电工学 电子技术( 第七版 秦增煌)课件

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18.3.1 稳压管稳压电路
1. 电路
R IO RL UO
+ u –
+ + C UI DZ –
+
–
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ
设负载RL一定， UI 变化 UI UZ IZ IR UO 基本不变 IRR
输入与输 出之间的电 压不得低于 2V，一般在 5V左右。
用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。
为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
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(2) 同时输出正、负电压的电路
+ W7815 3 Ci 0.33F 1 2 CO 1F +15 V
稳压的实质： UCE 的自动调节使输出电压恒定
调整 比较 基准 元件 放大 电压
取样 电路
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稳压原理:
+
+ UCE1– – T1 R2 + UBE1 R3
R1
IO
Ui
–
+ " T R 2 P + UCE RP RL UO + + R'P 2 – U – – BE2 VB R2 UZ DZ 2 –
电路的稳压过程是：当输出电压UO因电网电压或负载的 变动而升高时，由取样电路取出误差电压加到T1基极，而 T1 发射极因稳压管D5的作用而保持稳定，所以 T1的基极电压降
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增大，管子的集电极电流IC随之增大，则在IC1负载电阻R1 、 R2上的压降也增大，结果使复合调整管T2、 T3 得基极电位下 降，管子内阻增大， T3的UCE增大，由于UO=18V–UCE ，使UO 下降，因而保持了UO的稳定。如果UO降低，则上述过程相反， 这时稳压电路使UO上升，以实现稳压。 R1 、C6 、 R2组成两节滤波电路，以滤除T2基极电压波纹。 T2基极所接电阻 R3的作用是防止电路自激。 R4为 T2 的射极负 载电阻, R5担任限流, C8为滤波电容, 用来进一步改善稳压性能。

19.2 可控整流电路
19.2.1 可控整流电路
1. 单相半波可控整流电路 (1) 电阻性负载
T + u – + uT –
io RL + uo –
u > 0 时： 若uG = 0，晶闸管不导通， uO 0, uT u 。 控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导 通，
uO u , uT 0 。
P2 N2
K
P
_K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
1. 普通晶闸管 (1) 基本结构
晶闸管的构造和外形
(2) 工作原理
A
形成正反馈过程
β 1β 2 iG
i B 2 iG
R
β 2 iG
T1
iC 2 2 iG i B 1
iC1 β1 iC 2
iG
G
iB 2
+
T2 EA
19.1 电力电子器件
19.1.1 电力电子器件的分类
1. 不控器件 器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2. 半控器件 器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3. 全控器件 器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸 管(GTO) 、功率晶体管(GTR) 、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
+ _
1 2 iG i B 2
在极短时间内使两 个三极管均饱和导通, 此过程称触发导通。
_
EG
K
EA > 0、EG > 0
(2) 工作原理 A
β 1β 2 iG
形成正反馈过程
i B 2 iG
R
β 2 iG

A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位： 电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称 为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
.
16
4.关联参考方向 i
+
1. 用箭头表示： 箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示： 如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
.
11
2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概 念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另 一点电场力做功的大小，如图 所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
.
21
1.3 电功率和能量 一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为 功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率， 以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
.
23
由 u dw 得 dw udq dq
再由 i dq 得 dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导 数，反过来能量是功率对时间的积分。

x
Hx S I
总目录 章目录 返回 上一页 下一页即有： Φ NI lF Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通；
Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；
S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律
若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
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例: 环形线圈如图，其中媒质是均匀的， 试计算 线 圈内部各点的磁场强度。
解: 取磁通作为闭合回线，以 其 方向作为回线的围绕方向，则有：
Hdl I
H d l Hx lx Hx 2 x
I NI
Hx 2π x NI
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6.1 磁路及其分析方法
6.1.1 磁场的基本物理量
1. 磁感应强度(flux density)
磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:
B F lI
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2
因 =BS，如要得到相同的磁通 ，则铸铁铁
心的截面积必须是硅钢片铁心的截面积的17倍。
结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要 得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可 使铁心的用铁量大为降低。
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例2: 有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为
5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，
基本公式:
设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组 成，则基本公式为：

相位差
定义：
XL
感抗:
()
则:
O
f
XL与 f 的关系
直流：f = 0, XL =0，电感L视为短路
交流：f
XL
超前
电感L具有通直阻交的作用
相量式：
电感电路相量形式的欧姆定律
相量图
2. 功率关系 (1) 瞬时功率
(2) 平均功率
L是非耗 能元件
(3)无功功率Q 用以衡量电感电路中能量交换的规模。
阻抗模：
阻抗角：
由电路参数决定。
电路参数与电路性质的关系：
当 XL >XC 时， > 0 ，u 超前 i 呈感性 当 XL < XC 时 ， < 0 ， u 滞后 i 呈容性 当 XL = XC 时 ， = 0 ， u. i 同相 呈电阻性
2) 相量图
参考相量
XL > XC
XL < XC
用相量表示后，即可用直流电路的分析方法。
4.1 正弦电压与电流
I, U
o
t
直流电流和电压
正弦电流和电压
正弦交流电的优越性： 便于传输；易于变换 便于运算； 有利于电器设备的运行；
.....
_
正半周
_
负半周
4.1 正弦电压与电流
设正弦交流电流：
i
Im
O

T
初相角：决定正弦量起始位置 角频率：决定正弦量变化快慢 幅值：决定正弦量的大小 幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。
2.4 电阻、电感与电容元件串联的交流电路
1. 电流、电压的关系 (1) 相量式
设
(参考相量)
则
如用相量表示电压与 电流关系,可把电路模型 改画为相量模型。 总电压与总电流

【电路】：
ui
R1 if i1
∞ -
+ +
uO
R2
【分析】：
i1 if i 0
i i1
if
i1
ui
u R1
ui u R1
u uo Rf
if
u
uo
R f
电工及电子技术A(2)
第16章 集成运算放大器
ui u uuo
R1
Rf
u 0u
Rui1
uo Rf
ui
uoR R1f ui AufR R1f
RF
【电路】：
【分析】： 叠加定理：
ui1
R1
ui2 R2
∞
-
+ +
uO
R3
ui1单 独ui作 20 用 uo ， R R 1 f ui1 u i2 单独 u i1 作 0 u o 用 (1 R R 1 f， )R 2 R 3 R 3u i2 共 同 u o u o 作 u o R R 用 1 fu i1 ( 1 R R 1 f)R 2 R 3 R 3u i2
RF
∞
-
ui R2
+ +
uO
R3
u o u u R 2 R 3 R 3u i ( 2 R R 3 ,2 R //3 R R f)
电工及电子技术A(2)
第16章 集成运算放大器
二、加法运算
ui1 i1 R11 if RF
【电路】： 【分析】：
ui2 i2 R12
i1i2if i0
i i1i2if
若R f： R 1R 2R 3 u ou i2u i1 减法
电工及电子技术A(2)
第16章 集成运算放大器

U
–
降压、限流、调节电压等。
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2.1.2 电阻的并联
I
特点:
+ I1 I2
(1)各电阻连接在两个公共的结点之间； (2)各电阻两端的电压相同；
U R1 R2 (3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；
–
1 1 1
R R1 R2
(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。
目录
第2章 电路的分析方法
2.1 电阻串并联连接的等效变换 2.2 电阻星型联结与三角型联结的等效变换 2.3 电源的两种模型及其等效变换 2.4 支路电流法 2.5 结点电压法 2.6 叠加定理 2.7 戴维宁定理与诺顿定理 2.8 受控电源电路的分析 2.9 非线性电阻电路的分析
第2章 电路的分析方法
等效电阻 R 为Rca与RL并联， 再与 Rec串联，即
+e
d
R
RR ca L
R 505050 U
c
R R ca L
ec 5050
b
75
–a
I U2202.93A
ec R 75
2.93 I I 1.47A L ca 2
U L R L I L 5 1 . 4 0 7 7 . 5 V 3
IL
点时, 负载和变阻器各段所通过的电流及负载电压,并
就流过变阻器的电流与其额定电流比较说明使用时
的安全问题。
解: (1) 在 a 点：
+e
d
UL = 0 V IL = 0 A
Uc
Ie aR Ue a120200A2.2A –
b
a
IL
+

(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正值，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负值，则实际方向与假设方向相反。
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电 压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低 电 位 - 高 电 位 ) 电位降落的方向
(高 电 位 - 低 电 位 )
.
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池 导线 灯泡 手电筒的电路模型
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
.
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量 电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备
或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机

P17：例1.5.2 （1-33）
例：有一额定值为5W 500Ω的绕线电阻，其额定电流 是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？
P18：例1.5.3 （1-34）
1.5.2 电源开路
I
开关断开
特征: I=0
E
-
U0
R
Ro
-
U = U0 = E
P= 0
1. 开路处的电流等于零 2. 开路处的电压 等于电源电动势
I
++
E
-
U0
R0
-
P19：例1.5.4
（1-37）
练习： 1：试问可否将110Ｖ100W和110V40W的两只白 炽灯串联在220V的电源上使用？
2：试问将40Ω10W和200Ω20W的两只电阻串联 使用，其两端最高允许电压应多大？
3：据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些， 为什么？
（1-39）
§1.6 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或电流间的关系， 包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。
支路：电路中每一个分支
名
每条支路流过一个电流，称为支路电流
词 结点：三个或三个以上支路的联结点
回路：电路中任一闭合路径
（1-40）
支路、结点、回路
R1
R3
+
uS1
R2
_
支路数 结点数 回路数
负载大小的概念:
负载增加指负载取用的电流和功率增加*
0
I
（1-23）
功率与功率平衡 功率的概念
aI
U
R
b
P UI
如果U I方向不一 致结果如何？
（1-24）
功率与功率平衡

大器, 并掌握其基本分析方法；
3. 理解用集成运算放大器组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作
原理； 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
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16.1 集成运算放大器的简单介绍
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。 集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。 按集成度 小、中、大和超大规模 集成电路分类 按导电类型 双、单极性和两种兼容 按功能 数字和模拟
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16.1.2 电路的简单说明
输入级 中间级 偏置 电路 输出级
运算放大器方框图
输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用带恒流源的差分放大器 。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源 的共发射极放大电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。 偏置电路: 一般由各种恒流源等电路组成
因要求静态时u+、u对地 电阻相同， 所以平衡电阻R2 = R1//RF

u u u0 R1 RF RF uo (1 )ui R1 uo RF Auf 1 ui R1
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结论：
(1) Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加
16.1.3 主要参数
1. 最大输出电压 UOM 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。 2. 开环差模电压增益 Auo 运算放大器没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 3. 输入失调电压 UIO 愈小愈好 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 运算放大器所能承受的共模输入电压最大值。超出此 值,运算放大器的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。