Fundamentals of Electronic Circuits

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电路基本概念 ​

TIP

  1. 集总参数 vs. 分布参数

    • 集总参数电路（lumped circuit）: 实际电路的尺寸远小于电路工作时电磁波的波长。【本课程主要考虑集总参数电路】

    • 分布参数电路（distributed circuit）: 实际电路的尺寸与电路工作时电磁波的波长相当或更大。一般超过十分之一波长时需要考虑。如蓝牙工作频率 2.4 GHz， , 故蓝牙PCB电路中，铜线超过12.5 mm后需要考虑传输线分布效应

  2. 参考方向

    • 电流参考方向：因事先不知道流过元件的实际电流方向，故可假定电流的方向，这一假定的方向即为电流参考方向；

    • 电压参考方向：因事先不知道元件两端电压的高低，故可假定一端电压高（标记为﹢）、另一端电压低（标记为﹣），这一假定的﹢﹣即为电压参考方向；

    • 关联参考方向：电流参考方向从元件的﹢端流进；

    • 非关联参考方向：电流参考方向从元件的﹣端流进；

    • 关联参考方向的意义：功率p大于0，表示元件吸收功率（消耗能量），如电阻；功率p小于0，表示元件释放功率（提供能量），如电源。

  3. 符号规范

    • 大写字母、大写下标，直流量，

    • 大写字母、小写下标，交变信号的幅度，

    • 小写字母、大写下标，瞬时总量，

    • 小写字母、小写下标，增量信号（交变小信号），

    • 字母大写表示恒定的量；字母小写表示随时间变化的量

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  1. 电荷、电流、电压、功率
    • 电流：单位时间内流过的电荷，
    • 电压：移动单位电荷所需要的能量（从 b 节点移动到 a 节点），; 两节点间的电压也指两节点相对于“地”节点的电势之差
    • 功率：单位时间内消耗或吸收的能量，
  2. 电阻和欧姆定律
    • 自然界常见金属电导率排序：Ag > Cu > Au > Al
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  1. 电容电感
    • 电容是储能元件，存储电荷或电场能量 ；
    • 电容的电压电流约束关系：; 电容两端电压不能突变，否则电流会无穷大；
    • 电感也是储能元件，储存磁场能量
    • 电感的电压电流约束关系： ; 流过电感的电流不能突变，否则电压会无穷大；
  2. KCL的两种表述
    • 流入任一节点（或闭合界面）的支路电流的代数和为0；电荷守恒；
    • 对于任一节点，流入电流总和 = 流出电流总和；
  3. KVL的两种表述
    • 沿任一回路，所有支路电压的代数和为0；能量守恒；
    • 两节点间若有多条路径，则每条路径上的电压降相等（电压与路径无关）；

习题及参考解答 ​

知识点1：电压电流参考方向 ​

1、电流与电压为关联参考方向是指 ________ 。

A. 电流参考方向与电压降参考方向一致

B. 电流参考方向与电压升参考方向一致

C. 电流实际方向与电压升实际方向一致

D. 电流实际方向与电压降实际方向一致

2、当电压和电流选取关联参考方向时，计算得到某元件消耗的功率值为负，则表示该元件实际是 ________ 功率。

A. 产生 B. 吸收 C. 与元件类型有关 D. 无法判断

3、计算下列电路中每个元件消耗的或提供的功率，并验证功率守恒。

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参考解答

  1. A
  2. A
  3. image-20221014135455079

知识点2：电容电感的性质 ​

1、电容不可能发生跃变的是 ________ ，电感不可能发生跃变的是 ________ 。

A. 两端的电压 B. 通过的电流

2、当电容器内的总电荷量加倍时，其储存的能量 ________ 。

A. 保持不变 B. 减半 C. 加倍 D. 为原来的4倍

3、关于有限激励下的动态电路的描述，以下错误的有 ________ 。

A. 电容两端电压不能突变 B. 流经电感的电流不能突变

C. 电容和电感的储能均不能突变 D. 以上都不对

4、求下图中每个电容两端的电压

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5、求下图中的电容电压、电感电流，以及电容电压的储能

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参考解答

  1. A B

  2. D

  3. D

  4. image-20221014142422374
  5. image-20221014142607666

知识点3：基尔霍夫定律 ​

1、基尔霍夫电压定律和电流定律的本质分别是 ________ 。

A. 电荷守恒和能量守恒 B. 电荷守恒和电荷守恒

C. 能量守恒和能量守恒 D. 能量守恒和电荷守恒

2、基尔霍夫电流定律（KCL）是电流连续性的表现，其本质是 ________ ，基尔霍夫电压定律（KVL）本质是 ________ 。

3、下图中的电流 是 ________ 。

1-3-3

A. 4 A B. 16 A C. A D. A

4、分析电路，求和

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5、分析电路，求,

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6、分析电路，求图中标示的所有电压电流

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7、求下图中的 和

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8、求下图中的 和

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参考解答

  1. D

  2. 电荷守恒 能量守恒

  3. C

  4. image-20221014135844517
  5. image-20221014140014802
  6. image-20221014140152713
  7. image-20221016164301843
  8. image-20221016164459807

知识点4：其他 ​

1、如下电路中的受控源是 ________ 。

1-4-1

A. 电压控制电压源 B. 电压控制电流源

C. 电流控制电压源 D. 电流控制电流源

2、受控源有两对端钮，一对输出端和一对输入端。受控源可分为以下四种 ________ 、 ________ 、 ________ 、 ________ 。

3、理想独立电压源是指 ________ 。

A. 电压值是定值，与负载无关 B. 电压值是定值，与负载和时间无关

C. 电压值是时间的函数，与负载无关 D. 电压值是定值或者是时间的函数，与负载无关。

4、理想电压源的内阻为 ________ ，理想电流源的内阻为 ________ 。

5、下图中的受控源是 ________ 。

1-4-5

A. 电压控制电流源 B. 电压控制电压源

C. 电流控制电流源 D. 电流控制电压源

6、以下不属于储能元器件的是 ________ 。

A. 理想变压器 B. 电感 C. 电容 D. 电池

参考解答

  1. B
  2. 电压控制电流源（VCCS） 电流控制电流源（CCCS） 电压控制电压源（VCVS） 电流控制电压源（CCVS）
  3. D
  4. 0 无穷大
  5. C
  6. A