前言 电子电路第一章

1、计算机电路与电子技术授课人：张家季邮箱：电话程要求n本课程是电子工程系的基础性课程，融合了基础电路、模拟电路、数字电路三门课程的核心内容。本书是根据教育部有关精神，针对高职高专教育特点，编写的高职高专规划教材。n 本书由教学经验和实践经验丰富的高职院校教师编写，遵循“以职业教育为基础，以能力培养为宗旨”的原则，具有较强的针对性和实用性。注重基础知识、内容连贯、通俗易懂。n 本书以器件及其应用为主，增加了集成电路芯片的介绍，包括芯片型号、逻辑符号、管脚排列图、功能表和常见的应用电路等。理论部分以满足实际应用的需要为原则，对集成电路芯片的内部电路及分析进行了删减。n 主要

2、内容包括电路的组成及电路中的主要物理量、常用电路元件及其特性、电路分析基础知识、常用电子器件及其应用、逻辑分析基础知识、逻辑门电路及其应用、组合逻辑电路及其应用、触发器的功能及其应用、时序逻辑电路及其应用、存储器和可编程序逻辑器件及其应用、555定时器及其应用、数模转换器和模数转换器。n 本书可作为高职高专计算机类、电子信息类各专业的“计算机电路与电子技术”或“计算机电路基础”课程的教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书和中专次的教学用书。课时计划n本学期617周n考试方式采取平时成绩与考试成绩相结合的方式。平时成绩占总成绩的40%，考核成绩占总成绩的60%。参考书目n电路分析基础（第四版

3、）李瀚荪 高等教育出版社n模拟电子技术基础（第四版）童诗白、华成英高等教育出版社n数字电子技术基础（第四版）阎石高等教育出版社前言部分n问题：n通过你生活周围使用的电子产品，谈谈你对现代电子技术的解？n学习这门课程后，你最想收获到什么？一、电学发展史17501750年：富兰克林：雷电与摩擦生电性质相同年：富兰克林：雷电与摩擦生电性质相同17851785年：库伦发现了电荷，确定了电荷力的存在年：库伦发现了电荷，确定了电荷力的存在18001800年：伏特创立了电位差理论年：伏特创立了电位差理论18201820年：奥斯特发现导线通电磁针偏转年：奥斯特发现导线通电磁针偏转18271827年：安培分子电

4、流假说、安培定理年：安培分子电流假说、安培定理18311831年：法拉第完成磁生电实验年：法拉第完成磁生电实验18471847年：基尔霍夫提出年：基尔霍夫提出KCLKCL、KVLKVL18651865年：麦克斯韦发表电磁理论公式年：麦克斯韦发表电磁理论公式18851885年：赫兹实验来证实电磁波的存在年：赫兹实验来证实电磁波的存在18961896年：马可尼发明无线电报，年：马可尼发明无线电报，19081908诺贝尔奖诺贝尔奖18971897年：汤姆逊发现电子，获年：汤姆逊发现电子，获19061906年诺贝尔奖年诺贝尔奖二、电子技术发展史二、电子技术发展史19471947年：晶体管年：晶体管19

5、581958年：集成电路年：集成电路19691969年：大规模集成电路年：大规模集成电路19751975年：超大规模集成电路年：超大规模集成电路19061906年：电子三极管年：电子三极管19041904年：电子二极管年：电子二极管 电子技术广泛应用于生产生活、工业、军事电子技术广泛应用于生产生活、工业、军事等科技领域。等科技领域。消费电子消费电子工业控制工业控制赫耳墨斯赫耳墨斯军事侦察第一章 电路和电路元件n本章要点n1.组成电路的基本部件和基本作用n2.构成电路的电子元器件和基本模型n3.电流电压及参考方向n4.电阻电感和电容元件n5.独立电源和电路模型1.1 电路n一、一、电路电路n若干

6、个电气设备或电子器件按照一定的方式连接起来构成电流的通路 叫作 电路n例如手电筒电路1.1 电路1.1 .1电路组成n组成电路的基本部件是：n电源：电路中电能的来源，是提供电能的设备。起作用时将其他形式的能量转换成电能。n负载：电路的用电设备，是消耗电能的，主要作用是将电能转换成为其他形式的能量。n中间环节：连接电源和负载的部分，其主要作用是传输和控制电能。1.1 .2 电路元件n电路的两个基本作用：n实现电能的传输和转换n传递和处理信号n二、电路元件n构成电路的电子元器件或设备统称为实际元件。常见的实际元件有电阻、电感、电容等。用实际元件构成的电路称为实际电路。n电路模型是由一些理想电路元件

7、连接而构成的整体，是实际电路的一种等效表示，故也称为等效电路。1.1.2电路元件n 为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下，常n忽略实际电气部件的次要因素而突出其主要电磁性质，n把它抽象为理想电路元件。n 理想电路元件是指只显示单一电磁现象，并且可以n用数学方法精确定义的电路元件。常见的理想电路元件n是电阻、电感、电容、理想电压源、理想电流源。n 电阻元件：电阻元件：只表示消耗电能的元件只表示消耗电能的元件n 电容元件：电容元件：只表示储存电场能量的元件n 电感元件：电感元件：只表示储存磁场能量的元件 1.1.3 电路模型n三、电路模型n由集总（理想）元件构成的电路叫电路模型电路模型. .

8、n我们所研究的是我们所研究的是电路模型电路模型而不是实际电路而不是实际电路1.1.2电路元件n实际元件的模型实际元件的模型: :n一个实际元件在某种条件下都可以找到它的模型。有些实际元件的模型比较简单，可以由一种理想元件构成，有些实际元件的模型比较复杂，要用几种理想元件来构成。1.1.4 电流、电压及参考方向n用统一的符号代替各电路元件，这样画出的图就是电路图。电路图主要有元件符号、连线、结点、注释四大部分组成。n四、电流、电压及参考方向n为了定量地描述电路的性能，电路中引入一些物理量作为为了定量地描述电路的性能，电路中引入一些物理量作为电路变量；通常分为两类：基本变量和复合变量。电路变量；通

9、常分为两类：基本变量和复合变量。n 电流、电压由于易测量而常被选为基本变量。电流、电压由于易测量而常被选为基本变量。n 复合变量包括功率和能量等。复合变量包括功率和能量等。1.1.4 电流、电压及参考方向一、电流一、电流（Current） 在电场力作用下在电场力作用下, ,电荷有规则的定向移动形电荷有规则的定向移动形成电流成电流, ,用用i(t)或或i表示。表示。E自由电子自由电子s1、电流的形成 i是一个既有大小又有方向的物理量，如同水流。是一个既有大小又有方向的物理量，如同水流。1.1.4 电流、电压及参考方向n2 2、电流的大小、电流的大小-电流强度电流强度( (简称电流简称电流) )n

10、 单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量s sdttdqtttqti)(0)(lim)( 单位：单位：A、mA、 A 若若dq/dt为为常数常数, ,这种电流叫这种电流叫恒定电流恒定电流，简称，简称直流电流直流电流，常用大写字母，常用大写字母 I 表表示示 。 还有还有时变电流时变电流，以及，以及交变电流交变电流（亦称（亦称周期电流周期电流）。1.1.4 电流、电压及参考方向1.1.4 电流、电压及参考方向1.1.4 电流、电压及参考方向1.1.4 电流、电压及参考方向 对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、功率值的大

11、小，还要确定这些量在电路中的实际方向。功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很难但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很难事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方向也就不能确定。为此引入参考方向的概念。向也就不能确定。为此引入参考方向的概念。1.1.4 电流、电压及参考方向1.1.4 电流、电压及参考方向习惯上规定习惯上规定电流的实际方向为：电流的实际方向为：正电荷运动的方向或负电正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；荷运动的反方向；电压的实际方向为：电压的实际方向为： 由由高高电位端指

12、向电位端指向低低电位端；电位端；电动势的实际方向为：电动势的实际方向为：在电源内部由在电源内部由低低电位端指向电位端指向高高电位端。电位端。1.1.4 电流、电压及参考方向1.1.4 电流、电压及参考方向1.1.5 电功率1.2 电阻、电感和电容元件 n电路中普遍存在着电能的消耗、磁场能的储存和电场能的储存。三种基本的能量转换过程。描述这三种物理性质的电路参数是电阻、电感和电容。有一个电路参数的元件分别称为理想电阻元件、理想电感元件和理想电容元件，简称电阻元件、电感元件和电容元件。1.2.1 电阻元件n在电压和电流为关联参考方向时，线性电阻元件的电压与电流成正比。n即：U= IRn这就是电阻元

13、件的伏安关系，称为欧姆定律，比例常数R称为电阻，是表征电阻元件特性的参数。当电压的单位为V，电流的单位为A时，电阻的单位为欧姆，简称欧，用符号表示。n当电阻元件的电压和电流为非关联参考方向时，欧姆定律改写为：u=Rin上式表明，线性电阻的电压和电流之间成线性函数关系。即具有以下性质：比例性和可加性。1.2.1 电阻元件时变时变： VCRVCR曲线随时间变化而变化。曲线随时间变化而变化。时不变时不变： VCRVCR曲线不随时间变化而变化曲线不随时间变化而变化 线性线性：VCRVCR曲线为通过原点的直线。否则，为非线性曲线为通过原点的直线。否则，为非线性。今后我们只讨论今后我们只讨论线性时不变电阻

14、元件线性时不变电阻元件。电阻元件有以下四种类型电阻元件有以下四种类型:(此外还有热敏、压敏、光敏电阻）此外还有热敏、压敏、光敏电阻）1.2.1 电阻元件1.2.1 电阻元件1.2.1 电阻元件1.2.1 电阻元件1.2.1 电阻元件1.2.1 电阻元件1.2.1 电阻元件1.2.2 电感元件n电感器是将导线绕城螺旋状或绕在铁心或磁芯上构成的。当线圈中有电流流过时，会在线圈内部产生磁场。电感元件是反映电流产生磁场、存储磁场能量这一物理现象的电路元件，电感元件简称电感。n根据法拉第电磁感应定律，当电压和电流为关联参考方向时，电感两端的电压为：u=L(di/dt)n这就是电感元件的伏安关系，比例常数

15、L称为电感，是表征电感元件特性的参数。当电压的单位为V，电流的单位为A时，电感的单位为亨利，简称亨（H）。n由于电感电压取决于电感电流的变化率，即电流只有在动态情况下才能在电感两端产生电压，故电感元件称为动态元件。n如果电感元件的电压和电流为非关联参考方向，其伏安关系为u=-L（di/dt）。1.2.3 电容元件n电容器是由两块相互绝缘且靠近的金属极板构成的。当在电容器两端加电压时，两块极板上将出现等量的异性电荷，并在两极板间形成电场。电容元件就是反映电荷产生电场、存储电场能量这一物理现象的电路元件。n当电容上的电压u和电流 i为关联参考方向时，电容上的电流大小为：i=dq/dt=C(du/d

16、t)n这就是电容元件的伏安关系，通过电容的电流与电容两端电压对时间的变化率成正比。n由于电容电流取决于电容电压的变化率，即电压只有在动态情况下才有电容电流，故电容元件也称为动态元件。n如果电容元件的电压和电流为非关联参考方向，其关系为：i=-C(du/dt)1.3 独立电源和电路模型n向电路独立地提供电压、电流的器件或装置称为独立电源，如化学电池、太阳能电池、发电机、稳定电源、稳流电源灯。n实际电路时电流可在其中流通的由导体连接的电器件的组合。组成实际电路的器件种类繁多。n电路模型与实际电路有区别，它由为数不多的理想电路元件组成，可以翻译实际电路的电磁性质。理想电路元件包括电阻、电感、电压源、电流源、受控源、耦合电感和理想变压器等。n电路理论中的电路一般是指电路模型。1.3.1 电压源电源是向电路提供能量的有源元件，作为电路的输入，也电源是向电路提供能量的有源元件，作为电路的输入，也称为称为激励。电源激励。电源电压源和电流源电压源和电流源。 电压源其端电压为定值或一定的时间函数，与流过的电流无关，流电压源其端电压为定值或一定的