醫(yī)用物理學電路網(wǎng)絡基礎

近代電子技術的迅速開展，已經(jīng)廣泛滲透到醫(yī)學的各個領域，從根底醫(yī)學的研究到臨床診斷、治療和病房監(jiān)護都離不開電子技術的應用。電子技術在醫(yī)學領域中的應用正在日益擴大。在這個應用的過程中，電子技術也不斷地吸取了生物醫(yī)學領域中其它學科的知識，如生物物理學、電生理學等方面的知識，從而逐步形成一門獨立的新學科—醫(yī)用電子學〔MedicalElectrons〕。?醫(yī)用電子學?學時安排：理論40學時，實驗21學時評價方法：考試70％，平時30％

本課程采用課堂教學與網(wǎng)絡課程相結(jié)合的方式，網(wǎng)絡課程以畢博平臺為載體。課程的教學大綱與課件及相關的學習資料都會上傳至畢博平臺。學生作業(yè)與實驗報告也上傳供教師批改，評分。畢博平臺還為師生交流提供一種方式。學時安排：理論40學時，實驗21學時評價方法：考試70％，平時30％平時成績：1.理論課作業(yè)：在畢博平臺做，課上完一周自動提交；2.實驗報告：在畢博平臺做，實驗完一周自動提交；3.實驗操作:少數(shù)同學又快又好最多加3分；下課還沒做完，最多減3分4.紙質(zhì)實驗報告：每次做完實驗老師簽名，全部實驗做完以后收上來給成績。

課程特點：〔1〕本課程和?醫(yī)用物理學?有較大區(qū)別，各知識點之間結(jié)合緊密，連貫性強，不易理解，循序漸進的情況較多?！?〕其技術性比較突出，側(cè)重于以最快的速度得出近似結(jié)果?！?〕實踐性強，注重實驗和動手能力。第一章電路網(wǎng)絡根底電路(circuit)：電流所流過的路徑。電源負載中間環(huán)節(jié)組成：第一節(jié)電路根底電路模型1.電路元件用理想化元件代替實際元件所組成的電路稱為電路模型。實際器件理想化，忽略次要性質(zhì)突出主要性質(zhì)，使之成為只具有某種單一電磁性質(zhì)的元件。模型化電路元件＊常用的模型化電路元件(1)電阻元件R:表示消耗電能的元件(2)電容元件C:表示存儲電場能量的元件(3)電感元件L:表示存儲磁場能量的元件單位:歐姆(Ω)、西門子(S)單位:法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)單位:亨利(H)、毫亨(mH)(4)電源元件:表示各種將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件

電阻R、電容C、電感L的伏安特性表達式都是線性代數(shù)方程或線性微分方程，這類元件稱為線性元件。線性電路：只由線性元件構(gòu)成的電路。＊線性元件(電路)與非線性元件(電路)非線性電路：構(gòu)成電路的元件中包括有非線性元件(二極管，三極管，場效應管等)的電路。電壓源模型URS+US_+_IRL伏安特性IUU=US(1)電壓源(外部短路)(外部斷路)＊電壓源、電流源理想電壓源〔恒壓源〕:RS=0〔2〕電源中的電流由外電路決定；U+US_+_ab特點：〔1〕它的端電壓是定值U=US；電壓源可以看作是恒壓源與內(nèi)阻的串聯(lián)組合.IUabUS

(2)電流源ISRSab+_UIRL電流源模型伏安特性UII=ISISRSO(外部斷路)(外部短路)理想電流源〔恒流源):RS=時的電流源.〔2〕輸出電壓由外電路決定。特點：〔1〕輸出電流是定值，恒等于I=IS；電流源可以看作是恒流源與內(nèi)阻的并聯(lián)組合.RSISab+_UUIIS

電壓源與電流源特性比較URS+US_+_ISRSab+_U恒流源與內(nèi)阻的并聯(lián)恒壓源與內(nèi)阻的串聯(lián)內(nèi)阻越小越好內(nèi)阻越大越好當內(nèi)阻遠小于負載時，可視為恒壓源當內(nèi)阻遠大于負載時，可視為恒流源2.電壓源與電流源的等效變換URS+US_+_I等效變換的原那么：IS+_UIRS'電壓源對外的:電流源對外的:對外輸出的電壓、電流相等URS+US_+_IIS+_UIRS'電壓源對外的:電流源對外的:US1+_US2+_R1R2R3例題：試把以下圖中的電壓源變換成電流源。等效變化三步曲：畫符號－畫方向－填數(shù)值6V228V4注意：等效電流源的電流方向應從原來的電壓源的正極端流出。3.受控電源

前面講的電壓源和電流源，它們的電壓電流完全由電源內(nèi)部的因素決定，稱為獨立電源。另外應電路分析的需要，還建立一種等效電源模型，這種模型的電壓或電流要受電路中其他局部的電壓或電流所控制，我們將這類電源模型稱為受控電源或非獨立電源。受控電源有四種：電壓電流控制電壓源電流源小信號作用下三極管的等效電路ibiccbe三極管rbeibibbce電流控制的電流源ic4.電路分析根底電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR+_+_實際問題中往往難以事先判斷電流的真實方向(1)電流的參考方向和電壓的參考極性①電流的參考方向解決方法：引入?yún)⒖挤较?referencedirection)與實際方向可能不一致電流參考方向可任意選定用箭頭表示根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向:Iab如果：I>0，電流實際方向從a到b；

I<0,電流實際方向從b到a；+_U根據(jù)計算結(jié)果確定實際極性：＊關聯(lián)參考方向：電流參考方向與電壓參考方向〔associated〕一致.ab例：Uab>0，a點電位高于b點電位；

Uab<0，a點電位低于b點電位；ab+_UI②電壓參考極性根據(jù)計算結(jié)果確定實際極性：例：Uab>0，a點電位高于b點電位；

Uab<0，a點電位低于b點電位；不關聯(lián)的情況關聯(lián)的情況abIR+_UUab=IRIabR+_U注意:Uab

=-IR+_Uab(2)基爾霍夫定律①基爾霍夫電流定律對任一節(jié)點，在任一時刻，流入〔流出〕該節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和恒為零。I1I2I3I1+I2-I3=0②基爾霍夫電壓定律對任一回路，在任一時刻，沿該回路的所有支路電壓降的代數(shù)和恒為零。(3)電位和電位差當電位參考點選定以后，電路中各點對參考點的電位差〔電壓〕，便是該點的電位.電路分析中，必須選且只選一個參考點〔視方便而定〕，并假設其電位為零，此點稱為電位參考點.電位是相對的，電位差〔電壓〕是絕對的.電位差(電壓)常用u表示〔U，DC，AC〕Uab的含義？單位正電荷由a點移到b點電場力做的功。（電壓升）（電壓降）單位正電荷由a點移到b點所獲得或失去的能量.UAG=？

U1=140V+_U2=90V+_20564A6A10AcbdaVb=－60

V

，Uc＝80V，Ud＝30V以a點為參考點，那么：例：求以下圖中各點的電位。注意：電位比參考點高，取正，反之取負；規(guī)定：從起點到終點的路徑中,電壓降取正,電壓升取負.第二節(jié)線形網(wǎng)絡的根本定理二、彌爾曼定理三、疊加定理一、網(wǎng)孔分析法和節(jié)點分析法四、電源替代定理3彌爾曼定理4疊加定理1網(wǎng)孔分析法適用于支路、節(jié)點較多而網(wǎng)孔較少的電路2節(jié)點分析法適用于支路、網(wǎng)孔較多而節(jié)點較少的電路適用于支路、網(wǎng)孔較多而節(jié)點只有2個的電路適用于線性電路：含獨立源個數(shù)較多、每一獨立源單獨作用時的等效電路是簡單電路E1單獨作用時：E2單獨作用時在由線性電阻、獨立源、線性受控源的電路中，每一支路的電流或電壓都可以看成是各獨立源單獨作用于該電路時，在該支路上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和，這就是疊加定理。疊加定理是表達線性電路本質(zhì)的最重要的定理.這種性質(zhì)在數(shù)學中稱為“相加性〞(additivity)在電路理論中那么稱之為“疊加性〞(superposition)所謂各獨立源單獨作用是指其它獨立源為零值,即恒壓源短路，恒流源斷路，電源內(nèi)阻保存。①疊加原理只適用于線性電路。②線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計算，但功率P不能用疊加原理計算。例：本卷須知：③其余電源不用時的處理方法：其余電源是電壓源US時，那么將US短路；其余電源是電流源IS時，那么將IS開路；例：試求以下圖中R2兩端的電壓。5AIx0.4Ix+_R1R23Ω3Ω8V7Ω5AIx0.4IxR1R23Ω3Ω7Ω+_R23Ω8V7Ω4.2V2.4VUR2

=6.6V1.電路元件(1)模型化電路元件(2)線性元件(電路)和非線性元件(電路)(3)實際電壓〔流〕源與理想電壓〔流〕源2.電壓源和電流源的等效變換3.受控電源4.電路分析根底(1)電流、電壓參考方向(2)基爾霍夫定律(3)電位及電位差5.疊加定理1.實際電壓源和電流源，對內(nèi)阻有什么要求？電壓源內(nèi)阻越小越好，電流源內(nèi)阻越大越好2.電壓源和電流源等效變換應滿足什么條件？兩個電源內(nèi)阻相等，且US=RSIS3.受控電源反映了什么物理現(xiàn)象？電路中某局部的電壓或電流能控制另一局部的電壓或電流的物理現(xiàn)象；受控源是一種等效電源模型，不是鼓勵源。4.電流和電壓的參考方向應如何選取和確定？任意選定。思考題5.什么叫關聯(lián)的參考方向？如果出現(xiàn)不關聯(lián)的情況該怎么辦？電壓與電流的參考方向一致，叫做關聯(lián)參考方向，不一致那么叫非關聯(lián)參考方向。非關聯(lián)時，表達式相差一個負號，但實際方向不變。6.電位參考點應如何選擇？(P5)7.運用疊加原理應注意哪些問題？預習：第二章半導體器件第一節(jié)半導體二極管1.PN結(jié)的形成和單向?qū)щ娫?.二極管及其主要參數(shù)3.穩(wěn)壓