電子信息與通信工程專業(yè)英語(yǔ)課文翻譯

1、.電路系統(tǒng)與設(shè)計(jì)2.1電路和系統(tǒng)1.基礎(chǔ)概念電荷和導(dǎo)電性在Bohr的原子理論中（以Niels Bohr命名，1885-1962），電子圍繞著質(zhì)子和種子運(yùn)動(dòng)。在相反極性電子和質(zhì)子的電荷之間的吸引力使得原子連在一起。具有同種電荷的粒子將會(huì)相互排斥。電荷的測(cè)量值是庫(kù)倫。一個(gè)單獨(dú)的電子或質(zhì)子的電荷遠(yuǎn)小于一庫(kù)倫，一個(gè)電子是1.6×1（-19）庫(kù)倫，一個(gè)質(zhì)子是1.6×10（-19）庫(kù)倫。自然表明，只有一個(gè)質(zhì)子的電荷和電子是反極性的。這里沒(méi)有固有的負(fù)極電子，只是很容易被稱為正極的和質(zhì)子負(fù)極的。原子不同形態(tài)的電子有不同程度的自由度。一些材料的形態(tài)，例如金屬，最外層的電子受到很弱的約束使得它

2、們能夠在室溫?zé)崮芰康挠绊懴螺d原子空間中自由運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檫@些事實(shí)上不受約束的電子式可以在自身的原子中自由運(yùn)動(dòng)的，也可以漂浮在臨近的原子周圍的空間中，它們常被稱為自由電子。在其他一些形態(tài)的材料中如玻璃，它的原子的電子幾乎不能自由移動(dòng)。當(dāng)外部的力量如物理摩擦?xí)r，能夠強(qiáng)迫一些電子離開(kāi)它們自身的原子，移動(dòng)到其他物質(zhì)的原子中，它們?cè)诓牧系脑又胁荒芎苋菀椎囊苿?dòng)。這些在材料中電子的移動(dòng)性的關(guān)系被認(rèn)為是電子的導(dǎo)電性。導(dǎo)電性決定于材料中原子的形態(tài)（每個(gè)原子核的梔子數(shù)，決定他的化學(xué)特性。）和原子是怎樣與另一個(gè)原子連接在一起的。有高度靈活電子的材料（許多自由電子）被稱為導(dǎo)體，而有很少靈活電子的材料（幾乎或是 沒(méi)有自由

3、電子）的材料被稱為絕緣體。必須知道，一些物質(zhì)的化學(xué)特性將在不同環(huán)境下改變。例如，玻璃在室溫下是一個(gè)非常好的絕緣體，但當(dāng)把它加熱到相當(dāng)高的溫度時(shí)它就變成一個(gè)導(dǎo)體。氣體如空氣，常態(tài)下是絕緣體，但如果加熱到很高的溫度也會(huì)變成導(dǎo)體。大部分金屬被加熱時(shí)導(dǎo)電性能會(huì)下降，而被冷制的時(shí)候?qū)щ娦阅軙?huì)更好。許多導(dǎo)體材料在極低溫的情況下會(huì)成為完美的導(dǎo)體（這被稱為超導(dǎo)）。通常導(dǎo)體里的自由電子是隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的，沒(méi)有確定的方向或速度，但是電子受力后可能沿相同的方向通過(guò)導(dǎo)體。這種同一形式的電子運(yùn)動(dòng)我們成為電流，或是電流。就像是水流過(guò)空管，電子也能在導(dǎo)體的原子中流動(dòng)。導(dǎo)體可能在是以固體的形式呈現(xiàn)在我們眼中，但是任何組成材料的原子

4、其絕大部分空間是空的！只有存在一個(gè)導(dǎo)體材料提供電子流通才能形成電流。如果這個(gè)部分被阻塞，那么“流動(dòng)”就不會(huì)發(fā)生。電子電路，電壓和電流在創(chuàng)建一個(gè)導(dǎo)電通路并允許電子自由移動(dòng)下就形成電子電路。這個(gè)持續(xù)移動(dòng)的自由電子通過(guò)導(dǎo)體的電路被稱為電流，它常指的是在“流動(dòng)”的方面，就像是液體流過(guò)一個(gè)空心管。使電子在電路中流動(dòng)的力量被稱為電壓，是衡量單位電子電荷的技術(shù)。最常見(jiàn)的勢(shì)能形式是重力勢(shì)能。由于地球與地球上的物體之間有勢(shì)能，提升一個(gè)物體就給他勢(shì)能。質(zhì)量越大高度越高，所擁有的勢(shì)能就越大：當(dāng)我們說(shuō)一個(gè)電路中的電壓時(shí)，我們就定義電壓是電路中一個(gè)電子從一個(gè)特定的點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)特定的點(diǎn)而形成的。如果沒(méi)有涉及到這兩點(diǎn)，那

5、么“電壓”就沒(méi)有意義。電壓通常用的符號(hào)是V，量值為伏特（符號(hào)：V），是以Alessandro Volta（1745-1827）。因?yàn)殡娮泳哂胸?fù)電荷，我們需要將電子從高電壓向低電壓移動(dòng)以提高它們的勢(shì)能。任何電壓源，包括電池，都具有兩個(gè)電勢(shì)點(diǎn)。我們能夠通在電池的兩端之間提供一個(gè)電流流經(jīng)的路徑。使用導(dǎo)線組成的一個(gè)回路，將會(huì)生成電子沿著這個(gè)回路順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，如圖2-1.只要電池持續(xù)供電，并且導(dǎo)線沒(méi)有斷開(kāi)，電子將始終在回路中流動(dòng)。如果我們將持續(xù)的連續(xù)在電路中流動(dòng)的形式比作水流。那么只要電壓源以相同的方向持續(xù)“流進(jìn)”，電子流就會(huì)在電路中以相同的方向持續(xù)流動(dòng)。這種單向流動(dòng)的電子被稱為直流，或是DC。電路還

6、包括有電流方向有回流和向前的：交流電，或叫AC。但直到現(xiàn)在，我們只涉及到直流電路。因?yàn)殡娏魇怯蓡蝹€(gè)電子以相同的程度方式沿著導(dǎo)體移動(dòng)，就像珠子通過(guò)導(dǎo)管或是水通過(guò)水管，在一個(gè) 單回路中所有的電流值是一樣的。如果我們觀測(cè)在一個(gè)單回路的導(dǎo)線的橫切面計(jì)算電子的流量，我們只注意在電路的任何一個(gè)部分相同面積的單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的準(zhǔn)確的電流量，而不考慮一個(gè)導(dǎo)體的長(zhǎng)度或?qū)w的直徑。電流的標(biāo)志符號(hào)是I。電流測(cè)量的基本單位是安培，1安培電流的定義為在1/2的時(shí)間內(nèi)1庫(kù)倫電荷流過(guò)導(dǎo)體任何一點(diǎn)的電流值。其他單位還有毫安（mA）和微安（）。電阻，電容和感應(yīng)系數(shù)當(dāng)自由電子移動(dòng)過(guò)一個(gè)導(dǎo)體時(shí)將會(huì)遇到摩擦阻力或?qū)τ谶\(yùn)動(dòng)的反向阻礙。這

7、個(gè)對(duì)于電子運(yùn)動(dòng)的阻礙運(yùn)動(dòng)叫做電阻。多數(shù)電路中的電流依賴于移動(dòng)電子產(chǎn)生的電壓值，同時(shí)也取決于在電路中阻礙電子流動(dòng)的電阻。就像電壓，與電阻兩點(diǎn)間的數(shù)值有關(guān)，由于這個(gè)原因，電壓值和電阻常被陳述為在電路中“之間”或“越過(guò)”兩點(diǎn)。能夠做到這種能力的元件叫做電阻。電流流過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生電阻取決于材料及尺寸。一些電阻在溫度不變的情況下，電流密度和電場(chǎng)直接成正比當(dāng)溫度為常數(shù)時(shí)服從歐姆定律。遵循歐姆定律材料的電阻值是一個(gè)常數(shù)，或是獨(dú)立的電壓或電流，電壓和電流尖端惡關(guān)系是呈線性的?，F(xiàn)代電子電路依賴于許多偏離歐姆定律的元器件。在元件中如二極管，電流不隨電壓線性提增，且不同于電流方向。電阻器常被制成有確切的電阻值，因此電路

8、特性能夠變得精確特定。電阻的編制符號(hào)是R，電阻的單位是歐姆，通常用表示，。1歐姆定義為在導(dǎo)體上流過(guò)1安培的電流，在導(dǎo)體上形成1個(gè)電壓。大量電阻用千歐或兆歐表示。只要在兩個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)體間存在電壓，則他們之間將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。有儲(chǔ)存功能的原件被稱為電容或是電容。電容的組成是有兩個(gè)導(dǎo)體薄片（通常是金屬）以非常近的距離構(gòu)成。一個(gè)電容器所能儲(chǔ)存的能量是一個(gè)電壓的函數(shù)（潛在于不同的兩個(gè)極之間）導(dǎo)致電壓趨于一個(gè)常數(shù)形式。換句話說(shuō)，電容器趨于抵抗改變電壓下降。當(dāng)電壓通過(guò)電容器增加或是減少時(shí)，電容器“抵抗”這個(gè)改變通過(guò)回饋電流給電壓值改變的電壓源，給予相反的改變。當(dāng)電容與電池相連，電子將從電池的負(fù)極流出，并聚集在

9、電容與該端相連的極板傻瓜，稱電容被充電。電容式正比系數(shù)于絕緣體材料和金屬板區(qū)域，反比于金屬板的面積。更大的金屬板區(qū)域，在他們之間更小的空間，就會(huì)有更大的電容。電阻器儲(chǔ)存能量阻止電壓下降的能力被稱為電容，毫無(wú)疑問(wèn)，電容也是以反向阻止的手段來(lái)阻止電壓（尤其是對(duì)于電壓比率的改變撿回產(chǎn)生多少電流）。電容的標(biāo)志是個(gè)大寫(xiě)的“C”，測(cè)量單位是法拉，縮寫(xiě)為“F”。當(dāng)1法拉用于無(wú)線電路中過(guò)大時(shí)，微法和皮法被使用。只要電子束流過(guò)導(dǎo)體，就將在這個(gè)導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。電能能被儲(chǔ)存在電場(chǎng)中。這個(gè)效應(yīng)被稱為電磁場(chǎng)效應(yīng)。磁場(chǎng)能量被儲(chǔ)存在電磁場(chǎng)中。具有儲(chǔ)存磁能量的元件被稱為電感。電感器是一個(gè)簡(jiǎn)單的線圈包含有一個(gè)磁芯或沒(méi)有。能量

10、儲(chǔ)存在電感中具有讓大量電流流過(guò)它的功能。電感器能夠儲(chǔ)存能量其功能使電流趨于維持一個(gè)常量。換句話說(shuō)，電感將會(huì)趨于阻止電流的改變。當(dāng)流經(jīng)電感的電流增加或減少時(shí)，電感器通過(guò)在它的極之間產(chǎn)生相對(duì)的極性改變“阻止”變化。為了在電感中儲(chǔ)存更多能量，通過(guò)的電流必須增大。這意味著電感中的磁場(chǎng)將會(huì)增加它的磁通密度，同時(shí)場(chǎng)強(qiáng)的改變將會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的電壓既電磁自感原則。當(dāng)電流通過(guò)電感增大時(shí)在這種情況下電感被認(rèn)為是充電，因?yàn)閮?chǔ)存在磁場(chǎng)中的電感能量增加了。電感能夠?qū)μ囟ǖ拇罅侩娏鲀?chǔ)存能量的量值被稱為感應(yīng)系數(shù)。毫無(wú)疑問(wèn)，感應(yīng)系數(shù)也是測(cè)量加強(qiáng)反向的改變電流（尤其是多少自感電壓對(duì)于一個(gè)特定的電流改變比率）。自感系數(shù)的標(biāo)志是一個(gè)大

11、寫(xiě)的“L”，測(cè)量單位為亨利，表示為”H”。2電路系統(tǒng)歐姆定律如前所述，電壓是衡量單位潛在能量的可以激發(fā)電子從一個(gè)地方到另一個(gè)地方，電流是電荷運(yùn)動(dòng)的速度通過(guò)一個(gè)導(dǎo)體，電阻是阻礙自由電子通過(guò)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)。這些為電氣數(shù)量的單元和信號(hào)將成為非常重要的知識(shí)當(dāng)我們開(kāi)始探索電路之間的關(guān)系，首先,也許最重要的,電流和電阻之間的關(guān)系被稱為歐姆定律。由Georg西蒙于1827年發(fā)現(xiàn)的。歐姆主要發(fā)現(xiàn)是電路的數(shù)額是成正比的電壓電流通過(guò)金屬導(dǎo)體兩端的印象對(duì)于任何給定的溫度。歐姆定律被給定 V=IR其中V是不同的兩個(gè)點(diǎn)之間的潛力，其中包括一個(gè)電阻R。I 是電流通過(guò)電阻流過(guò)。當(dāng)電導(dǎo)，g=1/R被使用,歐姆定律也是這種形式：I=

12、gV如果我們知道的任何兩個(gè)值的三個(gè)量（電壓，電流和電阻）在電路中，我們可以用歐姆定律來(lái)確定的三分之一?；鶢柣舴螂娏鞫珊突鶢柣舴螂妷憾稍S多復(fù)雜的電路不能通過(guò)電阻被減小到簡(jiǎn)化成平聯(lián)的和串聯(lián)的電路。代替的，這些需要通過(guò)兩個(gè)概念來(lái)解決：基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。在圖。2-2，我們可以看見(jiàn)Ia是唯一的流入節(jié)點(diǎn)的電流，然而，有三個(gè)路徑供電流流過(guò)節(jié)點(diǎn)，這些電流用IB，IC，和ID表示。一旦充電已進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，它沒(méi)有地方可去，除了離開(kāi)（這被稱為電荷守恒）?？傠娏髁鬟M(jìn)節(jié)點(diǎn)必須以同樣的流出節(jié)點(diǎn)。因此 IB+IC+ID=IA將所有都移到左邊的等式，我們可以得到IB+IC+ID-IA=0然后，所有電流的總和

13、為0.這個(gè)可以被定義為 EIi=0我們選擇的節(jié)點(diǎn)規(guī)定為：電流流入節(jié)點(diǎn)到陰極，流出節(jié)點(diǎn)到陽(yáng)極?；鶢柣舴螂妷憾桑ɑ蚧鶢柣舴蚧芈芬?guī)則）是一個(gè)保守的靜電場(chǎng)的結(jié)果。它指出，圍繞一個(gè)封閉的回路總電壓必須為零。如果不是這樣的話，那么當(dāng)我們繞行一個(gè)閉合電路時(shí)，電壓將是不確定的。 因此 。Evi=0網(wǎng)絡(luò)概論定理在電網(wǎng)分析，基本規(guī)則是歐姆定律和基爾霍夫定律。雖然這些卑微的法律可以適用于幾乎任何電路結(jié)構(gòu)分析剛剛（即使我們不得不訴諸復(fù)雜的代數(shù)處理多個(gè)未知數(shù)），也有一些“捷徑”分析方法，使數(shù)學(xué)變得更容易。疊加定理疊加定理在使用的策略，是一次消除所有權(quán)力的來(lái)源之一，但在網(wǎng)絡(luò)中，使用串聯(lián)/并聯(lián)分析，以確定在每個(gè)電源電壓下

14、降separately.Then修改網(wǎng)絡(luò)（和/或電流），一旦電壓下降和/或電流的每個(gè)電源已經(jīng)分開(kāi)工作，這些值都是“疊加”對(duì)對(duì)方（代數(shù)相加）的頂部找到所有來(lái)源的積極的實(shí)際電壓下降電流源決定。 戴維南定理戴維寧定理的國(guó)家，它有可能簡(jiǎn)化任何線性電路，無(wú)論多么復(fù)雜，只用一個(gè)單一電壓源和串聯(lián)電阻的等效電路連接到一個(gè)負(fù)載。線性條件同樣的可以在疊加定理中找到，所有參與變換的方程必須是線性的（沒(méi)有指數(shù)和開(kāi)方根）。如果我們沒(méi)有處理被動(dòng)元件（例如電阻，電感，電容），這是真實(shí)的。然而，有些非線性元件（尤其是氣體放電和半導(dǎo)體元件）：它們阻礙電流隨著電壓或電流的改變。這樣，我們可以稱電路包含這些類型的元器件，非線性電路

15、。戴維寧定理，尤其在分析動(dòng)力系統(tǒng)和其中一個(gè)在電路（稱為“負(fù)載”電阻器），特定的電阻如有更改其他線路，并重新對(duì)電路的計(jì)算有用的是，每次負(fù)載電阻試驗(yàn)值有需要時(shí)，確定兩端的電壓，并通過(guò)它的電流。遵循戴維南定理的步驟1） 找出戴維南電壓源通過(guò)移動(dòng)負(fù)載電阻從原始的電路和計(jì)算電壓通過(guò)打開(kāi)連接端在負(fù)載電阻被用時(shí)。2） 找出戴維南電阻通過(guò)移動(dòng)所有能源在原始的電路上（電壓源短路和電流源開(kāi)路）在打開(kāi)連接端計(jì)算總電阻。3） 畫(huà)出戴維南等效電路圖，依據(jù)戴維南電壓源和電阻串聯(lián)。負(fù)載電阻再次連接在等效電路的兩端。4） 根據(jù)串聯(lián)電路的定律分析負(fù)載電阻的電壓和電流。諾頓定理諾頓定理指出，它有可能簡(jiǎn)化任何線性電路，無(wú)論多么復(fù)雜，只用一個(gè)單一的電流源和并聯(lián)電阻連接到負(fù)載的等效電路。正如與戴維寧定理，“線性”的資格是相同的，在疊加定理發(fā)現(xiàn)：所有的基