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第 一 讲
教学章节:第一章电路和电路元件 ~,电路的根本物理量
教学要求:1、生疏强电和弱电电路;2、把握电路元件及其模型;3、把握电流、电压及其参考方向;4、了解功率正负的含义;5、把握电阻、电感和电容元件的伏安特性。教学重点:电路元件及其模型,电流、电压及其参考方向,电阻、电感和电容元件的伏安特性。
教学难点:电流、电压及其参考方向;电感和电容元件的伏安特性。教学方法与手段:启发式讲授,争论发言,多媒体,板书。
教学内容与进程:一、引入:电路
电源——中间环节——
⑴传输、安排、转换电能;--能量领域-“强电”电路
⑵传送、处理、储存信号。--信息领域-“弱电”电路二、电路元件和电路模型
电路模型:从实际电路中抽象出来的、由抱负元件组成的电路。
抱负元件是假想元件,具有单一的电磁性质,具有准确的定义与相应的数学模型。抱负电阻、抱负电感、抱负电容
三、电流、电压及其参考方向
1、电流及其参考方向 i=dq
⑴电流的定义:单位时间内通过导体横截面的电荷量。 dt
直流电流和沟通电流
⑵电流的实际方向与参考方向:
正电荷移动的方向为电流的实际方向。为计算而假设的方向,称为参考方向。
参考方向可以任意设定。参考方向可以用箭头表示,也可以用双下标表示,如I。
ab
电流的参考方向与实际方向一样,电流为正值;与实际方向相反则为负值。例:设以以以下图电流表达式为 i=10cos(314t)A
。2、电压及其参考方向
电压的定义:电场力把单位正电荷从a点移动倒b点所做的功,称为a、b两点之
间的电压,即 u=dW
dq
dW>0时,u>0,说明a点电位高于b点电位,正电荷在移动过程中失去能量;dW<0时,u<0,说明a点电位低于b点电位,正电荷在移动过程中获得能量。在国际单位制中,电压的单位为伏[特]〔用V表示〕。
电工电子技术教案
电压的实际方向与参考方向
电压的实际方向规定为高电位点指向低电位点,即电压降的方向。进展电路分析时,需要设置电压的参考方向。参考方向可以用正负极性表示,也可以用双下标表示,
如u。实际方向与参考方向一样电压为正值,反之为负值。
ab
关联参考方向与非关联参考方向
假设未说明,电压电流均为关联参考方向。
电位
在电路中任选一点作为参考点,该点电位为零。电路中任意一点的电位就是该点到参考点的电压,并设参考点为电压的参考负极。两点之间的电压就是两点之间的电位差。参考点可以任意选择,但只能有一个。参考点不同,各点的电位也将不同。
四、电路功率
当u、i为关联参考方向时,功率的计算为p=ui
假设p>0,元件或电路在吸取功率,等效为负载;假设p<0,元件或电路在发出功率,等效为电源。
、电感和电容元件五、电阻元件
伏安特性
u=Ri
u2
在任一时刻,电阻上的电压只取决于这一时刻流过的电流,与以前的电流大小无关。功率 p=±ui=Ri2= =Gu2
电阻是一个纯耗能元件。实际电阻元件R是有额定功率的。消耗的功率不允许超过额定值,
否则元件有损坏的危急。有线性电阻和非线性电阻。六、电感元件
伏安特性 di
u=L
dt
电感元件为动态元件,只有变化的电流才会产生电压。在直流
电路中,电感相当于短路线。
功率 1
W
L
七、电容元件
=2Li2(t) 电感不耗能可以储能,但不产生能量。电感是一个无源元件。
伏安特性 i=dq=dCu=Cdu
1
dt dt dt 电容是一个动态元件,直流电路中电容相当于开路。
功率 W = Cu2(t)
C 2
电容不耗能可以储能,但不产生能量。电容是一个无源元件。
i i i
+ + - +
u R u eL L u C
+
- - -
八、实际元件的主要参数及电路模型
作业:
电工电子技术教案
第 二 讲
教学章节:第一章电路和电路元件 ~,二极管
教学要求:1、生疏电压源和电流源;2、把握两种电源模型的等效;3、娴熟把握二极管的特性;4、把握稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特点。
教学重点:两种电源模型的等效,二极管的特性,稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特点。
教学难点:两种电源模型的等效;二极管的特性;稳压二极管工作状态。教学方法与手段:启发式讲授,联系实际,多媒体,板书。
教学内容与进程:
一、引入:电压源和电流源1、电压源
⑴两端的电压仅由自身打算,与流过的电流及外电路无关。
⑵流过的电流由外电路打算。
+
+
Us U R
-
-
+
Is U R
-
电压源置零,等效于两端短路。电压源不允许外电路短路。2、电流源
⑴电流源的电流仅由自身打算,与两端的电压无关。⑵两端的电压由外电路打算。电流源置零,等效于两端开路。电流源不允许外电路开路。
二、实际电源的模型1、电压源模型
2、电流源模型
3、两种电源模型的等效
三、PN结及其单相导电性
二极管的构造和电路符号如以以下图,VD是文字符号。
电工电子技术教案
PN结加正向电压
四、二极管的主要特性和主要参数
正偏导通
/mA
i
D
i
30
D
D
+
u 20
-D
10
锗 硅
正向特性
反偏截止
二极管的伏安特性
UB-100
-50
O
反向特性
/V
u
D
D
i/μA
正向特性:二极管正向电压超过某一数值时电流开头快速增长,对应的电压称为死区电压,也称阈值电压或开启电压,记作U,二极管导通时的正向电压称为二极管导通
T
电压或管压降,记作U。
D
方向特性:二极管反向电流一般很小,小功率硅管为几mA,锗管为几十mA。
反向击穿特性:反向电压增高到确定数值U(BR)时,二极管反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿。
五、二极管的工作点和抱负特性
R
+ +
U UD
-s -
UsN
I R Q
D ID
D
M
iD
O UON uD
六、稳压二极管
O UD Us
稳压二极管是应用在反向击穿区的特别硅二极管。稳压二极管的符号、伏安特性和
i
Z
I
典型应用电路。 iZ D
I R IL +
u
+ +U-
R
U
1
-Z
+
IZ +
U
D U R UZ
Z -Z L -o
R
I
O uZ
Z
- 稳压区
七、发光二极管和光电二极管
发光二极管工作在正向偏置状态。
E
I D
IZM
R
光电二极管又称光敏二极管,它工作在反向偏置状态。
E
作业:
电工电子技术教案
第 三 讲
教学章节:第一章电路和电路元件
教学要求:1、了解双极性晶体管的构造;2、娴熟把握三极管的三种工作状态及相应PN结的偏置状况;3、生疏晶体管的输入输出特性曲线及分区状况;4、把握晶体管简化小信号模型。5、了解绝缘栅场效应管的构造和特性曲线。
教学重点:三极管的三种工作状态及相应PN结的偏置状况,晶体管的输入输出特性曲线及分区状况,晶体管简化小信号模型。
教学难点:晶体管的输入输出特性曲线及分区状况;晶体管简化小信号模型。教学方法与手段:启发式讲授,多媒体,板书。
教学内容与进程:
一、引入:根本构造和电流放大作用1、晶体管构造
C C C
C
集电区 集电区
集电结 N
B P
基区B
集电结 P
B N
基区B
放射结 N
E
放射区
E
放射结 P
E
放射区
E
2、三极管分类
按构造分为NPN和PNP管,按用途分为放大管、开关管和功率管,按管芯材料分为硅管、锗管和化合物管
3、三极管用于放大的条件
三极管用于放大的条件是:放射结正向偏置,集电结反向偏置。NPN管:U>U>U;PNP管:U<U<U。
C B E
电流放大作用:
C B E I
C
C
N
小的基极电流变化量→大的集电极电流变化量, R
C
B
具有电流放大作用,电流把握作用 I
P
——电流把握型器件。 B
R
B +
+
N U
4、三极管内部载流子运动规律
以NPN管为例,给三极管加上适宜的偏置电压。
CC
-
UBB E
- I
E
(1)放射区向基区注入电子,形成放射极电流。〔2〕电子在基区集中与复合,形成基极电流。〔3〕集电区收集电子形成集电极电流。
i=i+i,
E B C
电工电子技术教案
二、晶体三极管的特性曲线和主要参数1、共放射极输入和输出特性曲线
i
/mA
C
8 100μA
i
C
C +
B iB
+
uBE
- E
uCE
-
饱和区6
4
2
放大区
80μA
60μA
40μA
20μA
I
=0
B
8 u
O 2 4 6
截止区
/V
CE
输入特性曲线分:死区、非线性区、线性区。常用U
CE
≥1V的一条曲线来代表全部输
入特性曲线。
i
B
=f(u )U
BE CE
=常数
通常输出特性曲线分为3个区域:饱和区—放射结、集电结均正向偏置;I
C
受U显著把握的区域,U
CE CE
的数值较小,
一般U<〔硅管〕。
CE
截止区—放射结、集电结均反向偏置;I
C
接近零的区域,在I=0曲线的下方。
B
放大区—放射结正向偏置、集电结反向偏置I
C
平行于U
CE
轴的区域,曲线根本平行等距,
〔硅管〕。
CE
2、主要参数
i =f(u )i
C CE B
=常数
三、简化的小信号模型1、受控源
非独立电源,输出电压或电流受电路中另一电压或电流的把握。有四种类型:
2、晶体管简化的小信号模型
△IC
B△IB
+
△UBE
-
C
+
△UCE
E -
B△IB
+
△UBE
-
rbe
E
△IC
βI
C
+
△UCEB -
作业:
电工电子技术教案
第 四 讲
教学章节:第一章电路和电路元件 ,第一章局部****题讲解
教学要求:1、了解绝缘栅场效应管的构造和和工作原理;2、了解MOS管的特性曲线和主要参数;3、了解MOS管简化小信号模型;4、把握第一章学问点及其相关应用。
教学重点:绝缘栅场效应管的构造和和工作原理,MOS管简化小信号模型,第一章学问点及其相关应用。
教学难点:绝缘栅场效应管的构造和工作原理;第一章学问点及其相关应用。教学方法与手段:启发式讲授,比照,多媒体,板书。
教学内容与进程:
一、引入:绝缘栅场效应管
类型:N沟道绝缘栅场效应管〔NMOS〕P沟道绝缘栅场效应管〔PMOS〕增加型绝缘栅场效应管
耗尽型绝缘栅场效应管二、根本构造和工作原理
1、根本构造
耗尽型NMOS管构造
S G D SiO2
+++++ D D
N+ N+
B B
耗尽层 N沟道 G G
P衬底 S S
B
耗尽型NMOS管的导电沟道已经形成,而增加型NMOS管的导电沟道没有形成
P沟道MOS管的符号 D
D
G
B B
G
S S
2、工作原理
〔1〕当栅源电压U
>U(th)〔开启电压〕时形成导电沟道〔反型层〕。
〔2〕U
GS
GS
对漏极电流I
D
GS
的把握作用〔U
DS
恒定〕
〔3〕漏源电压U
DS
对漏极I
D
电流的把握作用〔U
GS
恒定,且大于U〕
T
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I
D
D
+
RD
G
+ UDS
_ +
二、特性曲线和主要参数 U
UGS _
UDD
1、特性曲线
GG _ _
+ S
i/mA可变电阻区
D
4 U=1V
i
/mA
D
GS
3 线性放大区
iD
i
U
GS(th)
D
U=0V
UDS=10V O uGS
GS
2 IDSS
U=-1V 2
GS
1 U=-2V 1
GS
O 10 20
/V UGS(off) -2 O uGS/V
u
DS
O UGS(th)
uGS
耗尽型NMOS管的特性曲线 NMOS管 PMOS管
增加型MOS管的转移特性
输出特性分为3个区:可变电阻区、恒流区和截止区。
输出特性: i
D
转移特性: i
D
=f(U )U
DS GS
=f(U )U
GS DS
=常数
=常数
2、主要参数
三、简化的小信号模型栅源电阻很大,栅极电流
I »0
G
栅源电压把握漏极电流——电压把握电流源模型
G△IB
+
△ID D
△UGS gm△UGS
_ S
四、第一章局部****题讲解
作业:第一章****题复****br/>电工电子技术教案
第 五 讲
教学章节:其次章电路分析根底
教学要求:1、娴熟把握基尔霍夫定律;2、把握支路电流法及其使用条件。教学重点:基尔霍夫定律、支路电流法。
教学难点:依据实际电路如何灵敏应用上述定理。
教学方法与手段:启发式讲授,争论发言,多媒体,板书。
教学内容与进程:
一、引入:基尔霍夫定律
有关的电路名词:支路、节点、回路、网孔。
1、基尔霍夫电流定律〔KCL〕
任一时刻,流入一个节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。对节点a应用KCL可写i+i+i=i+i
或i-i+i+i-i=0
1 3 4 2 5
1 2 3 4 5
写成一般形式即∑i=0
KCL的推广i+i+i=0
1 2 3
2、基尔霍夫电压定律〔KVL〕
任何时刻,在任一闭合回路上的全部支路电压的代数和恒等于零。写成表示式为∑u=0。对图示电路,有
即
写成一般形式
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二、支路电流法
利用支路电流法解题的步骤:
〔1〕任意标定各支路电流的参考方向和网孔绕行方向。
(2〕用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。有n个节点,就可以列出n-1个独立电流方程。
〔3〕用基尔霍夫电压定律列出L=b-〔n-1〕个网孔方程。说明:L指的是网孔数,b指是支路数,n指的是节点数。
〔4〕代入数据求解方程组,确定各支路电流及方向。
对于节点A有: I1+I2=I ①
电路中共有二个网孔,分别对左、右两个网孔列电压方程:I1R1-I2R2+E2-E1=0 ②
IR+I2R2-E2=0 ③
I1=10A I2=-5A I=5A
特例:某一支路电流,可以少列一个电流方程
作业: