2电路的基本定理、定律与分析方法

第1章 直流电路习题

一、单项选择题

1．图示电阻元件R消耗电功率10W，则电压U为( )。

A）5V B）5V C）20V

UI2 A－+R题1图

2．图示电路中，A点的电位VA为( )。

A）2 V B）4 V C） 2 V

.A－6V12V.2 k7 k题2图

3．图示电路中，U、I的关系式正确的是( )。

A）U= (IS + I )R0 B）U = (IS －I )R0 C）U = (I  IS )R0

IIRURS0L....+－题3图 10A342II1210 A6 A...题4图

4．图示电路中电流I2为( )。

A）7A B）3A C）3A

5．理想电流源的外接电阻越大，则它的端电压( )。

A）越高 B）越低 C）不能确定

6．把图1所示的电路改为图2的电路，其负载电流I1和I2将( )。

A）增大 B）不变 C）减小

2AIIII12122V2V2A 图 1 图 2+题6图

7．图示电路中，供出功率的电源是( )。

A）理想电压源 B）理想电流源 C）理想电压源与理想电流源

8．在图示电路中，各电阻值和US值均已知。欲用支路电流法求解流过电阻RG的电流IG，需列出独立的电流方程数和电压方程数分别为( )。

A）4和3 B）3和3 C）3和4 IRU2A14VSS..+题7图 RRRRRIU1234GGS....+题8图

9．在计算线性电阻电路的电压和电流时，用叠加原理。在计算线性电阻电路的功率时，加原理( )。

A）可以用 B）不可以用 C）有条件地使用

10．在图示电路中，已知US=12V，IS=2A。A、B两点间的电压UAB为( )。

A）18V B）18V C）6V

12-4 放大电路的基本分析方法第四节放大电路的基本分析方法直流通路与交流通路静态工作点的近似估算图解法微变等效电路法下页总目录22-4 放大电路的基本分析方法电容相当于开路电感相当于短路一、直流通路与交流通路RbRcVT+VCC直流通路1. 直流通路用于放大电路的静态分析。在直流通路中:RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo下页上页首页32-4 放大电路的基本分析方法电容和理想电压源相当于短路电感和理想电流源相当于开路2. 交流通路用于放大电路的动态分析。在交流通路中:下页上页RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoRbRcVT+-uiRL+-uo交流通路首页42-4 放大电路的基本分析方法二、静态工作点的近似估算静态工作点: 外加输入信号为零时,三极管的IBQ , ICQ , UBEQ , UCEQ ，在输入输出特性曲线上对应一个点Q点。UBEQ可近似认为：硅管UBEQ = ( 0.6 ~ 0.8 ) V锗管UBEQ = ( 0.1 ~ 0.3 ) V静态分析(估算静态工作点)讨论对象是直流成分。下页上页首页52-4 放大电路的基本分析方法+-UBE+-UCEIBIC由图中的直流通路,CCQCCCEQRIVUbBEQCCBQRUVIBQCQII估算方法:IBRb+UBEQ=VCCICQRc+ UCEQ=VCC可求得单管放大电路的静态工作点的值为:下页上页直流通路VT+VCCRbRc首页62-4 放大电路的基本分析方法[例2.4.1]设单管共射放大电路中,VCC=12V, Rc= 3k Ω, Rb= 280kΩ, β = 50,试估算静态工作点。解: 设UBEQ = 0.7V, 则μA40mA04.02807.012bBEQccBQRUVImA204.050BQCQIIV63212cCQccCEQRIVURbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo下页上页首页72-4 放大电路的基本分析方法三、图解法（一）图解法的过程图解法即可分析静态,也可分析动态。过程一般是先静态后动态。1. 图解分析静态任务:用作图法确定静态工作点,求出IBQ,ICQ和UCEQ。由于输入特性不易准确测得,一般用近似估算法求IBQ和UBEQ 。下面主要讨论输出回路的图解法。下页上页首页82-4 放大电路的基本分析方法+-uCE+-uCEVTRcVCCMNiCiC下页上页RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo输出回路的等效电路首页92-4 放大电路的基本分析方法iB=IBQVCCICQRcVCCUCEQiC/mAuCE/VO根据输出回路方程uCE = VCC –iCRc作直流负载线，与横坐标交点为VCC , 与纵坐标交点为VCC/Rc ，直流负载线与特性曲线Ib=IBQ 的交点即Q点, 如图示。Q直流负载线和静态工作点的求法斜率为-1/RC ，是静态工作点的移动轨迹。下页上页+-uCE+-uCEVTRcVCCMNiCiC首页102-4 放大电路的基本分析方法RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo280KΩ3KΩ3KΩ12ViB=80μА6040200[例2.3.2 ]试用图解法确定下图所示电路的静态工作点。1226QiC/mAOuCE/V4解：首先估算IBQ+-UBE+-UCEIBIC= 40μAuCE=12-3iCIBQ=VCC -UBEQRbIBQ输出回路方程IBQ=40 μAICQ=2mA UCEQ=6V下页上页首页112-4 放大电路的基本分析方法2. 图解分析动态动态分析(估算动态技术指标)讨论对象是交流成分。下页上页RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoVT+-ΔuCE+-ΔuCEMNΔiCΔiC交流通路的输出回路RCRL首页122-4 放大电路的基本分析方法交流负载线iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流负载线画法：过静态工作点Q，作一条斜率为-1/（RC//RL）的直线。ΔuCE = -ΔiC(RC// RL)交流负载线：描述放大电路的动态工作情况。下页上页VT+-ΔuCE+-ΔuCEMNΔiCΔiC交流通路的输出回路RCRL首页132-4 放大电路的基本分析方法QIBQ402060iB/μАuBE/VOiCOtiBOt0.7ΔuBEUBEQtuBEtuCEUCEQΔuCE0.720.68ΔiB放大电路动态工作情况下页上页交流负载线iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流负载线首页142-4 放大电路的基本分析方法用图解法求放大电路的放大倍数假设IBQ附近有一个变化量ΔiB ，在输入特性上找到相应的ΔuBE ，在输出特性的交流负载线上找到相应的ΔiC和ΔuCE。则电压放大倍数：ΔuBEAu=ΔuCE电流放大倍数：ΔiBΔiCAi=下页上页首页152-4 放大电路的基本分析方法Au=ΔuBEΔuCE=4.5-7.50.072-0.68=-75负号表示uCE与uBE反相位下页上页7.54.5QIBQ402060iB/μАuBE/VOiCOtiBOt0.7ΔuBEUBEQtuBEtuCEUCEQΔuCE0.720.68ΔiB交流负载线iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流负载线首页162-4 放大电路的基本分析方法结论：uBEQuCEQiBQiBOtOtuBEOtuCEOtiCiCQ由右图可知：单管共射放大电路中，1.交直流并存，2.有电压放大作用，3.有倒相作用。uoui下页上页首页172-4 放大电路的基本分析方法3. 图解法的步骤（一）画输出回路的直流负载线，（二）估算IBQ，确定Q点，得到ICQ和UCEQ ，（三）画交流负载线，（四）求电压放大倍数。下页上页首页182-4 放大电路的基本分析方法Q点过低iC/mAOuCEiC/mAtO（二）、图解法的应用1. 分析非线性失真QuCEtOUCEQICQ截止失真uCE波形出现顶部失真。交流负载线iB下页上页首页动画192-4 放大电路的基本分析方法饱和失真交流负载线iC/mAOuCEQICQtOiC/mAuCEtOUCEQuCE波形出现底部失真。iBQ点过高下页上页首页202-4 放大电路的基本分析方法OuCEiC/mA2. 用图解法估算最大输出幅度QiB=0μАCDEABQ点应尽量设在交流负载线上线段AB的中点。若CD = DE，则22omDECDU否则22minomDECDU，交流负载线直流负载线下页上页首页212-4 放大电路的基本分析方法OuCEiCOuCEiC3. 分析电路参数对静态工作点的影响Q1Q2VCCRCVCCRb1RC1VCCRC2增大RC ，Q点靠近饱和区。增大Rb ，Q点靠近截止区。下页上页首页222-4 放大电路的基本分析方法OuCEiCuCEOiCQ1Q2VCCRCVCCβ2> β1Q1Q2VCC2RCVCC2VCC2>VCC1VCC1RCVCC1VCC升高时,Q点移向右上方,Uom增大，三极管静态功耗也增大。β 增大时，特性曲线上移，Q点移近饱和区。下页上页首页232-4 放大电路的基本分析方法四、微变等效电路法适用条件：微小交流工作信号，三极管工作在线性区。解决问题：处理三极管的非线性问题。等效：从线性电路的三个引出端看进去，其电压、电流的变化关系和原来的三极管一样。下页上页首页242-4 放大电路的基本分析方法iBuBEOOiCuCE（一）简化的h参数微变等效电路1. 三极管的等效电路QΔiBβΔiBΔiBQΔuBE以共射接法三极管为例三极管特性曲线的局部线性化rbe=ΔuBEΔiBΔiC = βΔiB输入端可等效为一个电阻。输出端可等效为一个受控电流源。下页上页首页252-4 放大电路的基本分析方法由以上分析可得三极管的微变等效电路三极管的简化h参数等效电路+-+-rbeΔuBEΔiC βΔiBΔuCEΔiBecb此电路忽略了三极管输出回路等效电阻rce 。+-bce+-ΔuBEΔuCEΔiBΔiC 下页上页首页262-4 放大电路的基本分析方法用简化的微变等效电路计算单管共射放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。+-+-rbeuiiCβibuoibecbRcRLRb单管共射放大电路的等效电路先画出三极管的等效电路，再依次画出放大电路的交流通路下页上页RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo首页272-4 放大电路的基本分析方法电压放大倍数：Au=uoui= -βib Rc//RLib rbe=rbe-βRc//RL输入电阻：=Rb//rbe输出电阻：Roui=0RL =∞Ri=uiiiuoio =Ro=Rc+-uoio 下页上页+-+-rbeuiiCβibuoibecbRcRLRbui+-rbeiCβibibecbRcRb首页仿真282-4 放大电路的基本分析方法2. rbe的近似估算公式rbe≈rbb΄+ (1+ β)26IEQ其中:rbb΄是三极管的基区体电阻,若无特别说明,可认为rbb΄约为300Ω,26为常温下温度的电压当量单位为mV。下页上页首页292-4 放大电路的基本分析方法=rbe-βRc// RLAurbe≈rbb΄+ (1+ β)26IEQ分析以下两式Au与β不成比例。若β值一定,可适当提高IEQ得到较大的Au 。可看出:可减小Rb或增大VCC ，但要注意三极管的非线性及安全工作区。下页上页RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo首页302-4 放大电路的基本分析方法3. 等效电路法的步骤(1)确定放大电路的静态工作点Q，(4) 列出电路方程并求解。(3) 画出放大电路的微变等效电路，(2) 求出Q点处的β和rbe ，下页上页首页312-4 放大电路的基本分析方法（二）微变等效电路法的应用分析下图所示接有射级电阻的单管放大电路++--rbeuiiC βibuoibecbRcRLRbRe下页上页接有发射极电阻的单管共射放大电路RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoRe首页322-4 放大电路的基本分析方法ui=ibrbe+ (1+β) ibReuiβRL′uoAu==-rbe+(1+β) Re若(1+β ) Re >>rbe 则Au ≈ -βRL′(1+β) Reuo = -βibRL′其中RL′ = Rc// RL下页上页++--rbeuiiC βibuoibecbRcRLRbRe首页332-4 放大电路的基本分析方法++--rbeuiiC βibuoibecbRcRLRbReRi=[rbe+(1+β) Re]// RbRo≈Rcui′+-ui′=ibrbe+ (1+β) ibReii′=ibRi ′=rbe+(1+β) ReRi ′Ri Ri= Ri′ // Rb下页上页首页342-4 放大电路的基本分析方法[例2.3.3] 图示放大电路中, β= 501. 试估算放大电路的静态工作点,2. 求电压放大倍数,3. 求输入电阻和输出电阻。下页上页接有发射极电阻的单管共射放大电路RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoRe240Ω3kΩ3kΩ首页352-4 放大电路的基本分析方法解:直流通路如图所示IBQRb +UBEQ+IEQ Re =VCCIBQ =VCC-UBEQRb+(1+β) Re=0.04mAICQ = βIBQ = 50 ×0.04= 2 mA≈ IEQUCEQ=VCC-ICQRc-IEQ Re=12-2×( 3 + 0.82 )= 4.36 V下页上页IBQICQIEQ+-UBEQ+VCCRbRcVTRe直流通路首页

1 北京市电气工程学校专业课课时授课计划

教 师 专 业 科 目 日 期 班 级 教研组长

高铮 电力/电气 电子技术基础与技能训练 月 日 高一5、6班 陈红

课题

项目一：简易报警灯的制作—放大电路 课 时 数 课 型

2 讲 授

教 学

目 标 知识目标：

1、掌握直流通路的画法。

2、理解并掌握静态工作点的计算方法。

能力目标：

锻炼学生的逻辑思维、推理能力。

情感目标：

培养学生做事严谨的态度

重 点

静态工作点的计算

难 点

1、直流通路图的画法。

2、计算静态工作点的公式推导。

教 学

辅 助

手 段 设备：投影

仪表及材料：

课 后

作 业

静态工作点的计算（投影）

课 后

教 学

反 思

本节课需要学生多动手，多练习。

2 教

学 内 容 教 师活 动 学 生活 动 时 间

分 配

复 习：

1、何谓放大电路？对放大电路的分类？

2、放大电路的主要性能指标。

3、放大电路的基本技术要求。

引 入：

我们已经知道了何谓静态工作点，是指当电路没有交流信号输入时，晶体管各极都加有合适的直流电压（UBEQ、UCEQ）和直流电流（IBQ、ICQ）。设静态工作点的目的是使放大电路工作在线性放大状态，避免信号在放大过程中产生失真。今天我们讲如何求静态工作点？

新 课：

一、画直流通路：电容开路

二、静态工作点的近似计算法

1、画直流通路图

提问

举例讲授

讲授

回答

思考在黑板上画图

5’

5’

5’

3 教 学 内 容 教 师活 动 学 生活 动 时 间

分 配

2、列基极回路电压方程，求IBQ：

∵ EC＝IBQRb＋UBEQ ∴

bBEQCBQRUEI

其中：UBEQ＝0.7V（硅） UBEQ＝0.3V（锗）

3、利用三极管电流分配关系，求ICQ：

∵

CQBQII ∴ ICQ＝βIBQ

电路分析的基本原理

电路分析是电子工程领域中的一项基本技能，它通过对电路中电流和电压的计算与分析，来解决电路设计、故障排除和电路性能评估等问题。本文将介绍电路分析的基本原理，包括欧姆定律、基尔霍夫定律和戴维南定理。

一、欧姆定律（Ohm's Law）

欧姆定律是电路分析的基石。它说明了电流、电压和电阻之间的关系。根据欧姆定律，电路中通过一个电阻的电流是该电阻两端的电压与电阻之比。数学表达式如下：

I = V / R

其中，I代表电流（单位为安培），V代表电压（单位为伏特），R代表电阻（单位为欧姆）。

基于欧姆定律，我们可以通过已知电流和电阻来计算电压，或者通过已知电压和电阻来计算电流。这对于解决各种电路分析问题非常有用。

二、基尔霍夫定律（Kirchhoff's Laws）

基尔霍夫定律是电路分析中另一个重要的原理。它包括两个定律：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。

1. 基尔霍夫电流定律（Kirchhoff's Current Law，KCL） 基尔霍夫电流定律指出，在任何一个节点上，进入该节点的电流等于离开该节点的电流之和。换句话说，电流在一个节点上守恒。这个定律可以表达为以下方程式：

ΣI_in = ΣI_out

其中，ΣI_in代表进入节点的电流之和，ΣI_out代表离开节点的电流之和。

基尔霍夫电流定律在解决电路中复杂的电流分配问题时非常有用。

2. 基尔霍夫电压定律（Kirchhoff's Voltage Law，KVL）

基尔霍夫电压定律指出，闭合电路中沿着任意闭合回路的总电压之和等于零。换句话说，电压在一个闭合回路中守恒。这个定律可以表达为以下方程式：

ΣV_loop = 0

其中，ΣV_loop代表闭合回路中各个电压源和电阻的电压之和。

基尔霍夫电压定律在解决电路中复杂的电压分配问题时非常有用。

三、戴维南定理（Thevenin's Theorem）

戴维南定理是电路分析中一种简化电路的方法。它可以将复杂的电路网络简化为等效的电压源和电阻。根据戴维南定理，任何电路都可以视为一个电压源与一个串联电阻的等效电路。