電工電子技術基礎知識

電工電子根底知識第一章電工根底知識§1.1電路的根本概念§1.2正弦交流電的根本知識第二章電子技術的根底知識§2.1直流穩(wěn)壓電源的根底知識§2.2根本邏輯器件的根底知識§2.3組合邏輯的根底知識§2.4模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換的根底知識。1.1.1電路的根本組成電路：由電氣器件或設備，按一定方式銜接起來，完成能量的傳輸、轉(zhuǎn)換或信息的處置、傳送。組成：電源、負載和中間環(huán)節(jié)。手電筒電路電源是將其他方式的能量轉(zhuǎn)化為電能的安裝負載是取用電能的安裝，通常也稱為用電器。中間環(huán)節(jié)是傳輸、控制電能的安裝。二、電路的作用實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。

完成信號的處置和傳送。1.電力系統(tǒng)中：2.電子技術中：1.1.2電路的根本物理量1電流2電壓3電動勢4電功率一、電流定義帶電粒子或電荷在電場力作用下的定向運動構成電流。單位時間內(nèi)流過導體截面的電荷量定義為電流強度。二、電流的單位A〔安培〕、mA(毫安〕、μA〔微安)1電流三、電流的分類1、直流：當電流的量值和方向都不隨時間變化時,稱為直流電流,簡稱直流。三、電流的實踐方向正電荷運動的方向。(客觀存在〕電流的方向可用箭頭表示,也可用字母順序表示()Riab2、交流：量值和方向隨著時間按周期性變化的電流,稱為交流電流,簡稱交流。常用英文小寫字母i表示。直流電流常用英文大寫字母I表示。2電壓一、電壓電場力把單位正電荷從一點移到另一點所做的功?！捕硢挝唬骸惨弧扯x：V〔伏特〕、kV〔千伏〕、mV(毫伏〕〔三〕實踐方向：由高電位端指向低電位端二、電位〔一〕定義：把電路中任一點與參考點〔規(guī)定電位能為零的點〕之間的電壓，稱為該點的電位。也即該點對參考點所具有的電位能?！搽娐分须娢粎⒖键c：接地點，Vo=0〕〔二〕單位：V〔伏特〕、kV〔千伏〕、mV(毫伏〕電壓的方向可用箭頭表示,也可用字母順序表示()，也可用+，-號表示+u-Ruab參考點的電位為零可用符號“〞表示。電路中兩點之間的電壓也可用兩點間的電位差表示：留意電路中兩點之間的電壓是不變的，電位隨參考點(零電位點)的選擇不同而不同。假設A、B的實踐電位為：ABUAB=4V3電動勢圖手電筒電路原理圖一、定義：電源力把單位正電荷從“-〞極板經(jīng)電源內(nèi)部移到“+〞極板所做的功。二、單位：V〔伏特〕、kV〔千伏〕、mV(毫伏〕三、實踐方向：由低電位端指向高電位端電動勢的方向用+，-號表示，也可用箭頭表示。U=E用字母e〔E〕表示。R–+IEU+-電動勢描畫的是電源內(nèi)部電源力抑制電場力把正電荷從低電位推到高電位的正極所做的功，是其他方式能量轉(zhuǎn)換為電能的過程。電壓描畫的是電源外部的負載電路中〔外電路〕電場力推進正電荷從高電位移到低電位，同時抑制負載中的阻力所做的功，是電能轉(zhuǎn)換為其他方式能量的過程。物理量實際方向電流I正電荷運動的方向電動勢E

(電位升高的方向)

電壓U(電位降低的方向)高電位低電位

單位kA、A、mA、μA低電位高電位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV物理中對根本物理量規(guī)定的方向例：1、一個電路的根本組成包括〔〕導線B、電源C、開關D、負載2.不論電路如何復雜，總可歸納為由電源、____、中間環(huán)節(jié)三部分組成。A．電阻B．電容C．電感D．負載1.2正弦交流電的根本知識

1.2.1正弦量的三要素1頻率與周期2振幅和有效值3相位、初相、相位差隨時間按正弦規(guī)律變化的交流電壓、電流稱為正弦電壓、電流。正弦量：正弦電壓、電流等物理量統(tǒng)稱為正弦量。Riab規(guī)定電流參考方向如圖it0引言正半周：電流實踐方向與參考方向一樣負半周：電流實踐方向與參考方向相反+

振幅角頻率初相角正弦量的三要素1頻率與周期描畫正弦量變化快慢的參數(shù)：周期(T):變化一個循環(huán)所需求的時間，單位(s)。頻率(f):單位時間內(nèi)的周期數(shù)單位(Hz)。角頻率(ω):每秒鐘變化的弧度數(shù)，單位(rad/s)。三者間的關系示為：=2/T=2fωf=1/TTt2

ti0ＴT/2我國和大多數(shù)國家采用50Hz作為電力工業(yè)規(guī)范頻率(簡稱工頻)，少數(shù)國家采用60Hz。瞬時值:正弦量恣意瞬間的值稱為瞬時值，用小字母表示:i、u、e振幅:正弦量在一個周期內(nèi)的最大值，用帶有下標m的大寫字母表示:Im、Um、Em有效值：一個交流電流的做功才干相當于某一數(shù)值的直流電流的做功才干，這個直流電流的數(shù)值就叫該交流電流的有效值。用大寫字母表示：I、U、E2振幅和有效值描畫正弦量數(shù)值大小的參數(shù)：ti0Ｔ振幅Im幅值必需大寫,下標加m。有效值必需大寫瞬時值必需小寫。用儀表測得的交流電壓、電流值，就是被測物理量的有效值。規(guī)范電壓220V，也是指供電電壓的有效值。交流設備名牌標注的電壓、電流均為有效值留意1.2.2三相電源1三相交流發(fā)電機2三相電源三相交流發(fā)電機主要組成部分：磁極三相繞組n單相繞組〔是轉(zhuǎn)動的，亦稱轉(zhuǎn)子〕三相繞組的三相電動勢幅值相等,頻率一樣,彼此之間相位相差120°。+++–+SN鐵心繞組–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN1三相交流發(fā)電機電樞〔是固定的，亦稱定子〕：定子鐵心內(nèi)圓周外表有槽，放入三相電樞繞組。2三相電源三相電源是由三相發(fā)電機產(chǎn)生的頻率一樣、幅值相等、相位互差120°的三相對稱正弦電壓。Um–Umt02

u1u3u2也可用相量表示：120°U1?U3?U2?120°120°三相電壓相量圖對稱正弦量特點為：頻率一樣、幅值相等、相位互差120°的三相電壓稱為對稱正弦電壓。三相交流電壓出現(xiàn)正幅值〔或相應零值)的順序稱為相序。在此相序為1-2-3-1稱為順相序。在電力系統(tǒng)中普通用黃、綠、紅區(qū)別1、2、3三相。相序的實踐意義：對三相電動機，假設相序反了，就會反轉(zhuǎn)。2.1直流穩(wěn)壓電源的根本知識

濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負載OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動直流電壓適宜的交流電壓濾波穩(wěn)壓1、直流穩(wěn)壓電源的組成框圖功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小適宜的直流電壓。例題：判別：1、只需示波器或晶體管圖示儀正常，電源電壓也正常，那么通電后可立刻投入運用。()2.2根本邏輯器件的根本知識

2.2.1數(shù)制與編碼2.2.2邏輯代數(shù)及運用2.2.3根本邏輯門電路2.2.1數(shù)制與編碼1數(shù)制2編碼1數(shù)制：〔1〕十進制〔Decimalnumber〕--逢十進一數(shù)碼：0~9位權：10i(123.45)10=(123.45)D〔2〕二進制〔Binarynumber〕--逢二進一數(shù)碼：0，1位權：2i二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)：整數(shù)的轉(zhuǎn)換--連除法26213余數(shù)2062132021101除基數(shù)得余數(shù)作系數(shù)從低位到高位十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)：

〔4〕十六進制〔Hexadecimalnumber〕--逢十六進一數(shù)碼：0~9,A,B,C,D,E,F位權：恣意〔N〕進制數(shù)展開式的普遍方式：—第i位的系數(shù),—第i位的權十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)：先將十進制轉(zhuǎn)換成二進制，再由二進制轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。每一個十六進制數(shù)碼都可以用4位二進制數(shù)來表示?？蓪⒍M制數(shù)從低位開場，每4位為一組寫出其值，從高位到低位讀寫，就是十六進制數(shù)。二、十、十六進制的數(shù)碼比較：十進制二進制十六進制十進制二進制十六進制0000010011201023011341004510156110671117810008101010910019A111011B121100C131101D141110E151111F2編碼：編碼：用二進制數(shù)表示文字、符號等信息的過程。幾種常見的BCD代碼：8421碼2421碼5421碼00000001001000110100012348421碼與十進制碼的對應關系：十進制數(shù)碼：8421碼：十進制數(shù)碼：8421碼：5678901010110011110001001二—十進制編碼，或BCD碼：用二進制數(shù)表示十進制數(shù)的編碼方法1邏輯代數(shù)及根本運算2邏輯代數(shù)的運算法那么2.2.2邏輯代數(shù)及運用1邏輯代數(shù)及根本運算一、邏輯代數(shù)〔布爾代數(shù)BooleAlgebra〕用來描畫數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)的構造和特性。邏輯函數(shù):輸出邏輯變量和輸入邏輯變量的關系邏輯變量取值：01分別代表兩種對立的形狀一種形狀另一形狀高電平低電平真假是非有無……1001正邏輯負邏輯二、三種根本邏輯運算〔與、或、非〕〔1〕與邏輯〔邏輯乘〕決議一事件的一切條件都具備時事件才發(fā)生的邏輯關系真值表ABF000110110001邏輯函數(shù)式F=A?B〔2〕或邏輯〔邏輯加〕決議一事件結果的諸條件中，只需有一個或一個以上具備時，事件就會發(fā)生的邏輯關系。ABF000110110111邏輯函數(shù)式真值表〔3〕非邏輯〔邏輯反〕只需條件具備了，事件便不會發(fā)生；條件不具備，事件一定發(fā)生的邏輯關系。真值表AF0110邏輯函數(shù)式1、常量之間的關系〔常量：0和1〕加：0+0=00+1=11+1=1乘：0·0=00·1=01·1=1非：2、變量和常量的關系〔變量：A、B、C…〕加：A+0=AA+1=1A+A=A乘:A·0=0A·1=AA·A=A非：3、與普通代數(shù)類似的定理交換律14.2.2邏輯代數(shù)的運算法那么4、吸收律5、摩根定律(反演律)結合律分配律2.2.3根本邏輯門電路1二極管門電路2三極管門電路1二極管門電路+VCCABFR1、二極管與門在輸入A、B中，只需有一個〔或一個以上〕為低電平，那么輸出F為低電平；只有輸入A、B全為高電平常，輸出F才為高電平?？梢娸斎肱c輸出呈現(xiàn)與邏輯關系：與邏輯關系表達式F=ABABF000110110001與邏輯關系真值表：ABF&與邏輯關系邏輯符號：2、二極管或門ABR-VCCF只需輸入A、B中一個為高電平，那么輸出F為高電平；只需輸入A、B同時為低電平常，輸出F才為低電平。可見輸入與輸出呈現(xiàn)或邏輯關系。或邏輯關系式:F=A+BABF>1或邏輯關系邏輯符號：ABF000110011或邏輯關系真值表：1112三極管門電路1、晶體管非門?+VCCRC–VSSR2R1AF當A為低電平常，輸出端為高電平。當A為高電平常，輸出端為低電平，實現(xiàn)非運算。A1F非邏輯真值表AF0011邏輯關系式邏輯符號2、三極管與非門?+VCCRC–VSSR2R1FRAB與非邏輯式：邏輯符號：AB&與非邏輯真值表：111000011011ABF3、三極管或非門?+VCCRC–VSSR2R1AFB或非邏輯式：邏輯符號：或非邏輯真值表：100000011011ABFAB≥12.3組合邏輯的根本知識

譯碼器〔Decoder〕譯碼：編碼的逆過程，將二進制代碼翻譯為原來的含義，完成這種功能的電路為譯碼器分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類1.譯碼的含義2.譯碼器的種類〔1〕通用譯碼器通用譯碼器包括變量譯碼器和變換譯碼器(a)變量譯碼器變量譯碼器是n線—2n線譯碼器A0Y0A1An-1Y1Ym-1二進制譯碼器……3線—8線譯碼器74LS4線—16線譯碼器74LS154(b)變換譯碼器代碼變換譯碼器是4線—10線譯碼器。這種譯碼器驅(qū)動才干弱。如:CT5442CC54HC42(2)顯示譯碼器與幾種顯示器配套運用的譯碼器，分為共陰、共陽、CMOS顯示器三種。(a)TTL共陰顯示譯碼器，以TTL規(guī)范的高電平點燃共陰顯示器，常用的型號有：74LS48CT54LS48。(b)TTL共陽顯示譯碼器，以TTL規(guī)范的低電平點燃共陽顯示器，運用時外接400歐左右的限流電阻，常用的型號有：CT5449CT54461CT54V。(c)CMOS顯示譯碼器(無共陰、陽之分〕，常用的有CC4055C306CC14543CC14544等?！?〕中規(guī)模通用譯碼器3位二進制3線-8線譯碼器000任務原理：11111101&Y7&Y6&Y5&Y4&Y3&Y2&Y1&Y0A2A2A1A1A0A0111111A2A1A000111110111010101111110111110111110011111011101111111101101101111111101111111A0A1A2Y7Y7功能表示圖74LSY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A0A1A2STBSTCSTA輸入選通控制端：芯片制止任務芯片正常任務譯碼器的功能表〔真值表〕略利用74LS實現(xiàn)三變量或者二變量的邏輯函數(shù)。知邏輯函數(shù),

試用譯碼器74LS實現(xiàn)。5vABC4.BCD七段顯示譯碼器功能：將機器中運轉(zhuǎn)的二-十進制BCD碼直接譯成能顯示十進制數(shù)的代碼，并經(jīng)過顯示器顯示出來。aebcfgd?habcdefgcom共陽極abcdefgcom共陰極YaA3A2A1A0+VCC+VCC顯示譯碼器共陽YbYcYdYeYfYg000000000010001001010011110010010001101000101011000001101001100010010001000000111000111110000000000100100001002.4時序邏輯的根底知識1觸發(fā)器2計數(shù)器3存放器4定時器電路的輸出形狀不僅取決于當時的輸入信號，而且與電路原來的形狀有關，當輸入信號消逝后，電路形狀仍維持不變。這種具有存貯記憶功能的電路稱為時序邏輯電路。時序邏輯電路的特點：門電路是組合邏輯電路的根本單元，時序邏輯電路的根本單元那么是我們本章要重點引見的觸發(fā)器。觸發(fā)器具有記憶功能，可用來保管二進制信息。觸發(fā)器是可以記憶1位二值信號的邏輯電路部件。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器。根本RS觸發(fā)器是任何構造復雜的觸發(fā)器必需包含的一個最根底的組成單元，它可以由兩個與非門或兩個或非門交叉銜接構成。例如由兩個與非門構成的RS觸發(fā)器：1.1根本RS觸發(fā)器根本R－S觸發(fā)器形狀表邏輯符號RD(ResetDirect)-直接置“0〞端(復位端)SD(SetDirect)-直接置“1〞端(置位端)QQSDRDSDRDQ100置0011置111不變堅持00同時變1后不確定功能低電平有效在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號R、S情況的不同，具有置0、置1和堅持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。常用的集成RS觸發(fā)器芯片有74LS279和CC4044等。以下圖為它們的管腳陳列圖：

16

15

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12

11

10

974LS279

1

2

3

4

5

6

7

8VCC4S

4R

4Q3SA3SB

3R

3Q1R1SA1SB1Q

2R

2S

2QGND

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15

14

13

12

11

10

9CC4044

1

2

3

4

5

6

7

8VDD

4S

4R

1Q

2R

2S

3Q

2Q4Q

NC

1S

1R

EN

1R

1SVSS可控RS形狀表00SR01010111不定Qn+1QnQn—時鐘到來前觸發(fā)器的形狀Qn+1—時鐘到來后觸發(fā)器的形狀邏輯符號QQSRCSDRDC高電平常觸發(fā)器形狀由R、S確定顯然，可控的RS觸發(fā)器只需在時鐘脈沖CP=1期間才干觸發(fā)而使形狀發(fā)生改動?？煽豏S觸發(fā)器的電路圖符號如以下圖所示：可控RS觸發(fā)器存在“空翻〞問題。為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠任務，要求觸發(fā)器在一個CP脈沖期間至多翻轉(zhuǎn)一次，即不允許空翻景象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了邊沿觸發(fā)方式的主從型JK觸發(fā)器和維持阻塞型的D觸發(fā)器等等。這些觸發(fā)器由于只在時鐘脈沖邊沿到來時發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而有效地抑制了空翻景象。SC1RQQ小圓圈表示低電平有效S、R兩輸入端無小圓圈闡明高電平有效1.2JK觸發(fā)器的邏輯功能Qn10011100Qn00010101Qn+1QnS'R'01C高電平常F主形狀由J、K決議，F(xiàn)從形狀不變。C下降沿()觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)〔F從形狀與F主形狀一致〕。JKQnQn+100011011JK觸發(fā)器形狀表01010101JKQn+100Qn01010111QnJK觸發(fā)器形狀表(堅持功能)(置“0〞功能)(置“1〞功能)(計數(shù)功能)C下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)SD、RD為直接置1、置0端，不受時鐘控制，低電平有效，觸發(fā)器任務時SD、RD應接高電平。邏輯符號CQJKSDRDQD觸發(fā)器形狀表DQn+10101上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)邏輯符號DCQQRDSDC上升沿前接納信號，上升沿時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，〔其Q的形狀與D形狀一致；但Q的形狀總比D的形狀變化晚一步，即Qn+1=Dn；上升沿后輸入D不再起作用，觸發(fā)器形狀堅持。即(不會空翻)結論：1.3D觸發(fā)器的邏輯功能2十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器：計數(shù)規(guī)律：“逢十進一〞。它是用四位二進制數(shù)表示對應的十進制數(shù)，所以又稱為二-十進制計數(shù)器。四位二進制可以表示十六種形狀，為了表示十進制數(shù)的十個形狀，需求去掉六種形狀，詳細去掉哪六種形狀，有不同的安排，這里僅引見廣泛運用8421編碼的十進制計數(shù)器。3存放器存放器是數(shù)字系統(tǒng)常用的邏輯部件，它用來存放數(shù)碼或指令等。它由觸發(fā)器和門電路組成。一個觸發(fā)器只能存放一位二進制數(shù)，存放n位二進制時，要n個觸發(fā)器。按功能分數(shù)碼存放器移位存放器二進制數(shù)Q3Q2Q1Q0脈沖數(shù)(C)十進制數(shù)0123456789100000000100100011010001010110011110001001000001234567890十進制加法計數(shù)器形狀表4.555定時器及其運用555定時器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。用它可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。555定時器在工業(yè)控制、定時、檢測、報警等方面有廣泛運用。21.4.1555定時器的構造及任務原理1.分壓器：由三個等值電阻構成2.比較器：由電壓比較器C1和C2構成3.R-S觸發(fā)器4.放電開關管TVAVB輸出端電壓控制端高電平觸發(fā)端低電平觸發(fā)端放電端復位端UCC分壓器比較器R-S觸發(fā)器放電管地++C1++C2QQRDSD5K5K5KT245678312.5模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換的根底知識。1DAC2ADC概述為了能用數(shù)字技術來處置模擬信號，必需把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，才干送入數(shù)字系統(tǒng)進展處置。同時，往往還需把處置后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，作為最后的輸出。我們把前一種從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換稱為?！獢?shù)轉(zhuǎn)換，或稱為A/D〔AnalogtoDigital〕轉(zhuǎn)換，把后一種從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換稱為D/A〔DigitaltoAnalog〕轉(zhuǎn)換。同時，把實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的電路稱為A/D轉(zhuǎn)換器〔AnalogDigitalConverter〕；把實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器〔DigitalAnalogConverter〕。在目前常見的D/A轉(zhuǎn)換器中，有權電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器，倒梯形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器等。A/D轉(zhuǎn)換器的類型也有多種，可以分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器兩大類。在直接A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬信號直接被轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字信號；而在間接A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬信號先被轉(zhuǎn)換成某種中間變量〔如時間、頻率等〕，然后再將中間變量轉(zhuǎn)換為最后的數(shù)字量。圖8-1A/D、D/A轉(zhuǎn)換器在數(shù)字系統(tǒng)中的運用1八位集成DAC0832圖10-6集成DAC0832框圖與引腳圖它由一個八位輸入存放器、一個八位DAC存放器和一個八位D/A轉(zhuǎn)換器三大部分組成，D/A轉(zhuǎn)換器采用了倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡。由于DAC0832有兩個可以分別控制的數(shù)據(jù)存放器，所以，在運用時有較大的靈敏性，可根據(jù)需求接成不同的任務方式。DAC0832中無運算放大器，且是電流輸出，運用時須外接運算放大器。芯片中已設置了Rfb，只需將9腳接到運算放大器的輸出端即可。假設運算放大器增益不夠，還須外加反響電阻。器件上各引腳的稱號和功能如下：ILE：輸入鎖存允許信號，