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文檔簡介

第一章電路模型與基爾霍夫定律第二章電阻電路的基本分析方法與定理第三章動態電路的時域分析第四章正弦穩態電路的分析第五章基本半導體器件第六章基本放大電路第七章集成運算放大電路第八章負反饋放大電路第九章直流穩壓電源第十章波形產生與整形電路X電路與電子學基礎1-1電路與電路模型1-2電路分析中的基本變量1、電流、電壓及它們的參考方向2、關聯參考方向3、功率X1-3基爾霍夫定律1、KCL(節點或封閉面)2、KVL1-4直流電路的基本元件

電阻、獨立源(理想、實際)、受控源第一章電路模型與基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律(KCL)對于任一集總電路中的任一節點,在任一時刻,流入(或流出)該該節點的所有支路電流的代數和為零。XKCL也適用于廣義節點(封閉面)。2-1等效的概念及等效變換分析1、電阻的串聯與分壓公式2、電阻的并聯與分流公式3、電源的等效變換X2-2復雜電路的系統分析方法1、支路電流法2、節點電壓法第二章電阻電路的基本分析方法與定理2-3電路分析基本定理1、疊加定理2、替代定理3、戴維南定理和諾頓定理4、最大功率傳輸定理5、對偶特性X對外電路等效:對外VCR曲線完全相同。實際電壓源實際電流源實際電壓源/實際電流源節點電壓法的列寫規則X節點電壓法的列寫規則:本節點電壓乘以本節點自電導,加上相鄰節點電壓乘以本節點與相鄰節點之間的互電導,等于流入本節點所有電流源電流的代數和。節點電壓法的幾種特殊情況(1)若支路為電壓源與電阻串聯,則可等效為電流源與電阻并聯。(2)若電路中含有電流源與電阻串聯的支路,則在列節點方程時不考慮此電阻。(3)

若電路中含有理想電壓源支路,則設其支路電流i為未知量,同時增列一個電壓源支路電壓與相關節點電壓的方程。(4)當電路中含有受控源時,把受控源當作獨立源對待,按一般規則列寫獨立節點電壓方程。設法以節點電壓表示受控源的控制量,即每個控制量對應一個輔助方程。戴維寧定理與諾頓定理X此時負載得到的最大功率為:由線性含源二端網絡傳遞給可變負載的功率為最大的條件是:負載應與戴維寧等效電阻相等。X最大功率傳輸定理初始值:在換路的瞬間,電路中的某些電量會突然發生變化,而換路后這一瞬間這些電量的值稱為初始值。X初始值計算初始值的步驟:1、畫出等效電路,其中,在直流激勵下的電容相當于開路,電感相當于短路,并根據該電路計算初始狀態和;2、根據換路定則,;3、畫出等效電路,其中電容用電壓值為的電壓源代替,電感用電流值為的電流源代替;4、根據等效電路,用分析直流的方法計算電路中其他變量的初始值。零狀態響應(z.s.r):動態元件的初始儲能為零時,僅由外加激勵引起的響應(充電過程)。零輸入響應(z.i.r):外加激勵為零時,僅由動態元件的非零初始狀態引起的響應(放電過程)。全響應:動態元件處于非零初始狀態時,電路在外加激勵作用下的響應,是零輸入響應與零狀態響應之和。X穩態響應:電路達到新的穩定狀態時一直存在的響應。暫態響應:具有指數形式,隨著時間增長逐漸趨于零的響應。響應的強制分量:形式由激勵決定的那部分響應。響應的自由分量:形式由電路結構和元件參數決定的那部分響應。零輸入響應X不僅適用于狀態變量,也適用于非狀態變量。只適用于狀態變量。零狀態響應X一階電路的三要素法在直流激勵下,需要求一階動態電路中任一支路的電壓、電流時,只需知道待求量的初始值、穩態值和電路的時間常數三個量就能夠求得該量的解,這種方法就成為三要素法。暫態響應穩態響應不僅適用于狀態變量,也適用于非狀態變量。對于狀態變量時間常數:電壓、電流衰減的快慢取決于時間常數的大小,越大,衰減越慢,反之則越快。X時間常數計算方法:根據電路,利用公式和計算。對于復雜電路,利用戴維南定理或諾頓定理將除動態元件以外的電路用戴維南等效電路或諾頓等效電路替代,由此可以確定R為戴維南等效電阻或諾頓等效電阻。4-4正弦電路的功率1、瞬時功率2、平均功率(有功功率)和無功功率3、視在功率與功率因數X4-7RLC電路的諧振1、RLC串聯諧振2、RLC并聯諧振第四章正弦穩態電路的分析4-6傳輸函數與濾波的基本知識正弦信號的有效值X

周期性電流的有效值等于周期性電流瞬時值的平方在一個周期內的平均值再取平方根,即方均根值。正弦電流信號的有效值正弦電壓信號的有效值任一正弦信號的有效值總為其振幅的0.707倍。兩個同頻率的正弦量:定義相位差:二者同相二者反相正弦信號的相位差二者正交X超前相位滯后相位相量形式的KCL:X相量形式的KVL:電阻元件的復數歐姆定律(相量形式):電容元件的復數歐姆定律(相量形式):根據KCL、KVL、歐姆定律及電路元件VCR的相量形式,運用相量并引用阻抗和導納,則正弦穩態電路的計算可以仿照電阻電路的處理方法進行。這種利用相量對正弦穩態電路進行分析的方法稱為相量法。相量分析方法時域模型

相量模型X相量法解題步驟(1)

寫出已知正弦量的相量。(2)

作出原電路的相量模型,求出電路中各相量間的關系。(3)

根據所求得的相量,寫出相應的正弦量。X相量分析方法X相量圖法相量圖法:先定性地畫出相量圖,然后根據圖形特征解決問題的一種方法。有時只需計算有效值和相位差,對這類問題,更適合于用相量圖法求解。(1)串聯電路通常以電流作為參考相量,并聯電路通常以電壓作為參考相量,參考相量初相為零。(2)

測量儀表的讀數為有效值。(3)

根據電路元件的VCR確定各相量間的相位關系。(4)

根據實部、虛部的正負確定相量所在的象限,從而確定相位角。5-1半導體基本理論1、P型半導體和N型半導體2、PN結X5-3晶體三極管1、工作原理2、特性曲線3、低頻小信號電路模型第五章基本半導體器件5-2晶體二極管1、工作原理及伏安特性2、穩壓二極管N型半導體:在本征半導體中摻入五價元素(如磷、銻)后會出現多余電子,從而形成以自由電子為主的載流子,空穴為少數載流子,這種半導體叫做N型半導體。P型半導體:在本征半導體中摻入三價元素(如硼、銦等),形成多余空穴,從而形成以空穴為主的載流子,電子為少數載流子,這種半導體叫做P型半導體。三價雜質原子的空穴被填補后變成負離子五價雜質原子缺少自由電子后變成正離子PN結由于濃度差,N區的多子(電子)向P區擴散,從而形成帶正電的區域。同樣,P區的多子(空穴)向N區擴散,使得P區有多余的電子,從而形成帶負電荷的區域。最終在PN結處形成空間電荷區(N正P負),該電荷區形成內電場,方向由N區指向P區,正好阻止擴散的繼續。隨著擴散的繼續,內電場也逐漸加強,最終達到擴散與阻止擴散的平衡狀態,于是空間電荷區的寬度穩定下來,可以認為載流子被耗盡,因此空間電荷區也稱為耗盡層。PN結加正向電壓——正向導通如果在PN結的兩端外加電壓,將破壞原來的平衡狀態,半導體器件上施加的外電壓稱為偏置電壓。當電源正極接到PN結的P端,負極接到PN結的N端,稱為正向偏置電壓。此時外加電場與內電場方向相反,將多數載流子推向空間電荷區,外加電場削弱了內電場(耗盡層變窄),引起載流子的擴散運動持續進行,從而形成正向電流,PN結導通。PN結加反向電壓——反向截止當電源正極接到PN結的N端,負極接到PN結的P端,稱為反向偏置電壓。此時外加電場與內電場方向相同,使內電場加強(耗盡層變寬),進一步阻止載流子的擴散,阻止電流的形成,PN結處于截止狀態。2.二極管的伏安特性(正向特性)當正向電壓很小,不足以克服PN結內電場的影響是,二極管呈現很高的電阻特性,其正向特性的起始電流幾乎為零,該段區域稱為死區;隨著外加正向偏置電壓的升高,當電壓足以克服內電場的影響時,正向電流開始上升,二極管開始導通;正向導通電壓:一般按照硅管0.7V。外加正向偏置電壓超過死區電壓后,二極管內電場被大大削弱,正向電流增長很快,與正向偏置電壓近似成正比,伏安特性曲線近似成一條直線,該段區域稱為線性區;

反向截止;反向擊穿;穩壓二極管穩壓二極管工作在擊穿區。由于齊納擊穿效應,在維持一定的電流條件下,二極管的反向偏置電壓會穩定在一個固定數值,當反向偏置電壓撤銷后,能恢復原來狀態。主要用于電壓限制和調整,也可作為電路的過電壓保護器件。穩壓二極管的電路符號:三極管的工作原理對發射結(b-e結)施加正向偏置電壓,b-e結導通,大量自由電子因擴散運動越過發射結到達基區,產生由e向b的電子流。發射區不斷從電源得到補充電子,持續擴散運動形成發射極電。對集電結(b-c結)施加反向偏置電壓,集電極就具有很強的a電子吸收能力。由于基區很薄,由發射區到達基區的電子小部分被基極空穴復合,由于基區接電源正極,電源將電子吸收,相當于電源向基區持續提供空穴,形成基極電流。

發射極

集電極三極管的工作原理在一定范圍內,集電極電流與基極電流保持了比較固定的比例關系,在此范圍內,基極電流越大,集電極電流就越大,表現出三極管的放大特性。自由電子從發射區到達基區,基區很薄,又由于集電極具有很強的電子吸收能力,因此到達基區的大部分電子在外電場的作用下越過集電結到達集電區,漂移運動形成集電極電流。由于集電極所收集的電子數大于進入基極的電子數,因此集電極電流大于基極電流。

發射極

集電極(2)當UCE變大,使集電極反偏后,集電結內電場很大,能將從發射區擴散到基區的自由電子中的絕大部分拉到集電區,從而形成了集電極電流IC。基區復合減少,同樣的UBE下IB減小,特性曲線右移。(1)當UCE=0V時,發射極與集電極短路,相當于并聯的兩個二極管正向特性曲線。UCE=0VUCE

1V(3)當UCE≥1V時,集電極已經反偏,若再增大UCE,只要UBE不變則IB基本不變。輸出特性曲線IC

=f(UCE)|IB=

常數IB與IC密切相關,IB不同對應不同的曲線。對于某一曲線,當UCE從零逐漸增大,集電結電場隨之增強,收集基區自由電子的能力也逐漸增大,因此IC也就逐漸增大。當UCE增大到一定數值時,集電結電場足以將基區的絕大部分自由電子都收集到集電極,UCE再增大,收集能力也不能明顯提高為表現為曲線幾乎平行與橫軸。輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區域:1、截止區:IC接近零的區域,相當IB=0的曲線的下方。其特征是發射極電壓小于死區電壓,集電結反向偏置。此時IB=0,IC≤ICEO

。其中ICEO稱為穿透電流,即基極開路(IB=0)時,在集電極電源作用下的集電極和發射極之間形成的電流,ICEO值很小,通常忽略不計。輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區域:2、放大區(線性區):IC平行于UCE軸的區域,曲線基本平行等距。其特征是發射結正向偏置,集電結反向偏置。此時IC幾乎僅僅決定于IB,而與UCE無關,集電極電流IC與基極電流IB成比例:輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區域:3、飽和區:曲線上升和彎曲部分的區域。其特征是發射結與集電結均處于正向偏置。臨界飽和:UCE=UBE,即UCB=0,集電區收集擴散到基區自由電子的能力大大減弱,IB對IC的控制作用不復存在,三極管的放大作用消失;過飽和狀態:UCE<UBE,IC不僅與IB有關,而且明顯隨UCE的增大而增大,三極管的放大作用消失。§6-1基本共射放大電路1、靜態分析,包括估算法和圖解法2、動態分析,包括圖解法和微變等效電路法3、失真的種類、原因、改善4、分壓偏置放大電路的靜態分析§6-2其他放大電路1、射極輸出器的靜態分析和動態分析、特點§6-4多級放大電路與頻率特性

1、多級放大電路的組成2、頻率特性,特別是高頻區和低頻區的特性和原因§6-5差分放大電路1、靜態分析、特點X第六章基本共射放大電路§6-1基本共射放大電路1、組成和各元件作用2、靜態分析,包括估算法和圖解法;動態分析,包括圖解法和微變等效電路法3、失真的種類、原因、改善4、分壓偏置放大電路的靜態分析§6-2其他放大電路1、射極輸出器的靜態分析和動態分析、特點§6-4多級放大電路與頻率特性

1、多級放大電路的組成2、頻率特性,特別是高頻區和低頻區的特性和原因§6-5差分放大電路1、靜態分析、特點X

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