电工电子学(一)复习总结.pdf

1 电工电子学 一 复习提纲 第 1 章 电路的基本概念 定律与分析方法 1 电压 电流的参考方向 元件上电流与电压的正方向取一致 称为关联参考方向 2 任意元件功率的计算 确定电流 电压方向 判断 是否是关联参考方向 pu i pu i 关联参考方向 非关联参考方向 若0p 吸收功率 负载 若0p 放出功率 电源 3 电路的基本元件 1 电阻元件 1 关联方向时 uRi 或 1 iuGu R G 电导 单位 S 非关联方向时 uRi 2 功率 关联方向 非关联方向一致 2 2 u puii R R 所以电阻是消耗功率的元件 2 电容元件 C 单位 F 1 电流 电压取关联方向时 由 d d q i t 有 d d u iC t 电容电压不能突变 2 存储的电场能量 2 1 2 CC WCu 3 电感元件 L 单位 H 1 电流 电压取关联方向时 由 d d u t 磁链Li 有 d d i uL t 电感电流不能突变 2 存储的磁场能量 2 1 2 LL WLi 4 基尔霍夫定律的应用 1 KCL 所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零 若将闭合面视为广义节点 则 KCL 为 流出任意闭合面的电流代数和恒等于零 应用 KCL 可将并联的电流源合并为一个电流源 2 KVL 沿任一回路绕行一周 所有元件电压的代数和恒等于零 选取回路绕行方 向 电压正方向与回路绕行方向一致取正号 电流 电压取 关联方向时 电阻 电容 电感 2 KVL 也可应用于广义回路 应用 KVL 可将串联的电压源合并为一个电压源 电流不同的电流源不能串联 电压不同的电压源不能并联 5 回路一般分析方法 1 电源的等效变换 SS RR SSS UIR 不要把待求支路放入等效变换中 注意 a 与理想电流源串联的电阻 求以外电路 可将与电流源串联的电阻短路处理 b 与理想电压源并联的任意元件 在该元件处可视为开路 2 叠加原理 步骤 标出参考方向 画出各个电源单独作用时的电路 将其他电源除源 电压源短路 电流源断路 叠加求总量 总量是分量的代数和 注意正负号 3 戴维宁定理 任何一个有源二端线性网络 可用一电压源与电阻串联的实际电压源来等效 步骤 在电路中标出待求量的参考方向 找出待求支路 画出有源线性二段网络 求出有源二端电路的开路电压 Uoc 图 a 求等效电阻 Ro 法一 除源法 法二 公式法 oc o sc U R I 图 b 画出戴维宁等效电路 图 c 6 电位的计算 3 第 2 章 正弦交流电路 1 复数的运算 1 j1 90 j190 2 j1 2 设复数 12 jAaaa 12 jBbbb 则有 1122 j ABabab 1122 j ABabab A Ba b Aa Bb 2 正弦交流电的表示 msin uUt msin iIt UU II 有效值 m 2 U U m 2 I I 角速度 2 2 f T 3 正弦交流电的相量模型 1 电阻元件 R 电流电压同相位 2 电容元件 C 电压滞后电流 90 容抗 11 2 C X CfC 3 电感元件 L 电压超前电流 90 感抗2 L XLfL 4 正弦交流电路电压 电流相量关系计算 1 基尔霍夫定律的相量形式 KCL 0I KVL 0U 注意 电流相量I 电压相量U分别满足 KCL KVL 说明瞬时值 i u 分别满足 KCL KVL 但是最大值 Um Im 有效值 U I 一般不满足 2 阻抗 1 阻抗 U Z I 在 RLC 串联电路中 总阻抗j LC ZRXX 电抗 LC XXX 相位关系 大小关系 相量关系 瞬时值 有效值 电阻 R 同相位 电容 C 电压滞后 电流 90 电感 L 电压超前 电流 90 注 因u i的角不同 所以对于电容元件 不一定成立 电感元件同理 4 ZZ 其中 ui U Z I 阻抗模 阻抗角 当0 时 电路呈阻性 当0 时 电路呈容性 当0 时 电路呈感性 2 阻抗模 U Z I 在 RLC 串联电路中 2222 LC ZRXRXX 电阻 电容 电感 复阻抗 ZR 11 jj j C ZX CC jj L ZXL 阻抗模 ZR C ZX L ZX 阻抗角 0 90 90 3 阻抗的串 并联 12 12 12 12 ZZZ ZZ ZZZ ZZ 串联 并联 4 相量图法分析正弦交流电流 步骤 选定参考方向 串联电路以电流为参考方向 各元件通过的是同意电流 并联电 路以电压为参考方向 各元件上的电压相等 根据各元件上电流电压相位关系画出相量图 电阻0 电容90 电压滞 后于电流 90 电感90 电压超前于电流 90 5 正弦交流电路电功率的计算 有功功率 cosPUI W 只有电阻消耗有功功率 无功功率 sinQUI var 视在功率 SUI V A 22 SQP 功率因数角 即阻抗角 只有电容90 2 2 C C U QUII X X 只电感90 2 2 L L U QUII X X 0 时 感性负载 Z X XL XC R 功率三角形 S P Q QL QC RLC 串联电路的阻抗三 角形 5 6 功率因数的提高 提高功率因数cos 在感性负载两端并联电容器 1 2 tantan P C U 7 对称三相电路的分析计算 1 三相电源 正相相序 A B C 相位上彼此相差 120 采用星形 Y 连接 UP 相电压有效值 UL 线电压有效值 AP BP CP 0 120 120 UU UU UU 三相对称电压 瞬时值 相量值之和均为 0 LP 330UU 线电压大小是相电压的3倍 每个线电压比线电压相位超前30 2 负载星形 Y 连接 对称负载 每相负载复阻抗相等 星形连接时 LP LP 330UU II 中线作用 使不对称负载的相电压对称 若三相负载对称 则相 线电流对称 中线 电流为 0 3 负载三角形 连接 三角形连接时 LP LP 330 UU II 负载连接方式由负载的额定电压决定 P L U U 负载两端电压等于相电压星形连接 负载两端电压等于线电压三角形连接 4 三相电路的功率 对称负载 有功功率 L L 3cosPU I W 无功功率 L L 3sinQU I var 视在功率 22 LL SPQU I V A 当负载由星形连接变为三角形连接 相电流增加为原来的3倍 相电压增加到原来的 3倍 功率增加到原来的 3 倍 求每相负载 P P U Z I 再由功率因数cos 确定阻抗角 不对称负载时 P 只由 R 消耗 6 第 3 章 电路的暂态分析 1 一阶电路的三要素分析 步骤 1 计算初始值 0 f 根据换路前的瞬间电路求 0 C u 或 0 L i 电容视为开路 电感视为导线 由换路定则得 0 0 CC uu 0 0 LL ii 作出0t 时的等效电路 图 a 由 其求出 0 C i 或 0 L u 2 计算稳态值 f 作出电路达到新的稳态时的等效电路 图 b 电容视为开路 电感视为导线 3 计算时间常数 s 先计算换路后除源电路从 L 或 C 看进去的等效电路 图 c 的等效电阻 0 R C 为等效电容量 L 为等效电感量 对于 RC 电路 0 CR 对于 RL 电路 0 L R 4 将三要素代入 0 e t f tfff 7 第 4 章 常用半导体器件 1 半导体二极管 1 二极管的伏安特性 1 正向特性 T uV时 二极管导通 正向电阻较小 正向电流较大 2 反向特性 0u 时 二极管 S iI 反向饱和电流 接近 0 3 反向击穿特性 当 BR uU 反向击穿电压 被击穿 失去单向导电性 2 二极管应用电路分析 两个二极管并联时 二极管两端压差大的先导通 由先导 通二极管的压降计算其另一端的电压 从而使另一个二极管反 向截止 例 如图 输入电位 VA 3 V VB 0 V 电阻 R 接负电 源 12 V 设二极管的正向压降是 0 3V 求输出端电位 Vo 因为 VA高于 VB 所以 D1优先导通 二极管的正向压降是 0 3V 则 Vo 2 7V 当 D1导通后 D2因反偏而截止 2 双极型三极管 1 电流放大作用 发射结正偏 加正向电压 集电结反偏 对于 发射 结正偏的理解 发射结正偏 只需其电压方向与 BE 的箭头方向相关联即可 1 对于 NPN BE 0U BC 0U 即 CBE VVV 2 对于 PNP BE 0U BC 0U 即 CBE VVV 2 晶体管特性曲线 三个工作区 1 放大区 CB II 发射结正偏 集电结反偏 2 截止区 反射结 集电结均反偏 C 0I 3 饱和区 反射结 集电结均正偏 CCB 0IiI 例 给出三极管三个管脚电压 求半段三极管三个区及类型 硅管 锗管 NPN PNP a 先确定基极B电压VB 中间值 b 硅管 BE 0 6 0 8VU 锗管 BE 0 2 0 4VU 则可确定发射极 E c 集电极 C 的电压 VC最高的是 NPN VC最低的是 PNP 8 第 5 章 基本放大电路 1 共射极放大电路的分析计算 1 固定偏置 1 静态分析 将电容器 C 视为开路 则有 2 动态分析 B B I I 静态工作点过高 出现饱和失真 消除 适当减小基极电流 静态工作点过低 出现截至失真 消除 适当增大基极电流 小信号模拟法 2 射极分压偏置电路 静态工作点 Q IB IC UCE 9 1 静态分析 2 动态分析 3 射极偏置电路的改进 Re的作用 抑制静态工作点的变化 1 静态分析 2 动态分析 10 第 6 章 集成运算放大器及其应用 1 集成放大器的电压传输特性 理想模型 分析依据 1 符号 2 电压传输特性 右图 运放要工作在线性区必须有负反馈 3 理想模型 1 开环电压放大系数 u A 2 开环输入电阻 id r 3 开环输出电阻 o 0r 4 共模抑制比 CMR K 4 分析运放电路的依据 1 在线性区的依据 虚短 虚断 虚短 uu 相当于两输入端之间短路 虚断 0ii 相当于两输入端之间断路 2 在非线性区的依据 虚断0ii 2 负反馈放大电路 1 反馈的判断 1 电压反馈与电路反馈 反馈信号直接从输出端引出 为电压反馈 从负载电阻 RL靠近 地 端引出 是电流 反馈 2 串联反馈与并联反馈 反馈信号与输入信号接在不同的输入端 为串联反馈 反馈信号与输入信号接在相同 的输入端 为并联反馈 3 正反馈与负反馈 引入反馈后 使输入信号削弱的反馈为负反馈 即 difi XXXX 判断方法 电位的瞬时极性法 先假设输入信号为 然后按照基本放大器的性质 确定输出信号的极性 最后依照反馈的正负极性和上述定义作出结论 2 负反馈对放大电路的影响 放大倍数降低 提高放大倍数稳定性 改善放大电路非线性失真 电压负反馈 提高输出电压稳定性 电流负反馈 提高输出电流稳定性 串联 增大输入电阻 并联 减小输入电阻 电流 增大输出电阻 电压 减小输出电阻 3 集成运算放大器的线性应用 根据虚短 虚断分析 uu if 0iiii 进而列式分析 11 第 7 章 数字集成电路及其应用 1 基本逻辑运算及其化简 10 AAA A ABBAA BB A ABCABCA BCAB C ABCA BA CAB CABAC AA BAAABAA BA BAABABA AA BABAABA B ABA B 互补律 交换律 结合律 分配律 吸收律 反演律 A BAB A BA CB CA BA CABACBCABAC 冗余定律 2 各种逻辑门电路的符号及功能 与 门FA B 与非 门FA B 或 门FAB 或非 门FAB 非 门FA 异或 门FABABAB 同或 门FABABAB 3 三态门 与非门不用输出门的处理 FA B FAB 4 组合逻辑电路的分析步骤 1 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式 2 运用逻辑代数化简或变换 3 根据化简后的表达式列逻辑状态真值表 4 分析说明电路的逻辑功能 5 组合逻辑电路的设计步骤 1 根据逻辑要求 列真值表 2 由真值表写出逻辑表达式 利用真值表求逻辑表达式 找出 F 1 的行 同行之间是 与 关系 若含有 0 则对每 一 0 项取非 不同行之间是 或 关系 3 化简和变换逻辑表达式 4 画出逻辑电路图 12 6 数据选择器 1 四选一数据选择器 当1EN W 0 当0EN 数据选择器输出的逻辑函数 100101102103 WA A DA A DA A DA A D A1在前 A0在后 非 运算表示 0 否则 表示 1 如 10 A A即二进制 00 化为十进制 0 为 D 的下标 数据选择器的应用 设计逻辑电路步骤 1 写出 4 选 1 数据选择器的输出函数 2 将 F 转换为与或 表达式 将 F 与 W 比较 求得对应的 D0 D1 D2 D3 3 接线图 2 八选一数据选择器 210021012102210321042105