电子电路基本原理
电子电路原理
电子电路原理电子电路是现代电子技术的基础，广泛应用于通信、信息处理、工业控制、医疗设备等众多领域。
在本文中，我们将探讨电子电路的原理及其重要性。
一、电子电路的基本原理电子电路是由电子元器件（如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等）组成的网络，通过电流和电压信号的传递与处理实现信息的转换和控制。
其主要原理包括以下几个方面：1. 电压和电流关系：欧姆定律描述了电路中电压、电流和电阻之间的关系，即U = IR，其中U表示电压，I表示电流，R表示电阻。
2. 电阻与电流：电阻用于限制电流的流动，通过阻碍电子的流动来转化电能为热能。
根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻，即I = U/R。
3. 电容与电压：电容是一种能够存储电荷的元件，通过在两个导体之间形成电场来存储能量。
电容的充电和放电过程中，电容器两端的电压会发生变化。
4. 电感与电流：电感是由线圈等导体构成的元件，通过磁场的感应作用来存储能量。
当电流变化时，电感产生的电磁感应会产生反向电势，抵抗电流的变化。
5. 二极管的整流作用：二极管是一种只允许电流单向通过的元件，可以将交流信号转换为直流信号。
当二极管正向偏置时，电流可以流过二极管；反向偏置时，电流无法流动。
6. 晶体管的放大作用：晶体管可以实现信号的放大，是电子电路中最重要的元件之一。
通过控制输入信号的电流，可以调节晶体管的放大倍数，实现对信号的放大和调节。
二、电子电路的重要性电子电路在现代科技发展中具有不可替代的作用，其重要性主要体现在以下几个方面：1. 信息传递：电子电路作为信息传递的基础，可以将各种形式的信息转换为电信号进行传输，从而实现音视频的传播、数据的处理和存储等功能。
2. 控制和调节：电子电路在工业控制和自动化领域中起到至关重要的作用，可以对各种设备和系统进行精确的控制和调节，提高生产效率和质量。
3. 信号处理：电子电路可以对信号进行放大、滤波、调节等处理，从而改善信号的质量和传输效果。
电子电路的基本原理与分类
电子电路的基本原理与分类电子电路是由电子元件组成的系统，它能够传输和处理电子信号。
电子电路是现代科技中不可或缺的一部分，因为几乎所有的电子设备和系统都依赖于电子电路来实现其功能。
本文将详细介绍电子电路的基本原理和分类，并分步骤进行说明。
一、电子电路的基本原理1. 电流：电子电路中最基本的概念是电流，它描述了电子在导体中的流动。
电流可以通过欧姆定律来计算，即I=V/R，其中I代表电流，V代表电压，R代表电阻。
2. 电压：电压是电子电路中另一个重要的参数，它描述了电子在电路中的电势差。
电压通常由电池或电源提供，它决定了电流的流动方向和大小。
3. 电阻：电阻是电子电路中用来限制电流流动的元件，它的大小决定了电流的大小。
电阻的单位是欧姆(Ω)。
4. 电容：电容是一种储存电荷的元件，它可以在电路中储存电能，并且可以通过电流快速充放电。
电容的单位是法拉(F)。
5. 电感：电感是一种储存磁场能量的元件，它可以改变电流的大小和方向。
电感的单位是亨利(H)。
6. 半导体：半导体是一种特殊的材料，它具有介于导体和绝缘体之间的导电特性。
在电子电路中，半导体器件如二极管和晶体管起到关键作用。
二、电子电路的分类1. 按功能分类- 放大电路：放大电路用于增大信号的幅度，常见的放大电路包括放大器和运算放大器。
- 整流电路：整流电路用于将交流电信号转换为直流电信号，常见的整流电路有整流器和滤波器。
- 开关电路：开关电路用于控制电路的通断，常见的开关电路有开关和触发器。
- 计数电路：计数电路用于对脉冲信号进行计数，常见的计数电路有计数器和时钟。
- 时序电路：时序电路用于控制电路的时序和工作顺序，常见的时序电路有时钟和触发器。
2. 按制作工艺分类- 离散元件电路：离散元件电路是使用独立的电子元件组成的电路，如电阻、电容和电感等。
- 集成电路：集成电路是将多个电子元件集成在一个芯片上的电路，常见的集成电路有逻辑门、微处理器和存储器等。
电路的基本原理(第一章)
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放 大 器
电源 （信号源） 中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
基本电路定律与定理
基本电路定律与定理电路是电子工程中的基础概念，了解和掌握基本电路定律与定理是学习电子工程的关键。
本文将介绍几个基本电路定律与定理，包括欧姆定律、基尔霍夫定律和叠加定理。
通过对这些定律与定理的理解和应用，能够更好地分析和设计电路。
一、欧姆定律欧姆定律是描述电路中电流、电压和电阻之间关系的基本定律。
根据欧姆定律，电流I等于通过电阻R的电压V与电阻R之间的比值，即I=V/R。
这个关系可以用一个简单的公式来表示，为电流等于电压除以电阻。
欧姆定律的应用非常广泛，例如在电路设计中可以通过欧姆定律计算电阻的大小，也可以通过欧姆定律计算电路中的电流和电压。
欧姆定律为电子工程师提供了分析和解决电路问题的基本方法。
二、基尔霍夫定律基尔霍夫定律是描述电路中电流和电压分布关系的定律。
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律两个方面。
1. 电流定律基尔霍夫电流定律（KCL）指出，在电路中任意节点处，所有流入节点的电流之和等于所有流出节点的电流之和。
这可以表示为∑Iin =∑Iout。
基尔霍夫电流定律是基于电荷守恒原理的，根据该定律，电流在电路中的分布和流动可以得到合理的解释。
2. 电压定律基尔霍夫电压定律（KVL）指出，沿着任何一个闭合回路，电压的代数和等于零。
这可以表示为∑V = 0。
基尔霍夫电压定律是基于能量守恒原理的，通过这个定律可以更好地理解电压在电路中的变化和分布情况。
基尔霍夫定律在电路分析和设计中具有重要的作用，可以帮助工程师解决复杂电路中的电流和电压分布问题。
三、叠加定理叠加定理是用来求解复杂电路中电流和电压的重要方法。
叠加定理的基本思想是将复杂电路分解成若干简化的小电路，分别计算每个小电路中的电流和电压，然后将它们叠加得到最终的结果。
叠加定理适用于线性电路，通过将各个源依次置零来计算小电路的电流和电压，所得到的结果叠加即可得到整个电路的电流和电压。
叠加定理是电路分析中的一种重要方法，可以简化复杂电路的计算过程，提高计算效率。
电路的简要原理
电路的简要原理电路是由电子元件（如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等）组成的，用于控制电流流动的路径。
电路的基本原理是欧姆定律、基尔霍夫定律和电路分析方法。
欧姆定律是电路分析的基础，它表明电流与电压之间存在线性关系。
根据欧姆定律，电流（I）等于电压（V）与电阻（R）之间的比值，即I=V/R。
这意味着电流的大小取决于电压和电阻的关系，当电压增大或电阻减小时，电流也会增大。
基尔霍夫定律是电路分析的重要工具，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律指出，在一个节点上，流入节点的电流等于流出节点的电流之和。
基尔霍夫电压定律指出，在一个闭合回路中，电压源的总和等于电阻元件的总和乘以电流，即ΣV=ΣIR。
这两个定律可以帮助我们分析电路中的电流和电压分布。
电路分析方法包括串联和并联电路的分析，以及使用电压分压器和电流分流器进行电路分析。
串联电路是指电子元件按照一条路径连接，电流在元件之间依次流动。
并联电路是指电子元件按照多条路径连接，电流在元件之间分流。
电压分压器是一种电路，可以将输入电压分成不同比例的输出电压。
电流分流器是一种电路，可以将输入电流分成不同比例的输出电流。
电路的工作原理可以通过以下几个方面来解释。
首先，电路中的电源提供电压，使电流得以流动。
其次，电子元件（如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等）根据其特性对电流和电压进行控制。
例如，电阻可以限制电流的流动，电容可以储存电荷，电感可以储存能量，二极管可以控制电流的方向，晶体管可以放大电流信号。
最后，电路中的元件按照一定的连接方式组成不同的电路结构，实现特定的功能，如放大电流、滤波、调节电压等。
电路的应用非常广泛，几乎涉及到我们日常生活的方方面面。
例如，电路在电子设备中起到了关键的作用，如手机、电视、电脑等。
电路还广泛应用于通信系统、电力系统、自动控制系统等领域。
此外，电路还被用于科学研究、医疗设备、航天器等高科技领域。
总之，电路是由电子元件组成的，用于控制电流流动的路径。
电路基本原理
电路基本原理电路是电子设备的基础，它通过导体中的电流传递信息或功率。
了解电路的基本原理对于理解电子设备的工作原理至关重要。
本文将介绍电路的基本概念、电流、电压和电阻的关系，以及串联与并联电路等内容。
一、电路基本概念电路由电源、导体和负载组成。
电源提供电流的能量，导体将电流传输到负载上。
负载是电路中能够转换电能为其他形式的元件，如电灯、电动机等。
电路中也可能包含开关、保险丝等元件来控制电路的开闭和保护电路。
二、电流、电压和电阻的关系1. 电流电流是电荷在单位时间内通过导体的量度。
用字母I表示，单位为安培（A）。
根据欧姆定律，电流I等于电压U与电阻R的比值，即I = U / R。
电流的方向由正向定义，即电荷从正极流向负极。
2. 电压电压是电流在电路中传输的推动力。
用字母U表示，单位为伏特（V）。
电压的大小决定了电流的强度，即电压越大，电流越强。
电压的方向由正向定义，即电压从高电位指向低电位。
3. 电阻电阻是电流在导体中的阻碍程度。
用字母R表示，单位为欧姆（Ω）。
电阻越大，电流通过的能力越弱。
根据欧姆定律，电阻R等于电压U与电流I的比值，即R = U / I。
三、串联与并联电路1. 串联电路串联电路是指多个电阻或负载按照一定顺序连接的电路。
在串联电路中，电流只有一条路径可供流动，电压在各个电阻或负载之间分配。
串联电路的总电阻等于各个电阻之和，即R_total = R1 + R2 + ... + Rn。
2. 并联电路并联电路是指多个电阻或负载的一个端点相连的电路。
在并联电路中，电压在各个电阻或负载之间保持一致，电流在各个电阻或负载之间分配。
并联电路的总电阻可以根据欧姆定律计算：1/R_total = 1/R1 +1/R2 + ... + 1/Rn。
结论电路的基本原理通过电流、电压和电阻的关系来描述电路的运行规律。
了解电路的基本概念和串联与并联电路的特点，有助于我们理解电子设备的工作原理，以及在实际应用中进行电路的设计和故障排查。
电子电路的基本设计原理
电子电路的基本设计原理电子电路设计是电子工程中至关重要的一部分。
通过了解电子电路的基本设计原理，我们可以更好地理解和应用电子技术。
下面将详细介绍电子电路设计的基本原理和步骤，并列出相关要点。
一、电子电路设计的基本原理1. 电流、电压和电阻关系：欧姆定律是电子电路设计的基础，它告诉我们电流和电压的关系以及电阻的作用。
2. 电源和负载匹配：在设计电子电路时，应根据负载的特性选择合适的电源，确保电源电压和电流与负载匹配，以保证电路的正常工作。
3. 信号放大：在电子电路设计中，经常需要对信号进行放大，以满足不同应用的需求。
常见的放大电路有共射放大电路、共基放大电路等。
4. 滤波和去噪：在电子电路中，噪声是一个常见的问题，尤其是在信号处理和通信领域。
滤波和去噪技术可以有效地去除噪声，提高电路的信号质量。
5. 反馈控制：反馈是电子电路设计中的重要概念，它可以用于控制电路的增益、稳定性和频率响应等。
常用的反馈电路有正反馈和负反馈电路。
二、电子电路设计的步骤1. 确定需求：在进行电子电路设计之前，首先要确定需求，包括电路的功能、性能要求和应用场景等。
2. 分析电路：根据需求，对电路进行分析，确定所需要的基本电路模块和元件，例如放大电路、滤波器等。
3. 选择元件：根据需求和分析结果，选择合适的电子元件，包括电阻、电容、电感、晶体管等。
4. 绘制电路图：根据所选择的电子元件，绘制电路图。
电路图应包括所有的元件连接方式和接线位置等。
5. 进行仿真：使用电子电路仿真软件，对电路进行仿真。
仿真可以帮助我们预测电路的性能和工作情况，并进行必要的调整和优化。
6. 制作电路板：根据仿真结果，设计电路板，并进行制作。
电路板上应包括所有必要的元件和连接方式。
7. 焊接元件：根据电路板设计，将元件焊接到电路板上。
焊接应遵循正确的焊接方法和标准，确保电路的连接可靠。
8. 调试和测试：完成焊接后，需要对电路进行调试和测试。
通过测量电路的电流、电压、频率等参数，检查电路是否满足设计要求。
基本电子电路原理
例： 2CN1
表示
N型硅阻尼二极管
二极管的主要技术参数
二极管的主要电气参数有最大整流电流、反向击穿电压、反 向饱和电流和最高工作频率等。稳压二极管还有稳压电压稳压电 流和温度系数。
6
二极管好坏的判断方法
• 可以通过测量正反向电阻的大小，检查二极管性能的好坏。锗 管用R×100档测量，硅管用R×1K档测量。正反向电阻相差越 大越好。一般二极管的正向电阻大约在100-600欧姆之间，反向 电阻大约在几百千欧以上。如果测得正向电阻无穷大，表示二 极管断开；如果测得正反向电阻为零，表示二极管短路；如果 正反向电阻差不多，这样二极管也是坏的。
• 材 料：锗二极管、硅二极管。 • 结 构：点触二极管、面触二极管。 • 工作原理：隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管等。
3
常用二极管特性表
名称
整流二极管 检波二极管 稳压二极管 开关二极管 变容二极管 高压硅堆 阻尼二极管
发光二极管
原理、特点
用途
多用硅半导体制成、利用PN结单向导电 把交流电变为脉动电流，即整流 性能
穿电压U（BR）CEO集电极最大允许功率损耗PCM。
13
三极管电极判定
一、电极判定 （1）判定基极
将万用表拨在R＊100或R＊1K档上，用黑表笔接触某一脚，用红 表笔分别接触另两个管脚，如表头读数都小（约几千欧）则与黑 表笔接触的是基极，同时，可知管子为NPN型，反之用红表笔接 触某一脚，用黑表笔分别接触另两个管脚，如表头读数都小（约 几百欧）则与红表笔接触的是基极
过可发光
码管
4
二极管命名规定
根据国家标准GB-249-74，半导体二极管型号由五部分组成：
• 第一部分用数字2表示二极管； • 第二部分表示材料和极性用字母表示，如下：
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单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式 整流电路相同。
4 2V2 S 3π
2 2V2 2 0.67 π 3
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流 流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流 过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高， 在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单 相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波 整流电路，故广泛应用于直流电源之中。
流电路的波形图见图15.02(b)。
（动画15-1） （动画15-2） (动画15-8exe）
（2）参数计算
根据图 15.02（ b）可知，输出电压是单相脉动电压。 通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为：
1π 2 2 VO VL 2V2 sin td t V2 0.9V2 π0 π
注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。 整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）—-用有效值或最大值； 输出（交直流）-—用平均值； 整流管正向电流—-用平均值；
整流管反向电压-—用最大值。
例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压 为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压 Uo=100V ， 试 求 变 压 器 的 变 比 和 容 量 ， 并 选择二极管。 U o 100 解：变压器副边电压有效值 U 111 V 0.9 0.9 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变 压器副边电压一般应高出 5%~10%，即取 220 U = 1.1 111 122 V 变比 K 1.8 122 每只二极管承受的最高反向电压
15.1 单相整流电路
15.2 滤波电路
电子电路工作时都需要直流电源提供能量， 电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的 仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直 流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：
电源的方框图如图15.01所示。
整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分 的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减 少交流成分，增加直流成分。
（a）桥式整流电路 （b）波形图 图15.02 单相桥式整流电路
在分析整流电路工作原理时，整流电路 中的二极管是作为开关运用，具有单向导电
性。根据图15.02(a)的电路图可知：
当正半周时二极管D1、D3导通，在负载 电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管 D2、 D4导通，在负载 电阻上得到正弦波仍是正半周。单相桥式整
根据图15.04可知，输出电压在一个工频周期 内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正 弦波。负载上输出平均电压为：
VO VL 1 π 2π 0 2V2 sin td(t )
2 V2 0.45 V2 π
流过负载和二极管的平均电流为
ID 2V2 0.45 V2 IL π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
15.1.3 单相全波整流电路
单相全波整流电路 如 图 15.05(a) 所 示 ， 波 形图如 图 15.05(b) 所示。
(a)电路图 图15.05 单相全波整流电路
(b)波形图
根据图15.05（b）可知，全波整流电路的输 出，与桥式整流电路的输出相同。输出平均电压 为： 1π 2 2 VO VL 2V2 sin td( t ) V2 0.9V2 π0 π 2 2V2 0.9V2 流过负载的平均电流为： I o I L π RL RL 二极管所承受的最大反向电压
2 4 4 vO 2V2 ( cos 2 t cos 4 t ) π 3π 15π
4 2V2 S 3π 2 2V2 2 0.67 π 3
（3）单相桥式整流电路的负载特性曲线
单相桥式整流电路的负载特性曲线是指 输出电压与负载电流之间的关系曲线
VO f ( I O )
流过负载的平均电流为
流过二极管的平均电流为
2 2V2 0.9V2 IL π RL RL
IL 2V2 0.45V2 ID 2 π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和 交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时 谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波 的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
U DRM 2U 2 122 172 V
例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压 220 V， 负载电阻 RL = 50，负载电压 Uo=100V，试求 变压器的变比和容量，并 选择二极管。
解：整流电流的平均值
变压器副边电流有效值
U o 100 Io 2A R L 50
I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A
4
+ +
D2
D1 +
ui
_
u _ D3 D4
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术 进一步稳定直流电压。
15.1 单相整流电路
15.1.1 单相桥式整流电路
15.1.2 单相半波整流电路 15.1.3 单相全波整流电路
15.1.1 单相桥式整流电路
(1) 工作原理
单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流的 电路，其电路如图15.02（a） 所示。
变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 VA 流过每只二极管电流平均值
1 1 I D Io 2 1 A 2 2
举例：
试分析图示桥式整流电路中的二极管 D2 或D4断开
时负载电压的波形。如果 D2 或 D4 接反，后果如何？ 如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
该曲线如图 15.03所示。曲线 的斜率代表了整 流电路的内阻。
图15.03 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
15.1.2单相半波整流电路
单相整流电路除桥式整流 电路外，还有单相半波和全波 两种形式。单相半波整流电路 如图 15.04(a) 所示，波形图如 图15.04(b)所示。
(a)电路图 (b)波形图 图15.04 单相半波整流电路