電工與電子技術基礎（第三版）全套可編輯PPT課件第一章直流電路第二章磁場與電磁感應第三章正弦交流電路第四章半導體器件第五章放大與震蕩電路第六章直流穩壓電源第七章數字電路目錄§1—3?§1—1電路及基本物理量§1—2?電阻與電導歐姆定律第一章直流電路§1—4?§1—5?§1—6??§1—7??電功與電功率電阻的串聯、并聯和混聯基爾霍夫定律戴維南定理§1—1電路及基本物理量一、電路的組成、作用及狀態1.電路的組成由燈泡、連接導線、電池和開關組成的，將電池電能傳輸給燈泡使其發光的導電回路被稱為電路，在電路中電荷的定向運動形成電流，如圖所示。電路與電流電路圖電路方框圖電路一般由電源、負載、導線和控制裝置四部分組成。（1）電源電源是為電路提供電能的設備，如干電池、蓄電池、發電機等。（2）負載負載又稱用電器，其作用是將電能轉變為其他形式的能。（3）導線導線起連接電路和輸送電能的作用。（4）控制裝置控制裝置的主要作用是控制電路的通斷，如開關、繼電器等。常見電源a)干電池?b)蓄電池?c)發電機組計算機電路2.電路的基本作用電能傳輸示意圖信息傳輸示意圖3.電路的狀態通路——電路構成閉合回路，有電流流過。開路——電路斷開，電路中無電流通過。開路也稱斷路。短路——短路時電源未經負載而直接由導線構成回路。電路的三種狀態a）通路?b）開路?c）短路二、電流1.電流的形成電荷的定向移動形成電流。在金屬導體中，能定向移動的電荷是帶負電的自由電子；在導電液體如蓄電池電解液中，能定向移動的電荷是正負離子（見圖）。電流的形成a）金屬導體中的電流?b）導電液體中的電流2.電流的大小電流的大小是指單位時間內通過導體橫截面的電量，即如果在1秒（s）內通過導體橫截面的電量為1庫侖（C），則導體中的電流就是1安培（A）。常用的電流單位還有毫安（mA）、微安（μA）等，不同單位間的換算關系如下。直流電流的測量a）測量電路圖?b）測量電路接線圖3.電流的方向習慣上把正電荷定向移動的方向規定為電流的方向，因此，自由電子和負離子移動的方向與電流方向相反。大小和方向都不隨時間而變化的電流稱為穩恒電流（見圖a），簡稱直流。大小和方向都隨時間作相應變化的電流，稱為交變電流（見圖b），簡稱交流。直流電和交流電a）直流電?b）交流電電流的正負a）I

＞0?b）I

＜0三、電壓、電位和電動勢1.電壓在金屬導體中雖然有許多自由電子，但只有在外加電場的作用下，這些自由電子才能做有規則的定向移動而形成電流。電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特（V）。水壓與水流電壓與電流原則上電壓的參考方向可任意選取，但如果已設定電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流參考方向一致，稱為關聯參考方向。當電壓的實際方向與參考方向一致時，電壓為正值；反之，電壓為負值。電壓參考方向的表示方法a）箭頭表示法?b）極性表示法?c）下標表示法2.電位如果在電路中選定一個參考點（即零電位點），則電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位，電位的單位也是伏特（V）。電路中任意兩點之間的電壓就等于這兩點之間的電位差，即Uab?=?Ua-Ub，故電壓又稱電位差。3.電動勢電源移動正電荷的能力用電動勢表示，符號為E，單位為伏特（V）。電源電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢的方向規定為在電源內部由負極指向正極，如圖所示。直流電動勢的兩種符號§1—2?電阻與電導一、電阻與電阻率當電流通過導體時，由于做定向移動的電荷會和導體內的帶電粒子發生碰撞，所以導體在通過電流的同時也對電流起著阻礙作用，這種對電流的阻礙作用稱為電阻。導體的電阻常用R

表示。電阻的單位為歐姆（Ω），比較大的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）。電阻率的大小反映了物體的導電能力，電阻率越小物體越容易導電，容易導電的物體稱為導體；電阻率越大越不容易導電，不容易導電的物體稱為絕緣體，導電能力介于導體和絕緣體之間的物體稱為半導體（見圖）。導體、半導體和絕緣體二、電阻與溫度的關系一般來說，各種材料的電阻率都隨溫度變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大；電解液、半導體和絕緣體的電阻率則隨溫度升高而減小；而有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻。三、電阻器的選用常用電阻器四、電阻器的主要指標1.標稱阻值標志在電阻器上的電阻值稱為電阻器的標稱阻值。2.允許誤差允許誤差是電阻器和電位器實際阻值相對于標稱阻值的最大允許偏差范圍，它表示產品的精度。3.額定功率額定功率也稱標稱功率，是指在一定的條件下，電阻器長期連續工作所允許消耗的最大功率。五、電阻器的標志方法目前小功率的電阻器廣泛使用色標法。色標法就是用顏色表示電阻器電阻值和精度的標志方法。兩種色環電阻器阻值的標注圖a）四個色環的電阻器?b）五個色環的電阻器六、電導電阻的倒數稱為電導，用符號G表示，即導體的電阻越小，電導就越大，表明導體的導電性能越好。電導的單位是西門子，簡稱西，用字母S表示。§1—3?歐姆定律一、部分電路歐姆定律只含有負載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框部分所示。部分電路a）電壓與電流參考方向相同?b）電壓與電流參考方向相反部分電路歐姆定律的內容是：流過導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。表達式為式中?I——導體中的電流，A；

U——導體兩端的電壓，V；

R——導體的電阻，Ω。全電路歐姆定律的內容是：全電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻（內電路電阻與外電路電阻之和）成反比，表達式為

式中?I——電路中的電流，A；

E——電源電動勢，V；

R——外電路電阻，Ω；

r——內電路電阻，Ω。由上式可得

E=IR+Ir在閉合電路中，電源的電動勢數值上等于U

外和U

內之和，即E?=?U

外

+?U

內簡單的全電路?電源電動勢E=U

外+U

內電源的外特性曲線電路的三種狀態1.通路開關SA接到位置“3”時，電路處于通路狀態。電路中電流為端電壓與輸出電流的關系為通常把通過大電流的負載稱為大負載，通過小電流的負載稱為小負載。2.開路（斷路）開關SA接到位置“2”時，電路處于開路狀態，相當于負載電阻R=?∞或電路中某處連接導線斷開，此時電路中電流為零，即電源的開路電壓等于電源的電動勢。U=E-Ir=E3.短路開關SA接到位置“1”時，相當于電源兩極被導線直接連接，電路中短路電流?I

短

=?E/r。由于電源內阻一般都很小，所以短路電流極大，此時電源對外輸出電壓U?=?E-I

短

r?=?0。§1—4?電功與電功率一、電功1.電功的概念當電流通過燈絲時就做功，電能轉化為熱能和光能。電流所做的功，簡稱電功，用字母W

表示。電流通過電器把電能轉化為其他形式的能量a）燈泡?b）電動機2.電功的大小實驗表明，電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t

三者的乘積，即W=Uit3.電功的單位國際單位：焦耳（J），簡稱焦常用單位：度（kW·h）1度＝1千瓦時?=?3.6×106

焦4.測量電路消耗電能的儀表——電能表電能表一般分為機械式和電子式兩種。電能表a）機械式電能表?b）電子式電能表二、電功率1.電功的概念為了衡量電流做功的快慢，需要引入一個新的物理量，即電功率。電流在單位時間內所做的功稱為電功率，用字母P

表示，單位為瓦特，計算公式如下：對于純電阻電路，上式還可以寫為：幾種電氣設備的功率a）0.001?W的電子計算器?b）60?W的便攜式計算機?c）600?W的微波爐三、電流的熱效應電流通過導體時使導體發熱的現象稱為電流的熱效應。1.焦耳-楞次定律焦耳-楞次定律的內容是：電流通過導體產生的熱量，與電流的平方、導體的電阻以及通電的時間成正比，即Q=I2RtQ

的單位是焦耳（J）。2.電流熱效應的應用電流熱效應在生活中的應用實例a）電飯煲?b）電吹風?c）電熨斗3.電流熱效應的危害電流的熱效應也有不利的一面，元器件和電氣設備發熱過多，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴重時還會引起電氣火災。四、負載的額定值電氣元件和設備能夠長期安全工作時所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。電氣設備在額定功率下的工作狀態稱為額定工作狀態，也叫滿載；低于額定功率的工作狀態叫輕載；高于額定功率的工作狀態叫過載或超載。燈泡上的額定值§1—5電阻的串聯、并聯和混聯一、電阻的串聯如圖所示為由三個電阻組成的串聯電路。電阻的串聯電路及對應的等效電路a）電阻的串聯電路?b）等效電路1.電阻串聯電路的特點（1）電路中流過每個電阻的電流都相等。I1?=?I2?=?I3?=?…?=?In（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即U?=?U1?+?U2?+?…?+?Un（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各電阻阻值之和，即R?=?R1?+?R2?+?…?+?Rn（4）電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即兩個電阻串聯電路2.電阻串聯電路的實際應用（1）分壓作用。電阻通過電流要產生電壓降，可以承擔電路的一部分電壓。（2）限流作用。在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減小，所以串聯電阻可起到限流作用。（3）采用幾個電阻串聯來得到阻值較大的電阻。二、電阻的并聯家庭用電器的并聯連接1.電阻并聯電路的特點（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。U1?=?U2?=?U3?=?…?=?Un（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即I?=?I1?+?I2?+?…?+?In（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數等于各并聯電阻的倒數之和，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即IR?=?I1R1?=?I2R2?=?…?=?InRn上式表明，阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大。電阻的并聯電路及對應的等效電路a）電阻的并聯電路?b）等效電路兩個電阻并聯電路2.電阻并聯電路的實際應用（1）凡是額定電壓相同的負載都采用并聯工作方式。（2）獲得較小阻值的電阻。（3）擴大電流表的量程。三、電阻的混聯電路中既有電阻的串聯，又有電阻的并聯，這種連接方式叫作電阻的混聯。§1—6?基爾霍夫定律一、電路基本概念1.支路電路中的每一個分支稱為支路。它由一個或幾個相互串聯的電路元件構成。其中含有電源的支路稱為有源支路，不含電源的支路稱為無源支路。2.節點3條或3條以上支路所匯成的交點稱為節點。3.回路和網孔電路中任一閉合路徑都稱為回路，一個回路可能只含一條支路，也可能包含幾條支路，其中，最簡單的回路又稱獨立回路或網孔。復雜電路二、基爾霍夫定律1.基爾霍夫第一定律水流即對任一節點來說：流入（或流出）該節點電流的代數和恒等于零。流進某一節點的電流之和恒等于流出該節點的電流之和，即∑I

進

=?∑I出。這就是基爾霍夫第一定律，又稱節點電流定律。電流與水流2.基爾霍夫第二定律在任一閉合回路中，各段電路電壓降的代數和恒等于零。這就是基爾霍夫第二定律，又稱回路電壓定律，用公式表示為∑U?=?0。上下樓梯復雜回路§1—7?戴維南定理戴維南定理的定義是:任何一個線性有源二端網絡對于外電路而言，都可以用一個具有恒定電動勢的等效電源和電阻串聯來代替，等效電源的電動勢E等于二端網絡的開路電壓UAB，等效電源的內阻r

等于二端網絡內所有電源短路后，網絡兩端的輸入等效電阻RAB。二端網絡a）有源二端網絡?b）無源二端網絡利用戴維南定理求某一支路電流的步驟如下：1.將電路分成有源二端網絡和待求支路兩部分。2.斷開待求支路，求出有源二端網絡的開路電壓UAB，作為等效電源的電動勢E。3.將有源二端網絡內的所有電源短路，求出無源二端網絡的等效電阻RAB，作為等效電源的內阻r。4.畫出有源二端網絡的等效電源圖，接通待求支路，利用全電路歐姆定律解得待求支路電流。第二章磁場與電磁感應磁場及其基本物理量§2—1電磁感應定律§2—2自感與互感§2—3§2—1?磁場及其基本物理量一、磁體及其性質某些物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬或它們的合金的性質稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體分為天然磁體和人造磁體兩大類。常見的人造磁體有條形磁體、蹄形體和磁針等，如圖所示。常見人造磁體a）條形磁體?b）蹄形磁體?c）磁針磁體兩端磁性最強的部分稱為磁極。與電荷間的相互作用力相似，當兩個磁極靠近時，它們之間也會產生相互作用的力，其具體規律是：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。磁極都是成對出現的二、磁場與磁感線1.磁場兩個磁極互不接觸，卻存在相互作用的力，這是為什么呢？原來在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質——磁場，磁極之間的作用力就是通過磁場進行傳遞的。用鐵屑模擬磁場分布2.磁感線磁場的分布常用磁感線來描述，如圖所示。磁感線a）條形磁體的磁感線?b）蹄形磁體的磁感線所謂磁感線，就是為形象地描述磁場的強弱和方向而在磁場中畫出的一些有方向的假想曲線。磁感線的方向定義為：在磁體外部由N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極。磁感線是閉合曲線。在磁場的某一區域里，如果磁感線是一些方向相同、分布均勻的平行直線，這一區域和磁場稱為均勻磁場。均勻磁場磁感線方向與磁場方向三、電流的磁場不僅磁體能產生磁場，電流也能產生磁場，這種現象稱為電流的磁效應。電流所產生磁場的方向可用右手螺旋定則（也稱安培定則）來判斷。通電直導線的磁效應?通電線圈的磁效應1.通電直導線產生的磁場如圖a所示，用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，則彎曲的四指所指的方向就是磁場的方向。2.通電螺線管產生的磁場如圖b所示，用右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是螺線管內部磁場的方向，也就是通電螺線管的磁場N極的方向。電流的磁場a）直線電流的磁場?b）環形電流的磁場四、表征磁場的物理量1.磁感應強度磁體在磁場中會受到力的作用，電流能產生磁場，它相當于一個磁體，如果把這個磁體放到另一個磁場中，它一定會受到力的作用。磁場對通電導體作用的實驗實驗結果表明，電流在磁場中所受電磁力的大小F，既與導線長度

l成正比，又與電流I

成正比，即與I和l

的乘積Il

成正比。在磁場中，垂直于磁場方向的通電導線，所受電磁力F

與電流I

和導線長度l

的乘積Il的比值稱為該處的磁感應強度，用B

表示，即式中?B——磁感應強度，T；

F——通電導體受到的電磁力，N；

I——導體中的電流，A；

l——導體在磁場中的有效長度，即在磁感線垂直方向上的投影長度，m。磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特（T）。磁感應強度是個矢量，它的方向就是該點的磁場的方向。磁感線的疏密程度可以大致反映磁感應強度的大小。在同一個磁場的磁感線分布圖上，磁感線越密的地方，磁感應強度越大。2.磁通設在磁感應強度為B

的均勻磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，如圖所示，把B與S

的乘積定義為穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。用Φ

表示磁通，則有Φ=BS磁通的單位是韋伯（Wb），簡稱韋。從Φ?=?BS，可以得到?。這表示磁感應強度等于穿過單位面積的磁通，所以磁感應強度又稱磁通密度，單位為Wb/m2。均勻磁場通過與其垂直的平面3.磁導率（1）概念磁導率就是一個用來表示媒介質導磁性能的物理量，用μ

表示，其單位為亨/米（H/m）。由實驗測得真空中的磁導率μ0?=?4π×10-7?H/m，為一常數。為了比較媒介質對磁場的影響，把任一物質的磁導率與真空的磁導率的比值稱作相對磁導率，用μr表示，即（2）按照相對磁導率分類其中，順磁物質與反磁物質一般被稱為非鐵磁性材料。物質按照相對磁導率的分類（3）磁化及應用使原來沒有磁性的物質具有磁性的過程稱為磁化。當外磁場消失后，磁疇又呈雜亂無章狀的現象稱為退磁。鐵磁物質的磁化a）不顯磁性的磁疇?b）被磁化的磁疇鐵磁材料的用途§2—2?電磁感應定律一、感應電流的產生及方向判斷1.電磁感應現象手搖發電電筒的結構原理示意圖1—聚焦鏡片?2—電筒殼體?3—燈泡（發光二極管）4—電路板?5—銅片開關?6—預留的電池倉?7—橡膠減振圈?8—線圈?9—強力磁鐵利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應現象，產生的電流稱為感應電流。產生感應電流的電動勢稱為感應電動勢。電磁感應實驗a）磁鐵插入線圈?b）磁鐵拔出線圈2.利用楞次定律判斷感應電流方向磁鐵的插入和拔出導致線圈中的磁通發生了變化，這是線圈回路中產生感應電動勢和感應電流的根本原因。楞次定律指出了磁通的變化與感應電動勢在方向上的關系，即：感應電流產生的磁通總是阻礙原磁通的變化。二、感應電動勢及方向判斷1.法拉第電磁感應定律線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應定律。用ΔΦ

表示時間間隔Δt

內一個單匝線圈中的磁通變化量，則一個單匝線圈產生的感應電動勢的大小為如果線圈有N

匝，則感應電動勢的大小為2.感應電動勢的方向和大小導體在磁場中切割磁感線時，如果其運動方向與磁感線方向有一夾角α（見圖），則導體中的感應電動勢為e?=?Blvsinα上式中l

為直導體長度，v

為直導體速度。導體切割磁感線產生感應電動勢右手定則判斷感應電動勢方向導體運動方向與磁感線方向夾角α§2—3?自感與互感自感實驗電路a）合上開關，HL2比HL1亮得慢?b）斷開開關，燈泡閃亮一下才熄滅一、自感現象當線圈中的電流發生變化時，線圈中就會產生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙線圈中原來電流的變化。這種由于流過線圈本身的電流發生變化而引起的電磁感應現象稱為自感現象，簡稱自感。在自感現象中產生的感應電動勢稱為自感電動勢，用eL

表示，自感電流用iL

表示。二、自感系數與自感電動勢1.自感系數為了衡量不同線圈產生自感磁通的能力，引入自感系數（簡稱自感，也稱電感）這一物理量，用L

表示，它在數值上等于線圈中通過單位電流所產生的自感磁通。即式中?N——線圈的匝數；

Φ——每一匝線圈的自感磁通，Wb。L

的單位是亨利，用H表示。常采用較小的單位毫亨（mH）和微亨（μH）。2.自感電動勢自感現象是電磁感應現象的一種特殊情況，它同樣遵從法拉第電磁感應定律。將NΦ?=?LI代入eL=，可得自感電動勢大小的計算式為三、互感現象和互感電動勢由一個線圈中的電流發生變化而使另一線圈中產生電磁感應的現象稱為互感現象，簡稱互感。由互感產生的感應電動勢稱為互感電動勢，用eM

表示。式中，M稱為互感系數，其單位和自感系數相同，也是亨（H）。

兩個線圈間的互感四、互感線圈的同名端分析如圖所示互感線圈，判斷在開關SA閉合瞬間各線圈感應電動勢的極性。由于線圈繞向一致而產生感應電動勢的極性始終保持一致的端子，稱為線圈的同名端，用“·”或“*”表示。互感線圈的同名端第三章正弦交流電路§3—3?§3—1正弦交流電的基本概念§3—2?正弦交流電的表示方法純電阻電路§3—4?純電感電路§3—5?§3—6??§3—7??純電容電路串聯電路并聯電路§3—8??三相交流電的基本概念§3—9??安全用電常識§3—1正弦交流電的基本概念一、交流電的產生及交流電概念如圖所示為交流發電機的工作示意圖，當線圈在勻強磁場中以角速度ω逆時針勻速轉動時，由于導線切割磁感線，線圈中將產生感應電動勢（見圖）。當線圈平面垂直于磁感線時，各邊都不切割磁感線，沒有感應電動勢產生，此平面稱為中性面。交流發電機交流發電機工作示意圖交流發電機原理圖正弦交流電的產生過程交流電與直流電的根本區別是：直流電的方向不隨時間的變化而變化，交流電的方向和大小隨時間的變化而變化。直流電和交流電波形a）直流電?b）正弦交流電二、交流電的感應電動勢和感應電流設磁感應強度為B，磁場中線圈一邊的長度為l，線圈從中性面開始轉動，經過時間t，線圈轉過的角度為ωt，這時，其單側線圈切割磁感線的線速度v與磁感線的夾角也為ωt，所產生的感應電動勢e1?=?Blvsinωt。所以整個線圈所產生的感應電動勢為e?=?2Blvsinωt其中，2Blv

為感應電動勢的最大值，設為Em，則e?=?Emsinωt上式為正弦交流電電動勢的瞬時值表達式，也稱為解析式。三、表征交流電的物理量1.周期、頻率和角頻率（1）周期交流電每重復變化一次所需的時間，稱為交流電的周期。用符號T

表示，單位是秒（s）（見圖）。正弦交流電的周期游樂場摩天輪（2）頻率交流電在1秒內重復變化的次數，稱為交流電的頻率。用符號f

表示，單位是赫茲（Hz）。頻率與周期的關系如下：（3）角頻率正弦交流電1秒內變化的電角度，用符號ω

表示，單位是弧度/秒（rad/s）2.最大值、有效值和平均值（1）最大值正弦交流電在一個周期所能達到的最大瞬時值，又稱峰值或幅值（見圖）。最大值用大寫字母加下標m表示，如Em、Um、Im。正弦交流電的最大值（2）有效值有效值是這樣規定的：使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上，若在相同的時間內產生的熱量相同，就把這一直流電的數值叫作該交流電的有效值（見圖）。交流電的有效值3.相位與相位差（1）相位在e=?Emsin（ωt?+?φ0）中，（ωt?+?φ0）表示在任意時刻線圈平面與中性面所成的角度，這個角度稱為相位角，也稱相位或相角，它反映了交流電變化的進程。其中，φ0為正弦量t=0時的相位，稱為初相位，也稱初相角或初相。（2）相位差兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號Δφ

表示，即Δφ?=（ωt+?φ1）-（ωt?+?φ2）=?φ1?-?φ2兩個同頻率交流電的相位差就等于它們的初相之差。最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。§3—2正弦交流電的表示方法一、解析式法解析式法是用正弦函數來表示交流電的方法，它是正弦交流電的基本表示方法。其一般表示形式為e?=?Emsin（ωt?+?φ0）u?=?Umsin（ωt?+?φ0）i?=?Imsin（ωt?+?φ0）二、波形圖法波形圖法是用正弦函數圖像來表示正弦交流電的方法，例如正弦交流電壓

的波形圖如圖所示。正弦交流電波形圖表示法三、相量圖表示法正弦交流電也可以用相量圖來表示，相量圖表示法就是用一個在直角坐標中繞原點不斷旋轉的相量來表示正弦交流電的方法。旋轉矢量與波形圖的關系?有效值相量圖§3—3?純電阻電路交流電路如果只有電阻，這種電路稱為純電阻電路（見圖a），如電熱爐、白熾燈等都可以近似地看成是純電阻電路。純電阻電路a）電路圖?b）相量圖?c）波形圖?d）功率曲線圖

二、功率電阻是耗能元件。通常用電阻在交流電一個周期內消耗的功率的平均值來表示功率的大小，稱為平均功率，又稱有功功率，用P表示，單位仍是W。電壓、電流用有效值表示時，平均功率P的計算與直流電路相同，即§3—4?純電感電路一、電壓與電流的關系1.電壓與電流的數量關系由電阻很小的電感線圈組成的交流電路，可以近似地看作純電感電路。當電感對交流電的阻礙作用用感抗表示、交流電壓和電流用有效值表示時，電感兩端電壓與電感電流的大小關系具有歐姆定律的形式，即2.電壓與電流的相位關系電壓超前電流90°，電壓、電流相量圖如圖b所示。純電感交流電路a）電路圖?b）相量圖?c）波形圖?d）功率曲線圖二、功率瞬時功率在一個周期內吸收的能量與釋放的能量相等，也就是說純電感電路不消耗能量，電感是一種儲能元件。通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間轉換能量的規模，稱為無功功率，用QL

表示，單位名稱是乏，符號為var，其計算式為§3—5?純電容電路一、電壓與電流的關系純電容電路歐姆定律的表達式為電流超前電壓90°，電壓、電流相量圖如圖b所示。二、功率純電容電路的功率曲線如圖d所示。與電感一樣，電容也是儲能元件，純電容電路不消耗功率，平均功率為零。純電容電路的無功功率為純電容交流電路a）電路圖?b）相量圖?c）波形圖?d）功率曲線圖§3—6?串聯電路一、RL串聯電路1.電壓與電流的關系RL串聯電路總電壓瞬時值等于各個元件上電壓瞬時值之和，即u?=?uR?+?uL對應的相量關系為從相量圖可以看出，日光燈等效電路（RL串聯電路）RL串聯電路相量圖2.功率（1）有功功率整個電路消耗的有功功率等于電阻消耗的有功功率，即P?=?URI根據圖所知UR?=?Ucosφ，代入上式得P=?URI?=?UIcosφ（2）無功功率整個電路的無功功率也就是電感上的無功功率，即

Q＝ULI＝UIsinφ。（3）視在功率電源輸出的總電流與總電壓有效值的乘積叫作電路的視在功率，用S

表示，即

S?=?UI。為了區別于有功功率和無功功率，視在功率的單位為V·A。RLC串聯電路二、RLC串聯電路1.電壓與電流的關系RLC串聯電路的總電壓瞬時值等于各個元件上電壓瞬時值之和，即對應的相量關系為RLC串聯電路相量圖a）UL>UC?b）UL<UC?c）UL=UC由上式可知，當R、L、C參數不同時，RLC串聯電路可能出現以下三種情況：（1）電感性電路當XL>XC

時，則UL>UC，阻抗角φ>0，電路呈電感性。（2）電容性電路當XL<XC

時，則UL<UC，阻抗角φ<0，電路呈電容性。（3）電阻性電路當XL=XC

時，則UL=UC，阻抗角φ=0，電路呈電阻性。電感和電容的無功功率正好互相補償，這種電路狀態稱為串聯諧振。2.功率（1）有功功率RLC串聯電路的有功功率即為電阻消耗的功率，即：P

＝URI＝UIcosφ（2）無功功率Q=QL-QC=ULI-UCI=I2（XL-XC）=Uisinφ（3）視在功率視在功率即電源輸出功率S?=?UI。視在功率S

與有功功率P和無功功率Q

的關系為§3—7?并聯電路一、電流與電壓的關系總電流

I確定后，電路的功率可根據下式求得并聯電路相量圖并聯諧振電路二、并聯諧振1.并聯諧振總電流與電壓同相，電路呈電阻性，這時的電路狀態為并聯諧振狀態，簡稱并聯諧振。2.并聯諧振的特點（1）總阻抗最大，且為純電阻性，其值為（2）總電流最小，且與電壓同相，其值為§3—8三相交流電的基本概念插座面板a）三相插座?b）單相插座一、三相交流電的產生三相交流發電機的結構示意圖如圖所示，它主要由定子和轉子組成。轉子是電磁鐵，定子有三個繞組（U1U2、V1V2和W1W2），它們在空間位置上彼此相隔120°，轉子在原動機帶動下以角速度ω

做勻速轉動時，三相定子繞組切割磁感線，產生三個對稱的正弦交流電動勢。三個正弦交流電動勢的最大值相等，頻率相同，相位彼此相差120°，其解析式如圖a所示，波形圖如圖b所示。三相交流發電機結構示意圖三相交流電的解析式和波形圖a）解析式?b）波形圖二、三相四線制發電機的每個繞組各接上一個負載，就得到三個獨立的單相電路，構成三相六線制。將發電機三個繞組的末端連在一起，成為一個公共點（稱為中性點），從中性點引出一條輸電線，稱為中性線，簡稱中線，用N表示。中性線通常與大地相連，稱為零線。從發電機三個繞組的始端引出的輸電線，稱為相線，俗稱火線，用L1、L2、L3表示。三相四線制供電可送出兩種電壓，一種是相線與相線之間（如L1、L2、L3之間）的電壓，稱為線電壓，分別為uUV、uVW、uWU；另一種是相線與零線之間（如L1、L2、L3與N之間）的電壓，稱為相電壓，分別為uU、uV、uW。三相四線制電路

單相交流電三、三相負載的聯結在實際生產和日常生活中，把接在三相電源上的負載統稱為三相負載，并且把各相負載相同的三相負載稱為三相對稱負載。如果三相負載不同，則稱為三相不對稱負載。

三相負載的星形聯結

三相負載的三角形聯結§3—9?安全用電常識一、觸電類型1.單相觸電人站在大地上，人體觸及一根相線（或漏電的電氣設備），而電源中性點是接地的，此時電流通過人體流入大地，人體承受的電壓是相電壓220?V（見圖）。單相觸電2.兩相觸電人體同時觸及兩根相線，此時電流從一根相線通過人體流到另一根相線，作用于人體的電壓是線電壓380?V，危險性比單相觸電更大（見圖）。兩相觸電3.跨步電壓觸電在高壓導線斷落掉地處，在大地周圍形成電場（見圖），當人走進電場區域，兩腳踩在A、B兩點時，由于A、B的電場強度不同，便形成跨步電壓。跨步電壓觸電二、安全電流與電壓1.影響人體觸電受傷害程度的因素（1）電流的大小和持續的時間觸電電流越大，持續的時間越長，對人體的傷害越嚴重。（2）觸電路徑最危險的觸電路徑是從左手到腳。（3）電流種類50

Hz的工頻交流電流對人體的傷害最大。（4）人體電阻其中皮膚越潮濕，人體電阻越小。2.安全電壓加在人體上一定時間內不致造成傷害的電壓稱為安全電壓。通常規定交流36?V及以下、直流48

V及以下為安全電壓。三、防止觸電的技術措施1.保護接地將電氣設備的金屬外殼與大地可靠地連接，稱為保護接地（見圖）。它適用于1?kV以下中性點不接地的三相供電系統。保護接地示意圖計算機電源線2.保護接零將電氣設備在正常情況下不帶電的外露導電部分與供電系統中的零線相接，稱為保護接零（見圖）。保護接零適用于中性點直接接地的三相供電系統。保護接零示意圖3.漏電保護器當電氣設備漏電時，人觸及漏電的外殼，也會造成觸電事故。為了防止設備漏電而造成的觸電，需要安裝漏電保護器。漏電保護器工作原理四、安全用電注意事項1.判斷電線或用電設備是否帶電，必須用驗電器，絕不允許用手觸摸。2.在檢修電氣設備或更換熔體時，應切斷電源。3.根據需要選擇熔斷器的熔絲直徑。4.安裝照明線路時，開關和明裝插座離地面一般不低于1.3?m，暗裝插座離地面一般不低于0.3?m。5.在電力線路附近，不要安裝電視機的天線，不要放風箏和打鳥。6.發現電線或電氣設備起火，應迅速切斷電源。五、觸電急救1.切斷電源發生觸電事故時，首先要切斷電源，使觸電者迅速脫離電源。切斷電源2.挑開電線若電線壓在觸電者身上，可以利用干燥木棍、竹竿、橡膠制品等絕緣物挑開觸電者身上的電線，如圖所示。用干燥的木棍挑開觸電者?身上的電線3.人工呼吸通常情況下，當觸電者無呼吸，但是仍有心跳時，應采用口對口人工呼吸救護法進行救治。4.胸外按壓觸電急救a）人工呼吸?b）胸外按壓六、計算機的安全用電注意事項1.在計算機使用較集中的地方，應為計算機線路提供單獨的供電系統，與照明電路和其他電路分開。2.裝設專用計算機接地線，以免機殼漏電對使用者產生傷害。3.計算機線路的供電線及網線應外套PVC管，埋在地下或者從墻上通過，防止線路磨損造成安全隱患。4.計算機使用較集中的地方，應當配備二氧化碳滅火器，并放置在醒目位置。5.在停止使用計算機時，應當首先關閉計算機和顯示器，再切斷總電源。6.計算機在使用過程中發生停電、斷電事故，應當及時切斷計算機電源，故障排除后才可正常使用。7.計算機網絡系統的設備間和管理間安裝的機柜必須可靠接地。8.不要將筆記本電腦放在棉被、沙發等柔軟的布料上使用，以免因筆記本電腦散熱不良而造成火災。9.盡量避免將筆記本電腦直接放在腿上使用，以免可能出現的灼傷事故。10.暫時離開或停止使用筆記本電腦時務必切斷充電電源。§4—3?§4—1晶體二極管§4—2?晶體三極管場效應管第四章半導體器件§4—1?晶體二極管二極管在實際中的應用一、二極管的結構和符號二極管是由半導體材料硅（Si）、鍺（Ge）及其化合物制成的器件。所謂半導體材料是指導電性能介于導體和絕緣體之間的物質，常見的有硅和鍺。二極管的結構和圖形符號a）二極管的結構?b）二極管的圖形符號二、二極管的工作特點及主要參數1.二極管的工作特點（1）二極管的單向導電性二極管的導電性能實驗a）二極管正向導通狀態?b）二極管反向截止狀態（2）二極管的伏安特性曲線正向電壓很小的范圍稱為死區，相應的電壓稱為死區電壓。使二極管開始導通的臨界電壓稱為開啟電壓或門坎電壓，通常用Uon

表示，硅管的開啟電壓Uon

約為0.5?V，而鍺管的開啟電壓Uon

為0.1～0.2?V。二極管正向導通時，硅管的正向壓降為0.7?V左右，鍺管的正向壓降為0.3?V左右。二極管的伏安特性曲線2.二極管的主要參數（1）最大整流電流IFM指二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流。（2）最高反向工作電壓URM指二極管正常工作時所允許外加的最高反向電壓。（3）反向電流IR指在規定的反向電壓（＜UBR）和環境溫度下的反向電流。二極管的其他分類三、二極管的分類二極管的其他分類§4—2?晶體三極管擴音機實物及工作原理示意圖a）擴音機?b）擴音機工作原理示意圖一、三極管的結構和外觀識別1.三極管的結構三極管是一個三層結構、內部具有兩個PN結的器件，它的中間層稱為基區，基區的兩邊分別稱為發射區和集電區，三極管的發射區和集電區是同類型的半導體，所以三極管有兩種半導體類型。三極管的結構和圖形符號a）NPN型三極管結構和圖形符號?b）PNP型三極管結構和圖形符號2.三極管的外觀識別常見三極管的引腳分布規律常見三極管的引腳分布規律二、三極管的分類三極管的外形圖三、三極管的工作特點1.三極管的電流分配關系根據基爾霍夫電流定律，三極管的發射極電流等于集電極電流與基極電流之和，即IE?=?IC?+?IB。由于基極電流很小，所以集電極電流與發射極電流近似相等，即IC≈IE。2.三極管的電流放大作用三極管集電極直流電流IC

與相應的基極直流電流IB

之間的比值幾乎是固定不變的，稱為共發射極直流電流放大系數，三極管的電流分配關系a）NPN型?b）PNP型3.三極管的伏安特性曲線（1）輸入特性曲線三極管的輸入特性是指基極電流IB

與發射結電壓UBE

之間的關系。三極管的輸入特性曲線（2）輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線是指集電極電流IC與電壓UCE

之間的關系。三極管的輸出特性曲線四、三極管的主要參數1.共射電流放大系數ββ

值是表征三極管電流放大作用的最主要的參數，一般為20～200，β

值太大時，工作性能不穩定，通常選用β

值為60～100。2.極限參數（1）集電極最大允許電流ICM集電極電流過大時，三極管的β

值要降低，一般規定β值下降到正常值的2/3時的集電極電流為最大允許電流。（2）集電極—發射極反向擊穿電壓U（BR）CEO是指基極開路時，加在集電極和發射極之間的最大允許電壓。（3）集電極最大允許耗散功率PCMPCM

小于1?W的稱為小功率管，大于1?W的稱為大功率管。§4—3?場效應管一、結型場效應管1.結型場效應管的結構結型場效應管有N溝道和P溝道兩種，結構示意圖和圖形符號如圖所示。場效應管外形結型場效應管的結構示意圖和圖形符號

a）N溝道場效應管?b）P溝道場效應管2.結型場效應管的電壓控制作用這種UGS?=?0，ID≠0的工作方式稱為耗盡型。使導電溝道完全合攏所需要的柵源電壓UGS

稱為夾斷電壓UP。柵源電壓對溝道的控制作用a）UGS?=?0?b）UGS

＜0二、絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管簡稱MOSFET。絕緣柵型場效應管圖形符號a）N溝道場效應管圖形符號?b）P溝道場效應管圖形符號耗盡型絕緣柵場效應管的電壓控制作用和結型場效應管的電壓控制作用大致相同。

N溝道增強型MOS管導電溝道的形成a）UGS?=?0時導電溝道未形成?b）UGS?=?UT

時導電溝道形成三、場效應管的主要參數1.夾斷電壓UP當UDS

為某一定值（測試條件）時，對于結型場效應管和耗盡型MOS管，UP為ID減小到近似為零（1μA、10μA）時的柵源極電壓UGS

值。2.開啟電壓UT當UGS

為某一定值（測試條件）時，增強型MOS管開始導通時的UGS

就為UT。N溝道的增強型MOS管的UT

為正值，P溝道的增強型MOS管的UT

為負值。3.飽和漏極電流IDSS對結型場效應管和耗盡型MOS管來說，柵源極電壓UGS?=?0時的漏極電流為IDSS，它反映了場效應管輸出的最大漏極電流。4.最大漏源擊穿電壓U（BR）DS它是指漏極與源極之間的最大反向擊穿電壓，即當ID

急劇上升時的UDS

值。5.跨導gm當UDS

為某一定值（測試條件）時，ID

的微小變化量與UGS

的微小變化量之比，即

。gm

反映了柵源極電壓對漏極電流的控制能力。四、場效應管的使用及注意事項1.場效應管在使用中要注意電壓極性。2.為了防止柵極擊穿，要求一切測試儀器、電烙鐵都必須有外接地線。焊接時用小功率烙鐵，動作要迅速，或切斷電源后利用余熱焊接。焊接時應先焊源極，后焊柵極。3.絕緣柵型場效應管的輸入電阻很大，使得柵極的感應電荷不易泄漏，而且SiO2氧化層又很薄，柵極只要有少量電荷，即可產生高壓強電場，極易造成MOS管的擊穿。所以要絕對防止柵極懸空，在不用時應將三個極短路。4.場效應管的漏極和源極通常制成對稱的，故可互換使用。第五章放大與震蕩電路§5—3?§5—1單管放大電路§5—2?負反饋放大電路集成運算放大器§5—4?功率放大器§5—5?正弦波振蕩電路§5—1?單管放大電路簡單的收音機信號傳輸框圖一、固定偏置放大電路1.電路的組成用三極管組成放大器時，根據公共端（電路中各點電位的參考點）的不同，有三種連接方法，即共射極基本放大電路、共集電極基本放大電路和共基極基本放大電路。如圖所示為應用最廣的共射極基本放大電路，也叫固定偏置放大電路。固定偏置放大電路固定偏置放大電路中各元件的作用2.工作原理在沒有信號輸入時，放大電路中三極管各電極電壓、電流均為直流。當有信號輸入時，電路中兩個電源（直流電源和信號源）共同作用，電路中的電壓和電流是兩個電源單獨作用時產生的電壓、電流的疊加量。（1）靜態分析所謂靜態指的是放大器在沒有交流信號輸入（即ui?=?0）時的工作狀態。靜態工作點a）輸入特性曲線上的Q點?b）輸出特性曲線上的Q點未設靜態工作點時?ui

和iB

波形具有合適靜態工作點時的ui

和iB

波形波形失真與靜態工作點的關系2）靜態工作點的估算。通常把放大電路中只允許直流電流通過的路徑稱為直流等效電路。直流等效電路的畫法原則：放大電路中的電容可以視為開路，電感可以視為短路。估算靜態工作點的公式：固定偏置放大電路的直流等效電路（2）動態分析當放大電路輸入交流信號，即ui≠0時，稱為動態。放大電路的電壓、電流波形圖通常把交流信號流通的路徑稱為交流等效電路。交流等效電路的畫法原則：對小容抗的電容和內阻很小的電源，忽略其交流壓降，都可以視為短路。放大電路的等效電路a）放大電路?b）交流等效電路1）放大電路電壓放大倍數Au。放大器的電壓放大倍數是指輸出電壓uo

與輸入電壓ui

的比值。即?2）放大電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。從放大電路輸入端看進去的交流等效電阻（不包括信號源的等效內阻），稱為放大電路的輸入電阻，用Ri

表示。從放大電路的輸出端看進去的交流等效電阻（不包括負載）稱為放大電路的輸出電阻，用Ro

表示。對負載來說，放大器又相當于一個具有內阻的信號源，這個內阻就是放大電路的輸出電阻。該放大電路的輸出電阻放大器的輸入電阻和輸出電阻二、分壓式射極偏置放大電路三極管在不同溫度時的輸出特性曲線1.分壓式射極偏置放大電路的結構特點分壓式射極偏置放大電路a）分壓式射極偏置放大電路?b）直流等效電路?c）交流等效電路2.穩定靜態工作點原理利用上偏置電阻RB1

和下偏置電阻RB2

組成串聯分壓器，為基極提供穩定的靜態工作電壓UBQ。電源VCC

的分壓為由此可見，UBQ

只取決于VCC、RB1和RB2，它們都不隨溫度的變化而變化，所以UBQ將穩定不變。3.分壓式射極偏置放大電路的估算從分壓式偏置電路的交流等效電路圖c可以看出，它與共射極基本放大電路的交流等效電路相似，只是RB?=?RB1//RB2不同。所以，輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數的估算公式完全相同。分壓式射極偏置放大電路a）分壓式射極偏置放大電路?b）直流等效電路?c）交流等效電路三、射極輸出器1.電路的組成集電極為輸入與輸出電路的公共端，故稱共集放大電路。又稱為射極輸出器。射極輸出器電路a）射極輸出器電路?b）交流等效電路2.電路參數的特點（1）電壓放大倍數射極輸出器的電壓放大倍數小于1，且接近于1。（2）輸入電阻（3）輸出電阻（4）射極輸出器的應用射極輸出器具有電壓跟隨作用和輸入電阻大、輸出電阻小的特點，且有一定的電流和功率放大作用。§5—2?負反饋放大電路多級放大電路的組成框圖一、多級放大電路1.耦合形式各級放大器之間的連接方式叫作耦合。四種級間耦合方式四種級間耦合方式2.多級放大電路的電壓放大倍數和輸入輸出電阻多級放大電路的框圖二、反饋的概念1.反饋的定義將電路的輸出量（電壓或電流）的部分或全部通過一定的電路，以一定的方式回送到輸入端并與輸入信號（電壓或電流）比較，從而進一步影響放大器輸出的過程稱為反饋，將輸出量回送到輸入端的電路稱為反饋電路。反饋示意圖2.反饋的分類（1）正反饋和負反饋正反饋：增強放大電路凈輸入量變化趨勢的反饋。負反饋：削弱放大電路凈輸入量變化趨勢的反饋。放大電路中采用負反饋，正反饋多用于振蕩電路中。判別反饋極性示意圖a）反饋加到基極?b）反饋加到發射極（2）電壓反饋和電流反饋電壓反饋的反饋信號取自放大電路的輸出電壓，電流反饋的反饋信號取自放大電路的輸出電流。可采用輸出短路法來判斷反饋電路是電壓反饋還是電流反饋，具體方法如下：將負載短路，使輸出電壓為零，若反饋信號也為零，則為電壓反饋；否則就是電流反饋。反饋信號在輸出端的取樣方式a）電壓反饋?b）電流反饋（3）串聯反饋與并聯反饋串聯反饋的反饋信號在輸入端是與信號源串聯，并聯反饋的反饋信號在輸入端是與信號源并聯。反饋信號與輸入信號的連接a）串聯反饋?b）并聯反饋（4）直流反饋與交流反饋直流反饋是指反饋量中只含有直流量的反饋。同理，交流反饋的反饋量中只含有交流量。負反饋多級放大電路三、負反饋對放大電路性能的影響1.提高放大倍數的穩定性引入負反饋使放大倍數的穩定性提高了，但放大倍數下降了。2.減小非線性失真負反饋對非線性失真的影響a）無負反饋?b）帶負反饋

負反饋對通頻帶的影響4.改變放大電路的輸入、輸出電阻（1）串聯負反饋使輸入電阻增大（2）并聯負反饋使輸入電阻減小負反饋對輸入電阻的影響a）串聯負反饋?b）并聯負反饋（3）電壓負反饋使輸出電阻減小（4）電流負反饋使輸出電阻增大負反饋對輸出電阻的影響a）電壓負反饋?b）電流負反饋§5—3?集成運算放大器一、集成運算放大器的外形和圖形符號1.集成運算放大器的外形常見集成運放的外形a）雙列直插式?b）單列直插式?c）扁平式?d）圓殼式2.集成運算放大器的圖形符號集成運算放大器的圖形符號如圖所示。圖中“”表示放大器，三角形所指方向為信號的傳輸方向，“∞”表示開環電壓放大倍數極高。集成運放的圖形符號二、集成運算放大器的主要參數集成運算放大器的主要參數集成運算放大器的主要參數三、集成運算放大器的工作特性1.集成運放的理想化條件（1）開環差模電壓放大倍數Auo→∞。（2）差模輸入電阻rid→∞。（3）開環輸出電阻

ro

→0。（4）共模抑制比KCMR→∞。（5）沒有失調現象，即當輸入信號為零時，輸出信號也為零。2.集成運放的電壓傳輸特性集成運放的輸出電壓與輸入電壓（即同相輸入端與反相輸入端之間的電壓）之間的關系曲線稱為電壓傳輸特性曲線，曲線分為線性區和非線性區。集成運放的電壓傳輸特性曲線3.分析集成運放的重要依據（1）理想集成運放工作在線性區時分析電路的兩個重要依據1）集成運放兩輸入端之間的電壓為零，即uP?-?uN?=?02）集成運放兩輸入端電流為零，即iP?=?iN?=?0（2）理想集成運放工作在非線性區時分析電路的兩個重要依據1）當uP>uN

時，uo?=?+?Uom；當uP<uN

時，uo?=?-?Uom。uP≠uN，所以理想集成運放工作在非線性區時電路不再具有“虛短”特性。2）兩個輸入端的輸入電流為零，即：iP?=?iN?=?0所以理想集成運放工作在非線性區時仍然具有“虛斷”特性。四、集成運放的線性應用電路分析1.比例運算器（1）反相比例運算器放大器的電壓放大倍數為（2）同相比例運算器比例運算器電路圖a）反相比例運算器?b）同相比例運算器2.加法器uo?=?-（ui1?+?ui2）加法器電路圖五、集成運放的非線性應用電路分析1.單門限電壓比較器在電壓比較器中，集成運放接成開環或正反饋狀態，工作于非線性區。輸出電壓只有兩種可能的數值，即：uP>uN

時，uo?=?+?Uom（高電平）uP<uN

時，uo?=?-?Uom（低電平）單門限電壓比較器的傳輸特性a）電路圖?b）傳輸特性曲線利用比較器實現電壓波形變換2.雙門限電壓比較器雙門限電壓比較器電路原理圖雙門限電壓比較器傳輸特性曲線§5—4?功率放大器音響功率放大器一、低頻功率放大器的概念功率放大電路又稱為功率放大器，簡稱“功放”。功放中以半導體三極管為主要器件，一般稱為功率放大管，簡稱“功放管”。1.對功率放大器的基本要求（1）要求有足夠大的輸出功率。（2）要求有較高的效率。（3）要求非線性失真較小。（4）要求功放管的散熱性能好。2.功率放大器的分類三類功率放大器的特性及應用二、互補對稱功率放大器若采用兩個導電性相反的管子，使它們都工作在乙類放大狀態，一個在正半周工作，另一個在負半周工作，同時把兩個輸出波形加到負載上，在負載上得到完整的輸出波形，這樣就解決了效率與失真的矛盾。1.單電源供電的互補對稱功放電路（OTL電路）（1）電路組成及工作原理OTL電路（2）實用的OTL功放電路OTL功放電路工作在乙類狀態，效率較高。在正、負半周的交界處出現了與輸入不同的失真波形，這種失真叫“交越失真”。

交越失真波形2.雙電源供電的互補對稱功放電路（OCL電路）OCL電路與OTL電路工作原理很相似，但電路采用直接耦合形式，由于沒有大容量的電容，低頻特性較好，而且便于集成化，所以廣泛應用于高保真的音響設備中。實用的OTL功放電路OCL電路三、集成功率放大器集成功放LM386為8腳雙列直插塑料封裝結構，如圖所示，其引腳如圖所示。LM386外形圖?LM386引腳圖圖所示為LM386的應用接線圖。

LM386的應用接線圖§5—5?正弦波振蕩電路一、LC正弦波振蕩電路1.振蕩電路的組成及振蕩條件（1）正弦波振蕩電路的組成

正弦波振蕩電路及基本組成框圖a）函數信號發生器?b）正弦波振蕩電路的基本組成（2）自激振蕩的條件1）幅度平衡條件反饋信號的振幅等于輸入信號的振幅，即：2）相位平衡條件反饋信號Uf與輸入信號Ui

要同相，它們之間的相位差應為：式中φA表示基本放大電路的相移，φF

表示反饋電路的相移，n?=?0，1，2，3，…（3）自激振蕩的建立及穩幅振蕩電路能否起振，除了電路必須引入正反饋之外，反饋信號Uf

應比輸入信號Ui的幅度要大，即AF

＞1。正弦波振蕩電路產生振蕩的條件為：2.

LC正弦波振蕩電路（1）電感三點式正弦波振蕩電路電路的振蕩頻率等于LC并聯電路的諧振頻率，即：式中，L

為電路的總電感。電感三點式正弦波振蕩電路簡化交流等效電路（2）電容三點式正弦波振蕩電路振蕩電路的振蕩頻率等于LC并聯電路的諧振頻率，即式中，C?=?C1C2/（C1?+?C2）。電容三點式正弦波振蕩電路?簡化交流等效電路二、石英晶體振蕩電路1.石英晶體的特點如果給石英晶片兩側加上直流電壓，晶片將會產生形變，如壓縮；如果改變所加直流電壓的方向，晶片也會產生形變，不過這時晶片將膨脹。這就是石英晶片的壓電效應。（2）石英晶體諧振器在石英晶片的兩側噴涂金屬層，然后將石英晶片夾在兩片金屬板之間，再分別從兩金屬板上引出電極，并按一定形式封裝就構成了一個石英晶體諧振器，簡稱晶振。石英晶體結構圖石英晶體圖形符號石英晶體諧振器的等效電路如圖所示，C0

為極板間的電容，C-L-R支路是石英晶體諧振器的等效電路。石英晶體實物外形石英晶體諧振器等效電路當C-L-R支路產生串聯諧振時，等效電路的阻抗最小（等于R），串聯諧振頻率為當電路產生并聯諧振時，并聯諧振頻率為如圖所示為晶體諧振器的頻率特性曲線。石英晶體諧振器的頻率穩定性非常好。石英晶體諧振器的頻率特性曲線2.石英晶體振蕩電路（1）串聯型石英晶體振蕩電路串聯型石英晶體振蕩電路如圖所示。串聯型石英晶體振蕩電路（2）并聯型石英晶體振蕩電路并聯型石英晶體振蕩電路如圖所示。并聯型石英晶體振蕩電路簡化交流等效電路第六章直流穩壓電源§6—3?§6—1并聯型穩壓電源§6—2?串聯型穩壓電路三端集成穩壓器§6—4?開關型穩壓電源簡介§6—1?并聯型穩壓電源線性直流穩壓電源的原理框圖一、整流和濾波電路1.單相半波整流電路（1）電路組成及工作原理單相半波整流電路如圖所示，電源變壓器將電壓u1

變為整流電路所需的電壓u2。單相半波整流電路單相半波整流電路輸出電壓波形圖（2）主要參數計算輸出電壓的平均值：輸出電流的平均值：

通過二極管的平均電流：二極管承受的最大反向電壓:2.單相半波整流電容濾波電路單相半波整流電容濾波電路單相半波整流電容濾波電路波形圖單相半波整流電容濾波電路電壓和電流的估算3.單相橋式整流電路（1）電路組成及工作原理單相橋式整流電路a）電路圖?b）習慣畫法?c）簡化畫法單相橋式整流電路工作原理a）u2

＞0的工作情況?b）u2

＜0的工作情況單相橋式整流電路輸出電壓波形（2）主要參數計算輸出電壓的平均值：輸出電流的平均值：

通過二極管的平均電流：

二極管承受的最大反向電壓:?4.單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路波形圖單相橋式整流電容濾波電路電壓和電流的估算二、穩壓管并聯型穩壓電路1.電路組成如圖所示為穩壓管并聯型穩壓電路，圖中穩壓管VZ反向并聯在負載RL

兩端，故稱為并聯型穩壓電路。穩壓管并聯型穩壓電路2.穩壓原理（1）當負載電阻不變，電網電壓變化時的穩壓過程這一穩壓過程可概括如下：（2）當電網電壓不變，負載電流變化時的穩壓過程這一穩壓過程可概括如下：§6—2?串聯型穩壓電路一、電路組成串聯型直流穩壓電路串聯型穩壓電路的組成框圖二、穩壓過程假設由于某種原因（如電網電壓波動或者負載電阻變化等）使輸出電壓Uo

有上升的趨勢，其穩定過程可以表示如下：可見，串聯型穩壓電路實質上是靠引入深度負反饋來穩定輸出電壓的。三、輸出電壓的調節輸出電壓Uo

的調節范圍是有限的，其最大值不可能調到輸入電壓Ui，最小值不可能調到零。§6—3?三端集成穩壓器三端集成穩壓器的外形a）塑料殼封裝?b）金屬殼封裝一、固定式三端穩壓器1.固定式三端穩壓器的型號根據國家標準，其型號意義如圖所示。固定式三端集成穩壓器的型號意義2.固定式三端穩壓器的基本應用電路如圖所示為固定式三端集成穩壓器的基本應用電路。固定式三端集成穩壓器的基本應用電路a）正電壓輸出?b）負電壓輸出二、可調式三端穩壓器1.可調式三端穩壓器的型號LM317T為三端集成穩壓器，3腳為輸入端，1腳為調整端，2腳為輸出端。LM317T型可調式三端集成穩壓器2.可調穩壓電路如圖所示為可調穩壓電路。可調穩壓電路§6—4?開關型穩壓電源簡介一、開關型穩壓電源的基本工作原理直流平均電壓Uo

可由下列公式計算：式中Um

為矩形脈沖最大電壓值；T

為矩形脈沖周期；T1

為矩形脈沖寬度。調寬式開關穩壓電源的脈沖二、開關型穩壓電源的基本電路開關型穩壓電源的基本電路框圖如圖所示。開關型穩壓電源的基本電路框圖三、常用開關電源電路1.單端反激式開關電源所謂的反激，是指當開關管VT導通時，高頻變壓器Ｔ一次繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD處于截止狀態，在一次繞組中存儲能量。單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路，且有較好的電壓調整率。2.自激式開關穩壓電源自激式開關穩壓電源的典型電路如圖所示。自激式開關穩壓電源中的開關管起著開關及振蕩的雙重作用，也省去了控制電路。該電路中由于負載位于變壓器的二次繞組且工作在反激狀態，具有輸入和輸出相互隔離的優點。單端反激式開關電源的典型電路自激式開關穩壓電源的典型電路3.推挽式開關電源推挽式開關電源的典型電路如圖所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁心工作在磁滯回線的兩側。這種電路的優點是兩個開關管容易驅動，主要缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般為100～500?Ｗ。推挽式開關電源的典型電路4.降壓式開關電源降壓式開關電源的典型電路如圖所示。降壓式開關電源的典型電路5.升壓式開關電源升壓式開關電源的典型電路如圖所示。升壓式開關電源的典型電路6.反轉式開關電源反轉式開關電源的典型電路如圖所示。這種電路又稱為升降壓式開關電源。反轉式開關電源的典型電路第七章數字電路§7—3?§7—1門電路§7—2?常用集成組合邏輯電路觸發器§7—4?時序邏輯電路§7—1?門電路一、基本邏輯關系及其門電路1.與邏輯和與門（1）與邏輯1）與邏輯定義。只有當決定一個事件的所有條件都成立時，事件才會發生，這種邏輯關系稱為與邏輯關系。2）運算規則。如果用Y來表示燈亮這個事件的發生與否，用A和B分別表示開關的狀態，那么與邏輯關系可表示為：Y?=?A·B其中“·”為與邏輯的運算符號，“A·B”讀作“A與B”。根據與邏輯的定義，若用“1”表示燈亮，“0”表示燈滅；用“1”表示開關閉合狀態，“0”表示開關斷開狀態，可以得到與邏輯的運算規則：0·0=0?1·0=0?0·1=0?1·1=1開關控制與邏輯電路?（2）二極管與門電路二極管與門電路如圖所示。二極管與門電路1）工作原理。只有當輸入信號VA、VB均為高電平時，該電路的輸出VY

才是高電平。因此，這個二極管電路對輸出獲得高電平而言，輸入信號與輸出信號之間具有與邏輯關系，該電路為與門電路。2）真值表和邏輯表達式。如果用“1”表示高電平，“0”表示低電平。用字母A、B來表示輸入信號，字母Y表示輸出信號。這種用1和0表示的所有可能的輸入狀態的取值和相應的輸出狀態的取值所組成的表格稱為真值表。二極管與門輸入、輸出關系表與門的真值表（3）與門邏輯符號如圖所示是兩輸入的與門邏輯符號。與門邏輯符號2.或邏輯和或門（1）或邏輯或邏輯可以表示為Y?=?A＋B式中“+”為或邏輯運算符號，“A＋B”讀成“A或B”。開關控制或邏輯電路（2）二極管或門電路或門的邏輯符號如圖所示。二極管組成的或門電路如圖所示。由以上分析可知，這個電路只要輸入信號有一個以上為高電平時，電路的輸出就是高電平。或門的邏輯符號二極管組成的或門電路2）真值表和邏輯表達式。由表可將或門邏輯功能歸納為：“有1出1，全0出0”。或門的真值表所謂正邏輯，是指用電路的高電平代表邏輯1，低電平代表邏輯0。所謂負邏輯，是指用電路的低電平代表邏輯1，高電平代表邏輯0。邏輯門正邏輯電平關系表邏輯門負邏輯電平關系表

開關控制非邏輯電路（2）三極管非門電路非門的邏輯功能為：輸入低電平時，輸出為高電平；輸入高電平時，輸出為低電平。非門的邏輯表示式為：晶體三極管非門電路非門電路的真值表二、復合邏輯門復合邏輯門電路三、集成邏輯門電路所謂數字集成電路就是把電路元件都制作在一塊芯片上的電路。數字集成門電路目前應用較多的有兩類：TTL（晶體管-晶體管邏輯門電路）集成電路和CMOS（互補對稱連接的金屬-氧化物-半導體場效應管）