無線電技術(shù)導論之二電路基礎(chǔ)知識2011

1、 洪洪 晟：晟：82316447 Email: 可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部無線電技術(shù)導論無線電技術(shù)導論課件下載方式課件下載方式: :新浪免費郵箱新浪免費郵箱: :Password:Password: wirelesswireless可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部無線電技術(shù)導論無線電技術(shù)導論無線電技術(shù)導論 第二講第二講-電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部本次課的內(nèi)容本次課的內(nèi)容(1)(1)電路的基本定律之一電路的基本定律之一 -歐姆定律歐姆定律(2)(2)電路的基本定律之二電路的基本定律之二

2、-克?；舴蚨煽讼；舴蚨?3)(3)正弦交流電的基本概念正弦交流電的基本概念(4)(4)正弦交流電的表示方法正弦交流電的表示方法可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部歐姆定律歐姆定律IRVRVI或該式成立的條件：該式成立的條件：是在電流、電壓方向一致情況下成立是在電流、電壓方向一致情況下成立表征了電阻元件的性質(zhì)：表征了電阻元件的性質(zhì)： 通過電阻的電流數(shù)值與其兩端電壓成正通過電阻的電流數(shù)值與其兩端電壓成正比，而與阻值成反比比，而與阻值成反比可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部歐姆定律的幾點說明（歐姆定律的幾點說明（1 1）v 電阻元件的重要特征就是對電荷的

3、運動呈現(xiàn)阻力，它電阻元件的重要特征就是對電荷的運動呈現(xiàn)阻力，它具有阻礙電流流動的性質(zhì)，就將電阻元件簡稱電阻。具有阻礙電流流動的性質(zhì)，就將電阻元件簡稱電阻。v 電阻元件或任一段導體的電阻與它本身的材料性質(zhì)及電阻元件或任一段導體的電阻與它本身的材料性質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，還與外界溫度有關(guān)。幾何尺寸有關(guān)，還與外界溫度有關(guān)。 v 電阻元件的特性也可以用另一個參數(shù)來表示：電導電阻元件的特性也可以用另一個參數(shù)來表示：電導G G，它表示的是元件傳導電流的能力。它表示的是元件傳導電流的能力。 與電阻的關(guān)系是互為倒數(shù)：與電阻的關(guān)系是互為倒數(shù)： G G1 1R Rv 電導的單位是西門子，簡稱電導的單位是西門子，簡稱“

4、西西”(S)(S)可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部歐姆定律的幾點說明（歐姆定律的幾點說明（2 2）v 利用電阻：電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力，即消耗能量，利用電阻：電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力，即消耗能量，轉(zhuǎn)換為熱能。利用這個特點，可以制成各種電熱器，轉(zhuǎn)換為熱能。利用這個特點，可以制成各種電熱器，如電阻爐、電烙鐵、白熾燈等。如電阻爐、電烙鐵、白熾燈等。v 負面作用：有的電氣設(shè)備中，甚至在傳輸導線中，由負面作用：有的電氣設(shè)備中，甚至在傳輸導線中，由于存在一定的電阻，也要導致發(fā)熱，這種電流的熱效于存在一定的電阻，也要導致發(fā)熱，這種電流的熱效應造成了能量損失，有時還會損壞設(shè)備，應盡量減少

5、。應造成了能量損失，有時還會損壞設(shè)備，應盡量減少。v 電阻消耗的功率為：電阻消耗的功率為：RIRVIVP22可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部歐姆定律的幾點說明（3）v 歐姆定律也可以用電壓歐姆定律也可以用電壓(V)(V)和電流和電流(I)(I)的關(guān)系曲線來表的關(guān)系曲線來表示，即電阻元件的伏安特性曲線：示，即電阻元件的伏安特性曲線：線性元件線性元件-線性電路線性電路非線性元件非線性元件-非線性電路非線性電路可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部克?；舴蚨煽讼；舴蚨?幾個基本概念幾個基本概念（1 1）電壓和電流的方向）電壓和電流的方向v電流方向：電流方

6、向：v電壓方向：電壓方向：正電荷實際運動方向正電荷實際運動方向電壓正方向指向正電荷運動方向電壓正方向指向正電荷運動方向可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部克?；舴蚨煽讼；舴蚨?幾個基本概念幾個基本概念v電壓與電位的關(guān)系電壓與電位的關(guān)系v電位：電位：v電位差電位差: :該點到參考點之間的電壓該點到參考點之間的電壓兩點之間的電壓兩點之間的電壓可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部克?；舴蚨煽讼；舴蚨?幾個基本概念幾個基本概念v電壓與電動勢電壓與電動勢: :（1 1）表征了電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)）表征了電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)（

7、2 2）其大小表征了它將正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部搬運到）其大小表征了它將正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部搬運到電源正極所做的功，單位為伏特電源正極所做的功，單位為伏特（3 3）方向：外電路以電壓的形式表現(xiàn)出來）方向：外電路以電壓的形式表現(xiàn)出來可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部克?；舴蚨煽讼；舴蚨?幾個基本概念幾個基本概念（2 2）電路、節(jié)點、支路、回路）電路、節(jié)點、支路、回路v 電路：電路：v 節(jié)點：節(jié)點：v 支路：支路：v 回路：回路：v 網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：將電源、電子元、器件用導線連接起來，由此構(gòu)成的電流通路統(tǒng)稱電路將電源、電子元、器件用導線連接起來，由此構(gòu)成的電流通路統(tǒng)稱

8、電路電路中電路中3條或條或3條以上連接電氣元件的導線的交點條以上連接電氣元件的導線的交點連接任何兩個節(jié)點之間的一段電路連接任何兩個節(jié)點之間的一段電路電路中任何一個閉合路徑叫回路。電路中任何一個閉合路徑叫回路。最簡單的回路又叫最簡單的回路又叫“網(wǎng)孔網(wǎng)孔”，在網(wǎng)孔中沒有支路穿過，在網(wǎng)孔中沒有支路穿過 可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部Kirchhoff Current LawKirchhoff Current Law（KCLKCL）v KCLKCL是有關(guān)節(jié)點電流的定律，用來確定電路中各支路、各部分電流之是有關(guān)節(jié)點電流的定律，用來確定電路中各支路、各部分電流之間的關(guān)系。間的關(guān)系

9、。v 在某一瞬時，對電路中的任何一個節(jié)點來說，流入節(jié)點的電流總和在某一瞬時，對電路中的任何一個節(jié)點來說，流入節(jié)點的電流總和等于流出該節(jié)點的電流總和。即在同一時刻，流經(jīng)任何節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流總和。即在同一時刻，流經(jīng)任何節(jié)點的電流的代數(shù)和等于零。的代數(shù)和等于零。 0IIIOUTIN或可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部Kirchhoff Voltage Law Kirchhoff Voltage Law （KVLKVL）v KVLKVL是用來確定一個回路內(nèi)各部分電壓之間的關(guān)系的定律是用來確定一個回路內(nèi)各部分電壓之間的關(guān)系的定律 v 內(nèi)容：在任一瞬時，沿閉合回路繞行一

10、周，各段電壓降的代數(shù)和為零。內(nèi)容：在任一瞬時，沿閉合回路繞行一周，各段電壓降的代數(shù)和為零。即即V=0V=0v 注：電壓正方向與繞行方向一致時，為正電壓降，否則為負電壓降注：電壓正方向與繞行方向一致時，為正電壓降，否則為負電壓降。 0111222ERIRIE可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部KCLKCL、KVLKVL解題步驟解題步驟v（1 1）標上支路中的電流方向）標上支路中的電流方向( (可任意標可任意標) )v（2 2）標上節(jié)點）標上節(jié)點( (獨立節(jié)點獨立節(jié)點) )v（3 3）選繞行方向（一致即可，方向隨意）選繞行方向（一致即可，方向隨意）v（4 4）列寫）列寫KCLK

11、CL和和KVLKVL獨立方程獨立方程v（5 5）求解）求解可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部KCLKCL、KVLKVL應用舉例應用舉例1 1KCL方程（節(jié)點方程（節(jié)點a）：）：KVL方程（網(wǎng)孔方程（網(wǎng)孔I）：）：KVL方程（網(wǎng)孔方程（網(wǎng)孔II）：）：213III0203311RIRI0403322RIRIAIAIAI3124,3126,302321結(jié)果：結(jié)果：可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部KCLKCL、KVLKVL應用舉例應用舉例2 22R1R4R1E2E3R2R5RABCIIIIII1.確定獨立節(jié)點，列出電流方程確定獨立節(jié)點，列出電流方程2.列

12、出網(wǎng)孔電壓方程列出網(wǎng)孔電壓方程5421543321:IIIICIIIBIIIA1I2I3I4I5I0:0:0)(:4455222443311122RIRIEIIIRIRIRIIIRIERII3.聯(lián)立解方程組聯(lián)立解方程組可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部2.2.正弦交流電的基本概念正弦交流電的基本概念v交流電：電壓和電流的大小和方向隨時間作周交流電：電壓和電流的大小和方向隨時間作周期性往復變化期性往復變化v正弦交流電、方波交流電正弦交流電、方波交流電可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的基本特征正弦交流電的基本特征- -周期與頻率周期與頻率v

13、周期：周期：正弦交流量完成往復變化一周所需的時間正弦交流量完成往復變化一周所需的時間 單位：單位：T T，秒（，秒（s s）v 頻率：頻率：每秒時間內(nèi)正弦量交變的次數(shù)每秒時間內(nèi)正弦量交變的次數(shù) 單位：單位： f=1/T f=1/T ，赫茲（，赫茲（HzHz）v 電角度：電角度：正弦交流電變化一個周期，相當于正弦函數(shù)變化正弦交流電變化一個周期，相當于正弦函數(shù)變化 2 2弧度，為避免與機械角度相弧度，為避免與機械角度相混淆，把它稱做電角度混淆，把它稱做電角度 v 電角頻率：電角頻率：每秒時間內(nèi)交流電變化的電角度為電角速度，用每秒時間內(nèi)交流電變化的電角度為電角速度，用 表示，單位是弧度秒，縮寫為表示

14、，單位是弧度秒，縮寫為rad/srad/s，又稱角頻率，又稱角頻率v 在在t t時間里變化的電角度為時間里變化的電角度為，則角頻率，則角頻率 /t /t。角頻率。角頻率也是正弦量變化快慢的另一也是正弦量變化快慢的另一種表示。種表示。 )sin(tIim可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的基本特征正弦交流電的基本特征- -相位與相位差相位與相位差v 相位：相位：交流電在隨時間變化的過程中，不同的時刻對應不同的電交流電在隨時間變化的過程中，不同的時刻對應不同的電角度，從而得到不同的瞬時值，所以正弦量中的（角度，從而得到不同的瞬時值，所以正弦量中的（ t+t+）反）反

15、映了正弦量在交變過程中瞬時值變化的過程，我們把（映了正弦量在交變過程中瞬時值變化的過程，我們把（ t+t+）稱為正弦量的相位。稱為正弦量的相位。 v 初相：初相：當當t=0t=0時刻，正弦量的相位稱做初相，又叫初相角即少角時刻，正弦量的相位稱做初相，又叫初相角即少角 )sin(tIim可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的基本特征正弦交流電的基本特征- -相位差相位差v 相位差：相位差：兩個同頻率的正弦交流電在任何瞬時的相位角之差兩個同頻率的正弦交流電在任何瞬時的相位角之差 v 頻率不同，相位差是時間的函數(shù)頻率不同，相位差是時間的函數(shù))sin(111tIim)si

16、n(222tIim21)sin(1111tVvim)sin(2222tVvm2121)()(tt頻率相同頻率相同頻率不同頻率不同可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的基本特征正弦交流電的基本特征- -大小及其表示方法大小及其表示方法v瞬時值：瞬時值：v最大值：最大值：v有效值：有效值：交流電在任一時刻的實際值叫瞬時值。瞬時值只是從交流電在任一時刻的實際值叫瞬時值。瞬時值只是從隨時間變化的關(guān)系上說明某一時刻正弦量的大小，一隨時間變化的關(guān)系上說明某一時刻正弦量的大小，一般都用小寫英文字母表示，如用字母般都用小寫英文字母表示，如用字母e、v、i分別表示分別表示正弦交流電

17、動正弦交流電動勢、電壓和電流的瞬時值。勢、電壓和電流的瞬時值。 交流電在變化過程中所出現(xiàn)的最大瞬時值叫最大值，交流電在變化過程中所出現(xiàn)的最大瞬時值叫最大值，它就是正弦交流電的振幅。通常用字母量它就是正弦交流電的振幅。通常用字母量Em、Vm、Im分別表示正弦交流電動勢、電壓和電流的最大值。分別表示正弦交流電動勢、電壓和電流的最大值。一個交流電流的做功能力相當于某一數(shù)值的直流電一個交流電流的做功能力相當于某一數(shù)值的直流電流的做功能力，這個直流電流流的做功能力，這個直流電流的數(shù)值就叫該交流電的數(shù)值就叫該交流電流的有效值流的有效值 可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部交流電最大值和

18、有效值的關(guān)系交流電最大值和有效值的關(guān)系根據(jù)焦耳一楞次定律可知，交流電流一個周期時間根據(jù)焦耳一楞次定律可知，交流電流一個周期時間T內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為：內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為：直流電流在同一個時間直流電流在同一個時間T內(nèi)產(chǎn)生的熱量為：內(nèi)產(chǎn)生的熱量為： 由此式可得出交流電的有效值由此式可得出交流電的有效值根據(jù)有效值的定義，兩種電流產(chǎn)生的熱量相等，所以有：根據(jù)有效值的定義，兩種電流產(chǎn)生的熱量相等，所以有：TRdtiQ02)( 焦耳JRTIQ2)( 焦耳JRTIRdtiT202TdtiTI021可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電最大值和有效值的關(guān)系正弦交流電最大值和有效值的關(guān)系)

19、sin(tIimTmdttITI022)sin(12)22cos(21)sin(0002TdttdtdttTTTmmmmmmEEEVVVIII707.02707.02707.02可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部例題例題1 1v用交流電表測知某交流電設(shè)備的電壓為用交流電表測知某交流電設(shè)備的電壓為220 V220 V，電流為電流為3A3A，試問電壓和電流的最大值是多少，試問電壓和電流的最大值是多少? ?AAIIVVVVmm24.4322:31122022:電流最大值電壓最大值可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部例題例題2 2v 一電烙鐵銘牌上標明一電烙鐵

20、銘牌上標明220V220V、60W60W，已知電源電壓，已知電源電壓240V240V、50Hz50Hz、相角、相角=-30=-30，寫出該電烙鐵的電流瞬時值表達式：，寫出該電烙鐵的電流瞬時值表達式：電烙鐵的電阻：電烙鐵的電阻：8076022022PVR流過電烙鐵的電流有效值：流過電烙鐵的電流有效值：AI3 .0807240流過電烙鐵的電流瞬時值：流過電烙鐵的電流瞬時值：)30100sin(42.0)30502sin(2ttIi可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的表示方法正弦交流電的表示方法(1)(1)v三角函數(shù)及曲線圖形來表示三角函數(shù)及曲線圖形來表示: :)si

21、n(tIim可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的表示方法正弦交流電的表示方法(2)(2)v旋轉(zhuǎn)矢量表示（旋轉(zhuǎn)矢量表示（3 3個基本要素）個基本要素）1,1,以直角坐標系的以直角坐標系的O O點為原點點為原點; ;2,2,取矢量的長度為振幅取矢量的長度為振幅ImIm; ;3,3,矢量的起始位置與橫軸之間的夾角為初相角。矢量的起始位置與橫軸之間的夾角為初相角。可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的表示方法正弦交流電的表示方法(3)(3)v復數(shù)表示復數(shù)表示)sin(tIimjmmeIImmjmmIjIeII)sin(cos原則：同時、同頻

22、的兩個交流量進行運算原則：同時、同頻的兩個交流量進行運算在電工中常把復數(shù)矢量的三角形式和指數(shù)形式簡寫為極坐標形式：在電工中常把復數(shù)矢量的三角形式和指數(shù)形式簡寫為極坐標形式：可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電運算法則正弦交流電運算法則v先將交流電轉(zhuǎn)換為相應的代數(shù)型、指數(shù)型表示方法先將交流電轉(zhuǎn)換為相應的代數(shù)型、指數(shù)型表示方法v加減運算加減運算代數(shù)型代數(shù)型指數(shù)型指數(shù)型v乘除運算乘除運算指數(shù)型指數(shù)型v指數(shù)型指數(shù)型交流表示型交流表示型可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的復數(shù)運算（續(xù)） 正弦電量正弦電量（時間函數(shù)）（時間函數(shù)）正弦量運算正弦量

23、運算所求正弦量所求正弦量變換變換相量相量（復數(shù)）（復數(shù)）相量結(jié)果相量結(jié)果反變換反變換相量運算相量運算（復數(shù)運算（復數(shù)運算)可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的復數(shù)運算舉例v已知已知v求求Ati)30sin(31Ati)60sin(4221212121,iiiiiiii5 . 16 . 2)30sin30(cos33301jjeIjm46.32)60sin()60(cos(44602jjeIjm)(596.16 .4)1 .23(21AejIIIjmmm)(1.23sin(521Atii)(486. 46 . 08321AejIIIjmmm)(83sin(421A

24、tii可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流電的復數(shù)運算（續(xù)）)(12)30(21AeIIIjmmm)(30sin(1221Atii)(75. 0/9021AIIIjmmm)(90sin(75.0/21Atii可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部本章的重點與基本要求本章的重點與基本要求v 掌握歐姆定律的定義及物理意義。掌握歐姆定律的定義及物理意義。v 掌握掌握KCLKCL和和KVLKVL的定義，能列寫任何一節(jié)點的的定義，能列寫任何一節(jié)點的KCLKCL方程及方程及回路的回路的KVLKVL方程，能使用方程，能使用KCLKCL和和KVLKVL計算不超過兩

25、個網(wǎng)孔計算不超過兩個網(wǎng)孔的電路。的電路。v 掌握電壓、電流正方向的定義。掌握電壓、電流正方向的定義。v 掌握確定正弦交流電的三要素，即振幅、頻率和初相，掌握確定正弦交流電的三要素，即振幅、頻率和初相，以及兩個同頻率正弦交流電的相位差的概念和定義。以及兩個同頻率正弦交流電的相位差的概念和定義。v 明確正弦交流電有效值的意義，掌握正弦交流電有效值明確正弦交流電有效值的意義，掌握正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系。與最大值的關(guān)系。v 會用復數(shù)法表示正弦量，并能計算正弦量的和、差、積、會用復數(shù)法表示正弦量，并能計算正弦量的和、差、積、商。商。可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部無線電技

26、術(shù)導論無線電技術(shù)導論 第二講第二講( (補充補充) )-元器件分元器件分類類可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部本次課的內(nèi)容本次課的內(nèi)容1.1. 元器件的定義元器件的定義2.2. 元器件的分類元器件的分類3.3. 微電路的封裝形式微電路的封裝形式可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部GJB4027-2000定義：定義：在電子線路或電子設(shè)備中執(zhí)行電氣、電子、電磁、機電和在電子線路或電子設(shè)備中執(zhí)行電氣、電子、電磁、機電和光電功能的基本單元，該基本單元可以由一個或多個零件光電功能的基本單元，該基本單元可以由一個或多個零件組成，通常不破壞是不能將其分解的。組成，通

27、常不破壞是不能將其分解的。 元器件的定義元器件的定義GJB/Z 34-93電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南（part）NASA標準標準NHB5300.4-1998.7NASA空間飛行項目的電氣、電子和機電元空間飛行項目的電氣、電子和機電元器件的管理與控制要求器件的管理與控制要求（part component）ESA標準標準ESA PSS-01-60（1988.11）ESA空間系統(tǒng)元器件選擇、采購和控空間系統(tǒng)元器件選擇、采購和控制制（ part =component ）MIL-STD-1547航天器與運載器用電子元器件、材料和工藝航天器與運載器用電子元器件、材料和工藝（e

28、lectronic part）可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程研究所元器件工程部 元元 器器 件件電電 氣氣 元元 件件電電 子子 器器 件件機機 電電 元元 件件其其 他他 元元 器器 件件 電阻器、電位器電感線圈、變壓器 電 容 器 電線、電纜 電光纖、光纜 熔 斷 器 微 電 路 電 子 模 塊 半導體分立器件 真空電子器件 纖維光學器件 聲表面波器件 光電子器件 斷 路 器 開 關(guān) 電 連 接 器 繼 電 器 微 特 電 機 石英晶體元件 波導和同軸元件 電 池 磁 性 元 件 數(shù)字集成電路 模擬集成電路 混合電路 微波電路 接口集成電路 其他電路 半導體二極管 場 效 應 管 半導體三極管 其他電路 微波電子管 陰極射線電子管 真空光電子器件等離子、輝光、熒光顯示器件 空間電荷控制電子管 離子器件 半導體光電子器件 紅外探測器 固體激光器