汉语词语
读音diàn lù
英文Electrical circuit电路图
电流流过的回路叫做电路又称导电回路最简单的电路是由电源用电器负载导线开关等元器件组成电路导通叫做通路只有通路电路中才有电流通过电路某一处断开叫做断路或者开路如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路这种情况是决不允许的另有一种短路是指某个元件的两端直接接通此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件这种情况叫做该元件短路开路或断路是允许的而第一种短路决不允许因为电源的短路会导致电源用电器电流表被烧坏等现象的发生
物理量
电路的作用是进行电能与其它形式的能量之间的相互转换因此用一些物理量来表示电路的状态及各部分之间能量转换的相互关系
电路图
电流在实用上有两个含义第一电流表示一种物理现象即电荷有规则的运动就形成电流第二本来电流的大小用电流强度来表示而电流强度是指在单位时间内通过导体截面积的电荷量其单位是安培库/秒简称安用大写字母A表示但电流强度平时人们多简称电流所以电流又代表一个物理量这是电流的第二个含义电流的真实方向和正方向是两个不同的概念不能混淆
习惯上总是把正电荷运动的方向作为电流的方向这就是电流的实际方向或真实方向它是客观存在不能任意选择在简单电路中电流的实际方向能通过电源或电压的极性很容易地确定下来
但是在复杂直流电路中某一段电路里的电流真实方向很难预先确定在交流电路中电流的大小和方向都是随时间变化的这时为了分析和计算电路的需要引入了电流参考方向的概念参考方向又叫假定正方向简称正方向
所谓正方向就是在一段电路里在电流两种可能的真实方向中任意选择一个作为参考方向即假定正方向当实际的电流方向与假定的正方向相同时电流是正值当实际的电流方向与假定正方向相反时电流就是负值
换一个角度看对于同一电路可以因选取的正方向不同而有不同的表示它可能是正值或者是负值要特别指出的是电路中电流的正方向一经确定在整个分析与计算的过程中必须以此为准不允许再更改
从数值上看AB两点之间的电压是电场力把单位正电荷从A点移动到B点时所做的功而电场中某点的电位等于电场力将单位正电荷自该点移动到参考点所做的功比较电压和电位的概念可以看出电场中某点的电位就是该点到参考点之间的电压电位是电压的一个特殊形式对于电位来说参考点是至关重要的在同一电路中当选定不同的参考点同一点的电位数值是不同的
原则上说参考点可以任意选定在电工领域通常选电路里的接地点为参考点在电子电路里常取机壳为参考点
在实际应用时仅知道两点间的电压往往不够还要求知道这两点中哪一点电位高哪一点电位低例如对于半导体二极管来说还有其阳极电位高于阴极电位时才导通对于直流电动机来说绕组两端的电位高低不同电动机的转动方向可能是不同的由于实际使用的需要要求我们引入电压的极性即方向问题
电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差叫做电动势用字母E表示单位是伏特在电路中电动势常用符号δ表示
在物理学中用电功率表示消耗电能的快慢电功率用P表示它的单位是瓦特简称瓦符号是W电流在单位时间内做的功叫做电功率 以灯泡为例电功率越大灯泡越亮灯泡的亮暗由实际电功率决定不用所通过的电流电压电能电阻决定
在电路中如果指定流过元件的电流参考方向是从标以电压的正极性的一端指向负极性的一端即两者的参
Ohm's Law在同一电路中导体中的电流跟导体两端的电压成正比跟导体的电阻阻值成反比基本公式是I=U/R电流=电压/电阻
诺顿定理任何由电压源与电阻构成的两端网络, 总可以等效为一个理想电流源与一个电阻的并联网络
戴维宁定理任何由电压源与电阻构成的两端网络, 总可以等效为一个理想电压源与一个电阻的串联网络
分析包含非线性器件的电路则需要一些更复杂的定律实际电路设计中电路分析更多的通过计算机分析模拟来完成
它是线性元件的一个重要定理在线性电阻中某处电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时在该处分别产生的电压或电流的叠加
对于一个具有n个结点和b条支路的电路假设各条支路电流和支路电压取关联参考方向并令i1,i2,···,ibu1,u2,···,ub分别为b条支路的电流和电压则对于任何时间t有i1*u1+i2*u2+···+ib*ub=0
在对偶电路中某些元素之间的关系或方程可以通过对偶元素的互换而相互转换对偶的内容包括电路的拓扑结构电路变量电路元件一些电路的公式或方程甚至定理
所有的电路在工作时每一个元件或线路都会有能量的工作运用即电能运用而所有电路里的电能工作运用即称为电路功率
电路或电路元件的功率定义为功率=电压*电流P=I*V
自然界里能量不会消灭固有一定律能量不灭定律
电路总功率=电路功率+各电路元件功率例如电源I*V=电路I*V+ 各元件I*V
在电路中的能量有时会变为热能或辐射能…等其他能量到空气中这就是电路或电路元件会发热的原因不会全部形成电能于电路中根据总能量=电能+热能+辐射能+其他能量
组成
电路由电源负载连接导线和辅助设备四大部分组成实际应用的电路都比较复杂因此为了便于分析电路的实质通常用符号表示组成电路实际原件及其连接线即画成所谓电路图其中导线和辅助设备合称为中间环节
电源是提供电能的设备电源的功能是把非电能转变成电能例如电池是把化学能转变成电能发电机是把机械能转变成电能由于非电能的种类很多转变成电能的方式也很多电源分为电压源与电流源两种只允许同等大小的电压源并联同样也只允许同等大小的电流源串联电压源不能短路电流源不能断路
在电路中使用电能的各种设备统称为负载负载的功能是把电能转变为其他形式能例如电炉把电能转变为热能电动机把电能转变为机械能等等通常使用的照明器具家用电器机床等都可称为负载
连接导线用来把电源负载和其他辅助设备连接成一个闭合回路起着传输电能的作用
辅助设备辅助设备是用来实现对电路的控制分配保护及测量等作用的辅助设备包括各种开关熔断器电流表电压表及测量仪表等
抗干扰
提高电子电路抗干扰能力的方法
一减小来自电源的噪声
电源在向系统提供能源的同时也将其噪声加到所供电的电源上电路中微控制器的复位线中断线以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰
电网上的强干扰通过电源进入电路即使电池供电的系统电池本身也有高频噪声模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰因此设计电源时要采取一定的抗干扰措施(如输入电源与强电设备动力线分开;采用隔离变压器;采用低通滤波器;采用独立功能块单独供电等)
二减小信号传输中的畸变
微控制器主要采用高速CMOS技术制造信号输入端静态输入电流在1mA左右输入电容10pF左右输入阻抗相当高高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力即相当大的输出值将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端反射问题就很严重它会引起信号畸变增加系统噪声当Tpd>Tr时就成了一个传输线问题必须考虑信号反射阻抗匹配等问题
信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关即与印制线路板材料的介电常数有关可以粗略地认为信号在印制板引线的传输速度约为光速的1/3到1/2之间微控制器构成的系统中常用逻辑电子元件的Tr(标准延迟时间)为3到18ns之间
在印制线路板上信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线线上延迟时间大致在4～20ns之间也就是说信号在印刷线路上的引线越短越好最长不宜超过25cm而且过孔数目也应尽量少最好不多于2个
当信号的上升时间快于信号延迟时间就要按照快电子学处理此时要考虑传输线的阻抗匹配对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输要避免出现Td>Trd的情况印刷线路板越大系统的速度就越不能太快
用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则信号在印刷板上传输其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间
·电源电路产生各种电子电路的所需求电源
·电子电路亦称电气回路
·基频电路基频低频率使用基频元件
·高频电路高频高频率使用高频元件
·基频高频混合电路
·被动元件如电阻电容电感二极体…等有分基频被动元件高频被动元件
·主动元件如电晶体微处理器…等有分基频主动元件高频主动元件
微处理器电路亦称微控制器电路形成计算机游戏机(播放器影音)各式各样家电滑鼠键盘触控…等
电脑电路为微处理器电路进阶电路形成桌上型电脑笔记型电脑掌上型电脑工业电脑…各样电脑等
通讯电路形成电话手机有线网路有线传送无线网路无线传送光通讯红外线光纤微波通讯卫星通讯等
显示器电路形成萤幕电视仪表等各类显示器
光电电路如太阳能电路
电机电路常运用於大电源设备如电力设备运输设备医疗设备工业设备…等
串联电路使同一电流通过所有相连接器件的联结方式
并联电路 使同一电压施加于所有相连接器件的联结方式
串联电路
1. 电流处处相等 I总=I1 =I2 =I3 =……=In
2. 总电压等于各处电压之和U总=U1+U2+U3+……+Un
3. 等效电阻等于各电阻之和R总=R1+R2+R3+……+Rn
(增加用电器相当于增加长度,增大电阻)
4. 总功率等于各功率之和P总=P1+P2+P3+……+Pn
5. 总电功等于各电功之和W总=W1+W2+……+Wn
6. 总电热等于各电热之和Q总=Q1+Q2+……+Qn
7. 等效电容量的倒数等于各个电容器的电容量的倒数之和1/C总=1/C1+1/C2+1/C3+……+1/Cn
8. 电压分配电功电功率和电热率跟电阻成正比(t相同)
U1/U2=R1/R2W1/W2=R1/R2P1/P2=R1/R2Q1/Q2=R1/R2或写成U1/U2=W1/W2=P1/P2=Q1/Q2=R1/R2
9.在一个电路中若想控制所有电器 即可使用串联电路
学术意思
电路是电流所流经的路径,或称电子回路是由电气设备和元器件用电器按一定方式联接起来如电阻电容电感二极管三极管和开关等构成的网络
电路规模的大小可以相差很大小到硅片上的集成电路大到高低压输电网
根据所处理信号的不同电子电路可以分为模拟电路和数字电路
是由电气设备和元器件, 按一定方式连接起来电路其实是在电压作用下有自由电子移动或自由离子移动形成的
·是由自然界产生周期性变化的连续
各种不同电路板、电路图(15张)性的物理自然变量在将连续性物理自然变量转换为连续的电信号并通过运算连续性电信号的电路即称为模拟电路模拟电路对电信号的连续性电压电流进行处理
最典型的模拟电路应用包括放大电路振荡电路线性运算电路加法减法乘法除法微分和积分电路运算连续性电信号
亦称为逻辑电路
将连续性的电讯号转换为不连续性定量的电信号并运算不连续性定量电信号的电路称为数字电路
数字电路中信号大小为不连续并定量化的电压状态
多数采用布尔代数逻辑电路对定量后信号进行处理典型数字电路有振荡器寄存器加法器减法器等运算不连续性定量电信号
·集成电路亦称为IC (Integrated Circuit)
·运用集成电路设计程式IC设计将一般电路设计到半导体材料里的半导体电路一般为硅片称为积体电路
·利用半导体技术制造出集成电路IC
串联电路
串联是连接电路元件的基本方式之一将电路元件(如电阻电容电感,用电器等)逐个顺次首尾相连接
将各用电器串联起来组成的电路叫串联电路·开关在任何位置控制整个电路即其作用与所在的位置无关电流只有一条通路经过一盏灯的电流一定经过另一盏灯如果熄灭一盏灯另一盏灯一定熄灭
·优点在一个电路中 若想控制所有电器 即可使用串联的电路
·缺点只要有某一处断开整个电路就成为断路 即所相串联的电子元件不能正常工作
串联电路中总电阻等于各电子元件的电阻和各处电流相等总电压等于各处电压之和
并联电路
并联电路是使在构成并联的电路元件间电流有一条以上的相互独立通路为电路组成二种基本的方式之一例如一个包含两个电灯泡和一个9 V电池的简单电路若两个电灯泡分别由两组导线分开地连接到电池则两灯泡为并联
特点用电器之间互不影响一条支路上的用电器损坏其他支路不受影响
并联电路中总电阻1/R=1/R1+1/R2+1/R3+...+1/Rn各处电压相等
并联电路
1.各支路两端的电压都相等并且等于电源两端电压
U总=U1=U2 =U3=……=Un
2.干路电流或说总电流等于各支路电流之和
I总=I1 +I2 +I3 +……+In
3.总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和
1/R总=1/R1+1/R2+1/R3+……+1/Rn或写为R=1/(1/(R1+R2+R3+……+Rn))
(增加用电器相当于增加横截面积,减少电阻)
4.总功率等于各功率之和P总=P1+P2+P3+……+Pn
5. 总电功等于各电功之和W总=W1+W2+……+Wn
6. 总电热等于各电热之和Q总=Q1+Q2+……+Qn
7.等效电容量等于各个电容器的电容量之和:C总=C1+C2+C3+……+Cn
8. 在一个电路中 若想单独控制一个电器 即可使用并联电路
在使用插座时一般电源的插座距离地面要达到三十厘米而开关的插座要达到一米四如果有特殊的要求比如要使用壁挂式的空调插座则按特殊情况来处理可以采用单独走线来进行完成而且同一个室内的电源和电话电视机等插座的面板要在同一个水平高度上一般高度的差距也要低于五毫米卫生间的插座在使用之时还应该使用防溅型的插座防水水溅入其中导致引发触电危险
电线的管道与热水器管道以及煤气管道不能够彼此靠近应该相互之间都保持一定的距离煤气的管道不能被封死必须要走明管如果需要对管道进行移动时则应该找专业的燃汽公司来进行操作防止出现事故或者是移管不准确在使用时水管时热水的管道全部要使用PPR水管而下水管道则是采用PVC管道在验收时也要特别注意应该是左边进热水右边进冷水的在验收之时要确保所有的水管都不会出现漏水的现象
静电放电ESD是从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握的知识很多开发人员往往会遇到这样的情形实验室中开发的产品测试完全通过但客户使用一段时间后即会出现异常现象故障率也不是很高一般情况下这些问题大多由于浪涌冲击ESD冲击等原因造成在电子产品的装配和制造过程中超过25%的半导体芯片的损坏归于ESD随着微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂人们对静电放电的电磁场效应如电磁干扰EMI及电磁兼容性EMC问题越来越重视
电路设计工程师一般通过一定数量的瞬间电压抑制器(TVS)器件增加保护如固状器件(二极管)金属氧化物变阻器(MOV)可控硅整流器其他可变电压的材料(新聚合物器件)气体电子管和简单的火花隙随着新一代高速电路的出现器件的工作频率已经从几kHz上升到GHz对用于ESD保护的高容量无源器件的要求也越来越高例如TVS必须迅速响应到来的浪涌电压当浪涌电压在0.7ns达到8KV(或更高)峰值时TVS器件的触发或调整电压(与输入线平行)必须足够低以便作为一个有效的电压分配器安森美半导体的NUC2401是一款带集成低电容ESD保护功能的共模滤波器能提供高速USB 2.0信号必要的带宽恰当的共模衰减及敏感的内部电路ESD保护保持了信号的完整性Vishay公司VBUS054B-HS3是一种单芯片ESD解决方案线路电容间的差别非常小可保护双高速USB端口以防瞬态电压信号还可对略低于接地电平的负瞬态进行钳位同时在略高于5V工作电压范围对正瞬态进行钳位
尽管低成本的硅二极管(或变阻器)的触发/箝位电压非常低但其高频容量和漏电流无法满足不断增长的应用需求聚合物ESD抑制器在频率高达6GHz时的衰减小于0.2dB对电路的影响几乎可以忽略不计
电磁兼容和电路保护对所有电子产品的设计而言都是无法回避的问题电路设计工程师除了熟悉电磁兼容相关标准设计中还需综合考虑器件本身的性能寄生参数产品性能成本以及系统设计中的每个功能模块通过布局布线优化增加去耦电容磁珠磁环屏蔽PCB谐振抑制等措施来确保EMI在控制范围之内在制定电路保护设计方案时最重要的是首先掌握因应的技术方案和设计手段并据此选择正确的ESD保护器件
电池与电源有内阻..所以得出下面的计算公式:
I(电流)=E(电动势)/(R[用电器电阻]+Rg[检测器电阻]+r[电源内阻])
R电阻=U电压/I电流I=U/R,U=IR)