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    前言

    复习学习电路上时写的知识点总结


    一、输入电阻

    输入电阻是从一个电路或网络的端口看进去的等效电阻。
    1、如果是纯电阻电路,则使用串并联大多可以求解,难一点的可以用Y-∆变换。
    2、如果是含有单个的电压电流源,计算时电压源短路,电流源开路。
    3、如果是含有受控电压电流源,(把受控源等效为电阻,独立源关闭),则可以使用外加电源法,即在端口处加一个电压源或者电流源(注意:要标电压电流方向,且电压和电流为非关联方向)。然后通过KCL或者KVL得到外加的电压源和电流(或者电流源和电压)的关系:

    Req=Uoc/i. Req= Uoc/i.
    也可以使用短路电流法,这种方法的好处是当电路并联较多时,可以简化电路,注意,求is的时候要附着在一个负载上,没有的话找找节点,求电压电流要附着在元件上。


    # 二、网孔电流法

    网孔电流法是仅仅适用于平面电路的一种电路分析方法,我们首先可以使用定义法来熟悉用法,到后面要以观察法为主。
    网孔电流法只需列KVL方程,具体步骤可以看看教材。这里列出列方程的要点:
    1、方程左边:自阻为正,互阻根据通过该电阻的所设网孔电流方向是否相同来判断,相同为正。
    2、方程右边:电压源与网孔方向一致为负,即关联方向为负。
    3、当电路中含有独立电流源时,避免选两个通过该源的网孔电流。可大大简化方程数。
    4、当电路中含有实际电流源时,把它变化成实际电压源求解。
    5、当电路中含有受控源时,加一个增补方程(即把受控源当独立源处理,只是再加一个含有被控量的方程)。


    三、节点电压法

    节点电压法是适用于所有电路的一种电路分析方法,我们首先可以使用定义法来熟悉用法,到后面要以观察法为主。
    网孔电流法只需列KCL方程,具体步骤可以看看教材。这里列出列方程的要点:
    1、方程左边:自导永为正,互导永为负。
    2、方程右边:电流源流进节点为正,流出为负。
    3、当电路中含有独立电压源时,直接列一个节点的电压节点方法。
    4、当电路中含有实际电压源时,把它变化成实际电流源求解。
    5、当电路中含有受控源时,加一个增补方程。


    四、戴维宁定理

    戴维宁定理可以把一个一端口网络等效为一个实际的电压源(诺顿定理就是等效为一个实际的电流源)。
    首先,戴维宁需要求得该网络的伏安特性,即输入电阻和开路电压。我们根据情况求得该一端口的开路电压,短路电流和等效内阻其中之二即可求解。
    1、求等效内阻和输入电阻求法一样。
    2、求开路电压:注意要将电路开路,然后大部分根据KCL或KVL即可求解。
    3、求短路电流:注意要加一根导线把电路短路,然后大部分根据KCL或KVL即可求解。(并联多时选用)

    实际做题时,根据需要判断求哪两个量。


    总结

    这些定理都是电路分析中最基本的定理,也是以后学习更深入专业知识的基础。像后面的交流部分知识就是通过域的转换回到直流电来进行求解,所以还是会用到这些知识(有点变化),另外后续的模电等课程也大量应用到这些知识,所以一定要掌握!

    Ps, 写的仓促,可能加些例题更好理解,初次写作,有不到之处请多多见谅.

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    权电阻网络DAC

    如图
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    为什么运算放大器要从反相输入端输入

    在这里插入图片描述

    输出

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    等比数列前 n 项和公式
    在这里插入图片描述
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    在这里插入图片描述

    倒梯形电阻网络DAC

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    输出电压
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    权电流型DAC

    电流源原理

    课本 395 页图
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    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    输出电流和电压

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    开关树型DAC

    在这里插入图片描述

    权电容网络DAC

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    课本 399 页
    在这里插入图片描述

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    为何当PN结加正向电压时,空间电荷区会变窄?

    首先模电书上描述如下:PN结外加正向电压,此时外电场将多数载流子推向空间电荷区,使其变窄,削弱了内电场,破坏了原来的平衡,使扩散运动加剧,漂移运动减弱,由于电源的作用。扩散运动将源源不断地进行,从而形成正向电流,PN结导通。

    书上的话我是这么理解:外电场和内电场方向相反,理应削弱内电场,破坏原有平衡,此时扩散运动加剧,漂移运动减弱。

    但是我仔细想想内部原理就有一个疑问:
    首先内电场是如何形成的?是由P区空穴扩散到N区、N区自由电子扩散到P区,两区接触靠近P区的地方由于失去空穴产生负离子区;两区接触靠近N区的地方由于失去自由电子产生正离子区。正负离子区就形成了内电场。
    外加正向电压时,P区会有更多的空穴扩散到N区、N区会有更多的自由电子扩散到P区,会产生更多的正负离子,那么此时,负离子区和正离子区所形成的内电场不应该更宽吗??

    带着这个疑惑我又重新审视了一下这个问题,发现我忽略了一点,就是没有考虑外接电源会提供电子!!原本是PN结无外接电源时内部电场平衡,扩散运动和漂移运动平衡,但是外接电源时该平衡被打破,扩散运动远大于漂移运动,大量自由电子和空穴涌入,打破了平衡。
    电源负极会产生大量的自由电子,在外电场的作用下,大量自由电子会进入N区,一小部分与空间电荷区的正离子复合呈电中性,这也就相当于削弱了内电场;同理电源正极会产生大量的空穴,在外电场的作用下,大量空穴会进入P区,一小部分与空间电荷区的负离子复合呈电中性,这也就相当于削弱了内电场。
    同时,外加正向电压时,P区会有更多的空穴扩散到N区、N区会有更多的自由电子扩散到P区,照理会产生更多的负离子和正离子,加宽内电场,但电源带来空穴和电子参与扩散时并不会留在P区和N区,而是再循环一圈后重新回到电源。
    (以上都是个人理解,如有错误望指正!)

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  • 电感升降压开关拓扑

    千次阅读 2017-11-25 21:13:19
    电感 电感的充电放电 1、电感本质上就是一段导线绕在磁芯上,为什么其两端会有电压呢?答案:感应电压 2、我们都知道,电感电流是随时间推移而逐渐增加,为...(看样子外加电压慢慢干掉了感应电压~) 因为,只

    本文主要内容:1、电感充放电过程 2、其串联电阻R=0的电感方程 3、第一个稳态拓扑,升降压拓扑

    严格来说,电感不存在充放电,电感只是存在自感电压,这里说充放电比较好理解
    先看一个问题:
    1、我们都知道,电感充电时电流是随时间推移而逐渐增加,为什么?
    答案:电感电流初始值为零,刚一上电瞬间,电流想突变,感应电压介入,试图让电流重回0,这时感应电压为电源电压。也可推断出,上电瞬间,其串联电阻两端电压为0。那为什么电流会逐渐增加?(看样子外加电压慢慢干掉了感应电压~)
    因为,只要存在感应电压,那么电感电流肯定是变化的,而且只能朝着增大的方向变化;这时其串联电阻上产生了压降,电感感应电压就会越来越小~
    注:有串联电阻R,电感电流增大的斜率非固定,呈指数形式;而无串联电阻R,其增大的斜率固定,呈直线,下文会介绍到。

    1、电感充放电过程

    电感充电方程(R≠0):

    I(t)=VinR(1etR/L)

    先看一张图:
    电感充放电
    在开关闭合阶段,如充电方程所示,电感电流以指数规律上升,其两端电压以指数规律下降。

    这里串联电阻R对时间常数(τ=L/R)的影响
    充电阶段:相同供电电压,R越大,到达时间常数点(电流最终值的63%)越快
    电感充电电流波形
    放电阶段:相同供电电压,R越大,到达时间常数点(电流初始值的37%)越快
    电感放电电流波形

    电感放电方程(R≠0):

    i(t)=I0(etR/L)
    图自行脑补~
    在开关断开阶段,电感电流以指数规律下降;其开关触点两端会出现一个电弧(电压尖峰),如果触点距离增加,电感感应电压会增加以维持电弧(电流)的存在。

    2、其串联电阻R=0的电感方程

    题外话:为什么要讲这个方程?说白了,因为我们接下来的开关拓扑分析,没有串联电阻R(R=0)。这对我们接下来的电感充电和放电斜率理解有帮助
    在开关导通阶段,电感电压从初始值VIN 开始变化,唯一的原因就是电阻R的存在。所以,当R=0时,电感电压不会变化,感应电压等于外加直流电压。(只要电感电流持续变化,该电压就能保持住,再来句废话,就是只要电感两端存在电压,其电流必有变化)
    当电阻较小时,电感电流以恒定的斜率上升或下降,如图1-4和1-5
    所以下面就将该式:I(t)=VinR(1etR/L) 微分并取R=0。得:

    dI(t)dt=VinR(RLetR/L)

    dI(t)dt=VinL
    故,电感直连到电源两端,其电感电流的变化率是常数,VinL
    来个万能公式吧~
    上述R=0,所以电感电压=VIN 。如果用V表示任意时刻电感两端的电压,I为电感电流。那么在理想电感中(R=0),即可得到以下电感方程,适用于任何电路,充电以及放电阶段

    dIdt=VL

    注意电感充放电斜率

    3、第一个稳态拓扑,升降压变换器

    这里我们一步一步来
    玛尼克塔拉说,对待电感感应电压尖峰的问题,要么不管他,要么就压制他~
    好吧,一个二极管成功解决~
    二极管为电感电流提供泄放通路
    下面我要用白话文了来讲解了~
    上图电感电流上升斜率是VON/L ,下降斜率是VOFF/L ,明显VOFF 的斜率要小于VON ,那么如果VOFF 时间不够电感复位(电感放电完毕),就会出现下图的情况,电流呈阶梯式上升,简称非稳态:
    阶梯式上升电流
    既然都出现非稳态了,那我们就要让他稳态起来:
    首先想一想稳态的条件,当VONVOFF 幅值差不多时,占空比0.5,最容易达到稳态,差太多那就不好办了
    那有什么既便宜又好用的方法呢?加个电容
    如果让电感放电电流继续给电容充电,电容电压就会达到稳态电压VO ,这样,电感电压就会有升高的空间了,电流下降率随之下降。
    若干个周期之后,电感电流IL 就会达到稳态值了。此时电容虽然每个周期都会充电,但其电流下降率逐渐增加,最终自然稳定在固定输出电压了。(占空比固定,是多少,下文计算)
    电感电流逐渐达到稳态

    计算占空比

    这里我们假设输出电压最终稳定在5V。
    电感是非耗能器件,应用伏秒定律(电压*时间):
    VONtON=VOFFtOFF

    12*tON=5.5*tOFF(输出含0.5V二极管压降)

    tOFFtON=2.18

    故,需稳定输出5V(达到伏秒平衡),关断时间必须是导通时间的2.18倍。
    可得D=0.314

    推导出升降压拓扑

    下图为升降压拓扑电路:
    升降压变换器
    由上图可知:

    VON=VIN-VSW

    VOFF=VO+VD

    根据伏秒定律tOFFtON=VINVSWVO+VD

    D=VO+VDVINVSW+VO+VD

    因为开关和二极管压降和输入输出电压相比较小,故可简化为:

    D=VOVIN+VO

    VO=VIND1D

    OK,升降压变换拓扑推到出来了(注意这里的升降压是正对负输出的)

    如有描述不当和错误的地方,恳请看官提出交流,谢谢~

    后续会继续介绍剩余两种拓扑,升压和降压

        开场白
        时隔1年没有写博客了,期间从学生转成了社会人,从嵌入式软件转到了纯硬件设计,虽然也一直在学习,但学习劲头完全没有大学时候凶猛,有点浮躁,静不下心。
        硬件相对来说知识点复杂,再加上基础不牢,写起来有些费劲。最近在看这本书,作者大名文中有提到,博文的内容就是自己学习的笔记加上自己的理解。这篇博客第一段是上个月开的头,中间一直拖,到今天才又加上一点点~个人一直觉得写博客对自己检验学习成果,发现问题有很大作用的,也希望接下来,打牢自身基础,杀下心来,能将本书一直学下去,博客也一直记录下去。
    
    展开全文
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空空如也

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外加电流源和外加电压源