電路和電路元件15551學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1電路電路(dinl)和電路和電路(dinl)元件元件15551第一頁(yè)，共88頁(yè)。 電路(dinl)1.電路(dinl)第1章上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)2.電路的作用3.電路的組成第1頁(yè)/共88頁(yè)第二頁(yè)，共88頁(yè)。電力系統(tǒng)(din l x tn)擴(kuò)音器實(shí)現(xiàn)(shxin)信號(hào)的傳遞和處理電路的作用實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換2.電路(dinl)的作用上頁(yè)下頁(yè)返回第1章電 燈電 爐電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)升 壓變壓器降 壓變壓器話筒揚(yáng)聲器放大器第2頁(yè)/共88頁(yè)第三頁(yè)，共88頁(yè)。3. 電路(dinl)組成 電路的組成：電源、負(fù)載和導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等。實(shí)際(shj)電路第1章上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第3頁(yè)/共88頁(yè)第四頁(yè)，

2、共88頁(yè)。上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章 各種( zhn)蓄電池和干電池由化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。電源(dinyun)第4頁(yè)/共88頁(yè)第五頁(yè)，共88頁(yè)。上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章 汽輪發(fā)電機(jī)和風(fēng)力(fngl)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。第5頁(yè)/共88頁(yè)第六頁(yè)，共88頁(yè)。 實(shí)際(shj)的負(fù)載包括電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)工具和家用電器等等。電動(dòng)機(jī)手電鉆吸塵器負(fù)載(fzi)上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章第6頁(yè)/共88頁(yè)第七頁(yè)，共88頁(yè)。 電路元件(yunjin)和電路模型實(shí)際(shj)電路電路(dinl)模型第1章上頁(yè)下頁(yè)返回E+SIR實(shí)際電路元件理 想 電 路 元 件第7頁(yè)/共88頁(yè)第八頁(yè)，共88頁(yè)。W、kW、

3、mWV、kV、mV、 VV、kV、mV、 VA、mA、 A(用電或供電)電源力驅(qū)動(dòng)正電荷的方向 （低電位 高電位）電位降的方向（高電位 低電位） 正電荷移動(dòng)的方向 高電位流向低電位PE（直流） e（交流）U（直流） u（交流）i（交流）I（直流）物理量單位實(shí)際正方向功率電流電壓電動(dòng)勢(shì)上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章1.實(shí)際正方向(fngxing)：物理中對(duì)電量規(guī)定的方向(fngxing)；第8頁(yè)/共88頁(yè)第九頁(yè)，共88頁(yè)。abiababiabbaiabi 表示參考方向由a指向b 表示參考方向由b指向abai假設(shè)正方向（參考正方向）：在分析(fnx)計(jì)算時(shí)，為解決問(wèn)題方便，對(duì)物理量任意假設(shè)的參考方

4、向。第9頁(yè)/共88頁(yè)第十頁(yè)，共88頁(yè)。 表示(biosh)a端為高電位端，b為低電位端abUababUabUabUabUbaU某點(diǎn)a到參考點(diǎn)o的電壓 稱為a點(diǎn)的電位，用 表示aoUaVabUaVbV第10頁(yè)/共88頁(yè)第十一頁(yè)，共88頁(yè)。上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章關(guān)聯(lián)參考方向：某元件(yunjin)中電壓、電流參考方向一致，適合于電阻、電容、電感等負(fù)載元件(yunjin)；非關(guān)聯(lián)參考方向：某元件中電壓(diny)、電流參考方向不一致，適合于電源元件。abUIUs+SIRUR+第11頁(yè)/共88頁(yè)第十二頁(yè)，共88頁(yè)。 在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實(shí)際方向，從而影響電路求解。問(wèn)題電流方

5、向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+E1E2EURIab電壓、電流(dinli)實(shí)際方向：上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章第12頁(yè)/共88頁(yè)第十三頁(yè)，共88頁(yè)。 在解題前先任意選定一個(gè)方向，稱為參考方向（或正方向）。依此參考方向，根據(jù)電路定理(dngl)、定律列電路方程，從而進(jìn)行電路分析計(jì)算。解決(jiju)方法:計(jì)算結(jié)果為正，實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；計(jì)算結(jié)果為負(fù)，實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。 由計(jì)算結(jié)果可確定U、I 的實(shí)際方向：上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章第13頁(yè)/共88頁(yè)第十四頁(yè)，共88頁(yè)。 小結(jié)1.電壓電流“實(shí)際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考(cnko)方向” 是人為假設(shè)的方向。

6、上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第1章 2.方程U=RI 只適用于R 中U、I參考方向一致(yzh)的情況。即歐姆定律表達(dá)式含有正負(fù)號(hào)，當(dāng)U、I參考方向一致(yzh)時(shí)為正，否則為負(fù)。3.在解題前，一定先假定電壓電流的“參考方向 ”，然后再列方程求解。即 U、I為代數(shù)量，也有正負(fù)之分。當(dāng)參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。4.為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U 的參考方向一致（關(guān)聯(lián)參考方向）。第14頁(yè)/共88頁(yè)第十五頁(yè)，共88頁(yè)。 設(shè)電路(dinl)任意兩點(diǎn)間的電壓為U，電 流為 I , 則這部分電路(dinl)消耗的功率為電路(dinl)功率如果假設(shè)方向不一致怎么辦？功率(gngl)有無(wú)正負(fù)？問(wèn)題

7、：上頁(yè)下頁(yè)返回第1章bIRUa+-P = UI第15頁(yè)/共88頁(yè)第十六頁(yè)，共88頁(yè)。1)按所設(shè)參考(cnko)方向列式U、I參考方向(fngxing)一致 P = U I功率(gngl)的計(jì)算 U、I參考方向相反上頁(yè)下頁(yè)返回第1章bIRUa+-IbRUa-+bRUa+-IbIRUa-+P = U I第16頁(yè)/共88頁(yè)第十七頁(yè)，共88頁(yè)。2）將U、I 的代數(shù)值(shz)代入式中 若計(jì)算的結(jié)果P 0, 則說(shuō)明U、I 的實(shí)際方 向一致，此部分電路吸收電功率（消耗能量） 負(fù)載 。 若計(jì)算結(jié)果P 0 UBCIB 或 ICIB第1章上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)晶體管起電流放大作用，必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反

8、偏的條件。32當(dāng)基極電路由于外加電壓或電阻改變而引起IB的微小變化時(shí)，必定使IC發(fā)生較大的變化。即三極管的基極電流對(duì)集電極電流具有控制作用。第67頁(yè)/共88頁(yè)第六十八頁(yè)，共88頁(yè)。 特性(txng)曲線和主要參數(shù)IB = f (UBE )UC E = 常數(shù)(chngsh)UCE1V第1章上頁(yè)下頁(yè)返回IEIBRBUBICUCCRC-UBEUCEUBE/VIB/AO第68頁(yè)/共88頁(yè)第六十九頁(yè)，共88頁(yè)。OIC = f (UCE ) | IB = 常數(shù)(chngsh)IB 減小IB增加(zngji)UCEICIB = 20AIB =60AIB =40A第1章上頁(yè)下頁(yè)返回IEIBRBUBICUCCR

9、C-UBEUCE第69頁(yè)/共88頁(yè)第七十頁(yè)，共88頁(yè)。晶體管輸出特性曲線(qxin)分三個(gè)工作區(qū)UCE /VIC / mA806040 0 IB= 20 AO24681234截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)第1章上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu)第70頁(yè)/共88頁(yè)第七十一頁(yè)，共88頁(yè)。發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏有電流放大作用, IC=IB輸出曲線具有恒流特性發(fā)射結(jié)、集電結(jié)處于反偏失去電流放大作用, IC0晶體管C、E之間相當(dāng)于開(kāi)路發(fā)射結(jié)、集電結(jié)處于正偏失去放大作用晶體管C、E之間相當(dāng)于短路CEB+-+CEB+-+CEB+-+第1章上頁(yè)下頁(yè)返回CEUCE0IC0CE放大區(qū)0BI 20BIA40BIA60BIA80BIA12

10、34mA第71頁(yè)/共88頁(yè)第七十二頁(yè)，共88頁(yè)。 3.主要參數(shù)集電極基極(j j)間反向飽和電流 ICBO集電極發(fā)射極間穿透電流 ICEOICEO=(1+)ICBO交流電流放大系數(shù)=IC / IB第1章上頁(yè)下頁(yè)直流電流放大系數(shù)=IC / IB返回(fnhu)ICEOCBEAAICBOCEB第72頁(yè)/共88頁(yè)第七十三頁(yè)，共88頁(yè)。集電極最大允許(ynx)電流 ICM集-射反向(fn xin)擊穿電壓 U(BR)CEO集電極最大允許耗散(ho sn)功率 PCMPCM=ICUCEUCE/VU(BR)CEOIC/mAICMO第1章上頁(yè)下頁(yè)返回第73頁(yè)/共88頁(yè)第七十四頁(yè)，共88頁(yè)。 簡(jiǎn)化的小信號(hào)(x

11、nho)模型 三極管工作在放大狀態(tài)(zhungti)時(shí)可用電路模型來(lái)表征它的特性。建立簡(jiǎn)化小信號(hào)模型的條件：1）三極管工作在放大狀態(tài);2) 輸入信號(hào)非常(fichng)?。ㄒ话鉇數(shù)量級(jí)）上頁(yè)下頁(yè)第1章返回第74頁(yè)/共88頁(yè)第七十五頁(yè)，共88頁(yè)。 rbe = 200+ （1+）26（mv）IE（mA）三極管微變等效模型(mxng)的建立步驟：iB0uBEUce1VIBIBUBE第1章上頁(yè)下頁(yè)Q 輸入回路微變等效電路返回(fnhu)berbeUBEIBubeib=rbe =ibec+-+-uceubeicb第75頁(yè)/共88頁(yè)第七十六頁(yè)，共88頁(yè)。輸出(shch)回路微變等效電路 = IBIC第1章

12、iC= ib ic=ib受控恒流源ebibiCcibubeucerbe+UCE /VIC / mA806040 0 IB= 20 AO24681234放大區(qū)第76頁(yè)/共88頁(yè)第七十七頁(yè)，共88頁(yè)。 1.6 絕緣(juyun)柵場(chǎng)效晶體管 基本(jbn)結(jié)構(gòu)和工作原理第1章上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu) 特性曲線和主要參數(shù) 簡(jiǎn)化的小信號(hào)模型概述第77頁(yè)/共88頁(yè)第七十八頁(yè)，共88頁(yè)。第1章上頁(yè)下頁(yè)返回(fnhu) 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用(lyng)電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的一種半導(dǎo)體器件，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用最為廣泛，這種場(chǎng)效應(yīng)管又稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOS）。P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道增強(qiáng)型耗盡

13、型 按其導(dǎo)電類型可將場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為N溝道和P溝道兩種，按其導(dǎo)電溝道的形成過(guò)程可分為耗盡型和增強(qiáng)型兩種。 因而就出現(xiàn)了四種不同形式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它們是：第78頁(yè)/共88頁(yè)第七十九頁(yè)，共88頁(yè)。 基本結(jié)構(gòu)(jigu)和工作原理BG柵極(shn j)D漏極SiO2BDGSP型硅襯底S源極N溝道增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)示意圖圖形符號(hào)第1章上頁(yè)下頁(yè)返回N+N+第79頁(yè)/共88頁(yè)第八十頁(yè)，共88頁(yè)。 D與S之間是兩個(gè)PN結(jié)反向(fn xin)串聯(lián)，無(wú)論D與S之間加什么極性的電壓，漏極電流均接近于零。(1) UGS =0結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖襯底引線BUDSID = 0GDSP型硅襯底SiO2柵源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道的控制

14、作用第1章上頁(yè)下頁(yè)N+N+返回第80頁(yè)/共88頁(yè)第八十一頁(yè)，共88頁(yè)。(2) 0 UGS UGS(th) 柵極下P型半導(dǎo)體表面形成(xngchng)N型導(dǎo)電溝道。 當(dāng)D、S加上正向(zhn xin)電壓后可產(chǎn)生漏極電流ID 。 N+N+SiO2GDS耗盡層BP型硅襯底UGSN型導(dǎo)電(dodin)溝道ID第1章上頁(yè)下頁(yè)返回UDS第82頁(yè)/共88頁(yè)第八十三頁(yè)，共88頁(yè)。 UGS愈大，導(dǎo)電溝道愈厚,在UDS電壓(diny)作用下,電流ID愈 大。即通過(guò)改變電壓(diny)UGS的大小可以改變漏極電流ID的 大小。 隨著柵極電壓UGS的增加(zngji)，導(dǎo)電溝道不斷增加(zngji)的場(chǎng)效 管稱為增

15、強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。 場(chǎng)效應(yīng)管只有一種載流子參與導(dǎo)電,故稱為單極型晶 體管。普通晶體管中空穴和電子兩種載流子參與導(dǎo)電 稱之為雙極型晶體管。上頁(yè)第1章返回下頁(yè)第83頁(yè)/共88頁(yè)第八十四頁(yè)，共88頁(yè)。上頁(yè)第1章返回(fnhu)下頁(yè) 0UDS/v10201234ID / mAUGS = 0 VUGS = -1 VUGS = -2 VUGS = 1 V可變電阻區(qū) 線性放大區(qū)N溝道耗盡(ho jn)型MOS管的特性曲線ID/mA0UGS/V-212UDS = 10 VIDSS輸出特性轉(zhuǎn)移(zhuny)特性 特性曲線和主要參數(shù)第84頁(yè)/共88頁(yè)第八十五頁(yè)，共88頁(yè)。上頁(yè)第1章返回(fnhu)下頁(yè)增強(qiáng)型MOS管的轉(zhuǎn)移(zhuny)特性NMOS管PMOS管UGS 0IDUGS（th）UGS 0IDUGS（th）第85頁(yè)/共88頁(yè)第八十六頁(yè)，共88頁(yè)。主要參數(shù)上頁(yè)第1章返回(fnhu)下頁(yè)夾斷電壓UGS(off)：是耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)ID為一微小電流時(shí)的柵源電壓。*最大漏源擊穿電壓U(BR)DS:漏極和源極之間的擊穿電壓。*最大漏極電流IDM，最大耗散功率PDM 。*低頻跨導(dǎo)gm：在UDS為某一固定值時(shí)，漏極電流的微小變化和相應(yīng)的柵源輸入電壓變