限流电路的概念与测量
江苏省电子信息产品质量监督检验研究院杨东岩
摘要：为防止电子产品在使用中产生电击危险，在各类电子电气设备的安全设计中防触电保护是一个很重要的内容。防触电措施有多种，本文介绍了限流电路的概念和使用场合，以及限流电路的测量方法。
关键词：安全防电击危险限流电路的概念与测量
电流通过人体会引起病理生理效应，通常毫安级的电流就会对人体产生危害，更大的电流甚至会造成人的死亡。因此，在各类电子电气设备的安全设计中防触电保护是一个很重要的内容。
产生电击危险的原因有：
z触及带电件
z正常情况下带危险电压零部件和可触及的导电零部件（或带非危险电压的电路）之间的隔离用的绝缘击穿
z接触电流过大
z大容量电容器放电
针对防止触及带电件，通常采取的措施有通过绝缘隔离或采用安全特低电压（SELV）电路防止触及带电件，但在当具有能产生超过安全电压值的电压，但又需与可触及零部件，或与能与可触及零部件相连的SELV电路相连接的电路无法通过上述两种措施实现隔离时，则只能采用限流电路。例如LCD显示器用于液晶屏发光的背光灯管的工作电压很高，当液晶屏损坏则有可能触及高压部分，为防止产生电击危险，对提供灯管工作电压的逆变器电路，就必须符合限流电路的要求，来满足安全标准的要求。
一．限流电路的概念
1.定义
限流电路：一种作了适当的设计和保护的电路，使得正常工作条件下和在设备内出现单一故障时，该电路的电流是非危险的电流。它是一种可输出高电压但具有高内阻的电路。
限流电路的电流限值(《信息技术设备的安全》 GB4943-2001 2.4.2):
a)频率不超过1kHz时，在限流电路中的任何两个(可触及)零部件之间或任何这样的零部件与地之间接一个2000Ω土10％的无感电阻器，流过2000Ω无感电阻器的稳态电流不应超过O．7mA蜂值或2mA直流值。
b)频率超过1kHz时，流过2000Ω无感电阻器的稳态电流不应超过0．7mA峰值乘以以kHz为单位的频率值，但不应超过70mA交流峰值。
c)电压U不超过450V交流峰值或直流值的零部件，其电路的电容量不应超过0．1 μF。
d)电压U超过450 V交流峰值或直流值，但不超过15 kV交流峰值或直流值的零部件，其电路的电容量不应超过45／U nF，其中U的单位为kV。
（注：45／U nF相当于存储电荷量45μC）。
e)电压U超过15kV交流峰值或直流值的零部件，其电路的电容量不应超过
700/U2nF，其中U的单位为kV。
（注：700/U2nF相当于存储350mJ的能量）。
2.使用场合
限流电路用于在当具有能产生超过安全电压值的电压，但又需与可触及零部件，或与能与可触及零部件相连的SELV电路相连接的电路，无法通过通过绝缘或采用安全特低电压（SELV）电路与带危险电压的部件或电路实现隔离时的场合。
《信息技术设备的安全》 GB4943-2001 规定限流电路只要满足在正常工作条件下和在设备内出现单一故障时，该电路的电流满足限值要求,就允许由其他电路供电或与其他电路连接，且对限流电路的接触无限制。应注意的是，限流电路的可触及零部件与其他电路的隔离应符合《信息技术设备的安全》GB4943-2001 2.2条款对安全特低电压（SELV）电路所规定的要求。
二．限流电路的测量
1．使用的仪器
1）数字存储示波器
2）2000Ω土10％无感电阻器
3）电容测量仪
2．试验方法：
a)将被试设备连接到电压为其额定电压的O．9～1．1倍之间的最不利的电压的电源上，并工作在额定频率或额定频率范围内最不利的频率(一般为额定频率范围的最高频率)下。
b）正常工作条件下，在限流电路中的任何两个(可触及)零部件之间或任何这样的零部件与地(注)之间接一个2000Ω土10％的无感电阻器，用存储示波器监测电阻器两端的峰值电压及频率或直流电压．然后计算出流过的峰值电流或直流电流。
c) 测量上述电路的电容量。
d) 找出故障条件下有可能造成被测点电压上升或频率变化的零部件，将这些零部件施加单一故障(即短路或开路)，然后重复步骤b)的测量。
注:此处的“地”应考虑如下所有的接地零部件：①保护接地端子；②要求与保护接地连接的任何其他导电零部件；③设备内部为功能目的而接地的任何导电零部件。
3．结果判定
测量结果应符合《信息技术设备的安全》 GB4943-2001 2.4.2条款规定的限值。
参考文献：
1．《信息技术设备的安全》 GB4943-2001
电路知识总结（精简) 1.电流的参考方向可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致，则ｉ>0，反之i<0。 电压的参考方向也可以任意指定,分析时：若参考方向与实际方向一致，则u>0反之u<0。?２. 功率平衡 一个实际的电路中,电源发出的功率总是等于负载消耗的功率。?3．全电路欧姆定律:U=E-ＲI ４. 负载大小的意义： 电路的电流越大，负载越大。 电路的电阻越大，负载越小。 5. 电路的断路与短路 电路的断路处:I＝0，U≠0?电路的短路处:U=0，Ｉ≠0 二. 基尔霍夫定律 １．几个概念： 支路：是电路的一个分支。?结点：三条(或三条以上)支路的联接点称为结点。 回路:由支路构成的闭合路径称为回路。?网孔:电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。?２．基尔霍夫电流定律： (1) 定义:任一时刻，流入一个结点的电流的代数和为零。?或者说：流入的电流等于流出的电流。?(2) 表达式:ｉ进总和=０ 或： i进=i出?(３）可以推广到一个闭合面。 3．基尔霍夫电压定律?（1) 定义：经过任何一个闭合的路径，电压的升等于电压的降。?或者说:在一个闭合的回路中,电压的代数和为零。 或者说：在一个闭合的回路中,电阻上的电压降之和等于电源的电动势之和。 （２) 表达式：１?或: 2?或： 3 （３) 基尔霍夫电压定律可以推广到一个非闭合回路?三. 电位的概念?（1）定义：某点的电位等于该点到电路参考点的电压。 （2）规定参考点的电位为零。称为接地。?(３) 电压用符号U表示,电位用符号Ｖ表示 (4) 两点间的电压等于两点的电位的差。 （5）注意电源的简化画法。?四. 理想电压源与理想电流源 １．理想电压源?（1）不论负载电阻的大小，不论输出电流的大小,理想电压源的输出电压不变。理想电压源的输出功率可达无穷大。?(2) 理想电压源不允许短路。?2. 理想电流源?（1) 不论负载电阻的大小,不论输出电压的大小，理想电流源的输出电流不变。理想电流源的输出功率可达无穷大。?(2）理想电流源不允许开路。 3．理想电压源与理想电流源的串并联 (1) 理想电压源与理想电流源串联时，电路中的电流等于电流源的电流，电流源起作用。 (２）理想电压源与理想电流源并联时，电源两端的电压等于电压源的电压，电压源起作用。?4. 理想电源与电阻的串并联?(１）理想电压源与电阻并联，可将电阻去掉（断开），不影响对其它电路的分析。 (2) 理想电流源与电阻串联，可将电阻去掉(短路)，不影响对其它电路的分析。?5. 实际的电压源可由一个理想电压源和一个内电阻的串联来表示。 实际的电流源可由一个理想电流源和一个内电阻的并联来表示。 五. 支路电流法 １．意义:用支路电流作为未知量，列方程求解的方法。?2. 列方程的方法：?(1）电路中有b条支路，共需列出b个方程。?（2）若电路中有n个结点,首先用基尔霍夫电流定律列出ｎ-1个电流方程。 （３）然后选ｂ－（ｎ－1)个独立的回路，用基尔霍夫电压定律列回路的电压方程。?3. 注意问题:?若电路中某条支路包含电流源,则该支路的电流为已知，可少列一个方程（少列一个回路的电压方程)。?六. 叠加原理 1. 意义：在线性电路中，各处的电压和电流是由多个电源单独作用相叠加的结果。 ２. 求解方法:考虑某一电源单独作用时,应将其它电源去掉,把其它电压源短路、电流源断开。?3．注意问题：最后叠加时,应考虑各电源单独作用产生的电流与总电流的方向问题。 叠加原理只适合于线性电路，不适合于非线性电路；只适合于电压与电流的计算，不适合于功率的计算。 七．戴维宁定理 1．意义：把一个复杂的含源二端网络，用一个电阻和电压源来等效。 2．等效电源电压的求法： 把负载电阻断开,求出电路的开路电压UOC。等效电源电压UeＳ等于二端网络的开路电压UOC。 3. 等效电源内电阻的求法：?(1) 把负载电阻断开,把二端网络内的电源去掉(电压源短路，电流源断路),从负载两端看进去的电阻,即等效电源的内电阻R0。?(2）把负载电阻断开,求出电路的开路电压UＯＣ。然后,把负载电阻短路,求出电路的短路电流ISC，则等效电源的内电阻等于UOC/ISC。 八．诺顿定理 1．意义：?把一个复杂的含源二端网络，用一个电阻和电流源的并联电路来等效。 2．等效电流源电流ＩeS的求法:?把负载电阻短路,求出电路的短路电流ＩSC。则等效电流源的电流IｅS等于电路的短路电流ISC。?3．等效电源内电阻的求法： 同戴维宁定理中内电阻的求法。 本章介绍了电路的基本概念、基本定律和基本的分析计算方法,必须很好地理解掌握。其中,戴维宁定理是必考内容，即使在本章的题目中没有出现戴维宁定理的内容,在第2章<＜电路的瞬态分析>>的题目中也会用到。?第2章电路的瞬态分析?一. 换路定则：?１．换路原则是: 换路时:电容两端的电压保持不变,Uc(o+) ＝Uc（ｏ-)。 电感上的电流保持不变， Iｃ(o＋)＝ Ic(o-)。?原因是：电容的储能与电容两端的电压有关，电感的储能与通过的电流有关。 2. 换路时,对电感和电容的处理?（1）换路前,电容无储能时，Uc(ｏ+)=0。换路后,Uc(o-)=０，电容两端电压等于零，可以把电容看作短路。 (2）换路前,电容有储能时,Uc(o＋)=U。换路后，Uc（ｏ-)＝U，电容两端电压不变，可以把电容看作是一个电压源。
数字电路中的几个基本概念 建立时间和保持时间建立时间（setupTIme）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间（hold TIme）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求。 在设计中，当然希望建立时间越短越好，而保持时间呢，也越短越好。也就是说，最好信号在时钟边沿到达，而在到达后，马上被采用，这样，理论上效率是最好的。当然了，理论而已。 竞争和冒险PLD内部毛刺产生的原因 我们在使用分立元件设计数字系统时，由于PCB走线时，存在分布电感和电容，所以几纳秒的毛刺将被自然滤除，而在PLD内部决无分布电感和电容，所以在PLD/FPGA设计中，竞争和冒险问题将变的较为突出。这一点用模拟电路的观点很容易理解，例如在一个延迟链条上，加两个电容，就把这个毛刺给滤掉。 FPGA中的冒险现象 信号在FPGA器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为毛刺。如果一个组合逻辑电路中有毛刺出现，就说明该电路存在冒险。（与分立元件不同，由于PLD内部不存在寄生电容电感，这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递，因此毛刺现象在PLD、FPGA设计中尤为突出）我们无法保证所有连线的长度一致，所以输入信号在输入端同时变化，但经过PLD内部的走线，到达或门的时间也是不一样的，毛刺必然产生。可以概括的讲，只要输入信号同时变化，（经过内部走线）组合逻辑必将产生毛刺。将它们的输出直接连接到时钟输入端、清
第1章 电路的基本概念与基本定律 一、填空题: 1. 下图所示电路中，元件消耗功率200W P ，U=20V,则电流I 为 10 A 。 + U 2. 如果把一个24伏的电源正极作为零参考电位点，负极的电位是_-24___V 。 3．下图电路中，U = 2 V ，I = 1A 3 A ，P 2V = 2W 3 W ， P 1A = 2 W ，P 3Ω = 4 W 3 W ，其中 电流源 （填电流源或电压源）在发出功率， 电压源 （填电流源或电压源）在吸收功率。 U 4. 下图所示中，电流源两端的电压U= -6 V ，电压源是在 发出功率 5．下图所示电路中，电流I ＝ 5 A ，电阻R ＝ 10 Ω。 B C
6．下图所示电路U=___-35 ________V。 7．下图所示电路，I=__2 __A，电流源发出功率为_ 78 ___ W，电压源吸收功率20 W。 8. 20.下图所示电路中，根据KVL、KCL可得U＝2 V，I1＝1 A，I2＝4 A ；电流源的功率为6 W；是吸收还是发出功率发出。2V电压源的功率为 8 W，是吸收还是发出功率吸收。 V 4 9．下图所示的电路中，I2= 3 A，U AB= 13 V。 10．电路某元件上U = －11 V，I = －2 A，且U 、I取非关联参考方向，则其吸收的功率是22 W。 11. 下图所示的电路中，I1= 3 A，I2= 3 A，U AB= 4 V。
12．下图所示的电路中，I= 1 A ；电压源和电流源中，属于负载的是 电压源 。 8V 13. 下图所示的电路中，I= -3A ；电压源和电流源中，属于电源的是电流源 。 8V 14．下图所示的电路，a 图中U AB 与I 之间的关系表达式为 155AB U I =+ ；b 图中U AB 与I 之间的关系表达式为 510 AB U I =- 。 5Ω Ω I I A B B A 10V a 图 b 图 15. 下图所示的电路中，1、2、3分别表示三个元件，则U = 4V ；1、2、3这三个元件中，属于电源的是 2 ，其输出功率为 24W 。
电路知识总结(精简) 1、电流的参考方向可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则i>0,反之i<0。 电压的参考方向也可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方向一致,则u>0反之u<0。 2. 功率平衡 一个实际的电路中,电源发出的功率总就是等于负载消耗的功率。 3. 全电路欧姆定律:U=E-RI 4. 负载大小的意义: 电路的电流越大,负载越大。 电路的电阻越大,负载越小。 5. 电路的断路与短路 电路的断路处:I＝0,U≠0 电路的短路处:U＝0,I≠0 二. 基尔霍夫定律 1. 几个概念: 支路:就是电路的一个分支。 结点:三条(或三条以上)支路的联接点称为结点。 回路:由支路构成的闭合路径称为回路。 网孔:电路中无其她支路穿过的回路称为网孔。 2. 基尔霍夫电流定律: (1) 定义:任一时刻,流入一个结点的电流的代数与为零。 或者说:流入的电流等于流出的电流。 (2) 表达式:i进总与=0 或: i进=i出 (3) 可以推广到一个闭合面。 3. 基尔霍夫电压定律 (1) 定义:经过任何一个闭合的路径,电压的升等于电压的降。 或者说:在一个闭合的回路中,电压的代数与为零。 或者说:在一个闭合的回路中,电阻上的电压降之与等于电源的电动势之与。 (2) 表达式:1 或: 2 或: 3 (3) 基尔霍夫电压定律可以推广到一个非闭合回路 三. 电位的概念 (1) 定义:某点的电位等于该点到电路参考点的电压。 (2) 规定参考点的电位为零。称为接地。 (3) 电压用符号U表示,电位用符号V表示 (4) 两点间的电压等于两点的电位的差。 (5) 注意电源的简化画法。 四. 理想电压源与理想电流源 1. 理想电压源 (1) 不论负载电阻的大小,不论输出电流的大小,理想电压源的输出电压不变。理想电压源的输出功率可达无穷大。 (2) 理想电压源不允许短路。 2. 理想电流源 (1) 不论负载电阻的大小,不论输出电压的大小,理想电流源的输出电流不变。理想电流源的输出功率可达无穷大。 (2) 理想电流源不允许开路。 3. 理想电压源与理想电流源的串并联 (1) 理想电压源与理想电流源串联时,电路中的电流等于电流源的电流,电流源起作用。 (2) 理想电压源与理想电流源并联时,电源两端的电压等于电压源的电压,电压源起作用。 4. 理想电源与电阻的串并联 (1) 理想电压源与电阻并联,可将电阻去掉(断开),不影响对其它电路的分析。 (2) 理想电流源与电阻串联,可将电阻去掉(短路),不影响对其它电路的分析。 5. 实际的电压源可由一个理想电压源与一个内电阻的串联来表示。 实际的电流源可由一个理想电流源与一个内电阻的并联来表示。 五. 支路电流法 1. 意义:用支路电流作为未知量,列方程求解的方法。 2. 列方程的方法: (1) 电路中有b条支路,共需列出b个方程。 (2) 若电路中有n个结点,首先用基尔霍夫电流定律列出n-1个电流方程。 (3) 然后选b-(n-1)个独立的回路,用基尔霍夫电压定律列回路的电压方程。 3. 注意问题: 若电路中某条支路包含电流源,则该支路的电流为已知,可少列一个方程(少列一个回路的电压方程)。 六. 叠加原理 1. 意义:在线性电路中,各处的电压与电流就是由多个电源单独作用相叠加的结果。 2. 求解方法:考虑某一电源单独作用时,应将其它电源去掉,把其它电压源短路、电流源断开。
第三章组合逻辑电路 第一节重点与难点 一、重点: 1．组合电路的基本概念 组合电路的信号特点、电路结构特点以及逻辑功能特点。 ２。组合电路的分析与设计 组合电路分析是根据已知逻辑图说明电路实现的逻辑功能。 组合电路设计是根据给定设计要求及选用的器件进行设计,画出逻辑图。如果选用小规模集成电路SSI,设计方法比较规范且容易理解,用ＳＳI设计是读者应掌握的最基本设计方法。由于设计电路由门电路组成,所以使用门的数量较多，集成度低。 若用中规模集成电路MＳＩ进行设计，没有固定的规则，方法较灵活。 无论是用ＳSI或ＭSI设计电路，关键是将实际的设计要求转换为一个逻辑问题，即将文字描述的要求变成一个逻辑函数表达式。 3．常用中规模集成电路的应用 常用中规模集成电路有加法器、比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器等,重要的是理解外部引脚功能，能在电路设计时灵活应用. 4.竞争冒险现象 竞争冒险现象的产生原因、判断是否存在竞争冒险现象以及如何消除。 二、难点: 1.组合电路设计 无论是用SSI还是用MSI设计电路,首先碰到的是如何将设计要求转换为逻辑问题，得到明确的真值表，这一步既是重点又是难点.总结解决这一难点的方法如下： (1)分析设计问题的因果关系，分别确定输入变量、输出变量的个数及其名称. (2）定义逻辑变量０、1信号的含义。无论输入变量、输出变量均有两个状态０、1，这两个状态代表的含义由设计者自己定义。 (3）再根据设计问题的因果关系以及变量定义，列出真值表. ２。常用组合电路模块的灵活应用 同样的设计要求,用MSＩ设计完成后，所得的逻辑电路不仅与所选芯片有关，而且还与设计者对芯片的理解及灵活应用能力有关。读者可在下面的例题和习题中体会. 3．硬件描述语言ＶHDL的应用 VＨDL的应用非常灵活,同一个电路问题可以有不同的描述方法，初学者可以先仔细阅读已有的程序实例，再自行设计。 三、考核题型与考核重点 １。概念与简答 题型1为填空、判断和选择； 题型２为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为3～6分。 2。综合分析与设计
第3章 逻辑代数及逻辑门 【3-1】 填空 1、与模拟信号相比，数字信号的特点是它的 离散 性。一个数字信号只有两种取值分别表示为0 和1 。 2、布尔代数中有三种最基本运算： 与 、 或 和 非 ，在此基础上又派生出五种基本运算，分别为与非、或非、异或、同或和与或非。 3、与运算的法则可概述为：有“0”出 0 ，全“1”出 1；类似地或运算的法则为 有”1”出”1”，全”0”出”0” 。 4、摩根定理表示为：A B ?=A B + ；A B +=A B ?。 5、函数表达式Y=AB C D ++，则其对偶式为Y '=()A B C D +?。 6、根据反演规则，若Y=AB C D C +++，则Y =()AB C D C ++? 。 7、指出下列各式中哪些是四变量A B C D 的最小项和最大项。在最小项后的（ ）里填入m i ，在最大项后的（ ）里填入M i ，其它填×（i 为最小项或最大项的序号）。 (1) A +B +D (× ); (2) ABCD (m 7 ); (3) ABC ( × ) (4)AB (C +D ) (×); (5) A B C D +++ (M 9 ) ; (6) A+B+CD (× ); 8、函数式F=AB+BC+CD 写成最小项之和的形式结果应为m ∑(3,6,7,11,12,13,14,15), 写成最大项之积的形式结果应为 M (∏ 0,1,2,4,5,8,9,10 ) 9、对逻辑运算判断下述说法是否正确，正确者在其后（ ）内打对号，反之打×。 （1） 若X +Y =X +Z ，则Y=Z ；( × ) （2） 若XY=XZ ，则Y=Z ；( × ) （3） 若X ⊕Y=X ⊕Z ，则Y=Z ；(√ ) 【3-2】用代数法化简下列各式 (1) F 1 =1ABC AB += (2) F 2 =ABCD ABD ACD AD ++= (3)3F AC ABC ACD CD A CD =+++=+ (4) 4()()F A B C A B C A B C A BC =++?++?++=+ 【3-3】 用卡诺图化简下列各式 (1) 1F BC AB ABC AB C =++=+ (2) 2F AB BC BC A B =++=+ (3) 3F AC AC BC BC AB AC BC =+++=++ (4) 4F ABC ABD ACD CD ABC ACD A D =+++++=+
电路图：用规定的符号表示电路连接情况的图。填写以下电路图符号： 二、探究不同物质的导电性能 四、电压 1 电压的作用 1 ）电压是形成电流的原因：电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。电源是 提供电压的装置。 （2）电路中获得持续电流的条件：①电路中有电源（或电路两端有电压）；②电路是 连通的。 、认识电路 1. 电路的基本组成： 将其他能转化为电能的装置 用电器——将电能转化为其他形式能的装置 开关——控制电路的通断 导线——起连接作用，传输电能 2. 电源 开关 灯泡 变阻器 电流表 电压表 3. 电路的连接方式：串联和并联 1. 导体：容易导电的物体。如：常见金属、 酸碱盐的水溶液、人体、大地、石墨等。 容易导电的原因：有大量的自由电荷。 具体情况：金属中有大量的自由电子；酸碱 盐的水溶液中有大量的自由离子） 2. 绝缘体：不容易导电的物体。如：油、酸碱盐的晶体、陶瓷、橡胶、纯水、空气等。 不容易导电的原因：几乎没有自由电荷。 3. 良好的导体和绝缘体都是理想的电工材料，导体和绝缘体没有明显的界限。 三、电流 1. 电流的形成：电荷的定向移动形成电流。（在金属导体中，能够做定向移动的是自由电 子；在酸 碱盐溶液中，能够做定向移动的是正离子和负离子） 2. 电流的方向：正电荷定向移动的方向为电流方向。按照这个规定， 负电荷定向移动的方 向和电流方向相反。 3. 电流用字母 I 表示，国际单位是安培，简称安，符号 A 。 比安小的单位还有毫安（mA 和微安（卩A ）: 1A=10 mA 1 mA=10 3 卩 A 4. 实验室常用的电流表有两个量程：0— 0.6A （分度值0.02A ）； 0—3A （分度值 0.1A ）
电路常识性概念(TTL与CMOS)--非常好 一．TTL TTL集成电路的主要型式为晶体管－晶体管逻辑门（transistor-transistor logic gate），TTL大部分都采用5V电源。 1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol Uoh≥2.4V,Uol≤0.4V 2.输入高电平和输入低电平 Uih≥2.0V，Uil≤0.8V 二．CMOS CMOS电路是电压控制器件，输入电阻极大，对于干扰信号十分敏感，因此不用的输入端不应开路，接到地或者电源上。CMOS电路的优点是噪声容限较宽，静态功耗很小。 1.输出高电平Uoh和输出低电平Uol Uoh≈VCC，Uol≈GND 2.输入高电平Uoh和输入低电平Uol Uih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCC（VCC为电源电压，GND为地） 从上面可以看出: 在同样5V电源电压情况下，COMS电路可以直接驱动TTL，因为CMOS的输出高电平大于2.0V, 输出低电平小于0.8V；而TTL电路则不能直接驱动CMOS电路，TTL的输出高电平为大于2.4V，如果落在2.4V～3.5V之间，则CMOS电路就不能检测到高电平，低电平小于0.4V满足要求，所以在TTL电路驱动COMS电路时需要加上拉电阻。如果出现不同电压电源的情况，也可以通过上面的方法进行判断。 如果电路中出现3.3V的COMS电路去驱动5V CMOS电路的情况，如3.3V单片机去驱动74HC,这种情况有以下几种方法解决，最简单的就是直接将74HC换成74HCT（74系列的输入输出在下面有介绍）的芯片，因为3.3V CMOS 可以直接驱动5V的TTL电路；或者加电压转换芯片；还有就是把单片机的I/O 口设为开漏，然后加上拉电阻到5V，这种情况下得根据实际情况调整电阻的大小，以保证信号的上升沿时间。 三．74系列简介
第一章数字电路基础(1) S09209B 数字电路中的工作信号为（）。 A. 随时间连续变化的电信号 B. 脉冲信号 C. 直流信号 解：B S09211B 与二进制数10001001相应的十进制数是（）。 A. 89 B. 137 C. 73 解：B S09212B 模拟电路中的工作信号为（）。 A. 随时间连续变化的电信号 B. 随时间不连续变化的电信号 C. 持续时间短暂的脉冲信号 解：A S09219B 数字电路中的工作信号为（）。 A. 随时间连续变化的电信号 B. 脉冲信号 C. 直流信号 解：B S12222B 逻辑电路如图所示，EN为控制端，若C=“1”，则F为（）。 + A. AB AB B. AB C. 高阻状态 解：C S09220B 时刻输出F为（）。 逻辑图和输入A，B的波形如图所示，分析在t 1 A.“1” B.“0” C.不定 解：B S09221B ++可变换为（）。 逻辑式F＝A B C
A. F ABC = B. C B A F ++= C. C B A F = 解：A S09222B 逻辑式D C AB C B A D B B A F +++=，化简后为（ ）。 A. C B B A F += B. =F A B +C D C. D B B A F += 解：C S09223B 与二进制数00101010相应的十进制数是（ ）。 A. 20 B. 74 C. 42 解：B S09224B 逻辑式C B A ABC C AB C B A F +++=，化简后为（ ）。 A. A F = B. B F = C. AB F = 解：A S09206N 反码是(1011101)反对应的十进制数是（ ）。 A. –29 B. –34 C. –16 D. 22 解：B S09206G (–25)10的补码是（ ）。 A. 100111 B. 000111 C. 011001 D. 111001 解：A S09207G 某十六进制数的原、反、补(不一定是这个顺序)码是101011010，101011011，110100101，该十六进制数为（ ）。 A. 5A B. –DA1 C. A5 D. –A5 解：D S09207N 某十进制数的原、反、补(不一定是这个顺序)码是1001001，1001010，1110110，该十进制数是（ ）。 A. –45 B. –54
一、认识电路 1. 电路的基本组成： 电源——将其他能转化为电能的装置用电器——将电能转化为其他形式能的装置开关——控制电路的通断导线——起连接作用，传输电能 2. 电路图：用规定的符号表示电路连接情况的图。填写以下电路图符号： 电源开关灯泡变阻器电流表电压表 3. 电路的连接方式：串联和并联 二、探究不同物质的导电性能 1. 导体：容易导电的物体。如：常见金属、酸碱盐的水溶液、人体、大地、石墨等。 容易导电的原因：有大量的自由电荷。（具体情况：金属中有大量的自由电子；酸碱盐的水溶液中有大量的自由离子） 2.绝缘体：不容易导电的物体。如：油、酸碱盐的晶体、陶瓷、橡胶、纯水、空气等。 不容易导电的原因：几乎没有自由电荷。 3.良好的导体和绝缘体都是理想的电工材料，导体和绝缘体没有明显的界限。 三、电流 1. 电流的形成：电荷的定向移动形成电流。（在金属导体中，能够做定向移动的是自由电 子；在酸碱盐溶液中，能够做定向移动的是正离子和负离子） 2. 电流的方向：正电荷定向移动的方向为电流方向。按照这个规定，负电荷定向移动的方 向和电流方向相反。 3. 电流用字母I表示，国际单位是安培，简称安，符号A。 比安小的单位还有毫安（mA）和微安（μA）：1A=103 mA 1 mA=103μA 4. 实验室常用的电流表有两个量程：0—0.6A（分度值0.02A）；0—3A（分度值0.1A） 四、电压 1电压的作用 （1）电压是形成电流的原因：电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。电源是提供电压的装置。 （2）电路中获得持续电流的条件：①电路中有电源（或电路两端有电压）；②电路是连通的。
模拟电路（基本概念和知识总揽） 1、基本放大电路种类（电压放大器，电流放大器，互导放大器和互阻放大器），优缺点，特别是广泛采用差分结构的原因。 2、负反馈种类（电压并联反馈，电流串联反馈，电压串联反馈和电流并联反馈）；负反馈的优点（降低放大器的增益灵敏度，改变输入电阻和输出电阻，改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用） 3、基尔霍夫定理的内容是什么？ 基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。 电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有流出节点的支路电流代数和恒等于零。电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。 4、描述反馈电路的概念，列举他们的应用？ 反馈，就是在电子系统中，把输出回路中的电量输入到输入回路中去。 反馈的类型有：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。负反馈的优点：降低放大器的增益灵敏度，改变输入电阻和输出电阻，改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用。 电压（流）负反馈的特点：电路的输出电压（流）趋向于维持恒定。 5、有源滤波器和无源滤波器的区别？ 无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成 有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。 集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。 6、基本放大电路的种类及优缺点，广泛采用差分结构的原因。 答：基本放大电路按其接法的不同可以分为共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路，简称共基、共射、共集放大电路。 共射放大电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。常做为低频电压放大电路的单元电路。 共基放大电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射放
电路的基本概念和基本定律 一、电路基本概述 1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。 （1）电源是一种将其它形式的能量转换成电能或电信号的装置，如：发电机、电池和各种信号源。 （2）负载是将电能或电信号转换成其它形式的能量或信号的用电装置。如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。 （3）变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。 2. 电路分为外电路和内电路。从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路，称为外电路；电源内部的通路称为内电路。 3．电路有三种状态：通路、开路和短路。 （1）通路是连接负载的正常状态； （2）开路是R→∝或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I＝0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁； （3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流。 短路也可发生在负载端或线路的任何处。 产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。 4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路； 5、电路的功能：（1）传递和分配电能。如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。（2）传递和处理信号。如电视机，它接收到
电路常识性概念大全 电路常识性概念（1）-输入、输出阻抗、阻抗匹配 电路常识性概念（2）-电容：滤波电容、耦合电容、旁路电容 电路常识性概念（3）-TTL与CMOS集成电路 电路常识性概念（4）-TTL与CMOS电平 / OC门 电路常识性概念（5）-上拉电阻、下拉电阻 / 拉电流、灌电流 / 扇出系数 电路常识性概念（6）-VCC、VDD和VSS三种标号的区别 电路常识性概念（7）-三态门与高阻态 电路常识性概念（8）-MOS管及简单CMOS逻辑门电路原理图 上拉电阻、下拉电阻的作用 上拉电阻是指将某点电位采用电阻与电源VDD相连的电阻。下拉电阻是指在某点电位用电阻与地相连的电阻。 1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。 2、OC门电路必须加上拉电阻，以提高输出的搞电平值。 3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。 4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。 5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。 6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。 7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。 上拉电阻阻值的选择原则包括: 1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。 2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。 3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。 综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。
电路理论总结 第一章 一、重点： 1、电流和电压的参考方向 2、电功率的定义：吸收、释放功率的计算 3、电路元件：电阻、电感、电容 4、基尔霍夫定律 5、电源元件 二、电流和电压的参考方向： 1、电流（Current ） 直流: I ①符号 交流:i ②计算公式 ③定义：单位时间内通过导线横截面的电荷（电流是矢量） ④单位：安培A 1A=1C/1s 1kA=1×103A 1A=1×10-3mA=1×10-6μA=1×10-9nA ⑤参考方向 a 、说明：电流的参考方向是人为假定的电流方向，与实际 ()()/i t dq t dt =
电流方向无关，当实际电流方向与参考方向一致时电流取正，相反地，当实际电流方向与参考方向不一致时电流取负。 b 、表示方法：在导线上标示箭头或用下标表示 c 、例如： 2、电压（V oltage ） ①符号：U ②计算公式： ③定义：两点间的电位（需确定零电位点⊥）差，即将单位正电 荷从一点移动到另一点所做的功的大小。 ④单位：伏特V 1V=1J/1C 1kV=1×103V 1V=1×10-3mV=1×10-6μV=1×10-9Nv i > 0 i < 0 实际方向 实际方向 ————> <———— 参考方向（i AB ） U =dW /dq
⑤参考方向（极性） a 、说明：电压的实际方向是指向电位降低的方向，电压的 参考方向是人为假定的，与实际方向无关。若参考方向与实际方向一致则电压取正，反之取负。 b 、表示方法：用正极性(＋)表示高电位，用负极性（﹣） 表示低电位，则人为标定后，从正极指向负极的方向即为电压的参考方向或用下标表示（U AB ）。 c 、例如： 3、关联与非关联参考方向 ①说明：一个元件的电流或电压的参考方向可以独立的任意的 人为指定。无论是关联还是非关联参考方向，对实际方向都无影响。 ② 关联参考方向：电流和电压的参考方向一致，即电流从 所标的正极流出。 i i U < 0 > 0 参考方向 U + – + 实际方向 + 实际方向 参考方向 U + – U
数字逻辑课程基本概念复习题： 1．数字电路是以 二进制逻辑代数 为数学基础。 2．数字电路既能进行逻辑运算又能进行 算术 运算。 3．数字电路中的常数是 时间常数 。 4．卡诺图化简逻辑函数的原理是利用相邻的两个最小项可消去 一个变量 。 5．最简逻辑函数是指在实现它的逻辑功能时，所用的 逻辑门 最少，每个门的 种类 最少。 6．存储器的逻辑芯片有一个引脚标有CS ，它的作用是 控制输入端 。 7．存储器ROM 的英文名称是： Read only Memory ；它的特点是 只能读，断电后数据不消失 。 8．数字逻辑电路中的常数是 0和1 。 9. 数字逻辑门的逻辑功能是 与 或 非 。 10．由8位信息码和1位校验码构成为110011011，它是 偶 校验码。 11．数字逻辑中基本的逻辑运算有： 与 或 非 。 12． TTL 与非门某引脚悬空，则相当于接入了逻辑 1 。 13．存储器ROM 的连接线有 地址 总线、 数据 总线和 控制 总线。 14．n 个变量函数的全体最小项之和（或）为 1 。 15．给35个字符编码，至少需要 6 位二进制数。 16．34+48和数的8421BCD 码是 。 17．AB B A F +=的对偶式是 。 18．在4选1数据选择器中，需要 16 位地址控制代码。 19．设逻辑函数BD ABC F +=，其最小项的标准表达式是 m5+m13+m14+m15 。 20．数字系统中的8421BCD 码是用 4 位二进制数表示一位十进制数。 21．在下图所示的（a ）（b ）两图中，要实现“与”逻辑功能，正确的接法是 图。
在（c ）（d ）两图中，要实现“或”逻辑功能，正确的接法是 图。 22．现有一逻辑函数ABC BC A C AB C B A C B A F +++=),,(，根据最小项的性质，三个输入变量有8个最小项，那么函数中只出现了四个最小项，还有四个最小项没有出现的原因是 ABC 中不能同时出现2个或3个0电位 。 23．下图是共阴极七段LED 数码管显示译码器框图，若要显示字符"4"，则译码器输出a ～g 的代码应为 0110011 。 24. 一个256*4的存储器有 8 根地址线和 4 根数据线。 25．触发器中的直接置0和直接置1两个输入端的逻辑功能是 与非 26. 下图是由三个JK 触发器构成的时序逻辑电路波形图，它的逻辑功能 。 提示:Q 2为最高位，即Q 2Q 1Q 0。 27．教材中各章节后面的思考题
电路常识性概念（1）-输入、输出阻抗 2009-03-17 19:29 1、输入阻抗 输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin=U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。 输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。 小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。） 2、输出阻抗 现实中的电压源，则做不到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”）。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。 3、阻抗匹配 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。 阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。 我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出
流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。再来计算一下电阻R消耗的功率为： P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2) =U2×R/[(R-r)2+4×R×r] =U2/{ [(R-r)2/R] + 4×r } 对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。 注意式中[(R-r)2/R]，当R=r时，[(R-r)2/R]可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。即，当负载电阻跟信号源内 对于纯电阻电路，此结论同样适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变（是对于最大输出功率而言的），就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共扼匹配。在低频电路中，我们一般不考虑传输线的匹配问题， 只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。 从以上分析我们可以得出结论：如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，则选择大的负载R；如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时我们也会叫做阻抗失配。 在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载端就会产生反射。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。
《数字电子技术》知识点 第1章数字逻辑基础 1．数字信号、模拟信号的定义 2．数字电路的分类 3．数制、编码其及转换 要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行相互转换。 举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4．基本逻辑运算的特点 与运算：见零为零，全1为1； 或运算：见1为1，全零为零； 与非运算：见零为1，全1为零； 或非运算：见1为零，全零为1； 异或运算：相异为1，相同为零； 同或运算：相同为1，相异为零； 非运算：零变1，1变零； 要求：熟练应用上述逻辑运算。 5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。 ①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。 ②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。 ③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。 ④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。 ⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。 ⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。 要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。 6．逻辑代数运算的基本规则
①反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y （或称补函数）。这个规则称为反演规则。 ②对偶规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y ＇，Y ＇称为函Y 的对偶函数。这个规则称为对偶规则。要求：熟练应用反演规则和对偶规则求逻辑函数的反函数和对偶函数。 举例3：求下列逻辑函数的反函数和对偶函数：E D C B A Y += 解：反函数：))((E D C B A Y +++= 对偶函数：))((E D C B A Y D +++= 7．逻辑函数化简 （1）最小项的定义及应用； （2）二、三、四变量的卡诺图。 要求：熟练掌握逻辑函数的两种化简方法。 ①公式法化简：逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数。 举例4：用公式化简逻辑函数：C B BC A ABC Y ++=1 解：B C B BC C B BC A A C B BC A ABC Y =+=++=++=)(1 举例5：用公式法化简逻辑函数为最简与或式：BC B C A B C A F +++?= 解：BC B B C A BC B C A B C A BC B C A B C A F ++=++=+++=)( C A BC C A BC C A +=++=+= 举例6：用公式法化简逻辑函数为最简与或式：)(A B A ABC A F +++= 解：)(A B A ABC B A F +++= )()(A B A ABC B A +?+= =)()(A B A ABC B A ++?+=)()(B A A ABC B A +?+ =A ABC B A ?+)(=0 ②图形化简：逻辑函数的图形化简法是将逻辑函数用卡诺图来表示，利用卡诺图来化简逻辑函数。（主要适合于3个或4个变量的化简） 举例7：用卡诺图化简逻辑函数：)6,4()7,3,2,0(),,(d m C B A Y ∑+∑= 解：画出卡诺图为 则B C Y += 举例8：已知逻辑函数C B A C B A B A Z ++=，约束条件为0=BC 。用卡诺图化简。