电路分析与电子电路基础电路复习(北邮计算机)课件

第一章电路模型与基尔霍夫定律第二章电阻电路的基本分析方法与定理第三章动态电路的时域分析第四章正弦稳态电路的分析第五章基本半导体器件第六章基本放大电路第七章集成运算放大电路第八章负反馈放大电路第九章直流稳压电源第十章波形产生与整形电路X电路与电子学基础1-1电路与电路模型1-2电路分析中的基本变量1、电流、电压及它们的参考方向2、关联参考方向3、功率X1-3基尔霍夫定律1、KCL（节点或封闭面）2、KVL1-4直流电路的基本元件

电阻、独立源（理想、实际）、受控源第一章电路模型与基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律(KCL)对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流入（或流出）该该节点的所有支路电流的代数和为零。XKCL也适用于广义节点（封闭面）。2-1等效的概念及等效变换分析1、电阻的串联与分压公式2、电阻的并联与分流公式3、电源的等效变换X2-2复杂电路的系统分析方法1、支路电流法2、节点电压法第二章电阻电路的基本分析方法与定理2-3电路分析基本定理1、叠加定理2、替代定理3、戴维南定理和诺顿定理4、最大功率传输定理5、对偶特性X对外电路等效：对外VCR曲线完全相同。实际电压源实际电流源实际电压源/实际电流源节点电压法的列写规则X节点电压法的列写规则：本节点电压乘以本节点自电导，加上相邻节点电压乘以本节点与相邻节点之间的互电导，等于流入本节点所有电流源电流的代数和。节点电压法的几种特殊情况（1）若支路为电压源与电阻串联，则可等效为电流源与电阻并联。（2）若电路中含有电流源与电阻串联的支路，则在列节点方程时不考虑此电阻。（3）

若电路中含有理想电压源支路，则设其支路电流i为未知量，同时增列一个电压源支路电压与相关节点电压的方程。（4）当电路中含有受控源时，把受控源当作独立源对待，按一般规则列写独立节点电压方程。设法以节点电压表示受控源的控制量，即每个控制量对应一个辅助方程。戴维宁定理与诺顿定理X此时负载得到的最大功率为：由线性含源二端网络传递给可变负载的功率为最大的条件是：负载应与戴维宁等效电阻相等。X最大功率传输定理初始值：在换路的瞬间，电路中的某些电量会突然发生变化，而换路后这一瞬间这些电量的值称为初始值。X初始值计算初始值的步骤：1、画出等效电路，其中，在直流激励下的电容相当于开路，电感相当于短路，并根据该电路计算初始状态和；2、根据换路定则，；3、画出等效电路，其中电容用电压值为的电压源代替，电感用电流值为的电流源代替；4、根据等效电路，用分析直流的方法计算电路中其他变量的初始值。零状态响应(z.s.r)：动态元件的初始储能为零时，仅由外加激励引起的响应（充电过程）。零输入响应(z.i.r)：外加激励为零时，仅由动态元件的非零初始状态引起的响应（放电过程）。全响应：动态元件处于非零初始状态时，电路在外加激励作用下的响应，是零输入响应与零状态响应之和。X稳态响应：电路达到新的稳定状态时一直存在的响应。暂态响应：具有指数形式，随着时间增长逐渐趋于零的响应。响应的强制分量：形式由激励决定的那部分响应。响应的自由分量：形式由电路结构和元件参数决定的那部分响应。零输入响应X不仅适用于状态变量，也适用于非状态变量。只适用于状态变量。零状态响应X一阶电路的三要素法在直流激励下，需要求一阶动态电路中任一支路的电压、电流时，只需知道待求量的初始值、稳态值和电路的时间常数三个量就能够求得该量的解，这种方法就成为三要素法。暂态响应稳态响应不仅适用于状态变量，也适用于非状态变量。对于状态变量时间常数：电压、电流衰减的快慢取决于时间常数的大小，越大，衰减越慢，反之则越快。X时间常数计算方法：根据电路，利用公式和计算。对于复杂电路，利用戴维南定理或诺顿定理将除动态元件以外的电路用戴维南等效电路或诺顿等效电路替代，由此可以确定R为戴维南等效电阻或诺顿等效电阻。4-4正弦电路的功率1、瞬时功率2、平均功率（有功功率）和无功功率3、视在功率与功率因数X4-7RLC电路的谐振1、RLC串联谐振2、RLC并联谐振第四章正弦稳态电路的分析4-6传输函数与滤波的基本知识正弦信号的有效值X

周期性电流的有效值等于周期性电流瞬时值的平方在一个周期内的平均值再取平方根，即方均根值。正弦电流信号的有效值正弦电压信号的有效值任一正弦信号的有效值总为其振幅的0.707倍。两个同频率的正弦量：定义相位差：二者同相二者反相正弦信号的相位差二者正交X超前相位滞后相位相量形式的KCL：X相量形式的KVL：电阻元件的复数欧姆定律（相量形式）：电容元件的复数欧姆定律（相量形式）：根据KCL、KVL、欧姆定律及电路元件VCR的相量形式，运用相量并引用阻抗和导纳，则正弦稳态电路的计算可以仿照电阻电路的处理方法进行。这种利用相量对正弦稳态电路进行分析的方法称为相量法。相量分析方法时域模型

相量模型X相量法解题步骤(1)

写出已知正弦量的相量。(2)

作出原电路的相量模型，求出电路中各相量间的关系。(3)

根据所求得的相量，写出相应的正弦量。X相量分析方法X相量图法相量图法：先定性地画出相量图，然后根据图形特征解决问题的一种方法。有时只需计算有效值和相位差，对这类问题，更适合于用相量图法求解。(1)串联电路通常以电流作为参考相量，并联电路通常以电压作为参考相量，参考相量初相为零。(2)

测量仪表的读数为有效值。(3)

根据电路元件的VCR确定各相量间的相位关系。(4)

根据实部、虚部的正负确定相量所在的象限，从而确定相位角。5-1半导体基本理论1、P型半导体和N型半导体2、PN结X5-3晶体三极管1、工作原理2、特性曲线3、低频小信号电路模型第五章基本半导体器件5-2晶体二极管1、工作原理及伏安特性2、稳压二极管N型半导体：在本征半导体中掺入五价元素（如磷、锑）后会出现多余电子，从而形成以自由电子为主的载流子，空穴为少数载流子，这种半导体叫做N型半导体。P型半导体：在本征半导体中掺入三价元素（如硼、铟等），形成多余空穴，从而形成以空穴为主的载流子，电子为少数载流子，这种半导体叫做P型半导体。三价杂质原子的空穴被填补后变成负离子五价杂质原子缺少自由电子后变成正离子PN结由于浓度差，N区的多子（电子）向P区扩散，从而形成带正电的区域。同样，P区的多子（空穴）向N区扩散，使得P区有多余的电子，从而形成带负电荷的区域。最终在PN结处形成空间电荷区（N正P负），该电荷区形成内电场，方向由N区指向P区，正好阻止扩散的继续。随着扩散的继续，内电场也逐渐加强，最终达到扩散与阻止扩散的平衡状态，于是空间电荷区的宽度稳定下来，可以认为载流子被耗尽，因此空间电荷区也称为耗尽层。PN结加正向电压——正向导通如果在PN结的两端外加电压，将破坏原来的平衡状态，半导体器件上施加的外电压称为偏置电压。当电源正极接到PN结的P端，负极接到PN结的N端，称为正向偏置电压。此时外加电场与内电场方向相反，将多数载流子推向空间电荷区，外加电场削弱了内电场（耗尽层变窄），引起载流子的扩散运动持续进行，从而形成正向电流，PN结导通。PN结加反向电压——反向截止当电源正极接到PN结的N端，负极接到PN结的P端，称为反向偏置电压。此时外加电场与内电场方向相同，使内电场加强（耗尽层变宽），进一步阻止载流子的扩散，阻止电流的形成，PN结处于截止状态。2.二极管的伏安特性(正向特性)当正向电压很小，不足以克服PN结内电场的影响是，二极管呈现很高的电阻特性，其正向特性的起始电流几乎为零，该段区域称为死区；随着外加正向偏置电压的升高，当电压足以克服内电场的影响时，正向电流开始上升，二极管开始导通；正向导通电压：一般按照硅管0.7V。外加正向偏置电压超过死区电压后，二极管内电场被大大削弱，正向电流增长很快，与正向偏置电压近似成正比，伏安特性曲线近似成一条直线，该段区域称为线性区；

反向截止；反向击穿；稳压二极管稳压二极管工作在击穿区。由于齐纳击穿效应，在维持一定的电流条件下，二极管的反向偏置电压会稳定在一个固定数值，当反向偏置电压撤销后，能恢复原来状态。主要用于电压限制和调整，也可作为电路的过电压保护器件。稳压二极管的电路符号：三极管的工作原理对发射结（b－e结）施加正向偏置电压，b－e结导通，大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区，产生由e向b的电子流。发射区不断从电源得到补充电子，持续扩散运动形成发射极电。对集电结（b－c结）施加反向偏置电压，集电极就具有很强的a电子吸收能力。由于基区很薄，由发射区到达基区的电子小部分被基极空穴复合，由于基区接电源正极，电源将电子吸收，相当于电源向基区持续提供空穴，形成基极电流。

发射极

集电极三极管的工作原理在一定范围内，集电极电流与基极电流保持了比较固定的比例关系，在此范围内，基极电流越大，集电极电流就越大，表现出三极管的放大特性。自由电子从发射区到达基区，基区很薄，又由于集电极具有很强的电子吸收能力，因此到达基区的大部分电子在外电场的作用下越过集电结到达集电区，漂移运动形成集电极电流。由于集电极所收集的电子数大于进入基极的电子数，因此集电极电流大于基极电流。

发射极

集电极(2)当UCE变大，使集电极反偏后，集电结内电场很大，能将从发射区扩散到基区的自由电子中的绝大部分拉到集电区，从而形成了集电极电流IC。基区复合减少，同样的UBE下IB减小，特性曲线右移。(1)当UCE=0V时，发射极与集电极短路，相当于并联的两个二极管正向特性曲线。UCE=0VUCE

1V(3)当UCE≥1V时，集电极已经反偏，若再增大UCE，只要UBE不变则IB基本不变。输出特性曲线IC

=f(UCE)|IB=

常数IB与IC密切相关，IB不同对应不同的曲线。对于某一曲线，当UCE从零逐渐增大，集电结电场随之增强，收集基区自由电子的能力也逐渐增大，因此IC也就逐渐增大。当UCE增大到一定数值时，集电结电场足以将基区的绝大部分自由电子都收集到集电极，UCE再增大，收集能力也不能明显提高为表现为曲线几乎平行与横轴。输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:1、截止区：IC接近零的区域，相当IB=0的曲线的下方。其特征是发射极电压小于死区电压，集电结反向偏置。此时IB=0，IC≤ICEO

。其中ICEO称为穿透电流，即基极开路（IB=0）时，在集电极电源作用下的集电极和发射极之间形成的电流，ICEO值很小，通常忽略不计。输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:2、放大区（线性区）：IC平行于UCE轴的区域，曲线基本平行等距。其特征是发射结正向偏置，集电结反向偏置。此时IC几乎仅仅决定于IB，而与UCE无关，集电极电流IC与基极电流IB成比例：输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:3、饱和区：曲线上升和弯曲部分的区域。其特征是发射结与集电结均处于正向偏置。临界饱和：UCE=UBE，即UCB=0，集电区收集扩散到基区自由电子的能力大大减弱，IB对IC的控制作用不复存在，三极管的放大作用消失；过饱和状态：UCE<UBE，IC不仅与IB有关，而且明显随UCE的增大而增大，三极管的放大作用消失。§6-1基本共射放大电路1、静态分析，包括估算法和图解法2、动态分析，包括图解法和微变等效电路法3、失真的种类、原因、改善4、分压偏置放大电路的静态分析§6-2其他放大电路1、射极输出器的静态分析和动态分析、特点§6-4多级放大电路与频率特性

1、多级放大电路的组成2、频率特性，特别是高频区和低频区的特性和原因§6-5差分放大电路1、静态分析、特点X第六章基本共射放大电路§6-1基本共射放大电路1、组成和各元件作用2、静态分析，包括估算法和图解法；动态分析，包括图解法和微变等效电路法3、失真的种类、原因、改善4、分压偏置放大电路的静态分析§6-2其他放大电路1、射极输出器的静态分析和动态分析、特点§6-4多级放大电路与频率特性

1、多级放大电路的组成2、频率特性，特别是高频区和低频区的特性和原因§6-5差分放大电路1、静态分析、特点X