电子技术基础电路的分析基础
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我们要学电子,尤其是想学电路设计与分析,首先要懂电路中的回路与阻抗是怎么回事?
所以电子技术基础,最基础部分,我们首先说说回路与阻抗。
一、源
源是什么?
顾名思义,就是来源,源头的意思。
那么在电路里面,源又是指什么呢?它就是指电的来源,分为电压源和电流源。
对于物理比较好的朋友,对于电压源和电流源比较容易理解。
其中电压源相对于电流源更好理解。
我们先从容易的电压源入手:
1、电压源
电压源,我们更多的时候可以用电容来理解。
那电容我们又怎么理解呢?
相信大家都见过水库,我们的电容可以用水库来比喩,水库越大,越深,那容下的水量就越多。
所以大水库,即使灌入的水流很大很多,水库的水位上涨都不是很明显,放水也是如此。
那么这个比喻用在电路之中,也大同小异:
对电容充电的电流,即使是很大的电流给电容充电,都不会引起电容的电压有很大变化,放电也是如此。
但是,如果电容的容量很小,那么即使微小的充放电流,都会引起电容的电压明显的变化。
要注意,我们讲电压源,一定要讲到电容的电压,这个电容才有意义,如果没有电压,这个电容没有意义。
这个时候电容的等效电阻为0,相当于等效短路。
2、电流源
电流源比较难理解,现在先作简单的介绍,以后有机会再详细讲解。
电流源,可以体现为电子元器件中的“电感”。
有电子基础的朋友都知道,电感两端的电流是不能突变的。
所以电感就需要一个完整的电流回路。
电感上的电流回路,只要在正常工作情况下,也就是有电流情况下,是不能断的,因为一旦断路,电流就为0。
电流为0,就没有电流,谈不上电流源了。
要注意,讲电流源,就一定要讲到电感的电流,就一定是一个闭合的回路里,才有意义。
注意,这是一个闭合回路。
小结:我们在分析电路中,电路中如果有电容或电感,要特别留意,因为很可能有电容,是一个电压源,有电感,是一个电流源。
当然,这部分以后有机会会讲到。
二、回路
什么是回路?
我们试着给它一个概念或定义:
回路,就是从源的正极出发,经过一系列的元器件网络(有电阻、电容,电感、等),最后回到负极,这样一个流向线路,我们可以叫它为回路。
通过上述定义,我们可以得到这样的结论:
我们在分析电路的时候,一定要找到源的正极和负极,并且要十分清楚地知道,源的正极是进入回路,而源的负极是从回路里流出来的。
那么外部的电阻及其元器件的回路网络,可以称之为负载。
负载都是在源的外部。
因此,源的外部回路,是从源的正极流向源的负极。
而源内部也有回路,源内部回路的电流流向,是从源的负极流向源的正极。
要注意,源的外部和内部回路,他们的流向是相反的。
这些,以后有机会详细讲解。
1、源的阻抗
有了源,就有闭合回路,接着就有回路电流。
电流是需要控制的,不能让它任意所为,否则就会造成很不好的后果:如果不对电流加以控制,就会出现电流过大,功率过大等问题。
所以电流,我们必须对它实行控制。
电流的控制就是阻抗的控制。
阻抗分为电阻阻抗,电容容抗,电感感抗。
我们的外部回路,大多是由电阻、电容、电感、二极管、三极管、MOS管等组成,既然是回路中的一员,那么它们每个元器件必然承受着电流、电压差等电气参数的影响。
而每个元器件承受的电压、电流是有限度的,所以我们在工作中,就会经常听到研发部门的电子工程师说,要对电子元器件的参数进行选型。
还有,每个元器件在回路中产生各自的电流、电压差,就会带来损耗,不同元器件的封装工艺不同,损耗就不同,所以我们还要对元器件的封装进行选型。
通常封装越大,元器件可以承受的功耗就越大,反之则越小。
讲到这里,顺便提一点,要想做一名合格的电子工程技术人员,必须掌握各电子元器件的参数和特性,甚至要熟练到半夜把你拍醒都能倒背于流。
电压源是有压差的,因为它有正负极、
在回路中,有电流的流向,也有各器件的内阻,在器件上也会产生压降,所以我们称这些为器件上的压差。
于是便有了器件的耐压问题,有了这个参数,我们在器件选型上就更容易了。
2、接地
很多电子工程师,一提到电路中的地,就会想起电源中的接地。
当然,这也没错,但有一定的局限性。
在简单的电路中理解可以,但如果在复杂的电路中这样理解,还是要显得基本功太基础了。
当然,对复杂电路的分析,也是有困难的,还需要深入学习。
为了在我们分析当中更简便,我们一般谈到接地部分,用参考地这个名词。
那么,参考地我们如何界定呢?
通常我们在分析一个回路时,把回路中的负极直接标定为参考地。
在分析另外一个回路时,同样将这个回路的负极标定为参考地。
这样我们分析电路就简单多了。
我们举一个例子:
现在的高楼大厦都有几十层,地下还有几层停车场。
那么我们以地面为参考地,上面三层就是3V,五层就是5V,20层就是20V,30层就是30V;地下一层是-1V,地下3层就是-3V。
也可以这么理解,我住在10层,那么以10层为参考地,11层就是1V,15层就是5V,25层就是15V;而9层就是-1V,5层就是-4V。
通过上面的例子,我们可以得知,没有绝对的地,只有参考的地,甚至可以理解为只要分析需要,我们可以人为的标定参考的地,只要对电路分析有帮助。
在电路中的每个节点,我们都根据实际需要,可以灵活的标定出参考地。