电工电子技术导论课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-7-22,谢谢欣赏,1,电工电子技术导论,国 防 科 学 技 术 大 学,机电工程与自动化学院,谢谢欣赏,2019-7-22,1电工电子技术导论 国 防 科 学 技 术 大 学谢谢,2,第,1,章 电路模型和电路定理,第,2,章 电路的分析方法,第,3,章 正弦交流电路,第,4,章 电路的暂态分析,第,5,章 半导体器件基础,第,6,章 基本逻辑运算与逻辑门,第,7,章 基本组态放大电路,第,8,章 数制与码制,课程主要内容,谢谢欣赏,2019-7-22,2第1章 电路模型和电路定理课程主要内容谢谢欣赏2019-7,3,第,1,章,.,电路模型和电路定理,1.1,电路与电路模型,1.2,电路的基本物理量及参考方向,1.3,无源电路元件,1.4,有源电路元件,1.5,基尔霍夫定律,1.6,电路的基本状态,谢谢欣赏,2019-7-22,3 1.1 电路与电路模型 谢谢欣赏2019,4,电路分析研究的对象是电路模型,电路中的主要变量是电流和电压,它们受到两种规律的约束（两类约束）,一是元件本身伏安关系的约束（,VAR,）,二是电路连接方式的约束（,KVL,、,KCL,）,本章主要介绍几个基本元件（,R,、,L,、,C,、,V,S,、,I,S,、及受 控电源）和,KVL,、,KCL,谢谢欣赏,2019-7-22,4电路分析研究的对象是电路模型二是电路连接方式的约束（KVL,5,1.1,电路及电路模型、集总假设,1.1.1,电路及电路模型,电路：,是由电工设备组合后的总称，并提供电流流过的路径。,功能及作用：,a.,实现能量的转换和传输,b.,信号的传递与处理,c.,测量信息,d.,存储信息,谢谢欣赏,2019-7-22,5 1.1电路及电路模型、集总假设 功能及作用：谢谢欣,6,1.1.2,电路模型与集总假设,在一定条件下（集总假设）,R-,电能的消耗,C-,电场的储能,L-,磁场的储能,集总假设的条件：,对于集总元件连接成的电路，不论其连接方式如,何。只要其电路尺寸远小于电路工作最高频率所对应的,波长，都称为集总电路。,谢谢欣赏,2019-7-22,61.1.2电路模型与集总假设集总假设的条件：谢谢欣赏201,7,例：电力网的工作频率为,50HZ,，它的波长为,6000KM,在本课程中所讨论的电路均满足此条件。,电子技术,-,分布参数（,1000HZ,）,高频电路,-,高频参数（,1M,以上）,谢谢欣赏,2019-7-22,7例：电力网的工作频率为50HZ，它的波长为6000KM在本,8,1.2,参考方向（,Reference direction,）,参考方向是电路理论中一个最基本的概念，分析电路之,前，首先要假定电路中各电流，电压的参考方向。,1.2.1,电流（,current,）,单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度，用,以衡量电流的大小,即,:,单位：,A,mA A (10,3,进位,),谢谢欣赏,2019-7-22,8 1.2参考方向（Reference directio,9,说明实际方向与参考方向一致。,说明实际方向与参考方向相反。,1.2.2,电压,Voltage,电路中,a,、,b,两点间的电压表明了单位正电荷由,a,点转,移到,b,点时所获得或失去的能量。,谢谢欣赏,2019-7-22,9说明实际方向与参考方向一致。说明实际方向与参考方向相反。1,10,即：,单位：,V,m,V V KV (10,3,进位,),正方向（参考方向），与电流一样。,U,0,与参考方向一致,U,0,（消耗功率）,P,0,消耗功率,P,0,产生功率,谢谢欣赏,2019-7-22,121.2.4 功率 （Power）直流：单位：mw,13,1.3,无源元件,(nactive element),有源元件：其,P,0,（消耗）线性,R,、,L,、,C,耦合元件（变,压器）。,1.3.1,电阻元件 （,Resistor,）,用,R,表示 （一致参考方向）,谢谢欣赏,2019-7-22,13 1.3 无源元件 (nactive elemen,14,1.3.1.1,线性电阻,如果特性曲线是经过坐标原点的直线，则称之为线性电阻元件。,伏安关系为欧姆定侓：,U=IR,谢谢欣赏,2019-7-22,141.3.1.1线性电阻伏安关系为欧姆定侓：U=IR,15,1.3.1.2,非线性电阻,(nonliner Resistor),如果特性曲线不是经过原点的直线则称为非线性电阻。,谢谢欣赏,2019-7-22,151.3.1.2 非线性电阻 (nonliner R,16,1.3.2,电容元件,1,、定义：（,q=c,u,）,一个二端元件如果在任一时刻,t,，它的电荷量,q(t),与它的电压,u(t),关系可以用,u,、,q,平面上的一条曲线来描述，则该元件称为电容元件。,谢谢欣赏,2019-7-22,161.3.2 电容元件1、定义：（q=cu）,17,1.3.2.1,电容元件的伏安特性。（,VAR,）,谢谢欣赏,2019-7-22,17 1.3.2.1电容元件的伏安特性。（VAR）谢谢欣赏2,18,当,u0,，但,=0,i=0,这就是说明电容器不能通过直流电。,当,u=0,，但,0,i0,说明：在某一时刻电容的电流取决于该时刻电容电压的变,化率。,i(t),有限,有限,u,不能改变,用数学知识可以证明：如果通过线性电容器的电流,i(t),在闭区间,O,，,T,有界。则在开区间（,O,，,T,）内，,u(t),是一个连续函数。不能突变。,t,=,0,时,u(o),=,0,称为电压连续性原理。,谢谢欣赏,2019-7-22,18当u0，但 =0 i=0这就是说明电容器不,19,由 可得：,=,电容上电压与电荷有关。与历史有关，故也,称为电容电压。具有记忆功能。,（记忆是电流）,当,to=0,时；（一般取法）,u,c,(o),称为电容的初始值。,谢谢欣赏,2019-7-22,19由 可得：=电容上,20,1.3.2.1,电容的贮能,储能,;,=,=,若,u,c,(to)=0,则：,谢谢欣赏,2019-7-22,201.3.2.1电容的贮能 储能;=若uc(t,21,例题：将,C=2F,，初始电压为,-0.5V,，接上电源。已知电源的电流波形,i(t),。试求,u,c,(t),。,解：采用分段积分法,：,1).t,2,时,i(t),=,0 u,c,(t),=-,0.5(v),记忆（保持）见,u,c,(t),波形,谢谢欣赏,2019-7-22,21例题：将C=2F，初始电压为-0.5V，接上电源。已知电,22,1.3.3,电感元件,定义：,一个二端元件如果在任一时刻,t,，它的磁通,(t),同它的电流,i,（,t,）之间的关系可以用,i,，,平面上一条曲线来确定，则此,元件称电感元件。,由物理中可知：,=,LI,由电磁感应定律可知：由变化的磁,通就会产生电压。,谢谢欣赏,2019-7-22,221.3.3 电感元件由电磁感应定律可知：由变化的磁谢谢,23,当,i=0,若,0,则,u,0,交流,当,i,0,若,=0 则,u,=0,直流 （短路）,若,u(t),为有限值，则,i(t),不能突变。,即：电感上电流不能突变。（,u,c,、,i,L,不能突变）,同样：,=,故电感是个记忆元件，它记忆电压。,贮能：,谢谢欣赏,2019-7-22,23当 i=0 若 0,24,1.4,有源元件,电压源（,Voltage source,）,电流源（,current source,）,受控源（,Controlled source,）,1.4.1,电压源,基本特性：,1),电压源端电压是一个恒定的数值,Us,，（或保持按一定规律变化,的时间函数,u,s,(t),），与通过电流无关。,2),输出电流的大小与外部电路有关。,谢谢欣赏,2019-7-22,24 1.4 有源元件基本特性：谢谢欣赏2019,25,以上表明电压源端电压不变（符合第,1,条特性）。,输出电流大小与外电路有关（符合第,2,条特性）。,用理想电压源和理想电阻元件串联可以来构成实际电源。,谢谢欣赏,2019-7-22,25以上表明电压源端电压不变（符合第1条特性）。谢谢欣赏20,26,1.4.2,电流源,基本特性：,a.,输出电流是一个恒定值,Is,或者一定规律变化的时间函数,i,s,(t),，与端,电压无关。,b.,电流源两端的电压与外电路有关。,谢谢欣赏,2019-7-22,261.4.2 电流源基本特性：谢谢欣赏2019-7-22,27,实际电流源可用理想电流源与电阻并联来表示,谢谢欣赏,2019-7-22,27实际电流源可用理想电流源与电阻并联来表示谢谢欣赏2019,28,1.4.3,两种实际电源模型的等效变换,等效是一个什么概念。（对外电路而言）,二端网络（单口网络）：,有源二端网络,：电路内部含有独立电源时为有源二端网络,N,无源二端网络,：电路内部不含有独立电源时为无源二端网络,No,。,由定义可知：一个电阻、电容、电感、电源都是二端网络的最简,单的形式。,谢谢欣赏,2019-7-22,281.4.3 两种实际电源模型的等效变换等效是一个什么概,29,例,:,注意：等效是对外电路而言。电路内部并不相等,谢谢欣赏,2019-7-22,29例:注意：等效是对外电路而言。电路内部并不相等谢谢欣赏2,30,例,:,二个电路端口的,VAR,完全相同，则二个电路等效。,谢谢欣赏,2019-7-22,30例:二个电路端口的VAR完全相同，则二个电路等效。谢谢欣,31,回到实际电源模型上来,那么这二个电源（实际）可以互换，已知电压源参数（,Us,、,Rs,）,谢谢欣赏,2019-7-22,31回到实际电源模型上来那么这二个电源（实际）可以互换，已知,32,若已知：,Is,、,Rs,由等效原则：,谢谢欣赏,2019-7-22,32若已知：Is、Rs 由等效原则：谢谢欣赏2019,33,例,1:,例,2:,谢谢欣赏,2019-7-22,33例1:例2:谢谢欣赏2019-7-22,34,接前例,谢谢欣赏,2019-7-22,34接前例谢谢欣赏2019-7-22,35,例：化简等效电路：,谢谢欣赏,2019-7-22,35例：化简等效电路：谢谢欣赏2019-7-22,36,谢谢欣赏,2019-7-22,36谢谢欣赏2019-7-22,37,1.4.4,受控电源,(Controlled Source),定义：,受控源是一个具有两条支路的元件，其中支路,2,不是电压源就,是电流源，而支路,1,不是开路就是短路。支路,2,中的电源受支路,1,中的电压或电流的控制。,（支路,1,开、短；支路,2,电流、电压；）,1.4.4.1,电压受控源（支路,2,是电压源时）固定支路,2,a.VCVS (Voltage Controlled Voltage Source),谢谢欣赏,2019-7-22,37 1.4.4 受控电源 (Cont,38,b.CCVS,（,Current Controlled Voltage Source,）,支路,2,是电压源。支路,1,是短路。,1.4.4.2,电流受控源 （支路,2,是电流源）,a.VCCS (,支路,1,，开路,),谢谢欣赏,2019-7-22,38b.CCVS（Current Controlled,39,b.CCCS (Current Controlled Current Source),R,1,=0 u,1,=0,i,2,=,i1,电流放大系数,受控源的应用,谢谢欣赏,2019-7-22,39b.CCCS (Current Control,40,1.5,额定值和电功率,(,自学,),1.6,克希荷夫定律 （基尔霍夫定律）第,2,个约束,1.6.1,几个名词,1.,支路,(branch):,电路中的每个分支称为支路,且通过同一电流。,2.,节点,(node):,电路中三条或三条以上支路的联