电子技术基础笔记

1、(注：此文公式都用大写.言流电公式大写.交流电用此公式小写加Cl)1.1电路及电路模型电路：电流流经的闭合路径电路作用：电能的传输与转换信号的传递和处理电路组成：电源(信号源)、负载(用电设备)、中间环节1.2电路变量电流和电流的参考方向电流：由电荷有规则地定向移动而形成电流强度(I或i):单位时间内通过导体横截面的电量I = i(t)=器单位：安(A) IkA = IO3A ImA = 103y4 IM = IO-M电流方向：正电荷的方向实际方向和电流方向一致Z 0 b(方向由a到b)直流电(DC):电流大小和方向都不随时间变化用/表示交流电(AC):电流大小和方向随时间做周期变化用(表示电

2、压和电压的参考方向W电压：电场力把单位正电荷从a移到b点所做的功=(总功除以总电荷) qUab = Va-b (两点电位相减)单位：伏(V) IkV = IO3V ImV = 103V电压反映了单位正电荷由a运动到b点所获取或失去的能量若正电荷由a运动到b是失去能量.即a能量高b能量低，则a为正级b为负极电压方向：由高电位指向低电位，即电位降位的方向为电压实际方向关联参考方向：电流从(元件中)电压的正端流入，即为关联参考方向，反之功率和能量W电功率：单位时间内吸收(或产生)的电能P =-直流中P=Ul电流和电压为非关联方向时加负号单位：瓦特（W） ImW = 103IV IkW = IO3W

3、IMW = IO6W（2）电功率方向：能量传输的方向（3）若电功率为正值则元件吸收电功率，为负载；为负值则提供功率，为电源1.3电阻元件（1）电阻R欧姆定律：u = IRP=RI2单位：Olk = IO31M = 106（2）线性电阻（R为常数）：电阻元件开路，无论电压为几，电流为0；电阻元件短路，无论电流为几，电压为O（3）非线性电阻：电阻随电压或电流的大小或方向而改变；例如：二极管1.4电压源与电流源理想电压源（恒压不恒流）理想电流源（恒流不恒压）实际电源和两个电路模型（1）实际电压源：U = Us_RJRS为内电阻，匕为总电压，心为电路电阻，为电路实际电压有载状态：此时 = IRfl =

4、 D : DRS 十 XL开路状态：RZZ = 8, Z = O ；开路时电压用。C表示，UOC = USt开路电压最大短路状态.RL = 0,短路时电流用Q表示，ISC = 寮 短路时电流量大（2）实际电流源：/ = IS/为电路实际电流，/s为总电流，RS为电流源内阻1.5基尔霍夫定律 （在集总参数电路中）支路：每一个二端元件都为一个支路节点：两条或两条以上的支路连接点回路：电路中任意闭合路径网孔：载回路内部不另含支路的回路为网孔基尔霍夫电流定律（LCL）对于任一个节点，流入流出的电流代数和为O基尔霍夫电压定律（KVL）对于任一回路，沿着指定的回路绕行方向，各元件两端的电压代数和为O1.6

5、单口网络及等效单口网络（二端网络）：只有一个端口与外部电路连接的电路端口：是一对端钮，流入一个端钮的电流总等于流出另一个端钮的电流单口网络的伏安特性：单口网络在端口上的电压和电流的关系等效（外电路等效）电路：相同电压和电流下，若N和N2伏安特性相同，则等效电阻的串并联及等效R1+R2R2R1+R2（S =串联电路（串联分压，电流相同）：分压公式并联电路（并联分流，电压相同）：/1 =晋两电阻并联：理想电源的等效变换（1）电压源的串联及等效（恒压）：S = El+ 弦+ “S30于 效 等电流源的并联及等效（恒流）Is=Isl+Is2 + Is3(4)电流源与元件的串联等效于实际电压源和实际电流

6、源的等效+等效于Us = R Is电路最简形式：一个电压源串联一个电阻或一个电流源并联一个电阻的电路1.7点位的概念与计算:电路中某点电位是指该点与参考点之间的电压，用V表示a、b间电压为a点电压减去b点电压电压方向：高电位到低电位1.8支路电流分析法(Pi7)步骤：n个节点、b条支路标出每个支路电流以及参考方向根据KCL列出n-1个独立的节点电流方程选定所有独立回路指定每个回路绕行方向，再根据KVL列出b-(n-l)个回路电压方程求解2、3所列的方程组，得各支路电流根据需要，利用原件VAR科求得各元件电压及功率1.9节点分析法（P19）在电路中任选一节点为参考节点（此节点电位为0）,其他节点

7、到参考节点的电压降为电压1.10叠加定理叠加定理：线性电路中，多个独立电源共同作用在某一支路中产生的电压（或电流）等于电路中每一个独立电源单独作用时在该支路产生的电压（或电流）的代数和 某一独立源单独作用时：独立电压源短路（将电压源化为线路）独立电流源开路（断开线路）1.11等效电源定理 （任意一个线性有源单口网络）戴维南定理i戴维南定理：总能用一个理想电压源和一个电阻串联来等效戴维南等效电路：电压源与电阻的串联诺顿定理,诺顿定理：总能用一个理想电流源和一个电阻并联来等效诺顿等效电路：电流源与电阻的并联1.12含受控源的电阻电路受控电源电乐控制电压MG= YJl(b) CCVSIu渝拧制 I

8、lJ(C) VCcS爲 巾s制 电藍(d) CCcS2.含受控电阻电路的分析（P27）1.13公式总结:电流:I (A) 电压:U (V) 电阻:R (Q) 电荷:q (C) 时间:t (S) 能量:W (J) 电功率:P (W)第二章一阶动态电路的暂态分析2.1电容元件与电感元件电容元件及其性质i(t) （1）电容元件：储存电荷（或者储存电场能量）的元件 C = 符号：U单位：法（F） lF = IOF InF = 109F IPF = 1012工作电压：电容器在使用时容许加在两端的最大电压为工作电压，也称耐压 注：一旦工作电压过高超过额定电压值，可能造成介质击穿，介质由原来的不 导电变为导

9、电，丧失电容的作用（Zi = I = C 某一时刻电容元件的电流取决于该时刻电压电容的变化率3)P(O = “(两端积分：t） = “（）电容将电能转换为电场能储存在电容中电容中电压不能突变电压增大，电场能增大，电容元件从电源取用电能电压减小，电场能减小，电容元件向电源放还能量（2）电容两端电压保持不变，则通过的电流为零；即对直流电压而言，电容相当于开路（3）电容性质：直流开路、动态元件、记忆元件、不能跃变电感元件及其性质电感元件：一根导线有电流时，周围会产生磁场，将导线绕成线圈，可增加线圈内部磁场，由此形成的元件为电感元件一线圈为一匝M每匝都会感应出磁通0匝与匝之间相互交链磁链为0 =IP=

10、NeXb(2)线性电感L : L = - I电感元件符号：lH = 106Hu(t)=dxpn U =厶石 某时刻电感电压只取决于该时刻电流变化率两端积分:i(t)=1LU(X) d 或讹)=(t0) +单位：亨(H) ImH = 103H2p(t) = w(t)f(t) = t 时刻的储能：wc(t) =电感将电能转换为磁场能储存在线圈中电感中电流不能突变电流增大，磁场能增大，电感元件从电源取用电能 电流减小，磁场能减小，电感元件向电源放还能量电感电流不变，即为直流时，电压为0 ；故电感对直流相当于短路电感性质：直流短路、动态元件、记忆元件、不能跃变2.2换路定则及其初始条件换路定则动态电路

11、：电路中含有动态元件(电容或电感)分析电路从一种稳态转变成另一种稳态的过程为瞬态分析或暂态分析P=O n换路瞬间jt = O+ =换路前的起始时刻 t = O- n 换路后的初始时刻电感电路:(0+) = S(O一)电容电路:uc(0+) = Ue(OJ初始条件确定(1)换路前储能元件储能：UC(OJ 0电容为开路I IL(O_) 0电感为短路 储能元件不储能：UC(O_) = 0电容为短路，s(0_) = 0电感为开路由换路定则可得岀电容电压的初始值(0+)和电感电流的初始值3(0+)储能时求其他支路电压电流用电压为uc(0+)的电压源代替电容,用电流为3(0+)的电流源代替电感一阶电路零输

12、入响应零输入响应：指动态电路在没有外施激励时，仅由动态元件的初始储能所引起的响应RC电路的零输入响应：实质是RC电路电容的放电过程时间常数：I = RC 单位：S R是电阻，C是电容t =Ol2 T3 45 TUC =UOO.368IoO.135(o0.0SOUoO.O18I7oO.OO7Uo(2) RL电路的零输入响应：电感中的初始储能逐渐释放出来消耗在电阻中的过程 时间常数：E一阶电路零状态响应零状态响应是指动态元件初始储能为0,仅由外施激励所引起的响应RC电路零状态响应：电容初始为O ;是一个电容充电的过程RL电路零状态响应：电感初始为0一阶电路完全响应完全响应是指非零初始状态和外施激励

13、共同作用产生的响应2.6三要素法求一阶电路响应求初始值f(o+)求换路前(0_)或者ZL(O-)由换路定则求出uc(0+)或者IL(O+)用电压源(0+)代替电容或者L(O+)代替电感画出等效电路，求任意支路的电压、电流的初始值求稳态值f(8)换路后，电容相当于开路，电感相当于短路由此电路求任意支路电压、电流的稳态值求时间常数T先求电容和电感以外的戴维南等效电阻，再计算时间常数求一阶电路响应/(t) = Z() + ,(0+) -f()ert t OZW = f() + /(to) 一 ) F， t to第五章半导体二极管及直流稳压电源5.1半导体二极管的外部特征二极管的基本结构在电子元件中用

14、的最多的是硅和错，导电能力介于导体和绝缘体之间N型半导体：主要导电粒子为负电P型半导体：主要导电粒子为正电PN阳极阴极PN结阳极二极管的伏安特性正偏：P区接电源的正极，N区接电源的负极，为PN结正向偏置反偏：P区接电源的负极.N区接电源的正极，为PN结反向偏置(1)正向特性(图中的)死区电压：使二极管开始导通的临界电压，用班表示硅二极管的死区电压为班=0.5卩左右错二极管的死区电压为班=0.1卩左右压降：电流迅速增加正向压降变化却很小，用UD(On)表示硅管SS)约为07卩，错管如。切约为0.2U反向特性(图中的，为反向截止区)反向饱和电流厶:随反向电压增大反向电流基本不变PN结具有单向导电性

15、：正偏时导通，反偏时截止反向击穿特性反向击穿电压为BR电击穿可逆，热击穿不可逆PN结(二极管)伏安特性的数学表达式PN结的伏安特性方程近似为=Zs(-l)正向电压“ 时i =U为PN结外加电压，i为流过PN结的电流，ZS是反向饱和电流，常温下S = 26mV材料开启电压Uth导通电压UOiI反向饱和电流硅Sj0.5V0.7VlA以卜错GeOJV0.2V儿十A反向电压IUl UT时i = 一IS二极管的主要参数最大整流电流ZF :二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流最高反向工作电压UR :是二极管工作时允许外加的最大反向电压反向电流ZR :二极管未被击穿时的反向电流最高工作频率力Vf :二

16、极管工作的上限频率5.2晶体二极管电路的分析方法晶体二极管的模型晶体二极管的数学模型：i = IS ( -1)伏安特性曲线简化电路模型理想二极管模型(电源电压远比二极管的压降大时用此模型)正向时导通，= O反向时截止，IS = O(a)符性曲线近似(b)等效电路其中 = u / Ird = ui D=吃4=辿巴ID2；恒压降模型(二极管正向导通、压降不随时间变化，且二极管的反向电流为0)压降：硅07卩，错02卩导通时U = UD截止时ZS = 0交流小信号等效模型二极管两端电压在某一固定直流附近有微小变化引起二极管中电流相应变化此固定电压为静态工作点，用Q表示可将二极管等效为一个动态电阻，此动

17、态电阻用忌表示晶体二极管电路的分析方法数值解法图解分析法简化模型分析法:理想二极管模型：用短路代替导通的二极管ID = VDDlRUD = Oy2横压降模型RUD = 0.7V简单二极管电路横压降模型电路 IIU b 1 f ,*1纳-：二极符导通.截止判斯定性分析vwvD(O)(正向WiSh二极管导心 若VrHVvil或DDvDD 3 (反向僞置)二极管戡止P4*xaf K判断二极管是导通还是截止“2、画出尊效电路：将截止二极馆开路.9通：极竹 用简化楔型的咎效电路代替理出二极管抉型 InIK 降棋型)3、利用等效电賂求解待求ftAHl输出波层 a x Jtexaxat 矽第六章晶体三极管及

18、其放大电路6.1晶体三极管的外部特征1.晶体管的类型及符号(1)晶体管按结构分有NPN型和PNP型集电极C(2)按材料有：硅管、错管 按工作频率有：低频管和高频管晶体管的电流分配与放大作用(1)满足放大条件的三种电路：UBE A UOn (发射结正偏)放大条件:共基极共发射极共集电极UCB O, SPUCE BE （集电结反偏）直流电放大倍数：B 怜 * a IC = BIB,1E = UwIB电流分配Ie=Ib + b电流关系 Zc IB电位区别：NPN 型：Vc Vb VEPNP 型：电位 % %,晶体管的共射特性曲线(1)输入特性：当压降如E为某个数值时，输入电流心和输入电压“彩关系iB

19、 =AWBE)I(ZC =常数UCE = OU时相当于集电极和发射极短路，即发射结和集电结并联 ,相同输入电压朋下，如E增大，心减小只有发射结外加电压大于死区电压时，晶体管才会出现心硅管死区电压为0.5V,错管死区电压为0.1VNPN型：硅管发射结电压朋为0607匕 错管发射结电压如E为0.2-0.3VPNP型:管发射结电J.uBE为一0.6 - 0.7V,错管发射结电J.uBE为一0.2 - 0.3U(2)输出特性：输入电流S为某个数值时，集电极电流5和压隆UCE的关系ic =/(WCE)I= 数截止区：发射结和集电结均反偏电流关系 = 0 ,= tC ICEO无电流放大能力各级电流为0,相

20、当于开关断开状态放大区：发射结正偏，集电结反偏电流关系:ic = i = iB + iCiE = (1 + B BiB有电流放大能力NPN 此 VbVEPNP： Ve Vb Vc相当于b、e接恒压源，CX e接受控电流源3饱和区：发射结和集电结均正偏晶体管戴止状态模型饱和时如E为饱和压降，记为“CES :NPN型硅管03卩，PNP型错管一01卩有电流放大能力集电极与发射极之间相当于短路，开关闭合相当于b、e接恒压源切(。冊，CS e接恒压源CES状态WBEWCE截止VSnCEOPCC放大N % MBE饱和N % MBE发射结和集电结均反偏发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结正偏电位差确定材

21、料，基极和发射极:I-vf0.7K (硅管)0.37 (错管)运算：将3个电极电位从高到低排序(中间电位为基极)电位高低确定管型：4晶体管的主要参数(1)电流放大系数:直流电流：晶体管接成共射极电路时，静态(无输入信号)时，放大系数为3电路中总的电量瞬间值表TF : Jc讥CE2.基本共射极放大电路的工作原理:交流电流：晶体管在动态(有输入信号)时，放大系数为ic = rib 极间反向电流：集电极基极反向饱和电流S 集电极发射机反向饱和电流Zceo心。受温度影响很大，故乙肌越小越好(硅管再温度稳定性方面优于错管)JCEO受温度影响比C80更大极限参数：ZCM :最大集电极电流PCM :最大集电极耗散功率U(BR)CEO、ce间击穿电压6.2放大电路的组成和工作原理1.基本共射极放大电路的组成放大电路组成必须符合：放大电路器件工作在放大状态(发射结正偏，集电结反 偏)；输入信号能送到放大电路的输入端，放大后输岀信号能作用于负载电阻之上不同性质电