前言电子电路第一章

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1、计算机电路与电子技术,授课人：张家季 邮箱： 电话：13006393760,课程要求,本课程是电子工程系的基础性课程，融合了基础电路、模拟电路、数字电路三门课程的核心内容。本书是根据教育部有关精神，针对高职高专教育特点，编写的高职高专规划教材。本书由教学经验和实践经验丰富的高职院校教师编写，遵循“以职业教育为基础，以能力培养为宗旨”的原则，具有较强的针对性和实用性。注重基础知识、内容连贯、通俗易懂。本书以器件及其应用为主，增加了集成电路芯片的介绍，包括芯片型号、逻辑符号、管脚排列图、功能表和常见的应用电路等。理论部分以满足实际应用的需要为原则，对集成电路芯片的内部电路及分析进行了删减。主要内容

2、包括电路的组成及电路中的主要物理量、常用电路元件及其特性、电路分析基础知识、常用电子器件及其应用、逻辑分析基础知识、逻辑门电路及其应用、组合逻辑电路及其应用、触发器的功能及其应用、时序逻辑电路及其应用、存储器和可编程序逻辑器件及其应用、555定时器及其应用、数模转换器和模数转换器。本书可作为高职高专计算机类、电子信息类各专业的“计算机电路与电子技术”或“计算机电路基础”课程的教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书和中专次的教学用书。,课时计划,本学期617周 考试方式采取平时成绩与考试成绩相结合的方式。平时成绩占总成绩的40%，考核成绩占总成绩的60%。,参考书目,电路分析基础（第四版）李

3、瀚荪 高等教育出版社 模拟电子技术基础（第四版）童诗白、华成英高等教育出版社 数字电子技术基础（第四版）阎石高等教育出版社,前言部分,问题： 通过你生活周围使用的电子产品，谈谈你对现代电子技术的解？ 学习这门课程后，你最想收获到什么？,一、电学发展史,1750年：富兰克林：雷电与摩擦生电性质相同 1785年：库伦发现了电荷，确定了电荷力的存在 1800年：伏特创立了电位差理论 1820年：奥斯特发现导线通电磁针偏转 1827年：安培分子电流假说、安培定理 1831年：法拉第完成磁生电实验 1847年：基尔霍夫提出KCL、KVL 1865年：麦克斯韦发表电磁理论公式 1885年：赫兹实验来证实电

4、磁波的存在 1896年：马可尼发明无线电报，1908诺贝尔奖 1897年：汤姆逊发现电子，获1906年诺贝尔奖,二、电子技术发展史,1947年：晶体管 1958年：集成电路 1969年：大规模集成电路 1975年：超大规模集成电路,1906年：电子三极管,1904年：电子二极管,电子技术广泛应用于生产生活、工业、军事等科技领域。,消费电子,工业控制,赫耳墨斯,军事侦察,第一章 电路和电路元件,本章要点 1.组成电路的基本部件和基本作用 2.构成电路的电子元器件和基本模型 3.电流电压及参考方向 4.电阻电感和电容元件 5.独立电源和电路模型,1.1 电路,一、电路 若干个电气设备或电子器件按照

5、一定的方式连接起来构成电流的通路 叫作 电路例如手电筒电路,1.1 电路,1.1 .1电路组成,组成电路的基本部件是： 电源：电路中电能的来源，是提供电能的设备。起作用时将其他形式的能量转换成电能。 负载：电路的用电设备，是消耗电能的，主要作用是将电能转换成为其他形式的能量。 中间环节：连接电源和负载的部分，其主要作用是传输和控制电能。,1.1 .2 电路元件,电路的两个基本作用： 实现电能的传输和转换 传递和处理信号二、电路元件 构成电路的电子元器件或设备统称为实际元件。常见的实际元件有电阻、电感、电容等。用实际元件构成的电路称为实际电路。 电路模型是由一些理想电路元件连接而构成的整体，是实

6、际电路的一种等效表示，故也称为等效电路。,1.1.2电路元件,为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下，常 忽略实际电气部件的次要因素而突出其主要电磁性质， 把它抽象为理想电路元件。理想电路元件是指只显示单一电磁现象，并且可以 用数学方法精确定义的电路元件。常见的理想电路元件 是电阻、电感、电容、理想电压源、理想电流源。电阻元件：只表示消耗电能的元件 电容元件：只表示储存电场能量的元件电感元件：只表示储存磁场能量的元件 ,1.1.3 电路模型,三、电路模型 由集总（理想）元件构成的电路叫电路模型. 我们所研究的是电路模型而不是实际电路,1.1.2电路元件,实际元件的模型: 一个实际元件在某种条

7、件下都可以找到它的模型。有些实际元件的模型比较简单，可以由一种理想元件构成，有些实际元件的模型比较复杂，要用几种理想元件来构成。,1.1.4 电流、电压及参考方向,用统一的符号代替各电路元件，这样画出的图就是电路图。电路图主要有元件符号、连线、结点、注释四大部分组成。 四、电流、电压及参考方向 为了定量地描述电路的性能，电路中引入一些物理量作为电路变量；通常分为两类：基本变量和复合变量。电流、电压由于易测量而常被选为基本变量。复合变量包括功率和能量等。,1.1.4 电流、电压及参考方向,i是一个既有大小又有方向的物理量，如同水流。,1.1.4 电流、电压及参考方向,2、电流的大小-电流强度(简

8、称电流)单位时间内通过导体横截面的电荷量,单位：A、mA、 A,若dq/dt为常数,这种电流叫恒定电流，简称直流电流，常用大写字母 I 表示 。还有时变电流，以及交变电流（亦称周期电流）。,1.1.4 电流、电压及参考方向,1.1.4 电流、电压及参考方向,1.1.4 电流、电压及参考方向,1.1.4 电流、电压及参考方向,电压和电流的参考方向,对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、 功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。,但是，在电路中各处电位的高低、电流的方向等很难 事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方 向也就不能确定。为此引入参考方向的概念。,1.1.4 电流、

9、电压及参考方向,1.1.4 电流、电压及参考方向,习惯上规定,电流的实际方向为：,正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向；,电压的实际方向为：,由高电位端指向低电位端；,电动势的实际方向为：,在电源内部由低电位端指向 高电位端。,1.1.4 电流、电压及参考方向,1.1.4 电流、电压及参考方向,1.1.5 电功率,1.2 电阻、电感和电容元件,电路中普遍存在着电能的消耗、磁场能的储存和电场能的储存。三种基本的能量转换过程。描述这三种物理性质的电路参数是电阻、电感和电容。有一个电路参数的元件分别称为理想电阻元件、理想电感元件和理想电容元件，简称电阻元件、电感元件和电容元件。,1.2.1 电阻元

10、件,在电压和电流为关联参考方向时，线性电阻元件的电压与电流成正比。 即：U= IR 这就是电阻元件的伏安关系，称为欧姆定律，比例常数R称为电阻，是表征电阻元件特性的参数。当电压的单位为V，电流的单位为A时，电阻的单位为欧姆，简称欧，用符号表示。 当电阻元件的电压和电流为非关联参考方向时，欧姆定律改写为：u=Ri 上式表明，线性电阻的电压和电流之间成线性函数关系。即具有以下性质：比例性和可加性。,1.2.1 电阻元件,时变： VCR曲线随时间变化而变化。 时不变： VCR曲线不随时间变化而变化,线性：VCR曲线为通过原点的直线。否则，为非线性。,今后我们只讨论线性时不变电阻元件。,电阻元件有以下

11、四种类型: (此外还有热敏、压敏、光敏电阻）,1.2.1 电阻元件,1.2.1 电阻元件,1.2.1 电阻元件,1.2.1 电阻元件,1.2.1 电阻元件,1.2.1 电阻元件,1.2.1 电阻元件,1.2.2 电感元件,电感器是将导线绕城螺旋状或绕在铁心或磁芯上构成的。当线圈中有电流流过时，会在线圈内部产生磁场。电感元件是反映电流产生磁场、存储磁场能量这一物理现象的电路元件，电感元件简称电感。 根据法拉第电磁感应定律，当电压和电流为关联参考方向时，电感两端的电压为：u=L(di/dt) 这就是电感元件的伏安关系，比例常数L称为电感，是表征电感元件特性的参数。当电压的单位为V，电流的单位为A时

12、，电感的单位为亨利，简称亨（H）。 由于电感电压取决于电感电流的变化率，即电流只有在动态情况下才能在电感两端产生电压，故电感元件称为动态元件。 如果电感元件的电压和电流为非关联参考方向，其伏安关系为u=-L（di/dt）。,1.2.3 电容元件,电容器是由两块相互绝缘且靠近的金属极板构成的。当在电容器两端加电压时，两块极板上将出现等量的异性电荷，并在两极板间形成电场。电容元件就是反映电荷产生电场、存储电场能量这一物理现象的电路元件。 当电容上的电压u和电流 i为关联参考方向时，电容上的电流大小为：i=dq/dt=C(du/dt) 这就是电容元件的伏安关系，通过电容的电流与电容两端电压对时间的变

13、化率成正比。 由于电容电流取决于电容电压的变化率，即电压只有在动态情况下才有电容电流，故电容元件也称为动态元件。 如果电容元件的电压和电流为非关联参考方向，其关系为：i=-C(du/dt),1.3 独立电源和电路模型,向电路独立地提供电压、电流的器件或装置称为独立电源，如化学电池、太阳能电池、发电机、稳定电源、稳流电源灯。 实际电路时电流可在其中流通的由导体连接的电器件的组合。组成实际电路的器件种类繁多。 电路模型与实际电路有区别，它由为数不多的理想电路元件组成，可以翻译实际电路的电磁性质。理想电路元件包括电阻、电感、电压源、电流源、受控源、耦合电感和理想变压器等。 电路理论中的电路一般是指电

14、路模型。,1.3.1 电压源,电源是向电路提供能量的有源元件，作为电路的输入，也称为激励。电源电压源和电流源。,电压源其端电压为定值或一定的时间函数，与流过的电流无关，流过它的电流为不定值，其大小由外电路决定。,1.3.1 电压源,1.3.1 电压源,1.3.1 电压源,1.3.2 电流源,1.3.2 电流源,1.3.2 电流源,1.3.2 电流源,1.3.2 电流源,1.3.3 受控源,1.3.3 受控源,1.3.3 受控源,1.3.3 受控源,1.3.3 受控源,1.4 分压公式与分流公式,1.4 分压公式与分流公式,1.4 分压公式与分流公式,1.4 分压公式与分流公式,1.5 电路中的点位问题,1.5 电路中的点位问题,1.5 电路中的点位问题,