模拟电子技术与实践（第2版） 自主阅读1：电子学的入门基础知识

模拟电子技术与实践自主阅读自主阅读：电子学的入门基础知识电子元器件--入门篇电路主要由各类电子元器件构成，了解这些元器件是电子学的入门基础知识，也是学习和设计电路的关键所在。因此，本书的每个项目都会安排电子元器件介绍，帮助大家直观了解元器件的外观、功能、参数等内容。1生活中的电子元器件我们身边所有的电器都是电子元器件的集合体。以智能音箱为例，如图1所示，其内部电路板包含电阻、电位器、电容、变压器和集成电路等关键元器件。这些元器件协同工作，通过功率放大器将音源信号放大，最终驱动扬声器发出声音。功率放大器利用三极管或场效应管的电流控制作用，将直流电源的功率转换为按照输入信号变化的交流功率，确保声音信号能够以足够的功率推动扬声器，从而在较大范围内清晰地重现声音。智能音箱内部电路板及元器件变压器变压器电阻扬声器电阻扬声器电解电容电位器电感

电解电容电位器电感图1-1智能音箱与元器件1.2元器件电路符号由于电子元器件的形状千差万别，在电路图中不宜直接用其外观来表示，而是使用国际统一的电路符号来代表。如表1-1所示，其中给出了智能音箱中常见元器件的外观及对应的电路符号。表1-1几种常见元器件的外观及对应的电路符号名称标志符外观电路符号电阻R电容C电感L开关S二极管D三极管T各类元器件的名称、外观以及电路符号，需要我们在后续的学习过程中多次接触，以此强化记忆。表1-1中列出了几种电路符号的标识符，例如，电阻的标识符为“R”、电容的标识符为“C”等。这些标识符采用固定的字母或字母组合，用以代表元器件的种类。目前，无需特意去记忆这些标识符，在后续的学习中，大家会在潜意识里掌握它们。标识符在电路图中用于标记电路符号在图中的序号。如图1-2所示，每个电路符号旁边都以“标识符+序号”的形式来唯一代表一个元器件。有了“标识符+序号”，就相当于给每个元器件取了一个“名字”，而“名字”附近标注的就是该元器件的型号参数。例如，电阻R200的阻值为10KΩ、电容C200的105表示容量为10×105pF=1000nF等。电路符号的引脚与实际元器件相对应。例如，表1-1中电阻的电路符号左右两端各有一条线段，这代表实际电阻器件的两个引脚。再如，三极管的电路符号共有三个电极管脚，代表实际三极管器件的3个引脚。图1-2本课程的音调控制电路原理图电路中的常见参量---电压与电流在电路之中，肉眼可见的是各类电子元器件和电路板，而不可见的唯有电压与电流。对于这两个物理量，我们再熟悉不过了。电流于电路中“穿梭”，电压在电路节点呈现，二者共同体现着电路所执行的功能。2.1电压（voltage）电压（voltage）描述的是电路中两个节点间的电势差，其单位是伏特，用大写字母“V”表示。除“V”之外，还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等几种常用单位，它们之间的换算关系为：1KV=103V=103×103mV=103×106μV（1-1）若要获取电路中两点之间的电压，可使用电压表或万用表进行测量。图1-3展示了一个电压测量的实例，使用万用表的两个表笔测量灯泡X1两端的电压，读数为8.85V。由于电源V1、电阻R1和灯泡X1呈串联关系，且已知电源电压为15V，因此可得出电阻R1两端的电压为：VR1=V1-VX1=15V-8.85V=6.15V8.85V8.85V图1-3电压的测量2.2电流（current）如果导体两端的电压不为0V，那么导体中必定会有电流（current）通过。电流的单位是安培，简称为安，用大写字母“A”表示。除了安（A）之外，还有毫安（mA）、微安（μA）等几种常用单位，它们之间的换算关系为：1A=103mA=106μA（1-2）若要获取电路中某支路的电流，可使用电流表或万用表进行测量。图1-4是一个电流测量的实例，万用表在测量电流时需串联接入电路，此时电源V2、电阻R2、万用表以及灯泡X2呈串联关系。图中万用表的读数即为电路中的电流，其值为I=614.75mA，电流方向为顺时针方向。614.75mA614.75mA图1-4电流的测量2.2.1基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律告诉我们：流入电路某个节点的电流之和和流出该节点的电流之和相等。请相信这是一条非常简单但是时刻都用得着的定律。如图1-5所示，A点是电路的一个节点，流入该节点的电流来自电阻R3，而从该节点流出的电流去向灯泡X3和X4。根据基尔霍夫定律，流入A点的电流之种与流出A点的电流之和相等，于是有：IR3=IX3+IX4。基尔霍夫电流定律其实可以这样理解：某一节点流入多少电流，就需要流出多少电流，就根流经水管里的水一样的。AA图1-5基尔霍夫电流定律的仿真实验2.3功率（power）功率（power）可由电压和电流的乘积得到，如式（1-3）所示。如果电压的单位为V，电流单位为A，则式（1-3）计算得到的功率单位为瓦特，简称瓦，用大写的字母“W”来表示。P=V×I（1-3）除了瓦（W）外，还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等几种常用单位，它们之间的换算关系为：1kW=103W=106mW（1-4）如果图1-3、图1-4测量的是同一个电路，那么可由灯泡X1两端的电压（VX1=8.85V）、流经的电流（I=614.75mA），计算它的功率：PX1=VX1×I=8.85V×0.61475A≈5.4W2.4欧姆定律（Ohm’slaw）欧姆定律（Ohm’slaw）我们非常熟悉，它描述的是流经导体的电流与其两端的电压成正比，即I=V/R（1-5）式中，R代表导体的电阻。将式（1-5）变换一下形式，还可以计算出图1-4中灯泡的亮阻RX2（on）（点亮时的电阻值）：RX2（on）=VX2/I=8.85V/0.61475A≈14.4Ω串联与并联我们在中学阶段就已接触过串联与并联的概念。以图1-4为例，电源V2、电阻R2、万用表XMM2以及灯泡X2呈串联关系，因此流经它们的电流相等。而在图1-6所示的并联电路中，由电阻R3、灯泡X3、电阻R3和发光二极管D3组成串联支路电路，这三条支路相互并联。依据基尔霍夫电流定律，它们之间的电流关系为：干路电流I等于各支路电路电流I1、I2、I3之和，即I=I1+I2+I3。并且各支路的电压均相等，都等于电源电压，即V4=VR4=VX5=(VR5+LED1)=12V。I3I2I1II3I2I1I图1-6并联电路的测量仿真设计与分析为了巩固、理解电路的知识，做好电路设计的准备，在每一章（除难点突破示例）中都安排了“仿真设计与分析”环节。在这一环节中，我们主要