(复习用)电路和电子技术课程复习详解.ppt

1、电路和电子技术课程复习,电工电子教学实验中心,考试基本数据,考试时长：120分钟； 考试题型：计算、证明、逻辑图分析和芯片逻辑连线图等客观题； 考试用品：可以携带仅具有计算功能的计算器； 注意事项：计算、证明题要求过程，仅结果该题无成绩； 备注：考场要求，按教务处规定执行。,第一章 电路及其分析方法,一、基本概念,电阻：,电感：,电阻不是储能器件，R的单位是或k。,电感是储能器件，L的单位是H或mH。,（电压和电流是关联参考方向，电压与电流同相）,（电压和电流是关联参考方向，电压超前电流90）,电容：,电容是储能器件，C的单位是F。,（电压和电流是关联参考方向，电压滞后电流90）,电源：,理想

2、电压源：输出电压恒定，电流由外电路决定。,理想电流源：输出电流恒定，电压由外电路决定。,电位：,电路中的电位与参考点选择有关，电压与 参考点的选择无关。,功率：,P =UI（U与I为关联参考方向） P = UI（U与I为非关联参考方向）,P为负值，是电源，发出功率 P为正值，是负载，取用功率。,暂态过程：,电路中含有储能元件及电路发生换路。,二、基本定律,KVL、KCL：,基尔霍夫电流定律：在任一瞬间流入结点电流的 和等于从该结点流出电流的和。,基尔霍夫电压定律：在任一瞬间，沿任一回路循 行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。,电压参考方向与回路的循行方向一致为正，否则为负。,三、基本电路分

3、析方法,E= Is R0,内阻改并联,内阻改串联,注意E与IS的方向,电源等效变换：,利用电压源与电流源模型的等效变换，求某一支路的电流或电压。,戴维宁定理：,适用于求某一支路的电压和电流。,应用戴维宁定理：求开路电压UO和等效电阻R0。 求UO时要注意它的方向， 求R0时要注意除源。,叠加定理：,应用叠加原理：当电压源不作用时应视其短路， 而电流源不作用时则应视其开路。 注意各分电量与总电量的方向。,三要素法：,换路定则,iL(0+)= iL(0),uC(0+)= uC(0),一阶电路的三要素法,四、题型分析,用戴维宁定理求支路电流（可能性：90%）,例1：已知R1 = R3 = 2，R2=

4、 5，R4= 8，R5=14，E1= 8V，E2= 5V， IS= 3A。求图示电路中的电流I。,E1,R3,R4,R1,+,R2,E2,IS,I,R5,+,E1,R3,R4,R1,+,R2,E2,IS,I,R5,+,(1)求UO,= 14V,UO = I3 R3 E2 + IS R2,解：,例1：求图示电路 中的电流I。 已知R1 = R3 = 2， R2= 5，R4= 8， R5=14，E1= 8V， E2= 5V， IS= 3A。,E1,R3,R4,R1,+,R2,E2,IS,I,R5,+,A,B,R3,R1,R2,IS,(1)UO = 14V,解：,(2)求R0,R0 = (R1/R3

5、)+ R5+ R2,= 20 ,(3)求I,R0,R5,例1：求图示电路 中的电流I。 已知R1 = R3 = 2， R2= 5， R4= 8， R5=14，E1= 8V， E2= 5V， IS= 3A。,例2：用戴维南定理求图中A、B两点的电压UAB。,例2：用戴维南定理求图中A、B两点的电压UAB。,解,(1)求U0C,10,I1,I2,15 I1+9 30=0,15 I2+9=0,I2= 0.6A,I1=1.4A,UOC =1.45+10 0.6=13V,例2：用戴维南定理求图中A、B两点的电压UAB。,解,(1)U0C=13V,(2)求R0,R0 = RAB=2(10/5) =20/3

6、 ,UAB=0.520/3+13 =16.33V,3. 求UAB,例3 电路如图1-1所示，试用戴维宁定理求解8电阻支路的电流，并标明方向。,断开AB支路且左边电压源换成电流源合并、化简。结果如下图：,解：,（1）电流源单独作用,根据叠加原理，当电流源单独作用时：,当电压源单独作用时,-,UAB两端的等效内阻,暂态过程（可能性：90%）,例1 在下图中，已知U1= 3V，U2=6V，R1= 1k， R2= 2k，C = 3F，t 0时电路已处于稳态。 用三要素法求 t0 时的 uC(t) 。,R2,R1,U1,C,+,1,+,uC,U2,+,2,t=0,S,例1 在下图中，已知U1= 3V，U

7、2=6V，R1= 1k， R2= 2k，C = 3F，t 0时电路已处于稳态。 用三要素法求 t0 时的 uC(t) 。,解 先确定uC(0+) uC()和时间常数,R2,R1,U1,C,+,1,+,uC,U2,+,t0 时电路已处 于稳态，意味着电 容相当于开路。,2,t=0,S,R2,U1,C,+,1,+,uC,U2,+,2,t=0,S,R1,R0 是从电容 C 两端看进去的等效电阻。,例1 在下图中，已知U1= 3V，U2=6V，R1= 1k， R2= 2k，C = 3F，t 0时电路已处于稳态。 用三要素法求 t0 时的 uC(t) 。,解 先确定uC(0+) uC()和时间常数,V,

8、例2 下图所示电路中，开关S闭合前,电路已处于稳态，C=10F, t=0时，将开关S闭合，经0.4ms再将S打开，试求 t 0 时的 uC(t)。,30,R,r,_,+,_,+,S,60,R,E=90V,C,uC,r,例2 下图所示电路中，开关S闭合前,电路已处于稳态，C=10F, t=0时，将开关S闭合，经0.4ms再将S打开，试求 t 0 时的 uC(t)。,30,R,r,_,+,_,+,S,60,R,E=90V,C,uC,r,解,(2) uC (0.4ms) = 30 (1+e1 ) = 41V, =2 ( R r )C = 0.4 ms,uC(t) = 30 (1+e 2500t )

9、V,(0 t 0.4ms),即为第二个暂态过程的初始值,uC(t) = uC() + uC(0+) uC() e -t/,= ( r +R/r ) C =0.5 ms,= 60 19 e -2000t + 0.8 V,uC()=60V,(0.4ms t ),变化曲线,30,R,r,_,+,_,+,S,60,R,E=90V,C,uC,r,例3 如图1-5所示电路是一个有延迟作用的电路，晶体三极管c、e两极间原为开路，当电容器上电压充电到5V时，起开关作用的晶体三极管c、e两极间将导通，使继电器J中有电流通过而动作。已知U=25V，R=10k，C=20F，DZ为稳压二极管，求电容由0充电至5V所需

10、时间 ？,叠加原理（可能性：70%）,例 求图示电路中5电阻的电压 U 及功率 P。,+ ,10A,5,15,20V,+ ,U,2,4,例 求图示电路中5电阻的电压 U 及功率 P。,+ ,10A,5,15,20V,+ ,U,2,4,解 先计算20V电压源单独作用在 5电阻上所产生的电压U,电流源不作用 应相当于开路,例 求图示电路中5电阻的电压U及功率P。,5,15,+ ,U,2,4,10A, 解 再计算10A电流源单独作用在5电阻上 所产生的电压U,例 求图示电路中5电阻的电压U及功率P。,+ ,10A,5,15,20V,+ ,U,2,4,= 221.25W,解 根据叠加原理，20V电压源

11、和10A电流源作用在5电阻 上所产生的电压U 等于,5电阻的功率为,电源等效变换（可能性：70%）,例 电路如图1-2所示，US1=10V，US2=6V，IS1=6A,IS2=1A，R1=5，R2=4，R3=20，R4=10 ，R5=2 ，试用电源等效变换求R5上电流I。,除R5之外的支路，用电源等效变换得：,电位计算（可能性：45%）,例 电路如图所示，求电路中A点的电位VA。,20V,A,+15V,+,_,5,5,15,I1,I2,25,例 电路如图所示，求电路中A点的电位VA。,第二章 正弦交流电路,一、基本概念,正弦交流电：,大小和方向随时间作周期性变化、并且在一个周期 内的平均值为零

12、的电压、电流和电动势统称为交流电。,i (t)= Imsin ( t+i ),正弦交流电的三要素： （1）幅值 Im （2）角频率 （3）初相位 i,1. 瞬时值 i、u、e,2. 最大值 Im、Um、Em,3. 有效值 I、U、E,谐振：,2. 谐振条件,3. 谐振频率,X = 0,当 Z = R 即 XL= XC 电路谐振,或 u i 0 u与 i 同相,1. 谐振现象,u与 i 同相，这时电路中发生串联谐振。,或,功率因数：,P = UI cos ,二、基本电路分析方法,正弦量可用旋转有向线段表示，而有向线段可用复数表示，所以正弦量可以用复数来表示，称之为相量。用大写字母上打“”表示。,

13、uR = iRR,P=RI2,Q=0,QL= XLI2,P=0,P=0,QC= XCI2,三、题型分析,R、L、C串联电路分析（可能性：90%）,例1 R、L、C串联交流电路如图所示。已知R=30、 L=127mH、C=40F， 。 求：(1)电流i及各部分电压uR, uL, uC；(2) 求功率P, Q, S。,解,例1 R、L、C串联交流电路如图所示。已知R=30、 L=127mH、C=40F， 。 求：(1)电流i及各部分电压uR, uL, uC；(2) 求功率P, Q, S。,(1),于是得,注意：,（2）,例2 图示电路中，电压表读数为220V,电流表读数为I1=10A， I2=14

14、.14A, R1 =12 ，R2 = XL, 电源电压 u 与电流 i 同相。求总电流I、R2、 XL、 XC.,u,i,i2,i1,C,R2,L,R1,u1,u2,10A,14.14A,+,+,+,例2 图示电路中，电压表读数为220V,电流表读数为I1=10A， I2=14.14A, R1 =12 ，R2 = XL, 电源电压 u 与电流 i 同相。求总电流I、R2、 XL、 XC.,10,14.14,10,120,100,u,i,i2,i1,C,R2,L,R1,u1,u2,10A,14.14A,I=10A,U1=1210=120V,U2=220120=100V,XC=,=10 ,R2=

15、XL=5 ,解：,+,+,+,功率因数（可能性：60%）,例1 有一电感性负载，P =10 kW，功率因数cos1= 0.6， 接在电压U=220V的电源上，电源频率f=50Hz。(1)如果将功 率因数提高到cos = 0.95，试求与负载并联的电容器的电容 值和电容并联前后的线路电流。(2) 如果将功率因数从 0.95 再提高到1，试问并联电容器的电容值还需增加多少？,例1 有一电感性负载，P =10 kW，功率因数cos1= 0.6， 接在电压U=220V的电源上，电源频率f=50Hz。(1)如果将功 率因数提高到cos = 0.95，试求与负载并联的电容器的电容 值和电容并联前后的线路电

16、流。(2) 如果将功率因数从 0.95 再提高到1，试问并联电容器的电容值还需增加多少？,解,所需电容值为,电容并联前线路电流为,电容并联后线路电流为,（2）若将功率因数从0.95再提高到1，所需并联电容值为,（1）,例2 试求电路中的有功功率P , 无功功率Q ，视在功率S 及功率因数cos，已知： =1000V。,例2 试求电路中的有功功率P , 无功功率Q ，视在功率S 及功率因数cos，已知： =1000V。,解：方法一,=2.78 70.56 ,=36 70.56 A,P=UIcos=10036cos( 70.56 )=1200W,Q=UIsin=10036sin( 70.56 )=

17、 3400var,S=UI=100 36=3600V A,cos= cos( 70.56)=0.33,解：方法 二,=20A,=50A,P=I12R=2023=1200W,QL= I12XL=2024=1600var,QC= I22XC=5022=5000var,Q= QL + QC =16005000=3400var,=arctgQ/P= 70.56,cos= cos( 70.56)=0.33,例2 试求电路中的有功功率P , 无功功率Q ，视在功率S 及功率因数cos，已知： =1000V。,一、基本概念,第九章 半导体二极管和三极管, PN结构，单向导电性；, 稳压管特性；,稳压管工作于

18、反向击穿区。 当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然剧增，稳压管反向击穿。 此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性，稳压管在电路中能起稳压作用。, 三极管放大原理；,二、基本分析应用, 二极管等效电路；,1、对二极管加的正向电压稍大于零，二极管处于正向导通状态，相当于开关闭合。,2、对二极管加反向电压时，二极管处于反向截止 状态，相当于开关断开。,例1 在图中，二极管的正向压降为0.3伏，输入电位VA=+3V，VB=0V，电阻R 接负电源12V。求输出端电位VY。,解 因为VA高于VB ，所以DA 优先导通。,二极管DA 起钳位作用，将 输出端电位钳制在+2

19、.7V。,+,由于二极管的正向压降是 0.3V，则VY=+2.7V。当DA导通后，DB 因反偏而截止，在电路中起隔离作用。,二极管或门电路,三、题型分析,二极管（可能性：60%）,D,E 3V,R,ui,uo,uR,uD,例2：下图中D为理想二极管, ui = 6 SintV, E= 3V,画出 uo波形。, t,ui / V,6,0,2,二极管限幅电路,D,E 3V,R,ui,uo,uR,uD,例：下图中D为理想二极管, ui = 6 SintV, E= 3V,画出 uo波形。, t, t,ui / V,uo /V,6,0,0,2,解：,ui 3V时，D导通，uo = 3V,ui 3V时，D

20、截止，uo= ui ；,例3. 理想二极管电路如图1，求输出 Uo 。,1. 理想二极管电路如图1，求输出 Uo 。,解：,UD1= 9V，UD2= -6 - (-9) = 3V,D1 优先导通， Uo= 0V,此时 UD2= -6 - 0 = -6V， D2 截止,例4根据下图所示电路中，已知RL1=10k，RL2=100，计算uo1与uo2的平均值Uo1与Uo2，并画出uo1与uo2波形。,+,uo2,70V,10V,10V,D3,D1,D2,RL1,RL2,+,+,uo1, t,0,2,10,图5,ui,t,10V,10V,0,uo,t,0,t,0,uD,解（）当ui时，加正向电压，二极

21、管导通， uD =0V， uo ui,（）当ui时，加反向电压，二极管截止通， uD=ui-E uo,V,-V,15V,例5.电路如图5所示，设D为理想二极管，试根据输入电压ui波形，画出电压uo和uD的波形，并标出波形的幅值 。,第十章 基本放大电路,静态放大电路； 动态微变等效电路； 动态放大电路；,本章 主要 内容,基本概念,基本分析,三极管基本放大电路组成；,基本放大电路静态分析,放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。静态分析是要确定放大电路的静态值(直流值) IB 、IC 和UCE。,VB与晶体管的参数无关，基本不受温度 影响，而仅为RB1和RB2的分压所决定。,若使,则,直流通

22、路,UCE = UCC ICRC IERE,= UCC IC ( RC+RE),当放大电路输出端开路(未接RL )时,ro RC,微变等效电路,当放大电路输出端接RL时,例1在分压式偏置放大电路中，已知UCC =12V，RC=2k， RE=2k, RB1 =20k, RB2 =10k, RL=6k，晶体管的 。 (1)试求静态值；(2)画出微变等效电路；(3)计算Au，ri 和 ro 。,三、题型分析,例1在分压式偏置放大电路中，已知UCC =12V，RC=2k， RE=2k, RB1 =20k, RB2 =10k, RL=6k，晶体管的 。 (1)试求静态值；(2)画出微变等效电路；(3)计

23、算Au，ri 和 ro 。,解 （1）,UCE = UCC IC ( RC+RE),= 12 1.7( 2+2)V = 5.2V,（1）微变等效电路,3. 动态分析,（2）,例2在分压式偏置放大电路中，已知UCC =12V，RC=2k， RE1=1.5k, RE2=0.5 k ，RB1 =20k, RB2 =10k, RL=6k，晶体管的 。(1)试求静态值；(2)画出微变等效电路；(3)计算Au，ri 和 ro 。,例2在分压式偏置放大电路中，已知UCC =12V，RC=2k， RE1=1.5k, RE2=0.5 k ，RB1 =20k, RB2 =10k, RL=6k，晶体管的 。(1)试

24、求静态值；(2)画出微变等效电路；(3)计算Au，ri 和 ro 。,解 （1）,UCE = UCC IC ( RC+RE),= 12 1.7( 2+2)V = 5.2V,微变等效电路,此电路的特点：,ri = RB1/RB2/ rbe+ ( 1+ )RE1,ro RC, rbe+ ( 1+ )RE1,电压放大倍数减小，,输入电阻增大。,第十一章 运算放大器,放大器运算方面的应用； 放大器信号方面的应用；,本章 主要 内容,基本概念,基本 分析应用,放大器基本组成； 运算放大器的分析依据； 反馈的基本概念；,三、题型分析,运算放大（可能性80%）,例1,代入uo1的表达式,例2,运放电路如图2

25、所示，当 S 接通和断开两种情况下， 求输出电压 uo 与输入电压 ui 的关系式。,解：,当 S 接通时，u+ = 0， 电路为反相比例运算 ，有,当 S 断开时，电路 为差动比例运算 ，有,信号放大（可能性80%）,例1、电路如图所示，设A1、A2均为理想运放，求输出电压uo1和uo2的数值。,例1、电路如图所示，设A1、A2均为理想运放，求输出电压uo1和uo2的数值。,电压比较器（可能性80%）,+,当UR= 0时，即输入电压和零电平比较，称为 过零比较器。,UO(sat),UO(sat),uo,R1,R2,ui,+,UR,+,+,+,电压传 输特性,若图中ui = 4 sint， 画

26、出uo的波形。,+,当UR = 2V时,uo,R1,R2,ui,+,UR,+,+,+,若图中ui = 4 sint， 画出uo的波形。,电压传 输特性,2,UO(sat),UO(sat),+,当UR = 2V时,uo,R1,R2,ui,+,UR,+,+,+,UO(sat),UO(sat),若图中ui = 4 sint， 画出uo的波形。,-2,电压传 输特性,第十二章 直流稳压电源,参数的选择； 稳压器的应用；,本章 主要 内容,基本概念,基本 分析应用,整流； 滤波； 稳压；,二极管平均电流,负载电流平均值,输出电压平均值,RL,io,D4,D3,D2,D1,+ u ,+ uo ,iD,RL

27、,D1,D4,D3,D2,io,+ uo= uC ,+ u ,这时，Uo 1.2U,例1 稳压电路如图1，已知R1= R2=1k， 求：输出电压 Uo 的调节范围。,例1 稳压电路如图1，已知R1= R2=1k， 求：输出电压 Uo 的调节范围。,解：,当 R2= 1k 时，Uomax= 122 = 24V,当 R2= 0 时， Uomin = 121 = 12V,Uo 的调节范围：1224V,输出电压 UO = U + UZ,故有输出电压为,由表达式,第十三章 组合逻辑电路,组合逻辑电路分析； 组合逻辑电路设计； 数字译码、显示电路；,本章 主要 内容,基本概念,基本 分析应用,数字信号、基本逻辑关系；门电路；复合逻辑关系；逻辑代数；真值表、逻辑图；,Y=AB,Y = A+B,基本运算法则,吸收律,反演律,请注意：进行逻辑运算