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第一章直流电路（注：此文公式都用大写，直流电公式大写，交流电用此公式小写加d）1.1电路及电路模型（1）电路：电流流经的闭合路径（2）电路作用：电能的传输与转换信号的传递和处理（3）电路组成：电源（信号源）、负载（用电设备）、中间环节1.2电路变量1.电流和电流的参考方向（1）电流：由电荷有规则地定向移动而形成(2)电流强度(I或i)：单位时间内通过导体横截面的电量𝐼=𝑄𝑡ⅈ(𝑡)=ⅆ𝑞ⅆ𝑡单位：安（A）1𝑘𝐴=103𝐴1𝑚𝐴=10−3𝐴1𝜇𝐴=10−6𝐴（3）电流方向：正电荷的方向实际方向和电流方向一致𝐼0ⅈab(方向由a到b)（4）直流电（DC）：电流大小和方向都不随时间变化用𝐼表示（5）交流电（AC）：电流大小和方向随时间做周期变化用ⅈ表示2.电压和电压的参考方向(1)电压：电场力把单位正电荷从a移到b点所做的功𝑈=𝑤𝑞(总功除以总电荷)𝑈𝐴𝐵=𝑉𝐴−𝑉𝐵（两点电位相减）单位：伏（V）1𝑘𝑉=103𝑉1𝑚𝑉=10−3𝑉（2）电压反映了单位正电荷由a运动到b点所获取或失去的能量若正电荷由a运动到b是失去能量，即a能量高b能量低，则a为正级b为负极（3）电压方向：由高电位指向低电位，即电位降位的方向为电压实际方向（4）关联参考方向：电流从（元件中）电压的正端流入，即为关联参考方向，反之3.功率和能量(1)电功率：单位时间内吸收(或产生)的电能𝑃=𝑤𝑡直流中𝑃=𝑈𝐼电流和电压为非关联方向时加负号单位：瓦特（W）1𝑚𝑊=10−3𝑊1𝑘𝑤=103𝑤1𝑀𝑊=106𝑊（2）电功率方向：能量传输的方向（3）若电功率为正值则元件吸收电功率，为负载；为负值则提供功率，为电源1.3电阻元件（1）电阻R欧姆定律：𝑈=𝐼𝑅𝑃=𝑅𝐼2单位：𝛺1𝑘𝛺=103𝛺1𝑀𝛺=106𝛺（2）线性电阻（R为常数）：电阻元件开路，无论电压为几，电流为0；电阻元件短路，无论电流为几，电压为0（3）非线性电阻：电阻随电压或电流的大小或方向而改变；例如：二极管1.4电压源与电流源1.理想电压源（恒压不恒流）直流电压源符号：2.理想电流源（恒流不恒压）直流电流符号：3.实际电源和两个电路模型（1）实际电压源：𝑈=𝑈𝑠−𝑅𝑠𝐼𝑅𝑠为内电阻，𝑈𝑠为总电压，𝑅𝐿为电路电阻，𝑈为电路实际电压①有载状态：此时𝑈=𝐼𝑅,𝐼=𝑈𝑠𝑅𝑠+𝑅𝐿②开路状态：𝑅𝐿=∞，𝐼=0；开路时电压用𝑈𝑜𝑐表示，𝑈𝑜𝑐=𝑈𝑠，开路电压最大③短路状态：𝑅𝐿=0，短路时电流用𝐼𝑠𝑐表示，𝐼𝑠𝑐=𝑈𝑠𝑅𝑠，短路时电流最大(2)实际电流源：𝐼=𝐼𝑠−𝑈𝑅𝑠𝐼为电路实际电流，𝐼𝑠为总电流，𝑅𝑠为电流源内阻1.5基尔霍夫定律（在集总参数电路中）①支路：每一个二端元件都为一个支路②节点：两条或两条以上的支路连接点③回路：电路中任意闭合路径④网孔：载回路内部不另含支路的回路为网孔1.基尔霍夫电流定律（LCL）对于任一个节点，流入流出的电流代数和为02.基尔霍夫电压定律（KVL）对于任一回路，沿着指定的回路绕行方向，各元件两端的电压代数和为01.6单口网络及等效①单口网络（二端网络）：只有一个端口与外部电路连接的电路端口：是一对端钮，流入一个端钮的电流总等于流出另一个端钮的电流②单口网络的伏安特性：单口网络在端口上的电压和电流的关系③等效（外电路等效）电路：相同电压和电流下，若N1和N2伏安特性相同，则等效1.电阻的串并联及等效①串联电路（串联分压，电流相同）：分压公式{𝑈1=𝑅1𝑅1+𝑅2𝑈𝑈2=𝑅2𝑅1+𝑅2𝑈②并联电路（并联分流，电压相同）：𝐼1=𝑈𝑅1两电阻并联：𝑅=𝑅1⋅𝑅2𝑅1+𝑅21𝑅=1𝑅1+⋯+1𝑅𝑛2.理想电源的等效变换（1）电压源的串联及等效（恒压）：𝑈𝑠=𝑈𝑠1+𝑈𝑠2+𝑈𝑠3等效于（2）电流源的并联及等效（恒流）：𝐼𝑠=𝐼𝑠1+𝐼𝑠2+𝐼𝑠3等效于（3）电压源与元件的并联等效于（4）电流源与元件的串联等效于3.实际电压源和实际电流源的等效等效于𝑈𝑠=𝑅⋅𝐼𝑠电路最简形式：一个电压源串联一个电阻或一个电流源并联一个电阻的电路1.7点位的概念与计算①电路中某点电位是指该点与参考点之间的电压，用V表示②a、b间电压为a点电压减去b点电压：𝑈𝑎𝑏=𝑉𝑎−𝑉𝑏③电压方向：高电位到低电位1.8支路电流分析法（P17）步骤：n个节点、b条支路①标出每个支路电流以及参考方向②根据KCL列出n-1个独立的节点电流方程③选定所有独立回路指定每个回路绕行方向，再根据KVL列出b-(n-1)个回路电压方程④求解2、3所列的方程组，得各支路电流⑥根据需要，利用原件VAR科求得各元件电压及功率1.9节点分析法（P19）在电路中任选一节点为参考节点(此节点电位为0),其他节点到参考节点的电压降为电压1.10叠加定理①叠加定理：线性电路中，多个独立电源共同作用在某一支路中产生的电压（或电流）等于电路中每一个独立电源单独作用时在该支路产生的电压（或电流）的代数和某一独立源单独作用时：独立电压源短路（将电压源化为线路）独立电流源开路（断开线路）1.11等效电源定理（任意一个线性有源单口网络）1.戴维南定理①戴维南定理：总能用一个理想电压源和一个电阻串联来等效②戴维南等效电路：电压源与电阻的串联2.诺顿定理①诺顿定理：总能用一个理想电流源和一个电阻并联来等效②诺顿等效电路：电流源与电阻的并联1.12含受控源的电阻电路1.受控电源2.含受控电阻电路的分析（P27）1.13公式总结：电流：I（A）电压：U（V）电阻：R（Ω）电荷：q（C）时间：t（s）能量：W（J）电功率：P（W）第二章一阶动态电路的暂态分析2.1电容元件与电感元件1.电容元件及其性质（1）电容元件：储存电荷（或者储存电场能量）的元件𝐶=𝑞𝑢符号：q(t)C+-u(t)i(t)单位：法（F）1𝜇𝐹=10−6𝐹1𝑛𝐹=10−9𝐹1𝑝𝐹=10−12𝐹①工作电压：电容器在使用时容许加在两端的最大电压为工作电压，也称耐压注：一旦工作电压过高超过额定电压值，可能造成介质击穿，介质由原来的不导电变为导电，丧失电容的作用②ⅈ=𝑞𝑡=𝐶𝑈𝑡某一时刻电容元件的电流取决于该时刻电压电容的变化率两端积分：𝑢(𝑡)=1𝐶∫ⅈ(𝜆)ⅆ𝜆𝑡−∞或𝑢(𝑡)=𝑢(𝑡0)+1𝐶∫ⅈ(𝜆)ⅆ𝜆𝑡𝑡0③𝑝(𝑡)=𝑢(𝑡)ⅈ(𝑡)=𝐶⋅𝑢⋅ⅆ𝑢ⅆ𝑡⇒t时刻的储能：𝑤𝐶(𝑡)=12𝐶𝑢2(𝑡)电容将电能转换为电场能储存在电容中电容中电压不能突变{电压增大，电场能增大，电容元件从电源取用电能电压减小，电场能减小，电容元件向电源放还能量（2）电容两端电压保持不变,则通过的电流为零；即对直流电压而言,电容相当于开路（3）电容性质：直流开路、动态元件、记忆元件、不能跃变2.电感元件及其性质（1）电感元件：一根导线有电流时，周围会产生磁场，将导线绕成线圈，可增加线圈内部磁场，由此形成的元件为电感元件一线圈为一匝N,每匝都会感应出磁通𝜙,匝与匝之间相互交链磁链为𝜓⇒𝜓=𝑁𝜙（2）线性电感L：𝐿=𝜓ⅈ电感元件符号：单位：亨（H）1𝑚𝐻=10−3𝐻1𝜇𝐻=10−6𝐻①𝑢(𝑡)=ⅆ𝜓ⅆ𝑡⇒𝑢=𝐿ⅆⅈⅆ𝑡某时刻电感电压只取决于该时刻电流变化率两端积分：ⅈ(𝑡)=1𝐿∫𝑢(𝜆)ⅆ𝜆𝑡−∞或ⅈ(𝑡)=ⅈ(𝑡0)+1𝐿∫𝑢(𝜆)ⅆ𝜆𝑡𝑡0②𝑝(𝑡)=𝑢(𝑡)ⅈ(𝑡)⇒t时刻的储能：𝑤𝐶(𝑡)=12𝐿ⅈ2(𝑡)电感将电能转换为磁场能储存在线圈中电感中电流不能突变{电流增大，磁场能增大，电感元件从电源取用电能电流减小，磁场能减小，电感元件向电源放还能量（3）电感电流不变，即为直流时，电压为0；故电感对直流相当于短路（4）电感性质：直流短路、动态元件、记忆元件、不能跃变2.2换路定则及其初始条件1.换路定则（1）动态电路：电路中含有动态元件（电容或电感）（2）分析电路从一种稳态转变成另一种稳态的过程为瞬态分析或暂态分析（3）{t=0⇒换路瞬间t=0+⇒换路前的起始时刻t=0−⇒换路后的初始时刻（4）电感电路：ⅈ𝐿(0+)=ⅈ𝐿(0−)电容电路：𝑢𝑐(0+)=𝑢𝑐(0−)2.初始条件确定（1）换路前{储能元件储能：𝑢𝑐(0−)≠0电容为开路，ⅈ𝐿(0−)≠0电感为短路储能元件不储能：𝑢𝑐(0−)=0电容为短路，ⅈ𝐿(0−)=0电感为开路（2）由换路定则可得出电容电压的初始值𝑢𝑐(0+)和电感电流的初始值ⅈ𝐿(0+)储能时求其他支路电压电流{用电压为𝑢𝑐(0+)的电压源代替电容用电流为ⅈ𝐿(0+)的电流源代替电感2.3一阶电路零输入响应零输入响应：指动态电路在没有外施激励时，仅由动态元件的初始储能所引起的响应（1）RC电路的零输入响应：实质是RC电路电容的放电过程时间常数：𝜏=𝑅𝐶单位：sR是电阻，C是电容t=01𝜏2𝜏3𝜏4𝜏5𝜏𝑢𝑐=𝑈00.368𝑈00.135𝑈00.050𝑈00.018𝑈00.007𝑈0（2）RL电路的零输入响应：电感中的初始储能逐渐释放出来消耗在电阻中的过程时间常数：𝜏=𝐿𝑅2.4一阶电路零状态响应零状态响应是指动态元件初始储能为0，仅由外施激励所引起的响应（1）RC电路零状态响应：电容初始为0；是一个电容充电的过程（2）RL电路零状态响应：电感初始为02.5一阶电路完全响应完全响应是指非零初始状态和外施激励共同作用产生的响应2.6三要素法求一阶电路响应（1）求初始值𝑓(0+)①求换路前𝑢𝑐(0−)或者ⅈ𝐿(0−)②由换路定则求出𝑢𝑐(0+)或者ⅈ𝐿(0+)③用电压源𝑢𝑐(0+)代替电容或者ⅈ𝐿(0+)代替电感④画出等效电路，求任意支路的电压、电流的初始值（2）求稳态值𝑓(∞)①换路后，电容相当于开路，电感相当于短路②由此电路求任意支路电压、电流的稳态值（3）求时间常数𝜏①先求电容和电感以外的戴维南等效电阻，再计算时间常数（4）求一阶电路响应𝑓(𝑡)=𝑓(∞)+[𝑓(0+)−𝑓(∞)]𝑒−𝑡𝜏,𝑡0𝑓(𝑡)=𝑓(∞)+[𝑓(𝑡0)−𝑓(∞)]𝑒−𝑡−𝑡0𝜏,𝑡𝑡0第五章半导体二极管及直流稳压电源5.1半导体二极管的外部特征1.二极管的基本结构（1）在电子元件中用的最多的是硅和锗，导电能力介于导体和绝缘体之间（2）N型半导体：主要导电粒子为负电P型半导体：主要导电粒子为正电2.二极管的伏安特性正偏：P区接电源的正极，N区接电源的负极，为PN结正向偏置反偏：P区接电源的负极，N区接电源的正极，为PN结反向偏置（1）正向特性（图中的①）死区电压：使二极管开始导通的临界电压，用𝑈𝑡ℎ表示硅二极管的死区电压为𝑈𝑡ℎ=0.5𝑉左右锗二极管的死区电压为𝑈𝑡ℎ=0.1𝑉左右压降：电流迅速增加正向压降变化却很小，用𝑈𝐷(𝑜𝑛)表示硅管𝑈𝐷(𝑜𝑛)约为0.7𝑉，锗管𝑈𝐷(𝑜𝑛)约为0.2𝑉（2）反向特性（图中的②，为反向截止区）反向饱和电流𝐼𝑠：随反向电压增大反向电流基本不变PN结具有单向导电性：正偏时导通，反偏时截止（3）反向击穿特性反向击穿电压为𝑈𝐵𝑅电击穿可逆，热击穿不可逆（4）PN结（二极管）伏安特性的数学表达式PN结的伏安特性方程近似为ⅈ=𝐼𝑠(𝑒𝑢𝑈𝑇−1)u为PN结外加电压，i为流过PN结的电流，𝐼𝑠是反向饱和电流，常温下𝑈𝑇=26𝑚𝑉正向电压𝑢≫𝑈𝑇时ⅈ=𝐼𝑠𝑒𝑢𝑈𝑇,反向电压|𝑢|≫𝑈𝑇时ⅈ=−𝐼𝑠3.二极管的主要参数（1）最大整流电流𝐼𝐹：二极管