电工电子技术教案

精品文档 1欢迎下载 第 一 讲 教学章节教学章节 第一章 电路和电路元件 1 1 1 2 电路与电路模型 电路的基本物理量 教学要求教学要求 1 熟悉强电和弱电电路 2 掌握电路元件及其模型 3 掌握电流 电压 及其参考方向 4 了解功率正负的含义 5 掌握电阻 电感和电容元件的伏安特性 教学重点教学重点 电路元件及其模型 电流 电压及其参考方向 电阻 电感和电容元件的伏 安特性 教学难点教学难点 电流 电压及其参考方向 电感和电容元件的伏安特性 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论发言 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 电路一 引入 电路 1 电路及其组成 电源 中间环节 负载 2 电路的作用 传输 分配 转换电能 能量领域 强电 电路 传送 处理 储存信号 信息领域 弱电 电路 二 电路元件和电路模型二 电路元件和电路模型 电路模型 从实际电路中抽象出来的 由理想元件组成的电路 理想元件是假想元件 具有单一的电磁性质 具有精确的定义与相应的数学模型 理想电阻 理想电感 理想电容 三 电流 电压及其参考方向三 电流 电压及其参考方向 1 电流及其参考方向 电流的定义 单位时间内通过导体横截面的电荷量 直流电流和交流电流 电流的实际方向与参考方向 正电荷移动的方向为电流的实际方向 为计算而假设的方向 称为参考方向 参考方向可以任意设定 参考方向可以用箭头表示 也可以用双下标表示 如 Iab 电流的参考方向与实际方向相同 电流为正值 与实际方向相反则为负值 例 设下图电流表达式为 判断 t 为 0 001s 和 0 006s 时的电流实际方向 2 电压及其参考方向 1 电压的定义 电场力把单位正电荷从 a 点移动倒 b 点所做的功 称为 a b 两点之 间的电压 即 dW 0 时 u 0 说明 a 点电位高于 b 点电位 正电荷在移动过程中失去能量 dW 0 时 u 0 元件或电路在吸收功率 等效为负载 若p 0 元件或电路在发出功率 等效为电源 1 21 2 电阻 电感和电容元件电阻 电感和电容元件 五 电阻元件五 电阻元件 伏安特性 在任一时刻 电阻上的电压只取决于这一时刻流过的电流 与以前的电流大小无关 功率 电阻是一个纯耗能元件 实际电阻元件是有额定功率的 消耗的功率不允许超过额定值 否则元件有损坏的危险 有线性电阻和非线性电阻 六 电感元件六 电感元件 伏安特性 电感元件为动态元件 只有变化的电流才会产生电压 在直流 电路中 电感相当于短路线 功率 电感不耗能可以储能 但不产生能量 电感是一个无源元件 七 电容元件七 电容元件 伏安特性 电容是一个动态元件 直流电路中电容相当于开路 功率 电容不耗能可以储能 但不产生能量 电容是一个无源元件 八 实际元件的主要参数及电路模型八 实际元件的主要参数及电路模型 作业 1 1 1 1 2 2 1 2 5 pui uRi 2 22 u puiRiGu R d d i uL t 2 1 2 L WLi t ddd ddd qCuu iC ttt 2 1 2 C WCu t R u i eL u i LC u i 精品文档 3欢迎下载 第 二 讲 教学章节教学章节 第一章 电路和电路元件 1 3 1 4 独立电源元件 二极管 教学要求教学要求 1 熟悉电压源和电流源 2 掌握两种电源模型的等效 3 熟练掌握二极 管的特性 4 掌握稳压二极管 发光二极管和光电二极管的特点 教学重点教学重点 两种电源模型的等效 二极管的特性 稳压二极管 发光二极管和光电二极 管的特点 教学难点教学难点 两种电源模型的等效 二极管的特性 稳压二极管工作状态 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系实际 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 电压源和电流源一 引入 电压源和电流源 1 电压源 两端的电压仅由自身决定 与流过的电流及外电路无关 流过的电流由外电路决定 电压源置零 等效于两端短路 电压源不允许外电路短路 2 电流源 电流源的电流仅由自身决定 与两端的电压无关 两端的电压由外电路决定 电流源置零 等效于两端开路 电流源不允许外电路开路 二 实际电源的模型实际电源的模型 1 电压源模型 2 电流源模型 3 两种电源模型的等效 1 41 4 二极管二极管 三 三 PNPN 结及其单相导电性结及其单相导电性 二极管的结构和电路符号如图所示 VD 是文字符号 R U Us R UIs 精品文档 4欢迎下载 PN结加正向电压 四 二极管的主要特性和主要参数四 二极管的主要特性和主要参数 1 正偏导通 2 反偏截止 3 二极管的伏安特性 正向特性 二极管正向电压超过某一数值时电流开始快速增长 对应的电压称为死 区电压 也称阈值电压或开启电压 记作UT 二极管导通时的正向电压称为二极管导通 电压或管压降 记作UD 方向特性 二极管反向电流一般很小 小功率硅管为几 A 锗管为几十 A 反向击穿特性 反向电压增高到一定数值U BR 时 二极管反向电流急剧增大 这 种现象称为反向击穿 五 二极管的工作点和理想特性五 二极管的工作点和理想特性 六 稳压二极管六 稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管 稳压二极管的符号 伏安特性和 典型应用电路 七 发光二极管和光电二极管七 发光二极管和光电二极管 发光二极管工作在正向偏置状态 光电二极管又称光敏二极管 它工作在反向偏置状态 作业 1 3 1 1 3 4 1 3 5 1 4 1 1 4 2 10 20 30 50 100 0 51 0 UB iD A uD V O 锗硅 iD mA D uD iD 正向特性 反向特性 R UD ID Us D UDUs ID Q N O M sU R OuD iD UON U1 IZ UR UZ Uo ILI DZ R RL UZ uZO uZ iZ 稳压区 iZ IZ IZM R E I D R E I D 精品文档 5欢迎下载 第 三 讲 教学章节教学章节 第一章 电路和电路元件 1 5 双极性晶体管 教学要求教学要求 1 了解双极性晶体管的结构 2 熟练掌握三极管的三种工作状态及相应 PN 结的偏置状况 3 熟悉晶体管的输入输出特性曲线及分区情况 4 掌握晶体管简化小 信号模型 5 了解绝缘栅场效应管的结构和特性曲线 教学重点教学重点 三极管的三种工作状态及相应 PN 结的偏置状况 晶体管的输入输出特性曲 线及分区情况 晶体管简化小信号模型 教学难点教学难点 晶体管的输入输出特性曲线及分区情况 晶体管简化小信号模型 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 基本结构和电流放大作用一 引入 基本结构和电流放大作用 1 晶体管结构 2 三极管分类 按结构分为 NPN 和 PNP 管 按用途分为放大管 开关管和功率管 按管芯材料分为 硅管 锗管和化合物管 3 三极管用于放大的条件 三极管用于放大的条件是 发射结正向偏置 集电结反向偏置 NPN 管 UC UB UE PNP 管 UC UB UE 电流放大作用 小的基极电流变化量 大的集电极电流变化量 具有电流放大作用 电流控制作用 电流控制型器件 4 三极管内部载流子运动规律 以 NPN 管为例 给三极管加上合适的偏置电压 1 发射区向基区注入电子 形成发射极电流 2 电子在基区扩散与复合 形成基 极电流 3 集电区收集电子形成集电极电流 iE iB iC P N N C E B 集电结 发射结发射区 基区 集电区 B E C B E C P N C E B 集电结 发射结发射区 基区 集电区 P N N P E B C IC UBB UCC IB IE RB RC 精品文档 6欢迎下载 二 晶体三极管的特性曲线和主要参数二 晶体三极管的特性曲线和主要参数 1 共发射极输入和输出特性曲线 输入特性曲线分 死区 非线性区 线性区 常用UCE 1V 的一条曲线来代表所有 输入特性曲线 通常输出特性曲线分为 3 个区域 饱和区 发射结 集电结均正向偏置 IC受UCE显著控制的区域 UCE的数值较小 一般UCEUGS th 开启电压 时形成导电沟道 反型层 2 UGS对漏极电流ID的控制作用 UDS恒定 3 漏源电压UDS对漏极ID电流的控制作用 UGS恒定 且大于UT N N N沟道耗尽层 SGD SiO2 B P衬底 G D S B G D S B G D S B G D S B 精品文档 8欢迎下载 二 特性曲线和主要参数二 特性曲线和主要参数 1 特性曲线 耗尽型 NMOS 管的特性曲线 NMOS 管 PMOS 管 增强型 MOS 管的转移特性 输出特性分为 3 个区 可变电阻区 恒流区和截止区 输出特性 转移特性 2 主要参数 三 简化的小信号模型三 简化的小信号模型 栅源电阻很大 栅极电流 栅源电压控制漏极电流 电压控制电流源模型 四 第一章部分习题讲解四 第一章部分习题讲解 作业 第一章习题复习 G D S UGG UDD RD ID UDS UGS uDS VO iD mA 1020 1 2 3 4 可变电阻区 线性放大区 UGS 2V UGS 1V UGS 0V UGS 1V uGS VO iD mA 2 2 1 UGS off UDS 10V IDSS uGS O iD UGS th UGS th uGS iD O DDSGS if UU 常数 DGSDS if UU 常数 gm UGS IB ID UGS GD S 0 G I 精品文档 9欢迎下载 第 五 讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 1 基尔霍夫定律 教学要求教学要求 1 熟练掌握基尔霍夫定律 2 掌握支路电流法及其使用条件 教学重点教学重点 基尔霍夫定律 支路电流法 教学难点教学难点 根据实际电路如何灵活应用上述定理 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论发言 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 基尔霍夫定律一 引入 基尔霍夫定律 有关的电路名词 支路 节点 回路 网孔 1 基尔霍夫电流定律 KCL 任一时刻 流入一个节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和 对节点 a 应用 KCL 可写i1 i3 i4 i2 i5 或i1 i2 i3 i4 i5 0 写成一般形式即 i 0 KCL 的推广 i1 i2 i3 0 2 基尔霍夫电压定律 KVL 任何时刻 在任一闭合回路上的所有支路电压的代数和恒等于零 写成表示式为 u 0 对图示电路 有 即 写成一般形式 精品文档 10欢迎下载 二 支路电流法二 支路电流法 利用支路电流法解题的步骤 1 任意标定各支路电流的参考方向和网孔绕行方向 2 用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程 有 n 个节点 就可以列出 n 1 个独立 电流方程 3 用基尔霍夫电压定律列出 L b n 1 个网孔方程 说明 L 指的是网孔数 b 指是支路数 n 指的是节点数 4 代入已知数据求解方程组 确定各支路电流及方向 对于节点 A 有 I1 I2 I 电路中共有二个网孔 分别对左 右两个网孔列电压方程 I1 R1 I2 R2 E2 E1 0 I R I2 R2 E2 0 I1 10A I2 5A I 5A 特例 某一支路电流已知 可以少列一个电流方程 作业 2 1 1 2 1 2 2 1 6 精品文档 11欢迎下载 第 六 讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 2 叠加定理及等效电源定理 教学要求教学要求 1 熟练使用叠加定理求解问题 2 熟练掌握电路的戴维南等效和诺顿等效 运用戴维南和诺顿定理进行计算 教学重点教学重点 叠加定理应用 电路的戴维南等效和诺顿等效 教学难点教学难点 叠加定理应用 利用戴维南和诺顿定理对电路进行相关分析 计算 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 等效电源定理一 引入 等效电源定理 1 叠加定理 叠加原理 在线性电路中 由多个独立源共同作用产生的响应 支路电压或电流 等于 各独立源单独作用时所产生的响应分量代数和 注意事项 叠加原理只适用于线性电路 线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算 但功率一般不用叠加原理计算 3 不作用电源的处理 电压源不作用 即 uS 0 相当于短路线 电流源不作用 即 is 0 相当于断路 例 用叠加原理计算例图所示电路中的电流 i 并计算 4 电阻上消耗的功率 2 戴维南定理 何一个有源二端网络 只要其中的元件都是线性的 都可以用一个电压源与电阻相 串联的模型来替代 电压源的电压等于有源二端网络的开路电压uOC 电阻等于该网络 中所有电压源短路 电流源开路时的等效电阻R0 R0称为等效内阻 把需要计算电流的支路单独划出 电路的其余部分成为一个有源二端网络 将有源二 端网络变换为等效电压源模型 使复杂电路变换为单回路电路 戴维宁电路 uS iS R1 R2 i a 原原电电路路 uS R1 R2 i1 b uS单单独独作作用用 iS R1 R2 i2 c iS单单独独作作用用 精品文档 12欢迎下载 求等效电压源模型的电压 S 等于有源二端网络的开路电压 求等效电压源模型的内阻 0 等于相应的无源二端网络的等效电阻 由戴维宁电路算出所求支路的电流 用全电路欧姆定律计算 适用范围 只需要计算电路中某一指定支路的电流 电压 例 例 试用戴维宁定理重解 解 解 a a 将原电路用戴维宁等效电路代替 b b 求电压源模型的理想电压源电压 S 故 S 0 I1R2 I2R4 0 15 10 0 1 40 V 2 5V c c 求电压源模型的内阻R0 d d 由戴维宁等效电路求出通过 BD 支路的电流 精品文档 13欢迎下载 3 诺顿定理 任何一个有源线性单口网络都可以用一个电流源和电阻的并联来等效代替 等效电 流源的电流等于有源二端网络的短路电流I ISC SC 等效电阻等于有源二端网络中除去所有 电源 电压源短路 电流源开路 后所得到的无源单口网络的等效电阻R RO O 例 作业 2 2 1 2 2 2 2 2 4 2 2 5 有有源源 单单口口 网网络络 RL b i u RL a b i u RO iSC b 20O 50V 30O 1A 2O iSC u 精品文档 14欢迎下载 2 T 第 七 讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 3 1 2 3 2 正弦量的三要素 正弦量的向量表示 方法 教学要求教学要求 1 理解正弦交流电的三要素以及相位差和有效值的概念 2 理解正弦交流电 的各种表示方法及互相间的关系 掌握正弦交流电的相量表示法 教学重点教学重点 正弦交流电的相量表示法 教学难点教学难点 正弦交流电的相量表示法 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 正弦量的三要素 正弦交流电 随时间按正弦规律周期性变化的电压 u 和电流 i 1 最大值 幅值 2 角频率 单位时间内正弦函数辐角的增长值 rad s 2 T 3 初相位 计时开始时刻正弦量的相位角 rad 或 例 某正弦电压的最大值Um 310V 初相角 u 30 某正弦电流的最大值Im 14 1A 初相角 i 60 它们的频率均为 50HZ 试分别写出电压和电流的瞬时值表 达式 并画出它们的波形 解 电压的瞬时值表达式为 u Um sin t u 310 sin 2 f t u V 310 sin 314 t 30 V 电流的瞬时值表达式为 i Im sin t i 14 1 sin 314t 60 A 4 相位差 两个同频率正弦量的初相角之差 t u t i u i 30 60 90 二 正弦量的相量表示法二 正弦量的相量表示法 1 复数及其运算 t i 正弦量随时间变化的进程 精品文档 15欢迎下载 2 相量与正弦量的关系 相量与正弦量之间存在着一一对应的关系 例如 其中 称为相量 3 相量的运算 同频率正弦量的加 减 乘 除运算可转换为相应的相量运算 作业 2 3 2 2 3 3 精品文档 16欢迎下载 第 八 讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 3 3 2 3 6 正弦交流电路 教学要求教学要求 1 熟练掌握电阻 电感 电容元件上电压与电流关系的向量形式 2 掌握 简单正弦交流电路的计算 3 掌握交流电路的有功功率 无功功率和视在功率 4 掌 握 RLC 电路中的串并联谐振特点 教学重点教学重点 电阻 电感 电容元件上电压与电流关系的向量形式 简单正弦交流电路的 计算 教学难点教学难点 简单正弦交流电路的计算 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 电阻 电感 电容元件上电压与电流关系的向量形式一 引入 电阻 电感 电容元件上电压与电流关系的向量形式 1 电阻元件 则 式中UR RIR u i 电阻元件上电压与电流的相量关系 2 电感元件 电感元件上电压与电流的相量关系 3 电容元件 电容元件上电压与电流的相量关系 精品文档 17欢迎下载 二 简单正弦交流电路的计算二 简单正弦交流电路的计算 1 基本元件串联正弦交流电路 2 多阻抗串联 并联正弦交流电路 三 交流电路的功率三 交流电路的功率 瞬时功率 图所示无源二端网络 正弦电压u和电流i频率相同 参考方向如图 设 图示网络的瞬时功率和平均功率 有功功率 分别为 无功功率 视在功率 S UI S S2 2 P P2 2 Q Q2 2 四 四 RLCRLC 电路中的谐振电路中的谐振 1 串联谐振 特点 1 谐振时 阻抗最小且为纯电阻 2 谐振时 电路中电流最大 且与外加 电压同相 3 谐振时 电感与电容两端电压相等 且相位相反 2 并联谐振 特点 1 谐振时 阻抗最大且为纯电阻 2 谐振时 电路中电流最小 且与外加 电压同相 3 谐振时 电感支路电流与电容支路电流近似相等 作业 2 3 6 2 3 9 2 3 13 2 3 15 精品文档 18欢迎下载 第十一讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 4 三相交流电路 教学要求教学要求 1 掌握三相电源电压及其特点 2 掌握对称负载时三相电路的计算 3 熟悉三相交流电路的功率 4 熟悉负载时星型和三角形联接时电路的相电压和相电压 之间以及相电流和线电流之间的关系 教学重点教学重点 相电源电压及其特点 对称负载时三相电路的计算 负载时星型和三角形联 接时电路的相电压和相电压之间以及相电流和线电流之间的关系 教学难点教学难点 对称负载时三相电路的计算 负载时星型和三角形联接时电路的相电压和相 电压之间以及相电流和线电流之间的关系 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 三相交流电源一 引入 三相交流电源 三相电源电压及其特点 三相电源是由三个同频率 等振幅而相位依次相差 120120 的正弦电压源组成 U U N N V V 三条线称为端线或相线 俗称火线 N N 称为中线或零线 对称三相电压的一个特点是 在任何瞬时它们的电压之和为零 Y 形联接中线电压与相电压的关系 二 三相电路的计算二 三相电路的计算 1 负载星形联接 各负载电流 中性线电流 精品文档 19欢迎下载 1 三相对称负载 2 三相不对称负载 2 负载三角形联接 3 三相电路的功率 在三相电路中 三相负载吸收的有功功率等于每相负载吸收的有功功率之和 若负载对称 则总功率 得 作业 2 4 3 2 4 7 cos3 PPI UP cos3 LLI UP 精品文档 20欢迎下载 第 十二讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 5 2 6 1 非正弦交流电路 换路定律 教学要求教学要求 1 了解非正弦周期信号的分解 2 了解非正弦周期信号作用下线性电路分 析计算要点 3 熟练掌握换路定律 教学重点教学重点 换路定律 教学难点教学难点 非正弦周期信号的分解 非正弦周期信号作用下线性电路计算 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 一 引入 非正弦周期信号 不是正弦波 按周期规律变化 二 非正弦周期信号的分解二 非正弦周期信号的分解 式中 A0 零次谐波 直流分量 基波 交流分量 二次谐波 交流分量 k 次谐波 交流分量 几个简单的非正弦波的谐波分量的表示式 三 非正弦周期信号作用下线性电路的计算三 非正弦周期信号作用下线性电路的计算 分析计算要点 1 利用傅里叶级数 将非正弦周期函数分解为恒定分量和各次正弦谐波分量相加 的结果 2 利用正弦交流电路的计算方法 对各次谐波分量分别计算 注意 对交流各次 谐波的XL XC不同 对直流C相当于开路 L相当于短路 3 将以上计算结果 用瞬时值叠加 注意 不同频率的正弦量相加 不能用相量 计算 也不能将各分量的有效值直接相加 sin 2sin sin m1m20m10kk tkAtAtAAtf sin 01m tA 1m2 2sin tA sin mkk tkA sin 5 1 sin 3 1 sin 4 矩形波 1 ttt A tf 5sin 25 1 9sin 9 1 sin 8 等腰三角波 2 2 ttt A tf 3sin 3 1 2sin 2 1 sin 2 锯齿波 3 ttt AA tf tcos6 35 1 tcos4 15 1 tcos2 3 1 2 1 4 正弦整流全波 4 A tf 精品文档 21欢迎下载 例 1 方波信号激励的 RLC 串联电路中 已知 求电流 i 四 换路定律四 换路定律 动态电路中开关闭合或断开 电源变化 电路参数变化引起过渡过程 这种电路变 化称为换路 如果换路在t 0 时刻发生 并且认为瞬间完成 则换路前一瞬间记作 0 换路后一 瞬间记作 0 换路定律叙述如下 1 换路后瞬间 如果流入 或流出 电容的电流为有限值 则其两端电压不能跃 变 即换路前后瞬间 电容电压保持不变 表达式为uC 0 uC 0 2 换路后瞬间 如果电感两端电压为有限值 则电感电流保持不变 表达式为 iL 0 iL 0 例 在图 a 所示的电路中 在t 0 时刻开关 S 闭合 求换路后各电流和电压的初始 值 解 1 求uC 0 和iL 0 作 t 0 时直流稳态电路图 b 电容元件视为开路 电感元件视为短路 2 求t 0 时的初始值 由换路定律得 作业 2 5 1 2 6 1 0 02ST80V U 22 5 FC 0 05H L 10 R m LL 0 0 4mAii CC 0 0 8Vuu 精品文档 22欢迎下载 第 十五 讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 2 6 2 2 6 3 一阶电路的瞬态分析 教学要求教学要求 1 熟悉时间常数 求解 2 了解 RC 电路的瞬态分析 3 了解 RL 电路的 瞬态分析 4 掌握利用三要素法对 RC 电路和 RL 电路进行的瞬态分析 教学重点教学重点 三要素法对 RC 电路和 RL 电路进行的瞬态分析 教学难点教学难点 RC 电路和 RL 电路的瞬态分析 时间常数 的含义 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 一 引入 RCRC 电路的瞬态分析电路的瞬态分析 图示电路 开关 S 原处于 a 端且已稳定 在t 0 时发生换路 开关 S 从 a 端切换到 b 端 由换路定律 有初始值 当电路达到新的稳定状态时 有稳态值 最后得全响应的表达式 三要素法 三要素法 用f表示一阶线性电路某一支路电流或某两端电压 则其解为 f t f f 0 f e t 式中 初始值f 0 稳态值f 与时间常数 合称为三要素 CC0 0 0 uuU CS uU CCCC S0S 0 e e t t utuuu UUU 精品文档 23欢迎下载 举例一 分析图示电路 当把开关 S 由 扳到 后 电容充电过程中uC和iC的变化 解 设t 0 时刻 将开关 S 由 扳到 处 1 求uC 0 和iC 0 t 0 前 S 置于 处 电容C没有充电 因此uC 0 0 uC 0 uC 0 0 因uC 0 0 用短路线代替C 画t 0 时刻等效电路如图 求得iC 0 US R 3 求 从C两端看电路 所得代文宁等效电路的等效电阻为R 所以 RC 二 二 RLRL 电路的瞬态分析电路的瞬态分析 时间常数 或 时间常数 影响动态电路的变化过程 反映电路暂态过程时间的长短 大则过渡 过程时间越长 小则过渡过程时间越短 作业 2 6 2 2 6 3 2 6 6 tt e R U R U R U eiiiti S0S LLLL 0 L R RC 精品文档 24欢迎下载 第 十六 讲 教学章节教学章节 第二章 电路分析基础 第二章部分习题讲解 教学要求教学要求 1 熟悉掌握支路电流法求电压和电流 2 掌握用叠加定理求电压和电流 3 掌握用戴维南和诺顿定理求电压和电流 4 掌握以上几种方法在电路求解过程中的 择优应用 5 掌握利用三要素法对 RC 电路和 RL 电路进行的瞬态分析 教学重点教学重点 支路电流法 叠加定理和戴维南定理等在电路求解过程中的择优应用 三要 素法对 RC 电路和 RL 电路进行的瞬态分析 教学难点教学难点 支路电流法 叠加定理和戴维南定理等在电路求解过程中的择优应用 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 一 引入 例 1 求图所示各支路电流和 UAD 例 2 求所示电路的各支路电流 已知 S1 U S2 U 3 R R2 R1 2 I 1 I 3 I a b 例 3 求所示电路的各支路电流 已知 U10 75 S1 U S2 U R2 R1 2 I 1 I 3 I a b 1 U S1S2 140V90VUURRR 123 20 5 6 S1S2 140V90VUURR 12 20 5 精品文档 25欢迎下载 例 4 试用叠加定理求各支路电流 说明功率不能叠加 20 140V 90V 3 I 5 1 I 2 I 6 3 R 例 5 图示电路中 已知uS1 140V uS2 90V R1 20 R2 5 R3 6 分别应 用戴维宁定理和诺顿定理求i3 R2 R1 S1 u S2 u 3 R 3 i 例 6 图所示电路原已稳定 在t 0 时将开关 S 闭合 试求换路后电路中所示的电压和 电流 并画出其变化曲线 例 7 图 a 电路原已稳定 t 0 时开关 S 闭合 试求t 0 时的iL i1及i2 并画出变 化曲线 作业 修改第二章作业 第 十七 讲 精品文档 26欢迎下载 教学章节教学章节 第三章 分立元件基本电路 3 1 1 3 1 2 共发射极放大电路的组成及静态分 析 教学要求教学要求 1 熟悉共发射极放大电路的组成 2 掌握放大电路的直流通路的画法 3 掌握共射放大电路的静态工作点的计算方法 教学重点教学重点 放大电路的直流通路的画法 共射放大电路的 Q 点计算方法 教学难点教学难点 放大电路的直流通路的画法 共射放大电路的 Q 点计算方法 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论 多媒体板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 电路组成一 引入 电路组成 UCC是放大电路的能源 晶体管 VT是放大电路的核心元件 RC是集电极负载电阻 将电流变化转换为电压变化 实现电压放大作用 基极电阻 RB使晶体管有合适的静态工作点 耦合电容C1 C2起隔直流通交流的作用 放大电路未加输入信号ui时的工作状态称为静态 加入ui后的工作状态称为动态 二 静态分析二 静态分析 所谓静态是指当放大器没有输入信号 ui 0 时 电路中各处的电压电流都是直流 恒定值 亦称为直流工作状态 静态分析内容 在直流电源作用下 确定三极管 1 基极电流 IB 2 集电极电流 IC 3 集电极与基极之间的电压值 UCE 作业 3 1 1 3 1 4 CCBECC B BB CB CECCCC UUU I RR II UUI R 精品文档 27欢迎下载 第 十八 讲 教学章节教学章节 第三章 分立元件基本电路 3 1 3 3 1 5 共发射极放大电路动态分析 静态工作点的稳定 频率特性 教学要求教学要求 1 掌握放大电路的交流通路的画法 2 掌握共射放大电路的微变等效 3 了解静态工作点稳定电路的特点 4 了解放大电路的频率特性 教学重点教学重点 放大电路的交流通路的画法 共射放大电路的微变等效 教学难点教学难点 放大电路的交流通路的画法 共射放大电路的微变等效 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论发言 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 动态分析一 动态分析 动态分析就是对放大电路中信号的传输过程 放大电路的性能指标等问题进行分析讨 论 微变等效电路法和图解法是动态分析的基本方法 1 图解法 饱和失真 截至失真 2 微变等效电路分析法 画放大器交流通路 画放大器微变等效电路 求放大器性能指标 精品文档 28欢迎下载 四 静态工作点的稳定四 静态工作点的稳定 五 频率特性五 频率特性 频率特性 相频特性 作业 3 1 1 3 1 4 精品文档 29欢迎下载 第 十九 讲 教学章节教学章节 第三章 分立元件基本电路 3 2 3 4 共集电极放大电路 分立元件组成 的基本门电路 教学要求教学要求 1 掌握共集电极电路的特点 2 掌握共集电极电路的直流通路和交流通路 3 掌握二极管构成的与门 或门电路及符号 4 掌握晶体管构成的与非门电路及符号 教学重点教学重点 共集电极电路的特点 共集电极电路的直流通路和交流通路 与门 或门 非门电路及符号 教学难点教学难点 利用三种逻辑关系分析电路实现那种逻辑功能 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 共集电极放大电路一 引入 共集电极放大电路 a 空集放大电路 b 直流通路 c 交流通路 信号是从发射极输出 所以共集电极电路又称射极输出器 射极输出器的电压放大倍数恒小于 1 但接近于 1 输出电压紧紧跟随输入电压的 变化而变化 因此 射极输出器也称为电压跟随器 二 门电路二 门电路 门电路是一种开关电路 在输入和输出信号之间存在着一定的因果关系即逻辑关系 三种基本逻辑关系 逻辑与 逻辑或 逻辑非 三 二极管与门电路三 二极管与门电路 逻辑与 当决定一事件发生的全部条件同时具备时 事件才发生 这种因果逻辑关系称为与 与逻辑电路 逻辑符号如图所示 R u ii R I F R u ii R I F R u ii R I F 精品文档 30欢迎下载 精品文档 31欢迎下载 与逻辑方程为F A B 运算规律如下 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 四 二极管或门电路四 二极管或门电路 当决定一事件发生的条件中只要有一个或一个以上具备时事件就发生的因果逻辑关 系称为或 或逻辑电路 逻辑符号如图所示 或逻辑方程为F A B 运算规律如下 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 五 晶体管和场效应管非门电路五 晶体管和场效应管非门电路 当某一条件不具备时 事件就发生 这种因果逻辑关系称为逻辑非或逻辑反 非逻辑电路 逻辑符号如图所示 1 晶体管非门电路 非逻辑方程为 运算规律如下 2 场效应管非门电路 作业 3 4 5 精品文档 32欢迎下载 第 二十二 讲 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 1 4 2 逻辑代数运算规则 逻辑函数的表示和 化简 教学要求教学要求 1 熟练掌握逻辑代数运算规则 2 熟悉逻辑代数的表示方法 逻辑状态表 逻辑表达式和逻辑图 3 掌握利用相关逻辑代数运算规则对逻辑函数的代数进行化简 教学重点教学重点 逻辑代数运算规则 逻辑代数的表示方法 逻辑状态表 逻辑表达式和逻辑 图 利用相关逻辑代数运算规则对逻辑函数的代数进行化简 教学难点教学难点 逻辑代数的表示方法 利用相关逻辑代数运算规则对逻辑函数的代数进行化 简 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 逻辑代数运算规则一 引入 逻辑代数运算规则 对于任意一个逻辑函数式 Y 做如下处理 1 把式中的运算符 变成 变成 2 常量 0 换成 1 1 换成 0 3 将原变量换成反变量 反变量变成原变量 那么得到的新函数式称为原函数式 Y 的反函数式 例 其反函数为 CBABCABAABCY CBABCABAY 注意 在求反函数时 对其中的复杂项可结合利用代入定理 将其看成一项 方便求解 精品文档 33欢迎下载 二 逻辑函数的表示方法二 逻辑函数的表示方法 利用逻辑代数的基本定律及规则 能够写出一个逻辑函数的多种表示形式 逻辑代数的表示方法 逻辑状态表 逻辑表达式和逻辑图 例如 A B C Y ACBCABYYYY 321 CABCABY A B CY 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 三 逻辑函数的代数化简法 1 合并项法 2 吸收法 3 消元法 4 配项法 例 1 化简 作业 4 1 1 2 3 4 2 1 1 4 2 2 3 4 从输入到输出 逐级写出 化简 真 值 表 精品文档 34欢迎下载 第 二十三 讲 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 3 集成门电路 教学要求教学要求 1 掌握常用门电路的图形符号和逻辑功能 2 理解 TTL 与非门电路的结构 工作原理和电压传输特性 3 了解 TTL 三态与非门电路结构和应用 4 了解 CMOS 非 门 CMOS 或非门的结构和工作原理 教学重点教学重点 常用门电路的图形符号和逻辑功能 TTL 与非门电路的结构 工作原理 TTL 三态与非门电路结构和应用 教学难点教学难点 TTL 与非门电路的结构 工作原理和电压传输特性 TTL 三态与非门电路结 构和应用 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 门电路一 引入 门电路 门电路 是数字电路的基本逻辑单元 门电路 TTL 门电路和 CMOS 门电路 二 二 TTLTTL 门电路门电路 1 TTL 与非门电路 1 工作原理 当输入A B C中有一个是低电平时 输出F为高电平 只有全部输入为高电平 输出F才为低电平 输入输出逻辑关系为 2 电压传输特性 3 主要参数 2 TTL 三态与非门电路 精品文档 35欢迎下载 高电平有效的三态门的原理电路和逻辑符号 三态门的应用 三态门接于总线 可实现数据或信号的轮流传送 三 三 CMOSCMOS 门电路门电路 CMOS 电路是互补 Completementary MOS 电路的简称 所谓 互补 是从电路结 构来说的 它是由两种不同类型的 MOS 管组合而成的门电路 由 P 沟道增强型 MOS 管作 为负载管 由 N 沟道增强型 MOS 管作为驱动管 1 CMOS 非门 2 CMOS 或非门 作业 4 3 1 4 3 2 精品文档 36欢迎下载 第 二十五 讲 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 4 1 组合逻辑电路的分析和设计 教学要求教学要求 1 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法 教学重点教学重点 组合逻辑电路的分析和设计方法 教学难点教学难点 组合逻辑电路的分析和设计方法 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 组合逻辑电路一 引入 组合逻辑电路 组合逻辑电路的特点 输出状态只与当前的输入状态有关 与原输出状态无关 或者说 当输入变量选取 任意一组确定的值以后 输出变量的状态就唯一地被确定 二 组合逻辑电路的分析和设计方法二 组合逻辑电路的分析和设计方法 组合逻辑电路的分析 是指在逻辑电路结构给定的情况下 通过分析 确定其逻辑功能 组合逻辑电路的设计 是根据实际需要的逻辑功能 设计出最简单的逻辑电路 组合逻辑电路的分析和设计的流程图 组合逻辑电路分析的具体步骤 1 根据已知逻辑电路图写出逻辑表达式 2 利用代数法对逻辑表达式进行化简 化简成最简逻辑表达式 3 根据最简逻辑表达式列出逻辑状态表 4 根据逻辑状态表分析逻辑电路的逻辑功能 例 1 分析图示组合逻辑电路的功能 精品文档 37欢迎下载 组合逻辑电路设计的具体步骤 1 根据给定的逻辑功能定义相应的输入 输出变量 2 根据给定的逻辑功能和定义的输入 输出变量列出逻辑状态表 3 根据逻辑状态表写出逻辑表达式 4 利用代数法对逻辑表达式进行化简 化简成最简逻辑表达式 5 根据最简逻辑表达式画出逻辑电路图 例 2 设计一个逻辑电路供 3 人表决使用 表决按少数服从多数的原则通过 1 设 A B C 同意提案时取值为 1 不同意时取值为 0 Y 表示表决结果 提案通过则取值为 1 否则取值为 0 可得真值表如图 2 写出表达式 3 化简Y AC AB BC 4 画出逻辑图 作业 4 4 1 精品文档 38欢迎下载 第 二十六 讲 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 4 2 4 4 3 加法器 编码器 译码器及数字 显示 教学要求教学要求 1 熟悉半加器和全加器的使用特点 2 根据要求进行相应的编码和译码 教学重点教学重点 熟悉加法器 编码器 译码器及数字显示电路的工作原理 教学难点教学难点 熟悉加法器 编码器 译码器及数字显示电路的工作原理 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系比较 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 半加法器 一 半加法器 只将两个 1 位二进制数相加 而不考虑低位来的进位 SABABAB CAB 二 全加器 全加器 能将本位的两个二进制数和邻低位来的进位数进行相加 三 编码器三 编码器 二 十进制编码器 四 译码器四 译码器 2 线 4 线译码器 3 线 8 线译码器 五 数字显示五 数字显示 精品文档 39欢迎下载 第 二十七 讲 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 5 集成触发器 教学要求教学要求 1 掌握基本 RS 触发器及其状态转换 3 掌握电平和边沿 D 触发器及其状 态方程 4 掌握 JK 触发器及其状态方程 5 熟悉 T 触发器 教学重点教学重点 数码显示的连接方式和七段显示 基本 RS 触发器及其逻辑功能 电平和边 沿 D 触发器及其状态方程 JK 触发器及其状态方程 教学难点教学难点 电平和边沿 D 触发器的波形图 利用触发器知识对相关电路进行分析 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 讨论 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 触发器一 引入 触发器 集成触发器的特点 1 触发器具有 0 和 1 两个稳定状态 在触发信号作用下 可以从原来的一种稳定状 态转换到另一种稳定状态 2 触发器的输出状态不仅和当时的输入有关 而且和以前的输出状态有关 这是触 发器和门电路的最大区别 触发器 触发器按逻辑功能分有 RS D JK T T 触发器等 按触发方式分有电位 型 主从型 边沿型触发器 按结构分有基本 同步 主从触发器等 二 基本二 基本 RSRS 触发器触发器 1 逻辑功能分析 三 同步三 同步 RSRS 触发器和触发器和 D D 锁存器锁存器 具有时钟脉冲的触发器叫同步触发器 精品文档 40欢迎下载 同步 D 触发器 触发器在CP 1 期间接收输入信号 并且其状态随输入信号而变化的触发方式称为 电平触发 如果在同一CP下触发器发生两次或更多次翻转 这种现象称为空翻 四 正边沿触发的四 正边沿触发的 D D 触发器触发器 五 负边沿触发的五 负边沿触发的 JKJK 触发器触发器 JK 触发器特征方程为 T 触发器 T 触发器令T 1 则 此时称 T 触发器为计数器或称 T 触发器 作业 4 5 1 4 5 2 4 5 3 4 5 4 4 5 6 下降沿到来时有效 1 CPQKQJQ nnn 精品文档 41欢迎下载 第 二十八 讲 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 6 1 4 6 2 时序逻辑电路的分析方法 寄存器 教学要求教学要求 1 理解寄存器时序逻辑电路的概念 了解它们的电路构成 2 根据要求能 对时序逻辑电路进行分析和设计 教学重点教学重点 寄存器时序逻辑电路的概念和它们的电路构成 寄存器时序逻辑电路的功能 教学难点教学难点 由电路结构分析时序逻辑电路实现的功能 根据要求设计时序逻辑电路 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 引入 时序逻辑电路一 引入 时序逻辑电路 时序逻辑电路简称时序电路 它由组合逻辑电路和存储电路两部分组成 时序电路按状态转换情况分为同步和异步时序电路两大类 二 时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法 时序电路分析步骤 1 观察时序电路的输入 输出和状态变量 2 写各个触发器的驱动方程 3 写出时序电路的输出方程 4 把驱动方程代入触发器的特性方程 得到时序电路的状态方程 5 由时序电路的状态方程和输出方程构造状态表 状态图 画出波形图 确定该时 序电路的状态变化规律和逻辑功能 例 分析图示时序逻辑电路的功能 假设初始状态为Q3Q2Q1Q0 0000 这是同步十进制加法计数器 该计数器除了计数 还有 10 分频的功能 三 寄存器三 寄存器 精品文档 42欢迎下载 1 数码寄存器 精品文档 43欢迎下载 由 4 位D锁存器构成四位数码寄存器 2 移位寄存器 移位寄存器简称移存器 能在移位信号作用下使所存数码逐位左移或右移 如图所示是 4 位左移移存器的逻辑图及工作波形 作业 4 6 3 4 6 6 4 6 10 第 二十九 讲 精品文档 44欢迎下载 教学章节教学章节 第四章 数字集成电路 4 6 计数器 4 7 存储器 第四章部分习题复习 教学要求教学要求 1 了解存储器的基本概念 理解存储器的基本原理 2 熟悉半导体存储器 的类型 特点及应用场合 3 了解计数器的工作原理 教学重点教学重点 只读存储器 ROM 和随机存取存储器 RAM 半导体存储器的类型 特点及应 用场合 组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计方法 教学难点教学难点 只读存储器 ROM 和随机存取存储器 RAM 电路 组合逻辑电路和时序逻辑电 路的分析和设计方法 教学方法与手段教学方法与手段 启发式讲授 联系实际 多媒体 板书 教学内容与进程 教学内容与进程 一 计数器一 计数器 二进制计数器按计数顺序分为加法 减法和可逆计数器三种 为同步 3 位二进制加法计数器 其中各触发器的驱动方程为 计数器的进位输出方程为 计数情况如下表所示 根据上表可画各触发器输出波形 二 二 存储器 存储器用来存储二进制数 是计算机和一般数字系统必不可少的 目前大量使用的 有半导体存储器 磁盘存储器和光盘存储器等 根据存储功能分为随机存取存储器 RAM Random Access Memory 和只读存储器 ROM Read Only Memory 两类 三 半导体存储器三 半导体存储器 1 只读存储器 ROM ROM 的内容是在制造过程中写入 又称编程 或者用专门设备由使用者写入的