电工电子技术基础知识

电工电子基础知识第一章电工基础知识§1.1电路的基本概念§1.2正弦交流电的基本知识第二章电子技术的基础知识§2.1直流稳压电源的基础知识§2.2基本逻辑器件的基础知识§2.3组合逻辑的基础知识§2.4模/数、数/模转换的基础知识。1.1.1电路的基本组成电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。组成：电源、负载和中间环节。手电筒电路电源是将其他形式的能量转化为电能的装置负载是取用电能的装置，通常也称为用电器。中间环节是传输、控制电能的装置。二、电路的作用实现电能的传输、分配和转换。完成信号的处理和传递。1.电力系统中：2.电子技术中：1.1.2电路的基本物理量1电流2电压3电动势4电功率一、电流定义带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为电流强度。dtdqi二、电流的单位A（安培）、mA(毫安）、μA（微安)1电流三、电流的分类1、直流：当电流的量值和方向都不随时间变化时,称为直流电流,简称直流。361A=1010mAA三、电流的实际方向正电荷运动的方向。(客观存在）电流的方向可用箭头表示,也可用字母顺序表示()abiRiab2、交流：量值和方向随着时间按周期性变化的电流,称为交流电流,简称交流。常用英文小写字母i表示。直流电流常用英文大写字母I表示。2电压一、电压电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。abdWduq（二）单位：（一）定义：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）（三）实际方向：由高电位端指向低电位端3611010kVVmV二、电位（一）定义：把电路中任一点与参考点（规定电位能为零的点）之间的电压，称为该点的电位。也即该点对参考点所具有的电位能。（电路中电位参考点：接地点，Vo=0）（二）单位：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）电压的方向可用箭头表示,也可用字母顺序表示()，也可用+，-号表示abu+u-Ruab参考点的电位为零可用符号“”表示。电路中两点之间的电压也可用两点间的电位差表示：aabbuVV注意电路中两点之间的电压是不变的，电位随参考点(零电位点)的选择不同而不同。如果A、B的实际电位为：V2V6BAVVABUAB=4V3电动势图手电筒电路原理图一、定义：电源力把单位正电荷从“-”极板经电源内部移到“+”极板所做的功。dWdeq二、单位：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）三、实际方向：由低电位端指向高电位端电动势的方向用+，-号表示，也可用箭头表示。U=E用字母e（E）表示。R–+IEU+-•电动势描述的是电源内部电源力克服电场力把正电荷从低电位推到高电位的正极所做的功，是其他形式能量转换为电能的过程。•电压描述的是电源外部的负载电路中（外电路）电场力推动正电荷从高电位移到低电位，同时克服负载中的阻力所做的功，是电能转换为其他形式能量的过程。物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位低电位单位kA、A、mA、μA低电位高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV物理中对基本物理量规定的方向•例：•1、一个电路的基本组成包括（）•导线B、电源C、开关D、负载•2.不论电路如何复杂，总可归纳为由电源、____、中间环节三部分组成。•A．电阻B．电容C．电感D．负载1.2正弦交流电的基本知识1.2.1正弦量的三要素1频率与周期2振幅和有效值3相位、初相、相位差随时间按正弦规律变化的交流电压、电流称为正弦电压、电流。正弦量：正弦电压、电流等物理量统称为正弦量。Riab)sin(mitIi规定电流参考方向如图it0i引言正半周：电流实际方向与参考方向相同负半周：电流实际方向与参考方向相反+振幅角频率初相角正弦量的三要素1频率与周期描述正弦量变化快慢的参数：周期(T):变化一个循环所需要的时间，单位(s)。频率(f):单位时间内的周期数单位(Hz)。角频率(ω):每秒钟变化的弧度数，单位(rad/s)。三者间的关系示为：=2/T=2fωf=1/TTt2ti0ＴT/2我国和大多数国家采用50Hz作为电力工业标准频率(简称工频)，少数国家采用60Hz。瞬时值:正弦量任意瞬间的值称为瞬时值，用小字母表示:i、u、e振幅:正弦量在一个周期内的最大值，用带有下标m的大写字母表示:Im、Um、Em有效值：一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流的有效值。用大写字母表示：I、U、E2振幅和有效值描述正弦量数值大小的参数：ti0Ｔ振幅Im幅值必须大写,下标加m。有效值必须大写瞬时值必须小写。用仪表测得的交流电压、电流值，就是被测物理量的有效值。标准电压220V，也是指供电电压的有效值。交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值注意1.2.2三相电源1三相交流发电机2三相电源三相交流发电机主要组成部分：磁极三相绕组n单相绕组（是转动的，亦称转子）三相绕组的三相电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位相差120°。+++–+SN铁心绕组1三相交流发电机电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。1L1L1L1L2L2L3L3L1L1L2L2L3L3L2三相电源tUusinm1)120sin(m2tUu)120sin()240sin(mm3tUtUu三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称正弦电压。Um–Umt02u1u3u2也可用相量表示：120°U1•U3•U2•120°120°三相电压相量图对称正弦量特点为：0221UUU0321uuu频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电压称为对称正弦电压。o3120UUo2120UUo10UU三相交流电压出现正幅值（或相应零值)的顺序称为相序。在此相序为1-2-3-1称为顺相序。在电力系统中一般用黄、绿、红区别1、2、3三相。相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。2.1直流稳压电源的基本知识滤波整流稳压变压交流电源负载OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动直流电压合适的交流电压滤波稳压1、直流稳压电源的组成框图功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压。•例题：•判断：•1、只要示波器或晶体管图示仪正常，电源电压也正常，则通电后可立即投入使用。()2.2基本逻辑器件的基本知识2.2.1数制与编码2.2.2逻辑代数及应用2.2.3基本逻辑门电路2.2.1数制与编码1数制2编码1数制：（1）十进制（Decimalnumber）--逢十进一数码：0~9位权：10i(123.45)10=(123.45)D21012105104103102101（2）二进制（Binarynumber）--逢二进一数码：0，1位权：B2(101.11)(101.11)2101221212120212i二进制数转换为十进制数：整数的转换--连除法210)()26(26213余数206213202110111010除基数得余数作系数从低位到高位B2(101.11)(101.11)21012212121202110)5.75(十进制数转换为二进制数：（4）十六进制（Hexadecimalnumber）--逢十六进一数码：0~9,A,B,C,D,E,F位权：i16H16(2A.7F)(2A.7F)210116151671610162任意（N）进制数展开式的普遍形式：iiNkDikiN—第i位的系数,—第i位的权十进制数转换为二进制数：先将十进制转换成二进制，再由二进制转换成十六进制数。每一个十六进制数码都可以用4位二进制数来表示。可将二进制数从低位开始，每4位为一组写出其值，从高位到低位读写，就是十六进制数。二、十、十六进制的数码比较：十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制0000010011201023011341004510156110671117810008101010910019A111011B121100C131101D141110E151111F2编码：编码：用二进制数表示文字、符号等信息的过程。几种常见的BCD代码：8421码2421码5421码00000001001000110100012348421码与十进制码的对应关系：十进制数码：8421码：十进制数码：8421码：5678901010110011110001001二—十进制编码，或BCD码：用二进制数表示十进制数的编码方法1逻辑代数及基本运算2逻辑代数的运算法则2.2.2逻辑代数及应用1逻辑代数及基本运算一、逻辑代数（布尔代数BooleAlgebra）用来描述数字电路和数字系统的结构和特性。逻辑函数:输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系...),,(CBAfZ逻辑变量取值：01分别代表两种对立的状态一种状态另一状态高电平低电平真假是非有无……1001正逻辑负逻辑二、三种基本逻辑运算（与、或、非）（1）与逻辑（逻辑乘）决定一事件的所有条件都具备时事件才发生的逻辑关系真值表ABF000110110001逻辑函数式F=A•B（2）或逻辑（逻辑加）决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个以上具备时，事件就会发生的逻辑关系。ABF000110110111逻辑函数式FAB真值表（3）非逻辑（逻辑反）只要条件具备了，事件便不会发生；条件不具备，事件一定发生的逻辑关系。真值表AF0110逻辑函数式FA1、常量之间的关系（常量：0和1）加：0+0=00+1=11+1=1乘：0·0=00·1=01·1=1非：10012、变量和常量的关系（变量：A、B、C…）加：A+0=AA+1=1A+A=A乘:A·0=0A·1=AA·A=A非：0AAAA1AA3、与普通代数相似的定理交换律ABBAABBA14.2.2逻辑代数的运算法则4、吸收律AB)A(ABA1BAB))(AA(ABAA5、摩根定律(反演律)BABABABAA)BA(BBAABAABABA)A(ABBAA)(ABABA))((结合律CBACBACBACBA分配律ACABCBACABABCATHANKYOUSUCCESS2020/5/2945可编辑2.2.3基本逻辑门电路1二极管门电路2三极管门电路1二极管门电路+VCCABFR1、二极管与门在输入A、B中，只要有一个（或一个以上）为低电平，则输出F为低电平；只有输入A、B全为高电平时，输出F才为高电平。可见输入与输出呈现与逻辑关系：与逻辑关系表达式F=ABABF000110110001与逻辑关系真值表：ABF&与逻辑关系逻辑符号：2、二极管或门ABR-VCCF只要输入A、B中一个为高电平，则输出F为高电平；只有输入A、B同时为低电平时，输出F才为低电平。可见输入与输出呈现或逻辑关系。或逻辑关系式:F=A+BABF1或逻辑关系逻辑符号：ABF000110011或逻辑关系真值表：1112三极管门电路1、晶体管非门•+VCCRC–VSSR2R1AF当A为低电平时，输出端为高电平。当A为高电平时，输出端为低电平，实现非运算。A1F非逻辑真值表AF0011AF逻辑关系式逻辑符号2、三极管与非门•+VCCRC–VSSR2R1FRAB与非逻辑式：ABF逻辑符号：AB&F与非逻辑真值表：111000011011ABF3、三极管或非门•+VCCRC–VSSR2R1AFB或非逻辑式：逻辑符号：或非逻辑真值表：100000011011ABFABF≥1BAF2.3组合逻辑的基本知识译码器（Decoder）译码：编码的逆过程，将二进制代码翻译为原来的含义，完成这种功能的电路为译码器分为通用译码器和显示译