《计算机电路基础》电子教案

电路基础的第一部分第一章直流电路培训目标：1.掌握电流的基准方向，电压的基准极性。概念，例如关联参照方向掌握电阻、电容、电感伏安关系。3.确定电压源，电流源的电压-电流关系熟悉如何写KCL、KVL5.掌握使用等效转换、串行、并行和分压、分流公式计算简单直流电路的方法熟悉David nan定理和叠置定理。熟悉简单的RC电路转换过程8.了解受控源的四种形式教育焦点，困难：1.掌握电流的基准方向，电压的基准极性。概念，例如关联参照方向掌握电阻、电容、电感伏安关系。3.确定电压源，电流源的电压-电流关系熟悉如何写KCL、KVL请掌握KCL，KVL的写入方法。熟悉David nan定理和叠置定理。授课内容：一、电路配置和电路分析的概念1.电路：多个电路元件以特定方式连接在一起，主要用于产生或处理信号和电力的连接体。电路中通常包含的元件为电压源、电流源、控制来源、电阻、电感和电容。2.电路分析：在已知电路结构和参数条件下解决电路剩余电量的过程。3.电路设计：在输入信号或功率(能量)设置条件下，希望在输出端口上生成指定信号或功率(能量)，并解决电路所需的结构和参数的过程。对于一个实际电路，电路分析结果是唯一的，电路设计的答案通常各不相同。二、电路的主要物理量和基准方向1.电流：具有大小和方向的回路的基本物理量，定义为在单位时间内通过导体截面的电通量或电荷量。电流的大小是电流的强度，简单地称为电流，以安培(a)为单位物理学中规定的电流方向是正电荷运动的方向，即电流的实际方向。假定的电流方向称为电流的基准方向。2.电压：具有大小和方向(极性)的电路的重要物理量。电压相对于电路上的两点也称为电压差或电压降。与电流的指示一样，固定电压(直流电压)以大写u表示，电压的瞬时值以小写u表示。指定电压大小：在电路中，由节点a通过节点b的电场力通过任意路径的单位正电荷执行的操作。电压的单位是(v)，操作的单位是焦耳(j)。电压的方向称为电压极性，如果相应电场力的值为正，则a，b节点之间的电压为正，可以选择回路中的任何节点作为参考节点。3.功率定义为电路元件在单位时间内的能量变更量，是具有大小和正值的实体量。单位是瓦特(w)一个电路中电源产生的功率需要在该电路的其他部分元件上消耗，这就是电路的功率平衡原理。三、电路的基本组成部分1.电阻元件2.容量因素3.电感元件：具有存储磁场能量功能的实际电感的理想化模型4.电压源：物理电源的抽象5.电流源：物理电源的抽象实际电压源由理想的电压源和内部电阻组成实际电流源由理想的电流源和一个内部电阻并行组成6.受控源：由控制分支和受控分支组成的四端组件四、基尔霍夫定律使用元件的伏安关系进行电路分析是电路分析方法的一个重点。另一方面，电路元件只有通过某种连接方式相互连接时，才能构成完整的电路，基尔霍夫定律就是与此相关的。Kirchhoff定律仅与电路结构相关，电路结构是组成电路的节点数、分支数和分支的关系，而不是特定电路元件本身的电压-电流关系电路分析方法的根本依据是巧妙地结合元件的电压-电流关系和基尔霍夫定律的约束，形成各种复杂电路的一般分析方法。1.KCl指出：电路中任何节点的流入(或流出)该节点的电流代数和0。2.kvl表示电路内所有电路中任意时间沿该电路绕过一周，从而表示该电路所有分支的电压降的对数和零KCL和KVL都与电路结构相关，而不是与元件的电压-电流关系相关。基尔霍夫定律的应用还应注意以下问题：(1)对于由n个节点组成的实际电路，电路分析理论写了n个节点列的KCL方程，其中只有一个被n-1个方程分开。(2)对于由n个节点、b个分支组成的实际回路，根据电路理论，KVL对回路中的所有回路可以列出b-(n-1)个单独方程式。(3)基尔霍夫定律只是电磁场理论中麦克斯韦方程的近似，就像经典力学的牛顿定律是相对论力学定律的近似。在某些条件下，例如微波电路的谐振腔，基尔霍夫定律不太适用。五、简单的电阻电路分析方法结合电路元件的电压-电流关系和kilohoff定律，形成电路分析的各种方法。1.双端网络的等效概念如果电路的一部分由一个或多个元件组成，但只有两个端点(按钮)与电路的另一个电路部分(外部电路)连接，则该电路部分称为一个二端网路2.简单电阻电路的等效变换计算方法戴维南定理表示，由电压源、电流源(本节中仅包含受控源)和电阻组成的终端网络可以使用由一个电压源和一个电阻组成的串行等效电路来实现相同4.嵌套清理：回路由电阻、多电压源或电流源组成时，如果某一分支中的电压或电流在每个电源上单独工作，则该分支中产生的电压或电流的总和。六、简单的RC电路过渡过程本章摘要：首先，回路由特定连接方式的回路构件组成受元素的电压-电流关系(VAR)约束。Kirchhoff规则(KCL，KVL)受回路结构约束。电路分析方法的本质是将描述电路特定元件性质的VAR与描述电路结构的KCL、KVL紧密结合，以建立各种特定电路分析方法第二，电路的主要物理量是电压、电流和功率电压和电流都是有大小和方向的物理量，基准方向的假设是执行电路分析的必要条件，但假设的随机性不会影响计算结果的准确性。第三，回路的基本元件电阻r、电感L和电容C的电压-电流关系为uR=UiR、uL=L(diL/dt)和ic=C(duc/dt)通常，电容的电压和电感的电流不会发生变化，在直流电路中，电容等于开路，电感等于短路四、基尔霍夫定律Kvl ( u=0)和KCl ( I=0)打开公式时，请记住应用两组正负符号五、简单的电路分析方法1.等效转换方法(1)两个终端网络在分析外部回路时的工作方式相同(2)实际电压源与实际电流源等效变换的关系为Rs=Rs，Us=IsRs(3)按KCL键可简化为相同电流源的多个电流源并行电路。按KVL键可以将多个电压源串行电路简化为相同的电压源(4) n个电阻串联，等效电阻r=R1 R2 R3 rnn个电阻平行，对等电阻为r=R1/R2/R3/65510。n/rn(5)电压源Us串行电阻R1，齁.Ri、齁.在rn中，ri的分压Ui使用us rn)2.大卫南定理，由线性元件组成的多端网络可以等同于电压源Uoc和内部电阻Ro连接的等效电路。Uoc对负载电路(外部电路)开放终端网络，以获得Uoc的开路电压值。在获取Ro时，必须将终端网络的独立电压源作为短路，将独立电流源作为开路3.嵌套清理：如果由线性组件组成的电路具有多个独立电源，则在解决分支电压和电流的过程中，这些电源可以单独运行，从而嵌套每个效果的结果。电路的某些电压来源(或电流来源)无法运作时，必须与短路(或开路)相同六、简单的RC电路切换过程当存储在RC电路的电容器c中的电场能量开始累积或释放时，电容处于充电、放电状态，因此电路也成为过渡过程(瞬态)。电容c的电压呈指数变化，而不是突变。第二部分模拟电子技术基础第三章半导体器件培训目标：了解PN接头的单向导电原理熟悉二极管的伏安特性。了解开关二极管、整流二极管、稳压器二极管的基本用途4.了解晶体管输出特性曲线的截止区域、放大区域和饱和区域等概念熟悉晶体管开关电路的工作状态分析方法熟悉晶体管主要参数熟悉MOS fet的分类和符号8.熟悉增强的NMOS管的特性曲线9.了解MOS fet的主要参数教育重点和困难：Pn接头的单向导电原理二极管的伏安特性3.晶体管输出特性曲线的截止区域、放大区域和饱和区域等概念晶体管主要参数授课内容：一、半导体二次管1.半导体基础知识(1)半导体托架-电子和孔(2)N型和p型半导体(3)PN接头的形成(4)PN接头的单向导电二极管符号和主要参数(1)最大正向电流(2)反向击穿电压(3)反向电流(4)最大运行频率和反向恢复时间(5)温度影响3.二极管使用案例：在某些情况下，可以视为理想开关。传导时被视为“短路”或“低电阻”，阻塞时被视为“打开”4.稳定器管及其应用稳定器管是模拟电路中常用的一种组件，特殊二极管。反向磨损破坏状态下稳定器管正常运行二、半导体晶体管1.晶体管符号及其特性曲线：通常认为晶体管类型是电流控制电流源设备晶体管主要参数及应用实例(1)共同发射极电流放大系数(2)集电极-发射极击穿电压(3)集电极最大电流(4)最大功率(5)特征频率(6)集电极-发射极饱和压降晶体管开关时间和极电容晶体管公用底座和公用集电极电路三、MOS fet1.mos管分类2.改进的MOS管特性曲线Mos fet的主要参数和应用实例(1)直流参数(2)交流参数(3)极限参数本章摘要：首先，半导体2次官由具有单向导电性的p型和n型半导体组成。二极管有两种类型：硅管和锗管。硅管的传导电压为0.5V，管传导后管的压降约为0.6 0.8V是。锗管的传导电压约为0.1V，管传导后管的压降约为0.10.3V。二极管在模拟电路中经常用作整流元件或非线性元件，在数字电路中经常用作开关元件。第二，晶体管是电流控制电流源装置，其工作状态被划分为阻塞区域、放大区域和饱和区域。第三，MOS fet是电压控制电流源设备。控制量来自g，s极电压，而不是电流对于二极管、晶体管和fet，需要了解特性曲线和主要参数第四章放大电路基础培训目标：1、了解放大器电路分析方法2、熟悉基本放大电路的工作原理3、掌握负反馈放大电路分析方法4、熟悉晶体管开关电路的工作状态分析方法5、了解多级放大电路配置教育重点和困难：1、基本放大电路工作原理2、二极管伏安特性3、多电平放大电路配置放大电路分析方法第五章集成传输放大器的应用培训目标：1、了解集成运放的理想条件2、熟悉集成运放的应用电路性能教育重点和困难：1，运算电路2，电压比较器3、正弦波振荡电路第三部分数字电路第六章数字电路部分教育目标1.以二进制和十六进制表示任意整数和小数值2.熟悉二进制和十进制转换3.掌握编码规则4.理解在二进制中用原代码标记和补码表示带符号的数字5.掌握逻辑代数的和与非3个基本运算及其对应的3个门电路6.熟悉非和/或非/或其他和/或其他常规操作以及相应的浇口回路掌握逻辑代数的基本规律和规则。8.学习如何使用熟悉的逻辑代数方法将标准或表达式创建为真值表，从而简化逻辑函数9.熟悉简化逻辑函数的逻辑代数方法掌握卡诺图简化逻辑函数的方法。教育重点和困难：1.以二进制和十六进制表示任意整数和小数值2.掌握逻辑代数的和与非3个基本运算及其对应的3个门电路3.熟悉非和/或非/或其他和/或其他常规操作以及相应的浇口回路4.学习如何使用在真值表中编写标准和或表达式的熟悉的逻辑代数方法简化逻辑函数熟悉简化逻辑函数的逻辑代数方法。掌握卡诺图简化逻辑函数的方法。授课内容：一、数字系统和编码1.数字(1)二进制(2)十六进制2.十进制到二进制的转换(1)整数数转换(2)纯素数个数转换(3)带小数的数字转换3.二进制-十进制代码：表示一个十进制数的数字(4个二进制数)，称为2-十进制数。最常用的2-10进制数是自然2-10进制数二、逻辑变量和逻辑代数的三种基本运算1.逻辑变量：逻辑代数中的变量称为逻辑变量2.基本逻辑运算(1)逻辑相加(或运算)(2)逻辑乘法(和运算)(3)逻辑反转(非运算)三、一般逻辑闸电路1.和非文字：仅当所有输入均为1时，输出为0，输出为1环境语句可以由门和门后面的门(而不是门)组成2.或非文字：如果输入为1，则输出为0。仅当所有输入都为零时，输出才为1或者，碑文可以由一个或后面的门以外的其他门组成3.和或非语句其他或门：如果输入信号不同，则输出为1。如果两个输入信号相同，则输出为05.其他或非语句：如果输入信号相同，则输出为1。如果两个输入信号不同，则输出为0四、逻辑代数的基本定律和规则1.基本定律(1)交换定律(2)合法(3)分配定律(4)吸收法(5)0 - 1法则(6)互补法(7)叠加定律(8)合法(9)反转规则2.预设规则(1)赋值规则(2)双重规则(3)翻转规则五、常用公式六、逻辑函数的标准形式1.按真值表创建逻辑表达式逻辑表达式用逻辑代数中的函数表达式描述