電路分析與電子電路基礎(chǔ)電路復(fù)習(xí)(北郵計(jì)算機(jī))課件

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(dòng)態(tài)電路的時(shí)域分析第四章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析第五章基本半導(dǎo)體器件第六章基本放大電路第七章集成運(yùn)算放大電路第八章負(fù)反饋放大電路第九章直流穩(wěn)壓電源第十章波形產(chǎn)生與整形電路X電路與電子學(xué)基礎(chǔ)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(guān)聯(lián)參考方向3、功率X1-3基爾霍夫定律1、KCL（節(jié)點(diǎn)或封閉面）2、KVL1-4直流電路的基本元件

電阻、獨(dú)立源（理想、實(shí)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(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流入（或流出）該該節(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和為零。XKCL也適用于廣義節(jié)點(diǎn)（封閉面）。2-1等效的概念及等效變換分析1、電阻的串聯(lián)與分壓公式2、電阻的并聯(lián)與分流公式3、電源的等效變換X2-2復(fù)雜電路的系統(tǒng)分析方法1、支路電流法2、節(jié)點(diǎn)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(shí)際電壓源實(shí)際電流源實(shí)際電壓源/實(shí)際電流源節(jié)點(diǎn)電壓法的列寫規(guī)則X節(jié)點(diǎn)電壓法的列寫規(guī)則：本節(jié)點(diǎn)電壓乘以本節(jié)點(diǎn)自電導(dǎo)，加上相鄰節(jié)點(diǎn)電壓乘以本節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)之間的互電導(dǎo)，等于流入本節(jié)點(diǎn)所有電流源電流的代數(shù)和。節(jié)點(diǎn)電壓法的幾種特殊情況（1）若支路為電壓源與電阻串聯(lián)，則可等效為電流源與電阻并聯(lián)。（2）若電路中含有電流源與電阻串聯(lián)的支路，則在列節(jié)點(diǎn)方程時(shí)不考慮此電阻。（3）

若電路中含有理想電壓源支路，則設(shè)其支路電流i為未知量，同時(shí)增列一個(gè)電壓源支路電壓與相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓的方程。（4）當(dāng)電路中含有受控源時(shí)，把受控源當(dāng)作獨(dú)立源對待，按一般規(guī)則列寫?yīng)毩⒐?jié)點(diǎn)電壓方程。設(shè)法以節(jié)點(diǎn)電壓表示受控源的控制量，即每個(gè)控制量對應(yīng)一個(gè)輔助方程。戴維寧定理與諾頓定理X此時(shí)負(fù)載得到的最大功率為：由線性含源二端網(wǎng)絡(luò)傳遞給可變負(fù)載的功率為最大的條件是：負(fù)載應(yīng)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(huì)突然發(fā)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(jì)算初始值的步驟：1、畫出等效電路，其中，在直流激勵(lì)下的電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路，并根據(jù)該電路計(jì)算初始狀態(tài)和；2、根據(jù)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(jù)等效電路，用分析直流的方法計(jì)算電路中其他變量的初始值。零狀態(tài)響應(yīng)(z.s.r)：動(dòng)態(tài)元件的初始儲(chǔ)能為零時(shí)，僅由外加激勵(lì)引起的響應(yīng)（充電過程）。零輸入響應(yīng)(z.i.r)：外加激勵(lì)為零時(shí)，僅由動(dòng)態(tài)元件的非零初始狀態(tài)引起的響應(yīng)（放電過程）。全響應(yīng)：動(dòng)態(tài)元件處于非零初始狀態(tài)時(shí)，電路在外加激勵(lì)作用下的響應(yīng)，是零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)之和。X穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：電路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)一直存在的響應(yīng)。暫態(tài)響應(yīng)：具有指數(shù)形式，隨著時(shí)間增長逐漸趨于零的響應(yīng)。響應(yīng)的強(qiáng)制分量：形式由激勵(lì)決定的那部分響應(yīng)。響應(yīng)的自由分量：形式由電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)決定的那部分響應(yīng)。零輸入響應(yīng)X不僅適用于狀態(tài)變量，也適用于非狀態(tài)變量。只適用于狀態(tài)變量。零狀態(tài)響應(yīng)X一階電路的三要素法在直流激勵(lì)下，需要求一階動(dòng)態(tài)電路中任一支路的電壓、電流時(shí)，只需知道待求量的初始值、穩(wěn)態(tài)值和電路的時(shí)間常數(shù)三個(gè)量就能夠求得該量的解，這種方法就成為三要素法。暫態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)不僅適用于狀態(tài)變量，也適用于非狀態(tài)變量。對于狀態(tài)變量時(shí)間常數(shù)：電壓、電流衰減的快慢取決于時(shí)間常數(shù)的大小，越大，衰減越慢，反之則越快。X時(shí)間常數(shù)計(jì)算方法：根據(jù)電路，利用公式和計(jì)算。對于復(fù)雜電路，利用戴維南定理或諾頓定理將除動(dòng)態(tài)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(shí)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(shù)X4-7RLC電路的諧振1、RLC串聯(lián)諧振2、RLC并聯(lián)諧振第四章正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析4-6傳輸函數(shù)與濾波的基本知識(shí)正弦信號(hào)的有效值X

周期性電流的有效值等于周期性電流瞬時(shí)值的平方在一個(gè)周期內(nèi)的平均值再取平方根，即方均根值。正弦電流信號(hào)的有效值正弦電壓信號(hào)的有效值任一正弦信號(hào)的有效值總為其振幅的0.707倍。兩個(gè)同頻率的正弦量：定義相位差：二者同相二者反相正弦信號(hào)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(fù)數(shù)歐姆定律（相量形式）：電容元件的復(fù)數(shù)歐姆定律（相量形式）：根據(jù)KCL、KVL、歐姆定律及電路元件VCR的相量形式，運(yùn)用相量并引用阻抗和導(dǎo)納，則正弦穩(wěn)態(tài)電路的計(jì)算可以仿照電阻電路的處理方法進(jìn)行。這種利用相量對正弦穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行分析的方法稱為相量法。相量分析方法時(shí)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(guān)系。(3)

根據(jù)所求得的相量，寫出相應(yīng)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(jù)圖形特征解決問題的一種方法。有時(shí)只需計(jì)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(lián)電路通常以電流作為參考相量，并聯(lián)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(shù)為有效值。(3)

根據(jù)電路元件的VCR確定各相量間的相位關(guān)系。(4)

根據(jù)實(shí)部、虛部的正負(fù)確定相量所在的象限，從而確定相位角。5-1半導(dǎo)體基本理論1、P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體2、PN結(jié)X5-3晶體三極管1、工作原理2、特性曲線3、低頻小信號(hào)電路模型第五章基本半導(dǎo)體器件5-2晶體二極管1、工作原理及伏安特性2、穩(wěn)壓二極管N型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素（如磷、銻）后會(huì)出現(xiàn)多余電子，從而形成以自由電子為主的載流子，空穴為少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體叫做N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)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(shù)載流子，這種半導(dǎo)體叫做P型半導(dǎo)體。三價(jià)雜質(zhì)原子的空穴被填補(bǔ)后變成負(fù)離子五價(jià)雜質(zhì)原子缺少自由電子后變成正離子PN結(jié)由于濃度差，N區(qū)的多子（電子）向P區(qū)擴(kuò)散，從而形成帶正電的區(qū)域。同樣，P區(qū)的多子（空穴）向N區(qū)擴(kuò)散，使得P區(qū)有多余的電子，從而形成帶負(fù)電荷的區(qū)域。最終在PN結(jié)處形成空間電荷區(qū)（N正P負(fù)），該電荷區(qū)形成內(nèi)電場，方向由N區(qū)指向P區(qū)，正好阻止擴(kuò)散的繼續(xù)。隨著擴(kuò)散的繼續(xù)，內(nèi)電場也逐漸加強(qiáng)，最終達(dá)到擴(kuò)散與阻止擴(kuò)散的平衡狀態(tài)，于是空間電荷區(qū)的寬度穩(wěn)定下來，可以認(rèn)為載流子被耗盡，因此空間電荷區(qū)也稱為耗盡層。PN結(jié)加正向電壓——正向?qū)ㄈ绻赑N結(jié)的兩端外加電壓，將破壞原來的平衡狀態(tài)，半導(dǎo)體器件上施加的外電壓稱為偏置電壓。當(dāng)電源正極接到PN結(jié)的P端，負(fù)極接到PN結(jié)的N端，稱為正向偏置電壓。此時(shí)外加電場與內(nèi)電場方向相反，將多數(shù)載流子推向空間電荷區(qū)，外加電場削弱了內(nèi)電場（耗盡層變窄），引起載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)持續(xù)進(jìn)行，從而形成正向電流，PN結(jié)導(dǎo)通。PN結(jié)加反向電壓——反向截止當(dāng)電源正極接到PN結(jié)的N端，負(fù)極接到PN結(jié)的P端，稱為反向偏置電壓。此時(shí)外加電場與內(nèi)電場方向相同，使內(nèi)電場加強(qiáng)（耗盡層變寬），進(jìn)一步阻止載流子的擴(kuò)散，阻止電流的形成，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。2.二極管的伏安特性(正向特性)當(dāng)正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的影響是，二極管呈現(xiàn)很高的電阻特性，其正向特性的起始電流幾乎為零，該段區(qū)域稱為死區(qū)；隨著外加正向偏置電壓的升高，當(dāng)電壓足以克服內(nèi)電場的影響時(shí)，正向電流開始上升，二極管開始導(dǎo)通；正向?qū)妷海阂话惆凑展韫?.7V。外加正向偏置電壓超過死區(qū)電壓后，二極管內(nèi)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(qū)域稱為線性區(qū)；

反向截止；反向擊穿；穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管工作在擊穿區(qū)。由于齊納擊穿效應(yīng)，在維持一定的電流條件下，二極管的反向偏置電壓會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)固定數(shù)值，當(dāng)反向偏置電壓撤銷后，能恢復(fù)原來狀態(tài)。主要用于電壓限制和調(diào)整，也可作為電路的過電壓保護(hù)器件。穩(wěn)壓二極管的電路符號(hào)：三極管的工作原理對發(fā)射結(jié)（b－e結(jié)）施加正向偏置電壓，b－e結(jié)導(dǎo)通，大量自由電子因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越過發(fā)射結(jié)到達(dá)基區(qū)，產(chǎn)生由e向b的電子流。發(fā)射區(qū)不斷從電源得到補(bǔ)充電子，持續(xù)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電。對集電結(jié)（b－c結(jié)）施加反向偏置電壓，集電極就具有很強(qiáng)的a電子吸收能力。由于基區(qū)很薄，由發(fā)射區(qū)到達(dá)基區(qū)的電子小部分被基極空穴復(fù)合，由于基區(qū)接電源正極，電源將電子吸收，相當(dāng)于電源向基區(qū)持續(xù)提供空穴，形成基極電流。

發(fā)射極

集電極三極管的工作原理在一定范圍內(nèi)，集電極電流與基極電流保持了比較固定的比例關(guān)系，在此范圍內(nèi)，基極電流越大，集電極電流就越大，表現(xiàn)出三極管的放大特性。自由電子從發(fā)射區(qū)到達(dá)基區(qū)，基區(qū)很薄，又由于集電極具有很強(qiáng)的電子吸收能力，因此到達(dá)基區(qū)的大部分電子在外電場的作用下越過集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流。由于集電極所收集的電子數(shù)大于進(jìn)入基極的電子數(shù)，因此集電極電流大于基極電流。

發(fā)射極

集電極(2)當(dāng)UCE變大，使集電極反偏后，集電結(jié)內(nèi)電場很大，能將從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子中的絕大部分拉到集電區(qū)，從而形成了集電極電流IC?；鶇^(qū)復(fù)合減少，同樣的UBE下IB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)UCE=0V時(shí)，發(fā)射極與集電極短路，相當(dāng)于并聯(lián)的兩個(gè)二極管正向特性曲線。UCE=0VUCE

1V(3)當(dāng)UCE≥1V時(shí)，集電極已經(jīng)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(shù)IB與IC密切相關(guān)，IB不同對應(yīng)不同的曲線。對于某一曲線，當(dāng)UCE從零逐漸增大，集電結(jié)電場隨之增強(qiáng)，收集基區(qū)自由電子的能力也逐漸增大，因此IC也就逐漸增大。當(dāng)UCE增大到一定數(shù)值時(shí)，集電結(jié)電場足以將基區(qū)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(xiàn)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(gè)區(qū)域:1、截止區(qū)：IC接近零的區(qū)域，相當(dāng)IB=0的曲線的下方。其特征是發(fā)射極電壓小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反向偏置。此時(shí)IB=0，IC≤ICEO

。其中ICEO稱為穿透電流，即基極開路（IB=0）時(shí)，在集電極電源作用下的集電極和發(fā)射極之間形成的電流，ICEO值很小，通常忽略不計(jì)。輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:2、放大區(qū)（線性區(qū)）：IC平行于UCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。其特征是發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。此時(shí)IC幾乎僅僅決定于IB，而與UCE無關(guān)，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(gè)區(qū)域:3、飽和區(qū)：曲線上升和彎曲部分的區(qū)域。其特征是發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均處于正向偏置。臨界飽和：UCE=UBE，即UCB=0，集電區(qū)收集擴(kuò)散到基區(qū)自由電子的能力大大減弱，IB對IC的控制作用不復(fù)存在，三極管的放大作用消失；過飽和狀態(tài)：UCE<UBE，IC不僅與IB有關(guān)，而且明顯隨UCE的增大而增大，三極管的放大作用消失?！?-1基本共射放大電路1、靜態(tài)分析，包括估算法和圖解法2、動(dòng)態(tài)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(tài)分析§6-2其他放大電路1、射極輸出器的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析、特點(diǎn)§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(qū)和低頻區(qū)的特性和原因§6-5差分放大電路1、靜態(tài)分析、特點(diǎn)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(tài)分析，包括估算法和圖解法；動(dòng)態(tài)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(tài)分析§6-2其他放大電路1、射極輸出器的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析、特點(diǎn)§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(qū)和低頻區(qū)的特性和原因§6-5差分放大電路1、靜態(tài)分析、特點(diǎn)X