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模块一电路及其分析方法
本章包含三方面内容,第一部分为直流电路部分,主要介绍电路模型、电路的工作状态以及两种电源的模型及其等效变换。在此基础上介绍直流电路的基本定律和分析方法,包括基尔霍夫定律、支路电流法、叠加原理、戴维宁定理。 第二部分是暂态电路,主要介绍暂态电路的概念及分析方法,重点介绍三要素法分析一阶线性电路的暂态过程。 第三部分是通过实验验证前面所学的定理,实验主要有叠加原理和戴维宁定理的验证。少学时主要完成戴维宁定理的验证实验即线性有源二端网络的测量。 学习本章内容,要在理解电路模型、电压电流参考方向、线性元件伏安特性等基本概念的基础上重点掌握叠加定理、戴维宁定理、电源的等效变换等常用的电路分析方法。这些基本定律和分析方法是电工技术的基础,在后面交流电路和后续课程的学习中都会应用到。另外要理解电路的暂态、稳态以及时间常数的物理意义,掌握一阶电路的零输入、零状态响应和全响应的分析方法。
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●1.1电路与电路模型
本节主要介绍电路模型的概念以及电路的组成、作用。并简单介绍了有源元件和无源元件。
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●1.2电压与电流的参考方向
本节介绍了参考方向的概念、电压电流参考方向的表示方法以及参考方向和实际方向的关系。重点要记住参考方向的表示方法。
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●1.3电路的工作状态
本节主要介绍实际电路中的电源及电路的有载工作,并介绍了电源的开路与短路,及负载电阻的串并联公式。重点掌握电源和负载的判别。
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●1.4基尔霍夫定律
本节介绍了支路、结点、回路和网孔四个名词以及基尔霍夫电流定律和电压定律的内容。重点掌握基尔霍夫定律的内容及其推广在求解电路中的应用。
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●1.5支路电流法
本节主要介绍应用支路电流求解直流电路的分析方法,其实质是应用基尔霍夫电流定律和电压定律分析电路的方法。它是计算复杂电路最基本的方法。
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●1.6叠加定理
本节主要介绍叠加定理的内容及应用,叠加定理求解线性电路的分析方法,这一节是本章的重点。尤其要注意不作用电源的处理方法。
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●1.7电源的两种模型及其等效变换
本节主要介绍电源的两种模型及其等效转换的条件,同时介绍了恒压源和恒流源之间串并联时对外电路的等效,求解实际电路时,应用电源的等效变换往往会简化电路的计算。
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●1.8戴维宁定理
本节介绍了二端网络的概念,通过将有源二端网络等效为电压源引出戴维宁定理的内容和解题步骤。戴维宁定理是本章的重点,也是只要求求解某一支路的电流或电压时常用的分析方法。应用戴维宁定理解题时注意开路电压和等效电阻的求解。
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●1.9电位的计算
本节介绍了电位的概念,以及参考电位的表示方法,同时介绍了电位和电压的区别。
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●1.10电路的暂态分析(储能元件与换路定则)
本节介绍了换路的概念、储能元件的伏安特性及能量表示方法,并在此基础上引入换路定则。换路定则是下一节一阶线性电路暂态分析中初始值的求解依据,重点掌握换路后的瞬间储能元件的等效处理。
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●1.11电路的暂态分析
本节介绍了一阶线性RC电路的经典分析法,在此基础上推导出三要素法求解一阶线性电路的暂态响应的一般形式,该形式也同样适用于一阶线性RL电路的暂态分析。重点掌握应用三要素法分析一阶线性电路。
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●1.12线性有源二端网络的测量实验
本节讲述了戴维宁定理的实验原理、验证过程;相关实验仪器、实验电路的使用方法,实验结果的记录及数据分析。 本小节的教学要求是:验证戴维南定理,掌握二端网络的分析方法,掌握直流测量仪器的使用方法。
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模块二正弦交流电路
正弦交流电路是交流电路的最基本形式,在生产和生活中应用普遍。其中,三相电路的应用最为广泛。在电力系统中,电能的产生、传输和供电方式绝大多数都是采用三相制。鉴此,正弦交流电路的分析方法是本门课程学习的重要内容之一。本章讲授正弦交流电路的基本概念、基本理论和基本分析方法。通过本章的学习,同学们应很好的掌握正弦交流电路的分析方法,同时可以综合运用到电路之中。这样可以为后续的交流电机、电器及电子技术的学习打下良好基础。
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●2.1正弦电压与电流
本节介绍了正弦交流电的基本概念,包含瞬时值、幅值与有效值;频率、周期、角频率;相位与初相位、相位差。要求掌握正弦量的三要素的含义,会辨别同频率正弦量的相位关系并会求解相位差。
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●2.2正弦量的相量表示法
本节介绍了正弦的几种表示方法。重点学习相量表示法,包含相量式和相量图。要求掌握正弦交流电的各种表示方法以及相互间的关系。。
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●2.3单一参数的交路电路
在正弦交流电路中,主要分析电路中电压与电流之间的关系,本节在前面学习相量的表示形式的基础上学习单一元件(电阻、电容、电感)的电压、电流关系的多种表示形式,包括单一元件电压、电流的相量关系,有效值关系和相位关系,并进一步讨论元件功率和能量转换问题。
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●2.4电阻、电感与电容元件串联的交流电路
本节以电阻、电感与电容元件串联的交流电路为研究对象,学习阻抗的概念、阻抗的表示形式,以及正弦交流电路等效阻抗性质的判断方法。最后讨论电路的功率,包括瞬时功率、平均功率、无功功率、视在功率。
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●2.5阻抗的串联与并联
在正弦交流电路中,阻抗的连接形式是多种多样的,其中最简单和最常用的是阻抗的串联与并联。本节学习阻抗串、并联等效阻抗的计算方法,并进一步讨论阻抗串联的分压和阻抗并联的分流关系。
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●2.6电路中的谐振
谐振是正弦交流电路中存在的一种特殊现象,本节学习串联谐振和并联谐振,主要讨论谐振的概念、电路发生谐振的条件以及谐振发生时电路参数的特点。
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●2.7功率因数的提高
本节学习提高功率因数,包括提高功率因数的意义和提高功率因数的方法。
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●2.8三相电路
目前世界各国的电力系统中,电能的产生,传输和供电方式绝大多数都是采用三相制。本节重点讨论三相电源,对称三相电路的组成及其电压和电流的相值和线值之间的关系,并简要介绍了不对称三相电路的计算,三相电路功率的计算。
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●2.9日光灯电路的测量及其功率的提高实验
本节讲述了日光灯电路的结构和工作原理、接线操作及功率因数提高的方法,交流测量仪器的使用方法等。 本小节的教学要求是:掌握日光灯线路的接法,了解日光灯的结构和工作原理;理解提高电路功率因素的意义,掌握其实现方法。
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模块三电机与控制
本章主要讲述了三相异步电动机的基本构造和基本原理,结合实际讨论了三相异步电动机的实际应用,实际常见的各种低压电器的工作原理,并重点讲解了通过各种低压控制电器和保护电器实现三相异步电动机的直接起动线路、正反转控制线路的分析方法和设计思路。分析了自锁、互锁、联锁等控制原则以及各种保护电器的工作过程和使用条件。
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●3.1电动机
本节讲述了电机和三相异步电动机的定义,以及三相异步电动机在实际中的广泛应用。分析了三相异步电动机的构造和转动原理,阐述了电动机实际应用中需要考虑的起动、调速以及制动等问题、 本小节的教学要求是:通过学习能够了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。能够了解三相交流异步电动机起动和反转、调速和制动的方法。
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●3.2常用控制电器
本节讲述了继电接触控制系统中常见的各种低压电器的工作原理及文字、图形符号。包括常见的控制电器,如刀闸、按钮、继电器、接触器等;常见的保护电器,如熔断器、热继电器等。 本小节的教学要求是了解常用低压电器的结构、功能和用途,掌握常见低压电器的图形符号和文字符号,理解其工作原理。
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●3.3直接起动的控制线路
本节讲述了电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法,以直接起动的控制电路为例,分析了主电路、控制电路中各个电器的工作过程和读图方法。 本小节的教学要求是:掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。能读懂简单的控制电路原理图。
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●3.4正反转的控制线路
本小节讲述了正反转控制在实际中的重要应用,分析了基本正反转控制电路的设计思路,以及针对电路缺陷使用控制电器进行改进的不同电路方案。 本小节的教学要求是:掌握正反转控制电路中的自锁、联锁的作用和方法。能设计简单的控制电路。
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模块四半导体器件
本章主要讲述了半导体二极管、稳压管、三极管的的基本构造、工作原理、特性曲线以及主要参数。联系实际讲解了三极管在电子技术变革中的重要地位。教学目标是能够理解PN结的单向导电性,晶体管的电流分配和电流放大作用;了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线,理解主要参数的意义;会分析含有二极管的电路。
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●4.1半导体 二极管
本节讲述了半导体的导电特性,PN结的生成及其单向导电性能。研究了半导体二极管、稳压管的特性曲线及其主要参数。 本小节的教学要求是:掌握杂质半导体的掺杂特性,理解PN结单向导电性,能够分析含有二极管、稳压管的简单电路。
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●4.2半导体三极管
本节讲述了晶体三极管的基本构造,结合实验分析了三极管的电流分配和放大的原理,讲解了三极管的特性曲线及主要参数。 本小节的教学要求掌握三极管的输入特性和输出特性曲线,理解输出特性曲线上三种工作状态的对应条件,为下一章放大电路分析做好准备。
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模块五基本放大电路
本章是学习模拟电子技术的重要基础,主要讨论了分立元件组成的各种常用的基本放大电路。重点介绍了共发射极放大电路和射极输出器电路。包括它们的基本结构和工作原理,以及静态分析和动态分析方法。
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●5.1共发射极放大电路的分析-直流分析
本节介绍了共射极基本放大电路的结构及各元件的作用,学习共射极放大电路的直流分析,也称为静态分析,确定该电路的静态值IB、IC、UCE及UBE。可以用图解法和估算法对放大电路进行静态分析。图解法可直观地了解静态工作点在晶体管特性曲线上的位置,判断工作点设置是否合适。重点掌握估算法求解IB、IC、UCE。
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●5.2共发射极放大电路的分析-交流分析
本节学习共射极基本放大电路的交流分析,也称为动态分析。动态分析是依据放大电路的交流通路来分析交流成分的输出情况,进而分析放大电路的动态性能。可以用图解法和微变等效电路法来分析。重点学习微变等效电路法,是在小信号的条件下,将晶体管等效为一个线性元件,对放大电路进行近似的线性分析,确定动态参数电压放大倍数Au、输入电阻ri及输出电阻ro。本节要求掌握微变等效电路法计算动态参数Au、ri、ro。
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●5.3静态工作点的稳定
本节学习静态工作点稳定电路-分压式偏置放大电路。静态工作点的稳定是保证放大电路性能的重要条件,通过本节的学习理解稳定静态工作点的意义和原理。要求掌握分压式偏置电路的静态分析和动态分析。
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●5.4射极输出器
本节学习射极输出器—共集电极放大电路,通过电路的静态分析和和动态分析得出该电路的主要特点。要求掌握该电路的静态分析和动态分析和电路特点,并能够正确利用。
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●5.5单级放大器的调试与测量实验
本节讲述了基本放大电路的原理和实验原理,放大器主要性能指标的测试方法,以及静态工作点对输出波形的影响。 本小节的教学要求是:1、掌握单级放大电路电压放大倍数的测量方法。 2、熟悉电子仪器设备的使用方法。3、观察静态工作点对输出波形的影响
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模块六集成运算放大器
本章所讲的是集成运算放大器,通过本章的学习了解集成运算放大器的基本组成和主要参数;掌握集成运算放大器的电压传输特性;理解集成运算放大电路的分析方法;掌握反馈的概念和反馈类型的判别方法,了解负反馈对放大电路工作性能的影响;掌握运算放大器在信号运算和信号处理方面的应用。
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●6.1集成运算放大器的概述
介绍集成运放的基本组成及各组成部分的作用,学习集成运算放大器的电路符号和集成运放的主要参数。
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●6.2理想运算放大器及其分析依据
介绍什么是理想运算放大器,它的电路符号和电压传输特性,以及当理想运算放大器在线性区和非线性区工作时的特点(即理想运算放大器的分析依据)。
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●6.3放大电路中的负反馈
学习反馈的基本概念,反馈极性的判别,负反馈的类型及其判别方法。
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●6.4负反馈对放大电路工作性能的影响
学习负反馈对放大电路工作性能的影响。
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●6.5运算放大器在信号运算方面的应用
学习集成运算放大器工作在线性区时的一个重要应用——实现对模拟信号的运算,主要讲解比例运算和加法运算。
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●6.6运算放大器在信号处理方面的应用
学习集成运算放大器工作在非线性区时的一个重要应用——电压比较器,为大家介绍两种类型的电压比较器——基本电压比较器和限幅比较器。
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●6.7集成运放线性应用实验
本节讲述了集成运放的常见实验电路原理、实验设备、实验电路接线方法及实验效果分析等。 本小节的教学要求是:掌握集成运放的正确使用方法、掌握集成运放常见的线性应用电路。