难如登天

基础知识

基本知识

1.1 电路基本物理量与元件
物理量
电流（I）：单位时间内通过导体横截面的电荷量，单位安培（A），方向规定为正电荷移动方向。
电压（U）：衡量电场力做功能力，单位伏特（V），两点间电压等于单位正电荷从一点移到另一点电场力所做的功。
电阻（R）：导体对电流阻碍作用，单位欧姆（Ω），遵循欧姆定律 (U = IR) 。
基本元件
电阻器：分压、限流，其阻值与材料、长度、横截面积及温度有关，公式为 (R = \rho\frac{l}{S}) 。
电容器：储存电荷，单位法拉（F），电容值 (C = \frac{Q}{U}) ，常用于滤波、耦合、旁路等电路。
电感器：阻碍电流变化，单位亨利（H），自感电动势 (e = -L\frac{\Delta i}{\Delta t}) ，用于滤波、振荡、调谐电路 。
1.2 电路分析方法
基尔霍夫定律
电流定律（KCL）：任一时刻，流入节点电流之和等于流出节点电流之和，即 (\sum I_{入} = \sum I_{出}) 。
电压定律（KVL）：任一闭合回路，各段电压代数和等于零，即 (\sum U = 0) 。
等效电路法
戴维南定理：含源线性二端网络可等效为电压源 (U_{oc}) 与电阻 (R_{0}) 串联， (U_{oc}) 为开路电压， (R_{0}) 为除源后入端电阻。
诺顿定理：含源线性二端网络可等效为电流源 (I_{sc}) 与电阻 (R_{0}) 并联， (I_{sc}) 为短路电流， (R_{0}) 计算同戴维南定理 。
叠加定理：在线性电路中，多个电源共同作用时某支路电流或电压，等于各电源单独作用时在该支路产生的电流或电压代数和 。
二、模拟电子技术
2.1 半导体器件
二极管
单向导电性：正偏导通，反偏截止，导通电压硅管约 0.7V，锗管约 0.3V 。
主要参数：最大整流电流 (I_{F}) 、反向击穿电压 (U_{BR}) 等 。
三极管
三种工作状态：放大、饱和、截止，放大状态下需满足发射结正偏、集电结反偏 。
电流放大作用：基极电流 (I_{B}) 微小变化可引起集电极电流 (I_{C}) 较大变化， (\beta = \frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{B}}) 。
场效应管
电压控制型器件：通过栅极电压 (U_{GS}) 控制漏极电流 (I_{D}) ，输入电阻高 。
分类：结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOSFET） 。
2.2 放大电路
共射极放大电路
静态工作点：由基极偏置电阻 (R_{B}) 、集电极电阻 (R_{C}) 、电源 (V_{CC}) 等确定，确保电路工作在放大区 。
动态分析：利用微变等效电路计算电压放大倍数 (A_{u}) 、输入电阻 (r_{i}) 、输出电阻 (r_{o}) 。
集成运算放大器
理想运放特性：开环电压放大倍数 (A_{od} \to \infty) ，输入电阻 (r_{id} \to \infty) ，输出电阻 (r_{o} \to 0) 。
线性应用：基于 “虚短”（ (u_{+} = u_{-}) ）和 “虚断”（ (i_{+} = i_{-} = 0) ）分析，如比例运算、加法运算、减法运算电路 。
三、数字电子技术
3.1 数字逻辑基础
数制与码制
数制转换：二进制、八进制、十进制、十六进制间相互转换 。
常用码制：BCD 码、格雷码等，BCD 码用 4 位二进制数表示 1 位十进制数 。
逻辑代数
基本逻辑运算：与（ (Y = A \cdot B) ）、或（ (Y = A + B) ）、非（ (Y = \overline{A}) ） 。
逻辑代数化简：公式法、卡诺图法，卡诺图可直观化简逻辑函数 。
3.2 组合逻辑电路
常用逻辑门：与门、或门、非门、与非门、或非门等，其逻辑功能可用真值表描述 。
编码器与译码器
编码器：将特定信息编成二进制代码，如 8 线 - 3 线优先编码器 。
译码器：将二进制代码译成特定输出信号，如 3 线 - 8 线译码器 。
数据选择器：从多路输入数据中选择一路输出，如 4 选 1 数据选择器 。
3.3 时序逻辑电路
触发器：具有记忆功能，是时序电路基本单元，如 D 触发器、JK 触发器 。
计数器
异步计数器：各触发器时钟信号不同，计数速度较慢 。
同步计数器：所有触发器共用同一时钟信号，计数速度快 。
寄存器：用于存储二进制数据，分数码寄存器和移位寄存器 。
四、电子系统设计与应用
4.1 电源电路
整流电路：将交流电转换为直流电，常用单相半波、全波、桥式整流电路 。
滤波电路：减小整流输出电压脉动，如电容滤波、电感滤波、LC 滤波 。
稳压电路：稳定输出电压，如线性稳压电路、开关稳压电路 。
4.2 传感器与信号处理
传感器：将非电物理量转换为电信号，如温度传感器、压力传感器 。
信号调理电路：对传感器输出信号放大、滤波、线性化处理 。
五、典型例题
5.1 电路分析例题
题目：已知电路中 (R_{1}=2\Omega) ， (R_{2}=3\Omega) ， (V_{1}=6V) ， (V_{2}=4V) ，求各支路电流。
解答：设各支路电流方向，应用 KCL 和 KVL 列方程求解，联立方程得出各支路电流 。
5.2 放大电路例题
题目：某共射极放大电路中， (R_{B}=300k\Omega) ， (R_{C}=3k\Omega) ， (V_{CC}=12V) ， (\beta = 50) ，求静态工作点。
解答：根据静态工作点计算公式，先求 (I_{B}) ，再计算 (I_{C}) 和 (U_{CE}) 。

毅力的体现

进阶知识

进阶知识

一、电路分析深化
1.1 正弦交流电路
相量表示法：将正弦量用复数形式表示，电压相量 (\dot{U}=U\angle\varphi)，电流相量 (\dot{I}=I\angle\theta)，简化正弦交流电路的分析计算。
阻抗与导纳
阻抗（Z）：交流电路中对电流的阻碍作用，(Z = R + jX)，其中 (R) 为电阻，(X) 为电抗，(X = X_L - X_C)，(X_L) 为感抗，(X_C) 为容抗。
导纳（Y）：阻抗的倒数，(Y=\frac{1}{Z}=G + jB)，(G) 为电导，(B) 为电纳 。
功率分析
有功功率（P）：电路实际消耗的功率，(P = UI\cos\varphi)，单位瓦特（W）。
无功功率（Q）：用于电路中电场与磁场能量交换的功率，(Q = UI\sin\varphi)，单位乏（var）。
视在功率（S）：电压与电流有效值的乘积，(S = UI)，单位伏安（VA），且满足 (S^2 = P^2 + Q^2) 。
1.2 三相电路
三相电源：由三个频率相同、幅值相等、相位互差 120° 的正弦电压源组成，有星形（Y）和三角形（△）两种连接方式。
三相负载：同样分为星形和三角形连接，三相电路功率计算为 (P = \sqrt{3}U_{线}I_{线}\cos\varphi)，(Q = \sqrt{3}U_{线}I_{线}\sin\varphi)，(S = \sqrt{3}U_{线}I_{线}) 。
二、模拟电子技术拓展
2.1 功率放大电路
甲类功率放大器：静态工作点设置在放大区中间，效率较低，一般不超过 50%，但失真小 。
乙类功率放大器：静态工作点设置在截止区，采用互补对称电路，效率较高，可达 78.5%，但存在交越失真 。
甲乙类功率放大器：静态工作点稍高于截止区，可有效改善交越失真，同时保持较高效率 。
2.2 反馈放大电路
反馈类型判断
正反馈与负反馈：通过瞬时极性法判断，反馈信号增强输入信号为正反馈，削弱输入信号为负反馈。
电压反馈与电流反馈：反馈信号与输出电压成正比为电压反馈，与输出电流成正比为电流反馈。
串联反馈与并联反馈：反馈信号与输入信号串联连接为串联反馈，并联连接为并联反馈 。
负反馈对放大电路性能的影响：提高放大倍数稳定性、减小非线性失真、扩展通频带、改变输入输出电阻 。
三、数字电子技术进阶
3.1 中规模集成器件应用
加法器：半加器不考虑低位进位，全加器考虑低位进位，可通过级联实现多位加法运算 。
数值比较器：比较两个二进制数大小，如 4 位数值比较器 74LS85，可比较相等、大于、小于三种情况 。
计数器应用拓展：利用计数器实现分频、定时、序列信号产生等功能，如用计数器设计秒脉冲发生器 。
3.2 可编程逻辑器件
PLD 基础：可编程逻辑器件包括 PROM、PLA、PAL、GAL 等，通过编程实现不同逻辑功能 。
FPGA 与 CPLD
FPGA（现场可编程门阵列）：基于查找表（LUT）结构，集成度高、灵活性强，适用于复杂数字系统设计。
CPLD（复杂可编程逻辑器件）：基于乘积项结构，适合实现规模较小、速度要求较高的逻辑电路 。
四、电子系统综合设计
4.1 滤波电路设计
有源滤波电路：由运算放大器和 R、C 元件组成，包括低通、高通、带通、带阻滤波器，可根据传递函数设计电路参数 。
开关电容滤波器：利用电容的开关切换实现滤波功能，适用于集成化设计，工作频率与时钟频率相关 。
4.2 模数与数模转换
A/D 转换：将模拟信号转换为数字信号，主要指标有转换精度、转换速度，常见类型有逐次逼近型、并行比较型、双积分型 。
D/A 转换：把数字信号转换为模拟信号，性能指标包括分辨率、转换精度、建立时间，常用的有权电阻网络 D/A 转换器、T 型电阻网络 D/A 转换器 。
五、典型综合例题
5.1 三相电路计算例题
题目：三相四线制电路中，星形连接的对称负载，每相电阻 (R = 30\Omega)，感抗 (X_L = 40\Omega)，电源线电压为 380V，求负载的相电流、线电流及三相有功功率。
解答：先计算相电压，再根据阻抗公式求出每相阻抗，进而计算相电流和线电流，最后根据三相功率公式求出有功功率 。
5.2 反馈放大电路分析例题
题目：判断某放大电路的反馈类型，并分析引入负反馈后对电路输入电阻、输出电阻及放大倍数稳定性的影响。
解答：通过瞬时极性法判断反馈极性，根据连接方式判断电压 / 电流反馈和串联 / 并联反馈，再依据负反馈特性分析对电路性能的影响 。