电路分析与电子线路 绪论

电子技术专业电子线路与电路分析优秀教案范本尊敬的教师们：本教案针对电子技术专业的电子线路与电路分析课程，旨在帮助学生全面理解电子线路的基本原理和电路分析的方法与技巧。

通过优秀的教案设计，能够激发学生的学习兴趣并提高他们的学习效果。

以下是我为你们准备的一份电子线路与电路分析的优秀教案范本：第一节：电子线路基础知识概述1. 目标：引导学生了解电子线路的基本概念和相关术语，并能够简单分析电子线路的组成和特点。

2. 内容：- 电子线路的定义和分类- 电子线路的基本组成元件及其特点- 电子线路的符号表示法3. 授课方法：结合多媒体展示和实例分析进行互动式授课，提醒学生注意各种电子线路在实际应用中的重要性。

第二节：电子线路的分析方法1. 目标：让学生掌握电子线路的分析方法和技巧，能够根据电子线路的特性进行准确的电路分析。

2. 内容：- 电流和电压的基本概念- 基尔霍夫定律及其应用- 节点电压法和支路电流法的原理和步骤- 网孔分析法的基本思想和操作步骤3. 实践环节：引导学生通过简单的电路实例，使用上述分析方法进行电路分析，培养学生的实际操作能力。

第三节：复杂电路的分析与设计1. 目标：提高学生对复杂电路分析与设计的能力，掌握混合信号电路的分析方法。

2. 内容：- 电子线路的组合与简化- 多级放大电路的设计与分析- 集成电路的应用与原理3. 实验实践：组织学生进行实验，通过构建多级放大电路和使用集成电路进行信号处理，加深学生对复杂电路的理解和应用。

第四节：电子线路故障诊断与维修1. 目标：培养学生的电子线路故障诊断与维修能力，提高实际应用水平。

2. 内容：- 常见电子线路故障的诊断方法- 故障维修的基本原则和技巧- 电子线路测试仪器的使用与操作3. 实践实验：组织学生进行故障模拟实验，引导学生通过仪器检测和分析，并解决电子线路故障。

第五节：电子线路的创新设计1. 目标：培养学生的创新思维和电子线路设计能力，激发学生的创造力和想象力。

通信电子线路重点总结第一章1、一个完整的通信系统应包括信息源、发送设备、信道、接收设备和收信装置五部分。

2、只有当天线的尺寸大到可以与信号波长相比拟时，天线才具有较高的辐射效率。

这也是为什么把低频的调制信号调制到较高的载频上的原因之一。

3、调制使幅度变化的称调幅，是频率变化的称调频，使相位变化的称调相。

4、解调就是在接收信号的一方，从收到的已调信号中把调制信号恢复出来。

调幅波的解调称检波，调频波的解调叫鉴频。

第二章1、小信号调谐放大器是一种最常见的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。

它是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。

所谓调谐，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路。

2、调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。

因此，调谐放大器不仅有放大作用，还有选频作用。

其选频性能通常用通频带和选择性两个指标衡量。

3、并联谐振回路01LC0L10CLCCLCL(C称为谐振回路的特性阻抗）并联谐振回路的品质因数是由回路谐振电阻与特性阻抗的比值定义的，即QR0LCR00LR00CR0回路的越大，Q值越大，阻抗特性曲线越尖锐；反之，00R0越小，Q值越小，阻抗特性曲线越平坦。

在谐振点处，电压幅值最大，当0时，回路呈现感性，电压超前电流一个相角，电压幅值减小。

当相角，电压幅值也减小。

4、谐振回路的谐振曲线分析UUm11(Q2f2)f0时，回路呈现容性，电压滞后电流一个U对于同样频偏f，Q越大，Um值越小，谐振曲线越尖锐一个无线电信号占有一定的频带宽度，无线电信号通过谐振回路不失真的条件是谐振回路的幅频特性是一常数，相频特性正比于角频率。

在无线电技术中，常把Um从1下降到U1ff2（以dB表示，从0下降到-3dB）处的两个频率1和22f0.7的范围叫做通频带，以符号B或Bf2f1f0Q表示。

即回路的通频带为选择性是谐振回路的另一个重要指标，它表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。

0-电路分析基础绪论电路分析基础ClicktoaddTitle电路分析基础制作人:李丽敏1323佳木斯大学信息电子技术学院ClicktoaddTitleClicktoaddTitle0.绪论0.1电磁理论及相关科学技术的发展简史0.2电路理论的发展历史和最新动态电路分析基础课程和学习方法0.30.1电磁理论及相关科学技术的发展简史一、电磁学发展简史1600年英国物理学家吉尔伯特因发表《论磁》一书而被誉为“电学之父”。

1746年美国科学家富兰克林开始研究电现象，进一步揭示了电的性质，并提出了电流。

1785年法国物理学家库仑得出了历史上最早的静电学定律——库仑定律。

1800年意大利物理学家伏特制成伏特电池。

为动电研究打下基础，推动了电学的发展。

1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应。

在电与磁之间架起了一座桥梁，这为电磁学的发展打下了基础。

1825年法国物理学家安培提出安培定律，为电动机的发明作了理论上的准备。

奠定了电动力学的基础。

1826年德国科学家欧姆在多年实验基础上，提出了著名的欧姆定律。

1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象。

这具有划时代的意义，开创了电气化时代的新纪元。

1832年美国科学家亨利发现了电的自感现象。

亨利还发明了继电器、无感绕组等。

1833年俄国物理学家楞次发现了确定感生电流方向的定律──楞次定律。

说明电磁现象也遵循能量守恒定律。

1837年美国人莫尔斯发明了有线电报，有线电报的发明具有划时代的革命意义。

1845年德国物理学家基尔霍夫提出了电路中的基本定律——基尔霍夫定律。

基尔霍夫被称为“电路求解大师”。

1853年德国物理学家亥姆霍兹提出电路中的等效发电机原理。

论证了能量转换的规律性。

1864年英国特理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，为电路理论奠定了坚定的基础。

1866年德国工程师西门子提出了发电机的原理，完成了第一台直流发电机，从此电气化时代开始了。

1879年美国发明家爱迪生发明了灯泡。

2022 电路原理一、 绪论1.1 EECS:1.2 电路的组成:源(发电厂,光电池,麦克风等),负荷(电动机,扬声器,屏幕等),能量和信号处理电路(变压器,放大器等),导线与开关(输电线路,电路板等). 1.3 电路的变量:1.3.1 电流current:电荷的时间变化率(单位时间内从A 到B 的正电荷量)I =dQ dt1.3.2 电压voltage:电场力移动单位电荷做的功(电场力将正电荷从A 移动到B 所作的功)(电位的降低)Uab =dW abdq=−Uba =φa −φb1.3.3电位potential:从某点到参考节点的电压参考点(reference point)的电位是零.两点间的电压等于两点之间的电位差.两点间的电压与参考节点的选取无关.1.3.4 电动势eletromotive force:非电场力将单位正电荷从B 移动到A 所作的功(电位的升高)e BA =dW BAdq=φA −φB1.4 变量的大小写:不变的量大写,可能变化的量小写. 1.5 电压和电流的参考方向:电压或电流的方向未知;电压或电流的方向随时间变化.表示电流参考方向的两种方法：箭头；双下标(i AB )-参考方向从A 指向B二端元件上电压参考方向和电流参考方向之间的关系关联参考方向associated reference directions:u =Ri 均正端流入,负端流出非关联参考方向non-associated reference directions:u =−Ri1.6 电路的功率Power:单位时间内从A 到B 所做的功(元件吸收)P =dw dt =dw dq dq dt=ui1.6.1功率的计算:或全部按关联方向进行计算电阻总是吸收功率,电源可能吸收也可能发出功率.电路中被吸收功率之和一定等于发出功率之和.1.7总结:电压,电流都是参考方向;电动势是电源的本质参数;电压-电流有关联/非关联两种情况—功率有两种计算方法二、 电阻电路的基本分析方法:2.1 电阻器(Resistor): 2.1.1 电阻符号:2.1.2 G 电导(Conductance):G =1RUnit:S(西)(Siemens 西门子) 2.1.3 欧姆定律:电压电流采用关联参考方向:u =RiR- resistence Unit-Ω(欧姆)电压电流采用非关联参考方向:u =−Ri or i =−Gu2.1.4 开路与短路:当R=0(G=∞),视其为短路.u=0,i 由外电路决定； 当R=∞(G=0),视其为开路,i=0,u 由外电路决定电阻消耗的功率:p 吸=ui =i 2R =u2RP 发=ui =(−Ri )i =u(−u R )=−i 2R =−u2R阻值和功率是电阻器最重要的两大指标.R =ρL S2.2 独立电源(independent source):2.2.1 理想独立电压源(ideal independent voltage source):电路符号:特性:独立电压源两端的电压与电路其余部分无关.独立电压源的电流由外电路决定直流:u s为常数(Us)正弦交流:u s随时间变化,可以表示为u s=U m sinϖtu-i特性:零值电压源等效于零值电阻,等效于短路线.2.2.2理想独立电流源(independent current source):电路符号:特性:流经独立电流源的电流与电路的其余部分无关电流源上的电压由外电路决定直流:i s为常数(Is)正弦交流:i s随时间变化,可以表示为i s=I s sinωtu-i特性:零值电流源等效于零值电导(无穷大电阻),等效于开路线.2.2.3独立电源的短路和开路:理想电流源不能被开路(Is=C(C≠0));理想电压源不能被短路(Us=C=C(C≠0)).2.2.4独立电源的功率:先算支路量(电压U,电流I),再算功率(P).2.2.5实际电源:2.3受控元件:2.3.1受控电阻:开关:端口(port):端口由两个接线端构成,且满足如下条件:从一个接线端流入的电流等于从另一个接线端流出的电流二端元件自然构成一端口理想开关的u-i特性:一个压控电阻的实例:MOSFETU DS较小时,MOSFET等效为电阻;U DS较大时,MOSFET等效为电流源.2.3.2受控电源(Dependent source):定义:受控电压源:该电压源的电压由电路中某电压或电流控制.受控电流源:该电流源的电流由电路中某电压或电流控制.线性受控源的分类:压控电流源(Voltage Controlled Current Source(VCCS)):流控电流源(Current Controlled Current Source(CCCS)):流控电压源(Current Controlled Voltage Source(CCVS)):压控电压源(Voltage Controlled Voltage Source(VCVS)):进一步讨论:受控源不是二端元件;独立源电压/电流由电源本身决定,而受控源电压/电流直接由控制量决定独立源是真正电路中的”源”,受控源在电路中是能量或信号处理元件. 2.4基尔霍夫定律(Kirchhoff’s Laws):2.4.1术语:支路(branch):若干元件无分叉地首尾相连构成一个支路(b)节点(node):3个或更多支路的连接点(n)路径(path):两个节点间包含的支路回路(loop):由支路组成的闭合路径(l)网格(mesh):平面电路中不与其余支路相交的回路也有教材认为:二端元件构成一个支路;两个元件之间的接线端构成一个节点2.4.2Kirchhoff’s Current Laws(KCL):∑i(t)=0流出节点的电流的代数和为零/流入节点的电流的代数和为零∑i in(t)=∑i out(t)注意事项:只适用于集总参数电路;对有参考方向的电流仍然有效广义KCL:2.4.3Kirchhoff’s Voltage Laws(KVL):∑u(t)=0回路中所有电压(降)的代数和为零两种方向:顺时针/逆时针∑u drop(t)=∑u rise(t)广义KVL:电路中任意两点间的电压等于两点间任意一条路径经过的各元件电压的代数和U AB(沿l1)=U AB(沿l2)电压的唯一性:U AB=U2+U3U AB=U s1+U1−U S2−U4对于外部电路而言,电流源串联元件与否无影响2.52b法求解电路:b各独立元件约束,n-1个独立KCL,b-n+1个独立KVL;三、电路的等效变换:3.1电阻等效变换:3.1.1串并联可能改变的量应当以斜体表示.二端网络:与外部只有两个接线端相连的网络.无独立源二端网络:网络内部没有独立源的二端网络一个无独立源二端电阻网络可以用端口的入端电阻来等效:两个电路等效:两个电路u-i关系的形式和参数均一样电阻元件串联(无分叉的首尾相接):等效电阻Req:等效的相对性:除了选定电路之外的电路来说,这两个电路是等效的(相同的u-i形式和参数),对于被等效的两个电路内部来说,并没有什么关系.串联电阻元件的分压:电阻越大,压降越大.Us:电压形式表示的信号源负载电阻R L相对越大,负载上得到的信号越大电压源内阻R S相对越小,为负载提供信号的能力越强(带载能力强) 并联电阻元件(元件共用两个接线端):并联电阻器的分流:电导越大(电阻越小),电流越大Is:电流形式表示的信号源负载电阻R L相对越小,负载上得到的信号越大电流源内阻R S相对越大,为负载提供信号的能力越强串并联的判断:方法1:节点的移动,元件的拉伸方法2:去掉已知(串联短路,并联开路)3.1.2平衡电桥等电位点:A-B间(开路)电压为0等电位点间接任意电阻(含开短路)不影响电路的电压电流分布3.1.3Y-∆变换∆倾向于使用广义KCL,Y倾向于使用广义KVL来进行判断.化成相同的形式,比较对应的参数用∆参数表示Y:用Y参数表示∆:总结:∆型,Y型网络的变形:3.1.4含受控源二端网络的入端电阻求入端等效电阻—求端口上的电压电流关系—加压求流/加流求压加压求流:等效于把理想电压源短路进行运算加流求压:等效于把理想电流源开路进行计算3.1.5总结3.2电源等效变换3.2.1理想独立源等效变换理想独立源的串联:和电流源串联的任何元件(在不违背KCL和KVL的前提下)都对外等效为电流源,仅改变电流源的电压/功率理想独立源的并联:和电压源并联的任何元件(在不违背KCL和KVL的前提下)都对外等效为电压源,仅改变电压源的电流/功率3.2.2实际独立源等效变换实际独立电压源:i与u是非关联:i从正端流出,负端流入;u从正端至负端存在压降/将Us与Rs看成单个元件进行判断实际独立电流源:电源等效变换:例子:和电流源串联等效于电流源—电压源转换成电流源—电流源叠加—均分电流电流源转换成电压源—KVL电阻匹配四、运算放大器4.1运算放大器(Operational Amplifier)及其外特性4.1.1电路符号:a:反相输入inverting input, u-b:同相输入noninverting input, u+u d=u+-u-;o:输出output,u o±V CC:供电电压working voltageA:开环电压增益open-loop voltage gain, 10^5~10^8Op Amp需要直流电源供电才能工作本质上说就是将u d放大A倍输出为u o对于图二,省略供电模块,使用KCL时要加上供电端4.1.2运算放大器外特性:在可接受的误差范围内,常常将非线性化为线性进行分析分三个区域:线性工作区:|u d |<U ds ,则u o =Au d 正向饱和区: u d >U ds ,则u o =U sat 反向饱和区: u d <−U ds ,则u o =−U sat运算放大器消耗的功率一般小于W 运算放大器的输入和输出电阻:MΩ和Ω4.1.3 电压型信号处理电路3个最重要的性质:电压放大倍数:A u =u o u i输入电阻:从u 1两端向输出端看的等效电阻(接或不接负载)( MΩ级) 输出电阻:从u o 两端向输入端看的等效电阻(u s 短路)( Ω级)4.1.4 电路模型:模型抽象化:Ri:运算放大器两输入端间的输入电阻(MΩ) Ro:运算放大器的输出电阻(Ω)工程观点:与运算放大器连接的电阻保持在KΩ级:输入电阻(KΩ)很大--∞;输出电阻(Ω)很小—0负反馈电路:工程观点:A 足够大u 0u i =−R f R i原有的直接接在信号源与负载间的问题:ui 的取值范围太小—允许输入电压范围小不同的Op Amp 的A 差别很大—设计好的放大器只能针对某个Op Amp 使用 Op Amp 的A 随温度变化较大—设计好的放大器只能在某个温度下使用 三个问题全被解决4.2理想运算放大器(Ideal Op Amp)及其外特性4.2.1电路符号:4.2.2电压转移特性(外特性):在线性放大区,将运放电路作如下的理想化处理:A→∞:u0为线性区(如10V)→u0=A u d→u d→0→(虚短):负相输入端与正相输入端等电位.R i→∞从输入端看进去,元件相当于开路(虚断):负相输入端与正相输入端无电流4.3负反馈理想运算放大器电路分析4.3.1电压跟随器:分析:虚短→A点电位为ui→B点电位为ui→C点电位为ui(uo)(放大倍数) 将运算放大器改画:输入电阻:从ui两端向输出端看的等效电阻→开路→无穷大(则无所谓接/不接负载) 输出电阻:从uo两端向输入端看的等效电阻→电压源置零→加流求压→uo=0综上,其参数指标:电压放大倍数:1输入电阻:无穷大输出电阻:0应用:要满足:u 2=R 2R 1+R 2u 1需要使用电压跟随器:从A-B 往电压跟随器看,其电阻无穷大,则分压由R2决定;从C 往电压跟随器看,其输出电阻为0,则负载获得R2全部分压.说明:电压型信号处理电路的输入电阻越大越好:因为电压跟随器从前级采样电压,其输入电阻越大,对前级的影响越小(1/∞为0,不影响前级分压);电压型信号处理电路的输出电阻越小越好,当输出电阻小至0时,不受任何负载影响,亦即不会与负载进行分压4.3.2反相比例放大器:信号接在反相输入端与地,反馈Rf接在反相输入端,形成负反馈虚短:u+=u−=0虚断:i−=0,i+=0,i2=i1i1=u1R1,i2=−u oR f因此:u o=−R f R1u i注意:当Rf和R1确定后,为使uo不超过饱和电压(即保证工作在线性区),对ui有一定的限制Rf接在输出端和反相输入端,称为负反馈负反馈的噪声抑制作用:输出端有微小正扰动→u-端有微小正扰动→u+-u-变小→输出值变小4.3.3同相比例放大器:信号接在同相输入端,反馈Rf接在反相输入端,形成负反馈虚断:i+=i−=0虚短:由于i+=0,因此u+=u i,u−=u+由于i−=0,因此A点以上无分压,则A点电压为:u i=u A=R2R1+R2u ou o=(1+R1R2)u i4.3.4反相加法器:虚短:i+=i−=0虚断:u C=u B=u A=0对C点使用KCL:i1+i2+i3=i f,又因为uc为零,因此u1 R1+u2R2+u3R3=−u oR fu o=−(R fR1u1+R fR2u2+R fR3u3)4.3.5改进的减法器:在同相输入端加装一个简单分压器分析:u=R fR1+R fu2u1−u R1=u−u oR f即:u o=−R fR1(u1−u2)4.3.6电流源:分析:由于没有电流,因此u A=u B=u c=u i,也即i=u iR1,因此流过负载R L的电流完全由ui决定,与R L的值无关i=u i R14.3.7负电阻:负反馈电路:u2=−Ri2欧姆定律u1=u2虚短R1i1=R2i2虚短,虚断,KVL因为虚短,A,B,C三点可看成一点;从ABC三点其中一点到D运用KVL进行求解即:R1=u1i1=−R1R2R五、二端口网络(Two-Port Network):5.1二端口网络的参数和方程(根据给定电路求二端口参数):5.1.1定义:端口(port):端口由两个接线端构成,且满足如下条件:从一个接线端流入的电流等于从另一个接线端流出的电流(端口条件)二端口(two-port):当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络.二端口网络的两个端口之间一般不能有支路直接相连,否则可能破坏端口条件导致二端口不能成立回忆一端口网络的电压电流关系:应当用两个电压电流关系方程来描述二端口网络,用两个物理量来表示另外两个物理量5.1.2 用电压表示电流:G 参数和方程i 1=G 11u 1+G 12u 2 i 2=G 21u 1+G 22u 2即:i 1i 2=G 11G 12G 21G 22 u 1u 2G 参数的实验测定:一侧接电源,另一侧短路G 11=i 1u 1|u 2=0 自电导G 12=i 1u 2|u 1=0 转移电导G 21=i 2u 1|u 2=0 转移电导G 22=i 2u 2|u 1=0 自电导G 为短路电导参数矩阵5.1.3互易二端口:激励无论加在哪侧,另一侧产生的响应都一样因此,互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的.由线性电阻组成的二端口→互易定理→互易二端口例子:u1直接接在Gb上,形成非关联流入节点的电流等于流出节点的电流G =[G a +G b−G b−G b G b +G c]对于A,B 两点,运用KCL 和KVL 进行求解i 1=u 1G a +(u 1−u 2)G b KCL(A),KVL(A →B)i 2=u 2G c +(u 2−u 1)G b5.1.4 对称二端口:两个端口的外特性完全一样对称二端口只有两个参数是独立的 结构对称的二端口→对称二端口5.1.5含受控源的二端口网络:求解G11时,对A点进行KCL；求解G21时,对B点进行KCL;求解G12与G21时,零值电流源等效于开路等效于G=0;5.1.6用电流表示电压:R参数和方程称R为开路电阻参数矩阵R参数的实验测定:一端加电流源,另一端开路。