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电子电路分析理论

电子电路分析理论,根据已知的电路元器件、电路结构和输入信号(激励),计算并求解输出信号(响应)的理论。 

电子电路分析理论基本信息

电子电路分析理论简介

又称网络分析。电子电路是由电阻、电感、电容等无源元件,晶体二极管、晶体三极管、场效应管、负阻器件、集成运算放大器等有源电子器件,以及电压源、电流源、受控源等电源元器件组成的电路。无源器件和电源器件一般视为线性器件。电子器件由其工作状态不同分为线性器件和非线性器件;当工作在小信号条件下,等效为线性器件,当工作在大信号或开关状态下,等效为非线性器件。不含非线性器件的电路是线性电路,含一个以上非线性器件的电路是非线性电路。当电路工作频率较低,即波长λ远大于电路尺寸L时,电路是集总参数电路。当λ与L可比拟时,表征电路特性的参数已不能只用一种常规定义下的物理量来表征,而要用无限多个连续分布的基本电路参数来表征,这种元件称为分布参数元件,由分布元件组成的电路是分布参数电路。在λ<L的情况下,表征电路特性的参数已不是电压和电流,而是电场强度和磁场强度,这种电路是微波电路。当电路中的信号是连续时间信号时,电路称为模拟电路;当信号是离散时间信号时,电路称为离散时间电路;当信号是二值化(0,1两个状态)信号时,电路是数字电路。特性或参数随时间变化的元件称为时变元件,含时变元件的电路是时变电路;否则分别称为时不变元件和时不变电路。电路分析通常用基尔霍夫定律列出电路拓扑方程,还要根据元件特性列出元器件约束方程,联合求解电路方程。电路方程包括代数方程、微分方程和差分方程等。针对不同电路和不同激励,有不同的电路分析理论。19世纪以来,对于集总参数时不变线性电路,已有成熟通用的分析理论。而非线性电路还缺少通用理论,但对某些非线性电路,在特定条件下,有近似分析方法研究一些重要的非线性现象。对于分布参数电路,已有用电路的方法分析传输线的理论,时变电路还缺少有效的求解方法。电子器件等效电路分析 电子器件与其他电子元件组合,构成功能不同的各种电路。为了分析这些电路,必须把电子器件表示成由某些电路元件组成的简单等效电路。它们可是无源电子元件,也可是受控电流源或受控电压源。尽管等效电路只能近似地反映电子器件的外部特性,但在分析和设计电子电路时却有着十分重要的作用。通常,按信号幅度的大小,可将电子器件等效电路分为两类:小信号等效电路和大信号等效电路。二极管交流小信号可等效为电阻与电容的并联;晶体三极管和场效应管等效为双端口网络,其中h参量、Y参量、Z参量和A参量四种参数的等效电路较为常用。高频工作情况下,混合π型高频等效电路可表征结电容对电路高频性能的影响。在大信号工作时,必须考虑电子器件的非线性,建立大信号等效电路。线性电路分析理论 包括以下几个方面:①电阻电路的直流分析。分析只含电阻元件和直流电源的电路,电路的性能用电压、电流和功率这组变量描述。用基尔霍夫定律建立电路的代数方程并求解。为了减少电路方程的数目,可用回路分析法和节点分析法使求解过程简化;对于单口线性电路,可用叠加定理求解,或用戴维南定理得到等效电路,也可使求解过程简化。电阻电路中的电压和电流视为不随时间变化的常量,电路的响应与激励的历史无关,并且不考虑响应产生的过程。②动态电路的交流稳态分析。分析包含电容元件、电感元件和正弦交流源的电路。动态电路的稳态响应是同频率的正弦交流信号,只是幅度和相位发生变化。电路中的电压或电流可用复数表示,把微分运算d/dt变为乘jω因子,把积分运算∫dt变为乘1/jω,从而把解微分、积分方程变为解代数方程。元件上电压和电流之间的关系用复阻抗表示,电感的复阻抗ZL=jωL,电容的复阻抗ZC=1/jωC。稳态电路方程的建立和求解,常应用欧姆定理、叠加定理、戴维南定理。③动态电路的瞬态分析。分析当激励源突然加入电路或电路中的状态突然变动时,电路中电压或电流从变动时刻到稳定的变化过程。常用时域分析和频域分析方法,后者还包括复频域分析。时域分析直接用电路的微分方程求解,后者是对电路变量的方程加以变换,如拉普拉斯变换、傅里叶变换,将微分方程简化为代数方程,在变换域求解,再用反变换得到最终结果。较大规模的电路的瞬态分析还可用数字计算机求数值解,或进行模拟试验研究。时域分析中,通常求电路的零输入响应、零状态响应和完全响应,当电路为仅含一个动态元件(电容或电感)的电路,称为一阶电路,可用线性一阶常微分方程描述和求解。含有两个动态元件的电路称为二阶电路,可用线性二阶常微分方程描述和求解。电路的阶数与电路的复杂度有关。对于一个正则的RLC元件电路,电路的阶数n等于储能元件个数。若存在纯电容或纯电感的情况下,阶数会减少。n阶电路可用阶线性常微分方程描述和求解。瞬态频域分析的基本思想是将激励展开为许多存在于−∞<t<∞的正弦或复指数函数形的谐波,再根据叠加性分别计算各谐波在电路中产生的响应。这种情况下,响应等于电路的传递函数H(ω)与激励相乘。传递函数完全确定了电路的特性,并将它们相加即可得到所需的瞬态响应。当激励为周期性时间函数的情况下,激励展开为傅里叶级数,所得响应亦表示为级数形式。当激励为非周期时间函数的情况下,激励是傅里叶积分,所得的响应亦表示为积分形式。亦可将激励展开为许多不同大小和时延的冲激信号a∫(t−τ)dt之和,分别求出它们通过电路的响应h(t)(称冲激响应),再将所有的响应积分得到瞬态响应。还可将激励展开为许多不同大小和时延的阶跃信号au(t−τ)之和,分别求出它们通过电路的阶跃响应g(t),再将所有的响应积分得到电路的瞬态响应。非线性电路分析理论 非线性器件的特性常找不到其解析表达式,若要精确地分析非线性电路,只有采用数值分析法。也有一些非线性器件可有合理的近似解析式,如用幂级数或泰勒级数逼近非线性器件特性,也可用分段线性作近似。分析非线性电路的目的是确定电路的解和解的性质。确定解的局部或全局性质的分析称为定性分析;确定解的数值关系的分析称为定量分析。电路的稳态的定性分析的研究范围是:①平衡点与周期解的存在性和唯一性,解的个数和解的稳定性问题。②非线性现象发生的条件。定量分析的范围是:平衡点的坐标位置、稳态周期解的波形和频谱以及状态变量与电路参数的关系。定性分析可确定电路的全局性质;而定量分析只能得到局部的结果。非线性电路分析理论主要有:①定性分析法中的稳定性理论。各种稳定性判据、考虑扰动的判据、特性方程分析法和李雅普诺夫分析法。②近似解析法。对于二阶电路常用缓变振幅法、奇异扰动法、渐进法和相平面法;对于高阶电路常用等效小参量法。③图解法(拓扑方法)。④数字计算机辅助分析法(CAA)。⑤用模拟计算机或集成电路进行模拟仿真。分布参数电路分析理论 分布参数电路中的电压和电流不仅是时间的函数,还是空间坐标的函数。首先用无限逼近法建立理论模型,将电路(如均匀无耗传输线)设想为许多个无穷小长度元dx,在dx范围内参数可集中,每个长度元可抽象为一个集总参数电路,这些集总参数电路级联而成的链形电路就成为传输线的电路模型。显然,只有无穷小长度元dx的个数无限多时,链形电路才能准确地代表传输线。接着是根据模型写方程,方程是参照长度元dx抽象成的集总参数电路,利用基尔霍夫定律和元件约束写出的偏微分方程组。最后是解方程求解答,再根据解答讨论电路(传输线)的性能。分布参数电路作为一个电磁系统还可采用电磁场理论进行分析,虽然严格与精确,但因电磁场方程求解比电路理论方程困难得多,通常不便采用。时变电路分析理论 用时变系数微分方程描述时变电路并求解。这种方程一般求不出解析解,只能作数值分析或求近似解,而且求解过程也很复杂。若时变电路中的元件都是线性元件,描述电路的方程就是仍是线性的。具有线性电路的线性性质,叠加定理仍然适用。线性时变电路中的全响应等于其零状态响应与零输入响应之和,而且可由冲激响应和激励的卷积求其零状态响应。信号流图分析法 用于分析线性电路的一种方法。特点是利用一个有向图来描述一些变量之间的关系。当这些关系是线性的,则有向图可用来表示一组联立的代数方程。同时方程组的代数变换将与图的变换具有对应的关系,方程组的求解还可根据图的结构,凭直观的方法来进行。另外,信号流图把变量描述为沿着支路流动的“信号”。这些“信号”将被它所经过支路的“特性”所改变,因此这种有向图可把电路的因果关系清楚地在图上表示出来。对于较复杂的信号流图,S.J.梅森公式对所涉及的方程式解答的展开式作出图形上的解释。信号流图分析方法与控制电路系统中最常用的框图表示法非常相似,由电路框图作相应的信号流图也是可用的方法。状态变量分析理论 用状态变量建立状态方程的分析电路的方法。电路的状态变量具有下述特点:知道这组变量在某一时刻(t=t0)的值和施加于此电路在此后(t≥t0)的输入值,就能完全确定此电路在任何时刻(t≥t0)的性状。同一电路可用多组状态变量中的任一组去描述。选取怎样的一组往往视方便和需要而定。状态变量分析法不仅对线性电路适用,也可推广到非线性电路和离散时间电路。连续时间电路的状态方程是一组联立的一阶微分方程。离散时间电路的状态方程是一组联立的一阶差分方程。但状态方程的编写常常比较复杂,有时甚至不可能写成标准形式。对于较为复杂的电路常常采用数值解法。

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电子电路分析理论造价信息

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电子电路分析理论常见问题

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电子电路分析理论文献

电子电路分析设计中的工程思维 电子电路分析设计中的工程思维

电子电路分析设计中的工程思维

格式:pdf

大小:751KB

页数: 4页

工程思维是电子电路课程中主导的思维方式,本文首先介绍了工程思维方式的几个特点,然后结合实例,从电子系统的工程抽象、电子电路分析设计方法的简化、电子元器件的等效简化、抓矛盾主体四个方面详细阐述了工程思维在电子电路分析设计中的体现.

电子电路分析设计中的工程思维 电子电路分析设计中的工程思维

电子电路分析设计中的工程思维

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工程思维是电子电路课程中主导的思维方式,本文首先介绍了工程思维方式的几个特点,然后结合实例,从电子系统的工程抽象、电子电路分析设计方法的简化、电子元器件的等效简化、抓矛盾主体四个方面详细阐述了工程思维在电子电路分析设计中的体现。

电子电路分析与设计内容简介

《电子电路分析与设计:模拟电子技术》第1部分所讨论的电路绝大部分都是分立电子电路,所谓分立电子电路,就是由分立的电阻、电容和晶体管所构成的电路。对这些基本电路的分析使我们对这些电路的工作原理和电路特性有了一个初步的了解。书中通过一些设计、讨论介绍了电子电路设计的概念,在讨论过程中还考虑了各种不同的折衷方案。

《电子电路分析与设计:模拟电子技术》的第2部分将逐步深入地分析和设计较为复杂的模拟电子电路。这些较为复杂的电路是由第1部分所学的基本电路进行组合和扩展而形成的。但是接下来的大部分内容还是继续分析和设计分立电路,因为集成电路就是采用这些分立电路构成的。在此简短的序言中,将讨论一下电子设计过程中的一些基本问题。

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电子电路分析与设计模拟电子技术

版权信息

书 名: 电子电路分析与设计--模拟电子技术

作 者:(美国)纽曼 于红云

翻 译:王宏宝、于红云、刘峻岭

开 本: 16开

定 价: 49.00 元

内容简介

《 电子电路分析与设计》是美国人纽曼所著的教材,是信息技术和电子工程学科的国际知名教材。本套教材共分为三本:模拟电子技术、数字电子技术、半导体器件及其基本应用。全书由王宏宝、于红云、刘峻岭译,清华大学出版社于2009年1月出版。

《电子电路分析与设计-模拟电子技术》第1部分所讨论的电路绝大部分都是分立电子电路,所谓分立电子电路,就是由分立的电阻、电容和晶体管所构成的电路。对这些基本电路的分析使我们对这些电路的工作原理和电路特性有了一个初步的了解。书中通过一些设计、讨论介绍了电子电路设计的概念,在讨论过程中还考虑了各种不同的折衷方案。

《电子电路分析与设计-模拟电子技术》的第2部分将逐步深入地分析和设计较为复杂的模拟电子电路。这些较为复杂的电路是由第1部分所学的基本电路进行组合和扩展而形成的。但是接下来的大部分内容还是继续分析和设计分立电路,因为集成电路就是采用这些分立电路构成的。在此简短的序言中,将讨论一下电子设计过程中的一些基本问题。

作者简介

纽曼,教授在新墨西哥大学执教30多年,著有Microelectronices:Circuit Analysis and Desige一书。全书结构严谨,脉落清晰;例题习题丰富,解答详细。清华大学出版社曾引进出版了该书第2版第3版的影印版,受到国内广大高校师生的欢迎,现推出该书第3版的中译本。

图书目录

序言1 电子学导论

第1部分 半导体器件及其基本应用

第1章 半导体材料和二极管

第2章 二极管电路

第3章 场效应晶体管

第4章 基本FET放大器

第5章 双极型晶体管

第6章 基本的BJT放大器

第7章 频率响应

第8章 输出级和功率放大器

第2部分 模拟电子技术

第9章 理想运算放大器及运放电路

第10章 集成电路偏置技术和有源负载

第11章 差分放大器和多级放大器

第12章 反馈及其稳定性

第13章 运算放大器电路

第14章 运算放大器电路的非理想效应

第15章 集成电路的应用和设计

序言3 数字电子学导论

第3部分 数字电子技术

第16章 MOSFET数字电路

第17章 双极型数字电路

……

电阻

电阻在电路中用"R"加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻.电阻在电路中的主要作用为:分流、限流、分压、偏置等.

电容

电容在电路中一般用"C"加数字表示(如C13表示编号为13的电容).电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件.电容的特性主要是隔直流通交流.

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关.

晶体二极管

晶体二极管在电路中常用"D"加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管.

作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大.正

因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中.电话机里使用的晶

体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等.

电感器

电感器在电子制作中虽然使用得不是很多,但它们在电路中同样重要。我们认为电感器和电容器一样,也是一种储能元件,它能把电能转变为磁场能,并在磁场中储存能量。电感器用符号L

表示,它的基本单位是亨利(H),常用毫亨(mH)为单位。它经常和电容器一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变压器、继电器等。

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电子电路分析制作与调试内容简介

本书按照最新的职业教育教学改革要求,结合国家示范院校建设项目成果及作者多年的校企合作经验编写而成。本书从应用电子电路分析入手,涵盖了数字电子技术和模拟电子技术的基本内容。本书主要包括三位简易抢答器电路的分析与调试、叫号显示电路的设计与调试、数字钟电路的设计与调试、直流稳压电源的设计与调试、电子秤压力信号放大电路的制作与调试、变速运动小车功率放大电路的分析与调试、可燃气体报警器的制作与调试、电子秤低通滤波电路的制作与调试、小车变速运动D/A转换电路的分析与测试、水温控制系统的分析与调试、以及小型电子产品的设计与调试等。

本书按照初学者的学习规律与特点,重点突出电路分析、电路设计能力的培养,在传统枯燥的电子技术理论知识中融入大量的案例分析、图解剖析、小知识学习、问题思考等环节,可以提高学生的学习兴趣,强化学生自主思考、自主设计的积极性,培养学生的创新能力。

本书内容新颖实用、易于教学,可作为高职高专院校各专业相应课程的教材,以及应用型本科、成人教育、函授学院、电视大学、中职学校的教材,同时也是电子工程技术人员的一本好参考书。

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