7电路定律的相量形式
1. 电阻元件 VCR 的相量形式
设图8.13（a）中流过电阻的电流为
则电阻电压为：
其相量形式：
图8.13（a）
以上式子说明：
（1）电阻的电压相量和电流相量满足复数形式的欧姆定律：，图8.13（b）为电阻的相量模型图。
图 8.13（ b ）
（2）电阻电压和电流的有效值也满足欧姆定律：U R = RI
（3）电阻的电压和电流同相位，即：ψu = ψi
电阻电压和电流的波形图及相量图如图8.14（a）和（b）所示。
图 8.14（a）（b）
电阻的瞬时功率为：
即瞬时功率以2ω交变，且始终大于零，如图8.14（a）所示，表明电阻始终吸收功率。
2. 电感元件 VCR 的相量形式
设图 8.15（a）中流过电感的电流为
则
对应的相量形式分别为：
图 8.15 （ a ）（ b ）
以上式子说明：
（1）电感的电压相量和电流相量满足关系：，其中X L=ωL=2πfL ，称为感抗，单位为Ω(欧姆)，图8.16（b）为电感的相量模型图。
（2）电感电压和电流的有效值满足关系：，表示电感的电压有效值等于电流有效值与感抗的乘积。
（3）电感电压超前电流相位，即：
电感电压和电流的波形图及相量图如图8.16（a）和（b）所示。
注意:
（1）感抗表示限制电流的能力；
（2）感抗和频率成正比如图8.16（c）所示，当；电感电压和电流的波形图及相量图如图8.16（a）和（b）所示。
图 8.16 （a）（b）（c）电感的瞬时功率为：
即电感的瞬时功率以 2ω交变，有正有负，如图8.16（a）所示。电感在一个周期内吸收
的平均功率为零。
3. 电容元件 VCR 的相量形式
图 8.17 （ a ）（ b ）
设图8.17（a）中电容的电压为：
则对应的相量形式分别为：
以上式子说明：
（1）电容的电压相量和电流相量满足关系：
其中X C =1/ωC ，称为容抗，单位为Ω(欧姆)，图8.17（b）为电容的相量模型图。
（2）电容电压和电流的有效值满足关系：，表示电容的电压有效值等于电流有效值与容抗的乘积。
（3）电容电压滞后电流相位，即：
电容电压和电流的波形图及相量图如图8.18（a）和（b）所示。
注意: 容抗和频率成反比如图8.18（c）所示，当，说明电容有隔断直流的作用，而高频时电容相当于短路。
图 8.18 （ a ）（ b ）（ c ）电容的瞬时功率为：
即电容的瞬时功率以 2ω交变，有正有负，如图8.18（a）所示。电感在一个周期内吸收的平均功率为零。
4. 基尔霍夫定律的相量形式
同频率的正弦量加减可以用对应的相量形式来进行计算。因此，在正弦稳态电路中，KCL 和KVL可用相应的相量形式表示。
对电路中任一结点，根据KCL有，由于
得 KCL 的相量形式为：
同理对电路中任一回路，根据 KVL 有，
对应的相量形式为：
上式表明：流入某一节点的所有正弦电流用相量表示时仍满足 KCL ；而任一回路所有支路正弦电压用相量表示时仍满足 KVL 。
例8-7 图(a)所示电路中电流表的读数为：A1=8A ，A2=6A ，试求：
（1）若，则电流表 A0的读数为多少？
（2）若为何参数，电流表 A0的读数最大？I0max = ？
（3）若为何参数，电流表 A0的读数最小？I0min = ？
（4）若为何参数，可以使电流表A0=A1读数最小，此时表A2=？
例 8 — 7 图（a）(b)
解：（1）设元件两端的电压相量为参考相量，根据元件电压和电流相量的关系画相量图如图（b）所示，则：
（2）因为是电阻，所以当也是电阻时，总电流的有效值为两个分支路电流有效值之和，达到最大值：
（3）因为是电感元件，所以当是电容元件时，总电流的有效值为两个分支路电流有效值之差，达到最小值：
（4）是电感元件，所以当是电容元件时，满足
例8-8 电路如图(a)所示，已知电源电压，求电源电流i(t)
例 8 — 8 图（a）(b)
解：电压源电压的相量为：
计算得感抗和容抗值为：
电路的相量模型如图（b）所示。根据 KCL 和元件的 VCR 的相量表示式得：
所以
例8-11 图(a)所示电路I1=I2=5A，U＝50V，总电压与总电流同相位，求I、R、X C、X L。
例 8 — 11 图（a）（b）解：，根据元件电压和电流之间的相量关系得：
所以
因为：
令上面等式两边实部等于实部，虚部等于虚部得：
也可以通过画图（b）所示的相量图计算。
第八章相量图和相量法求解电路 一、教学基本要求 1、掌握阻抗的串、并联及相量图的画法。 2、了解正弦电流电路的瞬时功率、有功功率、无功功率、功率因数、复功率的 概念及表达形式。 3、熟练掌握正弦电流电路的稳态分析法。 4、了解正弦电流电路的串、并联谐振的概念，参数选定及应用情况。 5、掌握最大功率传输的概念，及在不同情况下的最大传输条件。 二、教学重点与难点 1. 教学重点： (1).正弦量和相量之间的关系； (2). 正弦量的相量差和有效值的概念 (3). R、L、C各元件的电压、电流关系的相量形式 (4). 电路定律的相量形式及元件的电压电流关系的相量 形式。 2．教学难点：1. 正弦量与相量之间的联系和区别； 2. 元件电压相量和电流相量的关系。 三、本章与其它章节的联系： 本章是学习第 9-12 章的基础，必须熟练掌握相量法的解析运算。
§8.1 复数 相量法是建立在用复数来表示正弦量的基础上的，因此，必须掌握复数的四种表示形式及运算规则。 1. 复数的四种表示形式 代数形式A = a +j b 复数的实部和虚部分别表示为： Re[A]=a Im[A]=b 。 图 8.1 为复数在复平面的表示。 图 8.1 根据图 8.1 得复数的三角形式： 两种表示法的关系：或 根据欧拉公式可将复数的三角形式转换为指数表示形式： 指数形式有时改写为极坐标形式： 注意：要熟练掌握复数的四种表示形式及相互转换关系，这对复数的运算非常重要。 2. 复数的运算 (1) 加减运算——采用代数形式比较方便。 若 则 即复数的加、减运算满足实部和实部相加减，虚部和虚部相加减。 复数的加、减运算也可以在复平面上按平行四边形法用向量的相加和相减求得，如图8.2所示。
第八章 相量法 求解电路的正弦稳态响应，在数学上是求非齐次微分方程的特解。引用相量法使求解微分方程特解的运算变为复数的代数运运算，从儿大大简化了正弦稳态响应的数学运算。 所谓相量法，就是电压、电流用相量表示，RLC 元件用阻抗或导纳表示，画出电路的相量模型，利用KCL,KVL 和欧姆定律的相量形式列写出未知电压、电流相量的代数方程加以求解，因此，应用相量法应熟练掌握：（1）正弦信号的相量表示；（2）KCL,KVL 的相量表示；（3）RLC 元件伏安关系式的相量形式；（4）复数的运算。这就是用相量分析电路的理论根据。 8－1 将下列复数化为极坐标形式： （1）551j F --=；（2）342j F +-=；（3）40203j F +=； （4）104j F =；（5）35-=F ；（6）20.978.26j F +=。 解：（1）a j F =--=551θ∠ 25)5()5(22=-+-=a ο 13555arctan -=--=θ(因1F 在第三象限) 故1F 的极坐标形式为ο135251-∠=F （2）ο13.1435)43arctan(3)4(34222∠=-∠+-=+-=j F （2F 在第二 象限） （3）ο43.6372.44)2040arctan(40204020223∠=∠+=+=j F （4）ο9010104∠==j F （5）ο180335∠=-=F （6）ο19.7361.9)78.220.9arctan(20.978.220.978.2226∠=∠+=+=j F 注：一个复数可以用代数型表示，也可以用极坐标型或指数型表示，即θθj ae a ja a F =∠=+=21,它们相互转换的关系为：
电源电路 一、电源电路的功能和组成: 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 （ 1 ）半波整流 半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电
（ 2 ）全波整流 全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图 2 （ b ）。负载 R L 上得到的是脉动的全波整流电流，输出电压比半波整流电路高。 （ 3 ）全波桥式整流 用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图2 （ c ）。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。 （ 4 ）倍压整流 用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压。图 2 （ d ）是一个二倍压整流电路。当 U2 为负半周时 VD1 导通， C1 被充电， C1 上最高电压可接近1.4U2 ；当 U2 正半周时 VD2 导通， C1 上的电压和 U2 叠加在一起对 C2 充电，使 C2 上电压接近 2.8U2 ，是 C1 上电压的 2 倍，所以叫倍压整流电路。 三、滤波电路 整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可得到平滑的直流电。 （ 1 ）电容滤波
第一章电路模型和电路定律 内容重点： 1）电压电流的参考方向 2）元件的特性 3）基尔霍夫定律 难点： 1）电压电流的实际方向和参考方向的联系和差别 2）理想电路元件与实际电路器件的联系和差别 3)独立电源与受控电源的联系和差别 本章内容是所有章节的基础，学习时要深刻理解，熟练掌握。 预习知识： 1）物理学中的电磁感应定律、楞次定律 2）电容上的电压与电流、电荷与电场之间的关系 §1－1 电路和电路模型 1．实际电路 实际电路——由电器设备组成（如电动机、变压器、晶体管、电容等等），为完成某种预期的目的而设计、连接和安装形成电流通路。 图1是最简单的一种实际照明电路。它由三部分 组成： 1）提供电能的能源（图中为干电池），简称电源 或激励源或输入，电源把其它形式的能量转换成电能； 2）用电设备（图中为灯泡），简称负载，负载把
电能转换为其他形式的能量。 3）连接导线，导线提供电流通路，电路中产生的 电压和电流称为响应。 任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。图1 手电筒电路 实际电路功能： 1）进行能量的传输、分配与转换（如电力系统中的输电电路）。 2）进行信息的传递与处理（如信号的放大、滤波、调协、检波等等）。 实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同，但遵循同一理论基础，即电路理论。 2．电路模型 电路模型——足以反映实际电路中电工设备和器件（实际部件）的电磁性能的理想电路元件或它们的组合。 理想电路元件——抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性，反映其电磁性能共性的电路模型的最小单元。 发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分为： 1）消耗电能；2）供给电能；3）储存电场能量；4）储存磁场能量 假定这些现象可以分别研究。将每一种性质的电磁现象用一理想电路元件来表征，有如下几种基本的理想电路元件： 1）电阻——反映消耗电能转换成其他形式能量的过程（如电阻器、灯泡、电炉等）。 2）电容——反映产生电场，储存电场能量的特征。 3）电感——反映产生磁场，储存磁场能量的特征。
7电路定律的相量形式 1. 电阻元件 VCR 的相量形式 设图8.13（a）中流过电阻的电流为 则电阻电压为： 其相量形式： 图8.13（a） 以上式子说明： （1）电阻的电压相量和电流相量满足复数形式的欧姆定律：，图8.13（b）为电阻的相量模型图。 图 8.13（ b ） （2）电阻电压和电流的有效值也满足欧姆定律：U R = RI （3）电阻的电压和电流同相位，即：ψu = ψi 电阻电压和电流的波形图及相量图如图8.14（a）和（b）所示。 图 8.14（a）（b） 电阻的瞬时功率为： 即瞬时功率以2ω交变，且始终大于零，如图8.14（a）所示，表明电阻始终吸收功率。 2. 电感元件 VCR 的相量形式
设图 8.15（a）中流过电感的电流为 则 对应的相量形式分别为： 图 8.15 （ a ）（ b ） 以上式子说明： （1）电感的电压相量和电流相量满足关系：，其中X L=ωL =2πfL ，称为感抗，单位为Ω(欧姆)，图8.16（b）为电感的相量模型图。 （2）电感电压和电流的有效值满足关系：，表示电感的电压有效值等于电流有效值与感抗的乘积。 （3）电感电压超前电流相位，即： 电感电压和电流的波形图及相量图如图8.16（a）和（b）所示。 注意: （1）感抗表示限制电流的能力； （2）感抗和频率成正比如图8.16（c）所示，当；电感电压和电流的波形图及相量图如图8.16（a）和（b）所示。 图 8.16 （a）（b）（c）电感的瞬时功率为： 即电感的瞬时功率以 2ω交变，有正有负，如图8.16（a）所示。电感在一个周期内吸收
的平均功率为零。 3. 电容元件 VCR 的相量形式 图 8.17 （ a ）（ b ） 设图8.17（a）中电容的电压为： 则对应的相量形式分别为： 以上式子说明： （1）电容的电压相量和电流相量满足关系： 其中X C =1/ωC ，称为容抗，单位为Ω(欧姆)，图8.17（b）为电容的相量模型图。 （2）电容电压和电流的有效值满足关系：，表示电容的电压有效值等于电流有效值与容抗的乘积。 （3）电容电压滞后电流相位，即： 电容电压和电流的波形图及相量图如图8.18（a）和（b）所示。 注意: 容抗和频率成反比如图8.18（c）所示，当，说明电容有隔断直流的作用，而高频时电容相当于短路。 图 8.18 （ a ）（ b ）（ c ）电容的瞬时功率为： 即电容的瞬时功率以 2ω交变，有正有负，如图8.18（a）所示。电感在一个周期内吸收的平均功率为零。
引言 追求高品质的电力供需，一直是全球各国所想要达到的目标，然而，大量的兴建电厂，并非解决问题的唯一途径，一方面提高电力供给的能量，一方面提高电气产品的功率因数（Power factor）或效率，才能有效解决问题。有很多电气产品，因其内部阻抗的特性，使得其功率因数非常低，为提高电气产品的功率因数，必须在电源输入端加装功率因数修正电路（Power factor correction circuit），但是加装电路势必增加制造成本，这些费用到最后一定会转嫁给消费者，因此厂商在节省成本的考量之下，通常会以低价为重而不愿意让客户多花这些环保金，大多数的消费者，也因为不了解功率因数修正电路的重要性，只以为兴建电厂才是解决电力不足问题的唯一方案，这是大多数发展中国家电力供应的一大问题所在。 功率因数的意义 电力公司经由输配电系统送至用户端的电力（市电）是电压100-110V/60Hz或200-240V/50Hz的交流电，而电气产品的负载阻抗有三种状况，包括电阻性、电容性、和电感性等，其中只有电阻性负载会消耗功率而产生光或热等能源转换，而容性或感性负载只会储存能量，并不会造成能量的消耗。在纯阻性负载状况下，其电压和电流是同相位的，而在电容性负载下，电流的相位是超前电压的，在电感性负载下电压又是超前电流相位的。这超前或滞后的相位角度直接影响了负载对能量的消耗和储存状况，因此定义了实功功率的计算公式： Ｐ＝ＶＩＣｏｓθ θ为V和I和夹角，Cosθ的值介于0-1之间，此值直接影响了电流对负载作实功的状况，称之为功率因数（Power Factor，简称PF）。 为了满足消费者的需要，电力公司必须提供S=VI的功率，而消费者实际上只使用了P的功率值，有一部分能量做了虚功，消耗在无功功率上。PF值越大，则消耗的无功功率越小，电力公司需要提供的S值也越小，将可以少建很多电厂。 功率因数修正器的结构 功率因数修正器的主要作用是让电压与电流的相位相同且使负载近似于电阻性，因此在电路设计上有很多种方法。其中依使用元件来分类，可分为被动式和主动式功因修正器两种。被动式功因修正器在最好状况下PF值也只能达到70%，在严格的功因要求规范下并不适用。若要在全电压范围内（90V~265Vac）且轻重载情况下都能达到80%以上PF值，则主动式功因修正器是必要的选择。主动式功因修正器多为升压式电路结构（Boost Topology）， 如图一所示，图二为电感作用波形，输入电压要求为90V~265Vac，在Vd点则为127V~375V直流电压，由升压电路把输出电压V o升到400V的直流，其工作过程如下：
第1章 习题与解答 1－1 2C 的电荷由a 点移到b 点，能量的改变为20J ，若（1）电荷为正且失去能量；（2）电荷为正且获得能量；求ab u 。 解：（1）2C 的电荷由a 点移到b 点，2q C ?=，这时意味着电流从a 点流到b 点； 电荷为正且失去能量，2W OJ ?=，ab u 为正且 2102ab W OJ u V q C ?= ==? （2）2C 的电荷由a 点移到b 点，2q C ?=，这时意味着电流从a 点流到b 点； 电荷为正且获得能量，2W OJ ?=，ab u 为负且 2102ab W OJ u V q C ?-===? 所以 10ab u V =- 1－2 在题1－2图中，试问对于A N 与B N ，u i 、的参考方向是否关联此时下列各组乘积u i ?对A N 与B N 分别意味着什么功率并说明功率是从A N 流向B N 还是相反。 （a ）15,20i A u V == (b) 5,100i A u V =-= 题1－2图 (c) 4,50i A u V ==- (d) 16,25i A u V =-=-
解：（a ）15,20i A u V == ，此时A N 非关联，3000P ui W ==>，发出功率 B N 关联，3000P ui W ==>，吸收功率。功率从A N 流向B N 。 (b) 5,100i A u V =-= ，此时A N 非关联，5000P ui W ==-<，吸收功率 B N 关联，5000P ui W ==-<，发出功率。功率从B N 流向A N 。 (c) 4,50i A u V ==- ，此时A N 非关联，2000P ui W ==-<，吸收功率 B N 关联，2000P ui W ==-<，发出功率。功率从B N 流向A N 。 (d) 16,25i A u V =-=- ，此时A N 非关联，4000P ui W ==>，发出功率 B N 关联，4000P ui W ==>，吸收功率。功率从A N 流向B N 。 1－3 题1－3图所示电路由5个元件组成，其中 12349,5,4,6,u V u V u V u V ===-=512310,1,2,1u V i A i A i A ====-。试求： （1） 各元件的功率； （2） 全电路吸收功率及发出功率各为多少说明了什么规律 u +-u -+ 题1－3图 解：（1）元件1：919P ui W ==?=，电压与电流为关联方向，故吸收功率。 元件2：515P ui W ==?=，电压与电流为非关联方向，故发出功率。 元件3：428P ui W ==-?=-，电压与电流为关联方向，故发出功率。 元件4：6(1)6P ui W ==?-=-，电压与电流为关联方向，故发出功率。 元件5：10(1)10P ui W ==?-=-，电压与电流为非关联方向，故吸收功率。 （2）全电路发出功率19W ，吸收功率19W ，说明功率守衡。
ATX电源结构简介 ATX电源电路结构较复杂，各部分电路不但在功能上相互配合、相互渗透，且各电路参数设置非常严格，稍有不当则电路不能正常工作。下面以市面上使用较多的银河、世纪之星ATX电源为例，讲述ATX电源的工作原理、使用与维修。其主电路整机原理图见图13-10，从图中可以看出，整个电路可以分成两大部分：一部分为从电源输入到开关变压器T3之前的电路(包括辅助电源的原边电路)，该部分电路和交流220V电压直接相连，触及会受到电击，称为高压侧电路；另一部分为开关变压器T3以后的电路，不和交流220V直接相连，称为低压侧电路。二者通过C2、C3高压瓷片电容构成回路，以消除静电干扰。其原理方框图见图13-1，从图中可以看出整机电路由交流输入回路与整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽调制及推动电路、PS-ON控制电路、自动稳压与保护控制电路、多路直流稳压输出电路和PW-OK信号形成电路组成。弄清各部分电路的工作原理及相互关系对我们维修判断故障是很有用处的，下面简单介绍一下各组成部分的工作原理。 图13-1 主机电源方框原理图 1、交流输入、整流、滤波与开关电源电路
交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压保护及限流电路；抗干扰电路有两方面的作用：一是指电脑电源对通过电网进入的干扰信号的抑制能力：二是指开关电源的振荡高次谐波进入电网对其它设备及显示器的干扰和对电脑本身的干扰。通常要求电脑对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对其它电脑等设备的干扰要小。 推挽开关电路由Q1、Q2、C7及T3，组成推挽电路。推挽开关电路是ATX开关电源的主要部分，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。推挽开关管是该部分电路的核心元件，受脉宽调制电路输送的信号作激励驱动信号，当脉宽调制电路因保护电路动作或因本身故障不工作时，推挽开关管因基级无驱动脉冲故不工作，电路处于关闭状态，这种工作方式称作他激工作方式。 本章介绍的ATX电源在电路结构上属于他激式脉宽调制型开关电源，220V市电经BD1～BD4整流和C5、C6滤波后产生+300V直流电压，同时C5、C6还与Q1、Q2、C8及T1原边绕组等组成所谓“半桥式”直流变换电路。当给Q1、Q2基极分别馈送相位相差180°的脉宽调制驱动脉冲时，Q1和Q2将轮流导通，T1副边各绕组将感应出脉冲电压，分别经整流滤波后，向电脑提供＋3.3V、±5V、±12V ５组直流稳压电源。 THR为热敏电阻，冷阻大，热阻小，用于在电路刚启动时限制过大的冲击电流。D1、D2是Q1、Q2的反相击穿保护二极管，C9、C10为加速电容，D3、D4、R9、R10为C9、C10提供能量泄放回路，为Q1、Q2下一个周期饱和导通作好准备。主变换电路输出的各组电源，在主机未开启前均无输出。其单元电路原理如下图13.2所示：
入门电路原理图分析 一、电子电路的意义电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样，我们在分析电路时，就不必把实物翻来覆去地琢磨，而只要拿着一张图纸就可以了。在设计电路时，也可以从容地纸上或电脑上进行，确认完善后再进行实际安装，通过调试、改进，直至成功。我们更可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计，甚至进行虚拟的电路实验，大大提高工作效率。二、电子电路图的分类常遇到的电子电路图有原理图、方框图、装配图和印版图等。1、原理图 原理图就是用来体现电子电路的工作原理的一种电路图，又被叫做“电原理图”。这种图由于它直接体现了电子电路的结构和工作原理，所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号以及它们之间的连接方式，就可以了解电路的实际工作情况。下图所示就是一个收音机电路的原理图。2、方框图(框图) 方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概 况的电路图。从根本上说，这也是一种原理图。不过在这种图纸中，除了方框和连线几乎没有别的符号了。它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上详细地绘制了电路的全
部的元器件和它们连接方式，而方框图只是简单地将电路安装功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中加上简单的文字说明，在方框间用连线(有时用带箭头的连线)说明各个方框之间的关系。所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理，而原理图除了详细地表明电路的工作原理外，还可以用来作为采集元件、制作电路的依据。下图所示的就是上述收音机电路的方框图。(三)装配图它是为了进行电路装配而采用的一种图纸，图上的符号往往是电路元件的实物的外形图。我们只要照着图上画的样子，依样画葫芦地把一些电路元器件连接起来就能够完成电路的装配。这种电路图一般是供初学者使用的。装配图根据装配模板的不同而各不一样，大多数作为电子产品的场合，用的都是下面要介绍的印刷线路板，所以印板图是装配图的主要形式。在初学电子知识时，为了能早一点接触电子技术，我们选用了螺孔板作为基本的安装模板，因此安装图也就变成另一种模式。如下图：(四)印板图印板图的全名是“印刷电路板图”或“印刷线路板图”，它和装配图其实属于同一类的电路图，都是供装配实际电路使用的。印刷电路板是在一块绝缘板上先覆上一层金属箔，再将电路不需要的金属箔腐蚀掉，剩下的部分金属箔作为电路元器件之间的连接线，然后将电路中的元器件安装在这块绝缘板上，利用板上剩余的金属箔作为元器件之间导电的连线，完成电路的连接。由于这种电路板的一面
第八章相量法 求解电路的正弦稳态响应，在数学上是求非齐次微分方程的特解。引用相量法使求解微分方程特解的运算变为复数的代数运运算，从儿大大简化了正弦稳态响应的数学运算。 所谓相量法，就是电压、电流用相量表示，RLC元件用阻抗或导纳表示，画出电路的相量模型，利用KCL,KVL 和欧姆定律的相量形式列写出未知电压、电流相量的代数方程加以求解，因此，应用相量法应熟练掌握：（1）正弦信号的 相量表示；（2）KCL,KVL的相量表示；（3）RLC元件伏安关系式的相量形式；（4）复数的运算。这就是用相量分析电路的理论根据。 8－1 将下列复数化为极坐标形式： （1）F1 5 j5；（2）F2 4 j3；（3）F3 20 j40； （4）F4 j10；（5）F5 3；（6）F6 2.78 j9.20。 解：（1）F1 5 j5 a a （ 5）2（ 5）2 5 2 5 arctan 135 5 （因F1在第三象限） （2）F2 4 j3 （ 4）2 32 arctan（3 4） 5 143.13 （F2 在第二 象限） （3 ）F3 20 j 40 202 402arctan（40 20） 44.72 63.43 （4 ）F4 10j 10 90 （5）F5 3 3 180 （6）F6 2.78 j 9.20 2.78 29.20 2 arctan（9.20 2.78） 9.61 73.19 注：一个复数可以用代数型表示，也可以用极坐标型或指数 型表示，即 F a1 ja2 a a e j , 它们相互转换的关系为： 故F1 的极坐标形式 为F1 5 2 135
2 arctan 2 a 1 a 1 acos a 2 a sin 及实部 a 1和虚部 a 2的正负 8－2 将下列复数化为代数形式： （1） F 1 10 73 ；（2） F 2 15 112.6 ；（3） F 3 1.2 152 ； （4） F 4 10 90 ；（5） F 1 5 180 ；（6） F 1 10 135 。 解： （ 1） F 1 10 73 10 cos( 73 ) j10 sin( 73 ) 2.92 j 9.56 （2 ） F 2 15 112.6 15 cos112.6 15sin112.6 5.76 j13.85 （3） F 3 1.2 152 1.2cos152 1.2 sin 152 1.06 j 0.56 （4） F 4 10 90 j10 （5 ） F 1 5 180 5 （6） F 1 10 135 10 cos( 135 ) 10 sin( 135 ) 7.07 j 7.07 8－3 若 100 0 A 60 175 。求 A 和 。 解： 原式 =100 A cos 60 ja sin 60 175cos j175sin 根据复数相等 的 定义，应有实部和实部相等，即 Acos 60 100 175 cos A 2 100 A 20625 0 100 1002 4 2062 5 102.07 202.069 5 求i 1的周期 T 和频率 f 。 需要指出的，在转换过程中要注意 F 在复平面上所在的象限，它关系到 的取值 虚部和虚部相等 把以上两式相加，得 A sin 60 175 sin 解得 2 a 2
精心整理广西机电职业技术学院 数字音视频技术实训报告 课题类型：技术应用设计(论文)类 1 1. 2. 3. 4. 2设计要求 1．MPEGLayerIII的编解码原理：（1）MPEG标准简介；（2）MPEGLayerIII编码原理（思路）；（3）MPEGLayerIII解码原理（思路）。 2．MP3播放机：（1）研究MP3播放机的发展历史；（2）MP3播放机的功能；（3）MP3产品的常用解决方案。 3．一种典型MP3播放机的整机电路分析。 3前言 随着数字音视频技术和微电子技术的发展，各种数字音视频产品在当今消费性电子市场中
大量涌现，其中MP3播放机深受人们特别是年轻一代的欢迎。各地区特别是珠江三角洲地区出现了大量的MP3播放机生产厂家。根据国内知名的ICT市场研究与咨询机构赛迪顾问最新发布的《2006年第二季度中国MP3播放机市场分析报告》显示，2006年第二季度，中国MP3播放机销量为163.29万台，销售额为8.59亿元。赛迪顾问预测，2006年中国MP3播放机市场销量将突破730万台。 深入研究MP3播放机的原理和详细分析MP3播放机的整机电路对MP3播放机的制造和维修将起到重要的指导作用。 4MP3播放机的概述 MPEG 数字视/ 域 MPEG MPEG-2：数字电视标准。 MPEG-3：已于1992年7月合并到高清晰度电视(High-DefinitionTV，HDTV)工作组。 MPEG-4：多媒体应用标准(1999年发布)。 MPEG-7：多媒体内容描述接口标准(正在研究)。
4.1.2MPEGLayerIII编码解码原理（思路） ①MP3是一个数据压缩格式。它丢弃掉脉冲编码调制（PCM）音频数据中对人类听觉不重要的数据（类似于JPEG是一个有损图像压缩），从而达到了小得多的文件大小。 在MP3中使用了许多技术其中包括心理声学以确定音频的哪一部分可以丢弃。MP3音频可以按照不同的位速进行压缩，提供了在数据大小和声音质量之间进行权衡的一个范围。 MP3格式使用了混合的转换机制将时域信号转换成频域信号： *32波段多相积分滤波器(PQF) *36或者12tap改良离散余弦滤波器(MDCT)；每个子波段大小可以在0...1和2...31之间独立选择*混叠衰减后处理 ②Mp3本身采用的解码芯片是取决其音质好坏的关键。质量上乘的解码芯片所表现出来的音质是那些比较差的难以比拟的。听过赫赫有名的iriver系列的mp3的朋友就知道，其音质的特质 mp3 md 4.2MP3 国 为 广播（ 方 Musicam 素。MP3）格式的定由 和德国 (跟cd播放机或md播放机所播放的音乐效果一样)。 ???(1)机身迷你、轻巧、便携。 ???(2)机内无任何活动部件，完全防震、防磨损。 ???(3)支持mp3/adpcm二种格式。 ???(4)支持windows95/98/2000/me/nt/xp等操作系统，即插即用。 ???(5)内置大容量闪存体，最大可达256mb，可作为活动电子硬盘来贮存各种类型的电脑资料。
电子电路图原理分析 电器修理、电路设计都是要通过分析电路原理图, 了解电器的功能和工作原理,才能得心应手开展工作的。作为从事此项工作的同志,首先要有过硬的基本功,要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解,能进行划分功能模块,找出信号流向,确定元件 作用。若不知电路的作用,可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位,或反相位。电路和组成形式,是放大电路,振荡电路,脉冲电路,还是解调电路。 要学会维修电器设备和设计电路,就必须熟练掌握各单元电路的原理。会划分功能块, 能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组,让每个功能块形成一个具体功能的元件组合,如基本放大电路,开关电路,波形变换电路等。要掌握分析常用电路的几种方法, 熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。 1.交流等效电路分析法 首先画出交流等效电路, 再分析电路的交流状态,即：电路有信号输入时,电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡, 还是限幅削波、整形、鉴相等。 2?直流等效电路分析法 画出直流等效电路图,分析电路的直流系统参数,搞清晶体管静态工作点和偏置性质,级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如：三极管的工作状态,如饱和、放大、截止区,二极管处于导通或截止等。 3?频率特性分析法 主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率,上、下限频率和频带宽度等,例如：各种滤波、陷波、谐振、选频等电路。 4?时间常数分析法 主要分析由R、L、C及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。若时间常数不同,尽管它的形式和接法相似,但所起的作用还是不同,常见的有耦合电路、微分电路、积分电路、退耦电路、峰值检波电路等。 最后,将实际电路与基本原理对照,根据元件在电路中的作用,按以上的方法一步步分析,就不难看懂。当然要真正融会贯通还需要坚持不懈地学习。 电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。 电路图有两种 一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。 另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。 除了这两种图外，常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。 一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图，还得从认识单词——元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容可以点击本文相关文章下的各个链接，本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。 电阻器与电位器（什么是电位器） 符号详见图1 所示，其中（a ）表示一般的阻值固定的电阻器，（b ）表示半可调或微调电阻器；（c ）表示电位器；（d ）表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“ R ”，电位器是“ RP ”，即在R 的后面再加一个说明它有调节功能的字符“ P ”。
*4.4.6相量法分析RLC 串联电路 正弦交流电用相量式表示后，正弦交流电路的分析和计算都可以用复数来进行，这时 直流电路中应用的分析方法和基本定律就可以全部应用到正弦交流电路之中,使解题更简 便、更快捷。 1．基尔霍夫定律阐明了电路中各电流、电压的约束关系，对任何电路都适用。在正弦交流电路中，所有的电流、电压都是同频率的正弦量，它们的瞬时值和对应的有效值相量关系 都遵从基尔霍夫定律。 基尔霍夫节点电流定律（KCL ）指出：在任一时刻，电路中任一节点上电流的代数和为 零，即 ∑=0 i 它对应的相量形式为 （4-52） ∑ =?0 I 上式即为KCL 的相量形式。它表明在正弦交流电路中，任一节点上各电流的相量的代数和等于零。 同理可得，KVL 应用于正弦交流电路在任何瞬时都成立，即 ∑=0 u 其对应的相量形式为 (4-53) 0=∑ ?U 上式即为KVL 的相量形式。它表明：在正弦交流电路中，沿任一回路的各部分电压相量的代数和等于零。 2．用相量法分析RLC 串联电路 上节我们已学习了RLC 串联电路的分析和计算方法，本节，我们在建立电路相量模型的基础上，介绍用相量法分析和计算RLC 串联电路。 RLC 串联电路和它的相量模型及等效电路如图4-62所示。 图4-62RLC 串联电路及其相量模型 设正弦交流电压u = U Sin(ωt +φi )，其对应的电压相量为 / φu 电路中正弦电流为i= ISin(ωt+φi )，其对应的电流相量为 /φi 由三种基本元件的欧姆定律相量形式可知，电流在电阻R 上产生一个与电流同相位的 正弦电压： U U =?22I I =?? ?=I R U R
经典的20个模拟电路原理及其电路图对模拟电路的掌握分为三个层次：初级层次：是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。 中级层次：是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法;定性分析电路信号的流向，相位变化;定性分析信号波形的变化过程;定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。 高级层次:是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业--电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。 一、桥式整流电路 1、二极管的单向导电性： 伏安特性曲线： 理想开关模型和恒压降模型： 2、桥式整流电流流向过程： 输入输出波形： 3、计算：Vo, Io,二极管反向电压。
二、电源滤波器 1、电源滤波的过程分析： 波形形成过程： 2、计算：滤波电容的容量和耐压值选择。 三、信号滤波器 1、信号滤波器的作用： 与电源滤波器的区别和相同点： 2、LC 串联和并联电路的阻抗计算，幅频关系和相频关系曲线。 3、画出通频带曲线。 计算谐振频率。
四、微分和积分电路 1、电路的作用，与滤波器的区别和相同点。 2、微分和积分电路电压变化过程分析，画出电压变化波形图。 3、计算：时间常数，电压变化方程，电阻和电容参数的选择。
桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压 在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。
二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。 当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下：
6、受控电源：受控电源也是一种电源，但其源电压或源电流并不独立存在，而是受电路中另一处的电压或电流控制，这类电源称为受控电源。 在求解含有受控电源的电路时，可以把受控电源当作独立电源处理。 独立电源是电路的“输入”（信号或能量）。 受控电源反映的是电路中某处的电压或电流能够控制另一处的电压或电流的现象，或表示电路中的耦合关系。晶体管、电子管、运算放大器的电路模型中要用到受控电源。 7、基尔霍夫定律（1845年）分为电流定律和电压定律 第二章电阻电路的等效变换 一、各种电路类型 （1）线性电路：由线性无源元件、线性受控源和独立电源组成的电路，称为线性电路。 （2）电阻电路：如果构成电路的线性无源元件均为线性电阻，电路则称为线性电阻性电路（简称电阻电路）。 （3）直流电路：当电路中的独立电源都是直流电源时，这类电路称为直流电路。电感在直流电路中相当于短路，电容在直流电路中相当于开路。 二、等效变换 （1）等效的条件：如果两个一端口网络的伏安特性完全相同，则这两个一端口网络等效。 （2）等效变换的特点：对外等效。 电压源并联和电流源串联需满足基尔霍夫定律。 （3）两种电源电路模型进行等效变换的方法步骤：（A）画出对应的电源电路模型，注意参考方向（B）确定电阻值（C）根据公式确定电源电路模型中独立源的源电压、源电流。 三、输入电阻：输入电阻不是一种电阻，而是一种数学关系。它是无源一端口（不含任何独立源，只含有电阻、受控源的一端口）端口电压与端口电流的比例。 （1）求解一端口的输入电阻的方法说明：一端口的输入电阻也就是一端口的等效电阻，但两者的含义有区别。求一端口等效电阻的一般方法称为外加电压源、电流源法，即在端口加一独立电源（电压源、电流源均可），然后求出端口电压与端口电流的比例。也就是说在求解一端口的输入电阻时，端口处是接有独立电源的。 （2）求解一端口的输入电阻的方法步骤 首先应用基尔霍夫定律对无源一端口中的某一节点或某一回路列KCL方程或KVL方程（选择节点、回路列方程时，要使不是端口电压、端口电流的其它电压、电流尽可能的少），然后将所列方程中的不是端口电压、端口电流的其它电压、电流转化为端口电压、端口电流（有时需要多次转化），最后整理方程求出端口电压与端口电流的比例，这一比例既是一端口的输入电阻。（列方程、找比例） 第三章电阻电路的一般分析 KCL和KVL的独立方程数 （A）KCL的独立方程数：对具有n个节点的电路，在任意（n-1）个节点上可以得出（n-1）个独立的KCL方程。 （B）KVL的独立方程数：利用“树”的概念确定独立回路组，对具有n个节点b条支路的电路，可以得出（b-n+1）个独立的KVL方程。 一、电路的求解 （1）树的定义：一个连通图G的树T包含G的全部节点和部分支路，而树T本身是连通的且不包含回路。 （2）电路的网孔是一组最简单的独立回路。 （3）2b法：对于一个具有n个节点b条支路的电路，如以支路电压、支路电流为变量，则未知量为2b个，这就需要列2b 个独立方程，其中VCR方程b个,KCL方程(n-1)个,KVL方程(b-n+1)个。通过这2b个独立方程可以解出全部的支路电压、支路电流，这种方法称为2b法。 （4）支路法（支路电流法、支路电压法） 1、网孔电流法（回路电流法） （1）引入网孔电流：网孔电流是一组完备的独立电流变量。网孔电流是假想的沿着网孔流动的电流，一个平面电路有（b-n+1）个网孔，因此也应设（b-n+1）个网孔电流。 （2）网孔电流法仅适用于平面电路，回路电流法则无此限制。网孔电流法是回路电流法的一种情况。 （3）网孔电流法是以网孔电流做为电路的独立变量。由于在引入网孔电流的概念时，把各支路电流当作有关网孔电流的代数和，所以基尔霍夫电流定律(KCL)自动满足，KCL方程可以省略。把各支路的VCR方程（其中的支路电流用网孔电流表示）代入
第八章（相量法）习题解答 一、选择题 1．在图8—1所示的正弦稳态电路中，电流表1A 、2A 、3A 的读数分别为3A 、10A 、 6A ，电流表A 的读数为 D 。 A ．19A ； B ．7A ； C ．13A ； D ．5A 2．在图8—2所示的正弦稳态电路中，电压表1V 、2V 、3V 的读数分别为3V 、10V 、 6V ，电压表V 的读数为 A 。 A ．5V ； B ．7V ； C ．19V ； D ．13V 3．在正弦电路中，纯电感元件上电压超前其电流0 90的相位关系 B 。 A ．永远正确； B ．在电压、电流为关联参考方向的前提下才成立； C ．与参考方向无关； D ．与频率有关 4．在图8—3所示电路中，L X R =，且501=U V ，402=U V ，则电路性质为 B 。 A ．感性的； B ．容性的； Ｃ．电阻性的； Ｄ．无法确定 5．在图8—4所示正弦电路中，设电源电压不变，在电感L 两端并一电容元件，则电流表读数 D 。 A ．增大； B ．减小； Ｃ．不变； Ｄ．无法确定 二、填空题 1．正弦量的三要素是 有效值，角频率，初相位。 2．在图8—5所示正弦稳态电路中，045/2-=I A 。 解：0045/2j j 1)j1 1j11(/01-=+=+?= I A
3．在图8—6所示的正弦稳态电路中，电流表的读数为2A ，u 的有效值为100V ，i 的 有效值为22A 。 解： 100502=?=U V ， 22) 50 100(22 2=+=I A 4．在图8—7所示正弦稳态电路中，电流表的读数为1A ，u 的有效值为50V ，i 的有 效值为 1A 。 解：取00/1=C I A ，则30j -=C U V ， 215 j 30j -=-=L I A ， I I I C L 121-=-=+= A ， 于是 1=I A ， 5030]1[402 2=+?=U V 5．在图8—8所示正弦稳态电路中，100=-==C L X X R Ω，且0 0/2=R I A ， 则 电压j200=U V 。 解： 0/2000==R R I R U V ， 2j j100 200j =-== C R C X U I A ， j 2)2(+=+=C R I I I A ， 0j20200j100j2)2(j =+?+=+=R L U I X U V 三、计算题 1．在图8—9所示电路中， 21U U U +=，则1R 、1L 、2R 、2L 应满足什么关系？ 解：若使21U U U +=，则1U 与2U 同相，而 1U =)j (11L R I ω+ ， 2 U =)j (22L R I ω+ 由此可得 2211j j R L R L ω=ω ， 即2 2 11R L R L = 2．在图8—10所示的正弦电路中，电流表1A 、2A 的读数分别为4A 、3A ，试求当元 件2分别为R 、L 、C 时，总电流i 的有效值是多少？ 解：当元件2为R 时 54322=+=I A ；