弦電壓與電流角頻率幅值 幅值、角頻率、初相角成為正弦量的三要素。初相角一、正弦量的三要素 P1014.1.1 頻率與周期 P102周期T:變化一周所需的時間 (s)角頻率:(rad/s)頻率f:(Hz)4.1.2 幅值與有效值 P103幅值:Im、Um、Em有效值: I、U、E4.1.3初相位與相位差 P104
24、2、相位差 :兩同頻率的正弦量之間的初相位之差。不同頻率的正弦量不能比較它們的相位差。1、初相位: 表示正弦量在 t =0時的相角。 設正弦量:1、相量: 表示正弦量的復數稱相量2、相量表示:相量的模=正弦量的有效值 相量輻角=正弦量的初相角4.2 正弦量的相量表示法 P106注意:相量只是表示正弦量,而不等于正弦量。(1)相量式: (2) 相量圖: 把相量表示在復平面的圖形可不畫坐標軸只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。4.3 單一參數的交流電路 P1094.3.1 電阻元件的交流電路 P1091. 電壓與電流的關系相量式:相量圖:特點: (1) 頻率相同(2)大小關系:(3)相位關系
25、:u、i 相位相同2. 功率關系(1) 瞬時功率 p(2) 平均功率(有功功率)P單位:瓦(W)(3) 無功功率 Q單位:var4.3.2 電感元件的交流電路 P1111. 電壓與電流的關系相量式:相量圖:(2) U =IXL (3) 電壓超前電流90相位差特點: (1) 頻率相同2. 功率關系(1) 瞬時功率(2) 平均功率單位:瓦(W)(3) 無功功率 Q單位:var感抗()功率因數為01.電流與電壓的關系4.3.3 電容元件的交流電路 P114相量式:相量圖:特點: (1) 頻率相同2. 功率關系容抗()(3)電流超前電壓90相位差(1) 瞬時功率(2) 平均功率單位:瓦(W)(3) 無
26、功功率 Q(2) U=I XC 單位:var功率因數為0單一參數電路中的基本關系小 結參數LCR基本關系阻抗相量式相量圖P120例、在電阻和電容串聯電路中,電容電壓和電流的關系為( )。a. b. c.a例、在純電感電路中,下列各式哪個式子是對的( )a. b. c. 例、在純電容電路中,下列各式哪個式子是對的( )a. b. c. cc1. 電流、電壓的關系4.4 R、L、C串聯的交流電路 P117設(參考相量)RjXL-jXC+_+_+_+_1)相量式阻抗阻抗模:阻抗角:電路參數與電路性質的關系:阻抗模:阻抗角:當 XL XC 時, 0 ,u 超前 i 呈感性當 XL XC 時 , T2電
27、機能起動,否則不能起動。OTTst起動能力7. 5. 1 起動性能7.5 三相異步電動機的起動7.5.2 起動方法(1) 直接起動 二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。(2) 降壓起動:星形-三角形(Y ) 換接起動自耦降壓起動(適用于籠型電動機)(3) 轉子串電阻起動(適用于繞線型電動機)以下介紹降壓起動和轉子串電阻起動。1. 降壓起動(1) Y 換接起動 降壓起動時的電流為直接起動時的+ 起動U1U2V1V1W1W2正常運行+U1U2V1V2W1W2設:電機每相阻抗為(a) 僅適用于正常運行為三角形聯結的電機。 (b)Y 起動Y 換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y- 換接起動
28、應注意的問題+ 起動U1U2V1V1W1W2正常運行+U1U2V1V2W1W2 5. 功率與效率 額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率 P2,它不等于從電源吸取的電功率 P1。7.8 三相異步電動機銘牌數據額定功率額定電壓定子線電壓額定功率因數額定效率額定電流定子線電流例2、已知某三相異步電動機的額定功率為2.2kw, 額定線電壓為380V,星形聯結,額定轉速1420 r/min,在額定負載下運行時,其設電源頻率為50 H z。試計算:(1)相電流和線電流的額定值及額定負載時的轉矩;(2)額定轉差率。 (1)線電流的額定值相電流的額定值額定轉矩 (2) 因為=1420 r/min ,
29、 故同步轉速為=1500 r/min額定轉差率例3、一臺三相異步電動機的額定技術數據如下: 功 率 轉 速 電 壓 效 率 Ist/IN Tst/TN Tmax/TN 5.5kW 1440r/min 380V 85.5% 0.84 72.22.2電源頻率50HZ。求額定狀態下的轉差率SN、電流IN和轉矩TN以及起動電流IST、起動轉矩TST和最大轉矩TMAX。解:因nN= 1440r/min,故n0= 1500r/min例、某四極(p=2)三相異步電動機的額定功率為30kW,額定線電壓為380V,三角形聯結,頻率為50Hz。在額定負載下運行時,其轉差率為0.02, 效率為90%,線電流為57.
30、5A,試求:(1) 額定轉矩;(2)電動機的功率因數。第14章 二極管和晶體管 P514.3 半導體二極管(理解)14.4 穩壓二極管(了解)14.5 半導體三極管(掌握、理解)14.2 PN結(理解)14.1 半導體的導電特性(理解)14.6 光電器件()14.1 半導體的導電特性1、本征半導體的載流子:自由電子和空穴14.1.1 本征半導體 P42、載流子產生的原因:本征激發。溫度愈高, 載流子的數目愈多14.1.2 N型半導體和 P 型半導體 P61、在N 型半導體中:自由電子是多數載流子(摻雜),空穴是少數載流子(本征激發)。2、在 P 型半導體中:空穴是多數載流子(摻雜) ,自由電子
31、是少數載流子(本征激發) 。無論N型或P型半導體都是中性的,對外不顯電性。14.2 PN結 P814.2.2 PN結的單向導電性14.2.1 PN結的形成1、PN 結加正向電壓時,PN結變窄,正向電流較大,正向電阻較小,PN結處于導通狀態。2、PN 結加反向電壓時,PN結變寬,反向電流較小,反向電阻較大,PN結處于截止狀態。14.3 半導體二極管 P9二極管的單向導電性二極管加正向電壓(正向偏置), 二極管處于導通狀態;二極管加反向電壓(反向偏置), 二極管處于截止狀態。14.3.2 伏安特性 P10硅管0.5V鍺管0.1V反向擊穿電壓U(BR)導通壓降 外加電壓大于死區電壓二極管才能導通。
32、外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿,失去單向導電性。正向特性反向特性特點:非線性硅0.60.8V鍺0.20.3VUI死區電壓PN+PN+ 反向電流在一定電壓范圍內保持常數。 二極管電路分析定性分析:判斷二極管的工作狀態導通截止 分析方法:將二極管斷開,分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負。若 V陽 V陰或 UD為正( 正向偏置 ),二極管導通若 V陽 V陰 二極管導通若忽略管壓降,二極管可看作短路,UAB = 6V否則, UAB低于6V一個管壓降,為6.3或6.7V例1: 取 B 點作參考點,斷開二極管,分析二極管陽極和陰極的電位。 在這里,二極管起鉗位作用。 D6V12V3kBAU
33、AB+DC導通, DA 、DB截止+9VRDADC3VYDB3V0V例2:圖中三管的工作狀態D6VRuoui+已知: 二極管是理想的,試畫出 uo 波形。例4:6Vui 6V,二極管截止,可看作開路 uo = 6V ui 6V,二極管導通,可看作短路 uo = ui二極管陽極電位為 6V,二極管陰極電位為 ui ,ui/V18V-18V0例6:試求下列幾種情況下VY及元件(R、D1、D2)中的電流,假定二極管是理想的:(1)VA=10V,VB=0V;(2) VA=6V,VB=5.8V ;(3) VA=VB=5V V1陽 =0 V,V2陽=10 V,V1陰 = V2陰= 0 V;UD1 = 0V
34、,UD2 =10V UD2 UD1 D2 優先導通, 假定D1截止。二極管是理想的, D2可看作短路, D1可看作開路解:(1) VA=10V,VB=0V驗證了D1處于截止狀態。D19kD2VAVB1k1kVYRD19kD2VAVB1k1kVYR(2) VA=6V,VB=5.8VV1陽 =5.8 V,V2陽=6V,V1陰 = V2陰= 0 V;UD1 = 5.8V,UD2 =6V UD2 UD1 D2 優先導通, 假定D1截止。二極管是理想的, D2可看作短路, , 假定D1可看作開路則此時VY為:同時,V1陽 =5.8 V,V1陰 = VY= 5.4V;UD1 = 0.4V 0,故 D1 也
35、導通,二極管是理想的, D1也可看作短路此時,對 VY求解可通過兩個結點之間的結點電壓公式:D19kD2VAVB1k1kVYR驗證D1是否處于截止狀態VAVBVY9k1k1k+ID2+ID1+IR(3) VA=VB=5VV1陽 =V2陽=5V,V1陰 = V2陰= 0 V;UD1 = UD2 =5V D1 、D2 同時導通。二極管是理想的, D1 、D2均看作短路。D19kD2VAVB1k1kVYR此時,對 VY求解可通過兩個結點之間的結點電壓公式:VAVBVY9k1k1k+ID2+ID1+IRP28-29 14.3.2、14.3.4 、 14.3.5 14.5 半導體三極管 P15CE發射區
36、集電區基區集電結發射結NNP基極發射極集電極BCE發射區集電區基區P發射結P集電結N集電極發射極基極B晶體管的結構示意圖和表示符號(a)NPN型晶體管;(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)PNP型晶體管14.5.1 基本結構2. 三極管放大的外部條件發射結正偏、集電結反偏1. 三極管放大的內部條件 P18發射區:摻雜濃度最高;基區:最薄,摻雜濃度最低集電區:面積最大14. 5. 2 放大原理晶體管放大時,三個電極的電位關系及電流流向:P19+ UBE ICIEIB CT E B+UCE(a) NPN 型晶體管;+ UBE IBIEIC CT EB+
37、UCE(b) PNP 型晶體管放大:VCVBVE放大:VCVBVE1. 輸入特性特點:非線性正常工作時發射結電壓: NPN型硅管 UBE 0.6 0.7VPNP型鍺管 UBE 0.2 0.3V3DG100晶體管的輸入特性曲線O0.40.8IB/AUBE/VUCE1V60402080死區電壓:硅管0.5V,鍺管0.1V。14.5.3 特性曲線 P202. 輸出特性 晶體管有三種工作狀態,因而輸出特性曲線分為三個工作區(1) 放大區(線性區) 特點:發射結處于正向偏置、集電結處于反向偏置IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB
38、 =0大放區截止區飽和區(2)截止區 特點:發射結處于反向偏置、集電結處于反向偏置(3) 飽和區 特點:發射結處于正向偏置、集電結處于正向偏置IC = IB IC 0ICIB,UCES 0V4.集電極最大允許電流 ICM5.集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO 集電極電流 IC上升會導致三極管的值的下降,當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為 ICM。 當集射極之間的電壓UCE 超過一定的數值時,三極管就會被擊穿。手冊上給出的數值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR) CEO。6.集電極最大允許耗散功耗PCM PCM取決于三極管允許的溫升,消耗功率過大,溫升過高會燒壞三極管。 PC P
39、CM =IC UCE 硅管允許結溫約為150C,鍺管約為7090C。例1、晶體管具有放大作用的外部條件為發射結 ,集電結 。 例2、晶體管結構特點為發射區摻雜濃度很 , 基區很 ,摻雜濃度很 。 例3、晶體管輸出特性分三個區域,分別為 區、 區和 區。例4、測量某硅晶體管各電極對地的電壓值為:VC=6V,VB=2V,VE=1.3V。則管子工作在 ( ) 區域。a. 放大區 b. 飽和區 c. 截止區。a高薄低NPN硅管例5、測量某晶體管放大時各電極對地的電壓值為:-6V,-2V,-2.3V則管子類型PNP硅管判斷晶體管的工作狀態的一般步驟:(1)首先判斷晶體管發射結的偏置情況:若發射結反偏,則
40、晶體管處于截止狀態;若發射結正偏,則晶體管處于放大或飽和狀態;(2)若發射結正偏,判斷晶體管放大或飽和狀態:根據輸入回路求基極電流IB,得IB;再根據輸出回路求晶體管剛飽和時的集電極電流ICS;若剛飽和時的集電極電流ICSIB,則晶體管飽和;若剛飽和時的集電極電流ICSIB,則晶體管放大;例、如果改變晶體管基極電壓的極性,使發射結由正偏導通改為反向偏置,則集電極電流( ) 近似為零D8VRuoui+D8VRuoui+(a)(b)12Vu0/V15V0-15V在如圖所示的電路中,ui=15sinwt V, 電路如圖(a)示,其輸入電壓ui1和ui2的波形如圖(b)所示,二極管正向導通電壓UD0.
41、7V。試畫出輸出電壓uO的波形,并標出幅值。D16kD26V2VD2導通,D1截止圖6+9VRDADCAYDB圖6BC第15章 基本放大電路 P3215.1 共發射極放大電路的組成(理解)15.2 放大電路的靜態分析(掌握、理解)15.4 靜態工作點的穩定(掌握、理解)15.6 射極輸出器(會分析)15.8 互補對稱功率放大電路()15.9 場效應管及其放大電路()15.3 放大電路的動態分析(掌握、理解)15.5 放大電路中的頻率特性()15.7 差分放大電路(了解)15.1 基本放大電路的組成 P32+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE (1) 無輸
42、入信號電壓時,三極管各電極都是恒定的,電壓和電流:IB、UBE和 IC、UCE 。一、共發射極放大電路(2) 加上輸入信號電壓,各電極電流和電壓,都在直流量的基礎上疊加了一個交流量。2. 直流通路和交流通路 (1)直流通路:無信號時電流(直流電流)的通路, 用來計算靜態工作點。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路對直流信號電容 C 可看作開路(即將電容斷開)斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE直流通路用來計算靜態工作點Q ( IB 、 IC 、 UCE )交流通路:有信號時交流分量(變化量)的通路,用來計算電壓放大倍數、輸入電阻、
43、輸出電阻等動態參數。RBRCuiuORLRSes+ XC 0,C 可看作短路。忽略電源的內阻,電源的端電壓恒定,直流電源對交流可看作短路。交流通路 用來計算電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等動態參數。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路對地短路15.2 放大電路的靜態分析 P3515.2.1 用估算法確定靜態值1. 直流通路估算 IB根據電流放大作用2. 由直流通路估算UCE、IC當UBE u 時, uo = + Uo(sat) u+ u 時, uo = Uo(sat) 不存在 “虛短”現象 16.2 運算放大器在信號運算方面的運用1.反相比例運
44、算 P97(1) 電路組成ifi1ii+uoRFuiR2R1+(2) 電壓放大倍數因虛短, 所以u=u+= 0因虛斷,i+= i = 0所以 i1 if 2. 同相比例運算 P98因虛斷,所以u+ = ui (1) 電路組成(2) 電壓放大倍數因虛短,所以 u = ui ,uoRFuiR2R1+u+u 當 R1= 或 RF = 0 時,uo = ui , Auf = 1,(3)電壓跟隨器uoui+例1、下圖中,已知。求輸出電壓ui2uoRFui1R3R2+R1+例1、若R1 = R2 ,R3 = RF ,求解輸出u0分析方法1:由虛斷可得:由虛短可得: 若 R1 = R2 ,R3 = RF ,
45、16.2.2 加法運算電路 1. 反相加法運算電路 平衡電阻: R2= Ri1 / Ri2 / RFii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1+R2+方法2: 根據疊加原理 ui1單獨作用(ui20)時,同理,ui2單獨作用時2. 同相加法運算電路方法1: 根據疊加原理 ui1單獨作用(ui20)時,同理,ui2單獨作用時ui2uoRFui1Ri2Ri1+R1+分析方法2:利用疊加原理 減法運算電路可看作是反相比例運算電路與同相比例運算電路的疊加。u+ui2uoRFui1R3R2+R1+ 若 R1 = R2 ,R3 = RF ,例1:求圖中uO與ui的關系。A1A2A1:反相比例運算電路
46、uo1uo2A2:反相比例運算電路故得:解:ui1ui3ui2uo1uo例2:求圖中uO與各輸入電壓的關系。A1A2A1:反相比例運算電路A2:反相加法運算電路解:P119-12016.2.6、16.2.8、16.2.916.2.4 積分運算電路 由虛短及虛斷性質可得 i1 = ifif =?ifi1uOCFuiR2R1+uC+ 當電容CF的初始電壓為 uC(t0) 時,則有16.2.5 微分運算電路ifi1由虛短及虛斷性質可得 i1 = ifuitOuotOUiUiuoC1uiR2RF+第18章 直流穩壓電源 P15018.2 濾波器18.3 直流穩壓電源18.1 整流電路18.1 整流電路
47、18.1.1 單相半波整流電路1. 電路結構 +aTrDuoubRLio2. 參數計算(1) 每管承受的最高 反向電壓 UDRM18.1.2 單相橋式整流電路1. 電路結構RLuiouo1234ab+ + 2. 參數計算(1) 每管承受的最高 反向電壓 UDRM變壓器二次側電壓的有效值18.2 濾波器 18.2.1 電容濾波器 1. 電路結構+Cici +aDuoubRLio= uC 2. 參數計算(1) 每管承受的最高 反向電壓 UDRM18.2.2 單相橋式整流濾波電路(1) 每管承受的最高 反向電壓 UDRM電路無電容濾波有電容濾波單相半波整流單相橋式整流P160:截止二極管上的最高反向電壓UDRM流過二極管的平均電流ID電路無電容濾波有電容濾波單相半波整流單相橋式整流Uo = 1. 2 UUo = 1. 0 UUo = 0. 9 UUo = 0. 45 U例1、橋式整流時,整流二極管承受的最高反向電壓為( )。a.0.45U b. c.例2、有一單相橋式整流電容濾波電路,已知變壓器副邊電壓有效值U2為25V,則整流二極管所承受的最高反向電壓為()。a.35V b.25V
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