自動化專業(yè)英語教程 王宏文 全文全套翻譯版

1、1UNITUNIT1A電路電路電路或電網(wǎng)絡(luò)由以某種方式連接的電阻器、電感器和電容器等元件組成。如果網(wǎng)絡(luò)不包含能源，如電池或發(fā)電機(jī)，那么就被稱作無源網(wǎng)絡(luò)。換句話說，如果存在一個或多個能源，那么組合的結(jié)果為有源網(wǎng)絡(luò)。在研究電網(wǎng)絡(luò)的特性時，我們感興趣的是確定電路中的電壓和電流。因為網(wǎng)絡(luò)由無源電路元件組成，所以必須首先定義這些元件的電特性.就電阻來說，電壓電流的關(guān)系由歐姆定律給出，歐姆定律指出：電阻兩端的電壓等于電阻上流過的電流乘以電阻值。在數(shù)

2、學(xué)上表達(dá)為:u=iR(11A1)式中u=電壓，伏特；i=電流，安培；R=電阻，歐姆。純電感電壓由法拉第定律定義，法拉第定律指出：電感兩端的電壓正比于流過電感的電流隨時間的變化率。因此可得到：U=Ldidt式中didt=電流變化率，安培秒；L=感應(yīng)系數(shù)，享利。電容兩端建立的電壓正比于電容兩極板上積累的電荷q。因為電荷的積累可表示為電荷增量dq的和或積分，因此得到的等式為u=，式中電容量C是與電壓和電荷相關(guān)的比例常數(shù)。由定義可知，電流等于電

3、荷隨時間的變化率，可表示為i=dqdt。因此電荷增量dq等于電流乘以相應(yīng)的時間增量，或dq=idt，那么等式(11A3)可寫為式中C=電容量，法拉。歸納式(11A1)、(11A2)和(11A4)描述的三種無源電路元件如圖11A1所示。注意，圖中電流的參考方向為慣用的參考方向，因此流過每一個元件的電流與電壓降的方向一致。有源電氣元件涉及將其它能量轉(zhuǎn)換為電能，例如，電池中的電能來自其儲存的化學(xué)能，發(fā)電機(jī)的電能是旋轉(zhuǎn)電樞機(jī)械能轉(zhuǎn)換的結(jié)果。有源

4、電氣元件存在兩種基本形式：電壓源和電流源。其理想狀態(tài)為：電壓源兩端的電壓恒定，與從電壓源中流出的電流無關(guān)。因為負(fù)載變化時電壓基本恒定，所以上述電池和發(fā)電機(jī)被認(rèn)為是電壓源。另一方面，電流源產(chǎn)生電流，電流的大小與電源連接的負(fù)載無關(guān)。雖然電流源在實際中不常見，但其概念的確在表示借助于等值電路的放大器件，比如晶體管中具有廣泛應(yīng)用。電壓源和電流源的符號表示如圖11A2所示。分析電網(wǎng)絡(luò)的一般方法是網(wǎng)孔分析法或回路分析法。應(yīng)用于此方法的基本定律是基爾

5、霍夫第一定律，基爾霍夫第一定律指出：一個閉合回路中的電壓代數(shù)和為0，換句話說，任一閉合回路中的電壓升等于電壓降。網(wǎng)孔分析指的是：假設(shè)有一個電流——即所謂的回路電流——流過電路中的每一個回路，求每一個回路電壓降的代數(shù)和，并令其為零。考慮圖11A3a所示的電路，其由串聯(lián)到電壓源上的電感和電阻組成，假設(shè)回路電流i，那么回路總的電壓降為因為在假定的電流方向上，輸入電壓代表電壓升的方向，所以輸電壓在（11A5）式中為負(fù)。因為電流方向是電壓下降的方

6、向，所以每一個無源元件的壓降為正。利用電阻和電感壓降公式，可得等式(11A6)是電路電流的微分方程式。或許在電路中，人們感興趣的變量是電感電壓而不是電感電流。正如圖11A1指出的用積分代替式(11A6)中的i，可得11A73機(jī)的任意兩個接線端間的電壓等于這兩個接線端相對于中性線間的電位差。例如，線電壓等于A接線端相對于中性線間的電壓()減去B接線端相對于中性線間的電壓()。為了從中減去，必需將反相，并把此相量加到上。相量和幅值相等，相位

7、相差60，如圖11B2c所示。由圖形可以看出通過幾何學(xué)可以證明等于1.73乘以（）或（）。圖形結(jié)構(gòu)如相量圖所示。因此，在對稱Y形聯(lián)接中星（Y）形聯(lián)接發(fā)電機(jī)的電流關(guān)系從發(fā)電機(jī)接線端A、B和C(圖11B2)流到線路導(dǎo)線的電流必定從中性點N中流出，并流過發(fā)電機(jī)線圈。因此流過每一條線路導(dǎo)線的電流()必定等于與其相連接的相電流()。在Y形聯(lián)接中IL=IPUNIT2UNIT2A運算放大器運算放大器運算放大器像廣義放大器這樣的電子器件存在的一個問題就

8、是它們的增益AU或AI取決于雙端口系統(tǒng)(m、b、RI、Ro等)的內(nèi)部特性。器件之間參數(shù)的分散性和溫度漂移給設(shè)計工作增加了難度。設(shè)計運算放大器或OpAmp的目的就是使它盡可能的減少對其內(nèi)部參數(shù)的依賴性、最大程度地簡化設(shè)計工作。運算放大器是一個集成電路，在它內(nèi)部有許多電阻、晶體管等元件。就此而言，我們不再描述這些元件的內(nèi)部工作原理。運算放大器的全面綜合分析超越了某些教科書的范圍。在這里我們將詳細(xì)研究一個例子，然后給出兩個運算放大器定律并說明

9、在許多實用電路中怎樣使用這兩個定律來進(jìn)行分析。這兩個定律可允許一個人在沒有詳細(xì)了解運算放大器物理特性的情況下設(shè)計各種電路。因此，運算放大器對于在不同技術(shù)領(lǐng)域中需要使用簡單放大器而不是在晶體管級做設(shè)計的研究人員來說是非常有用的。在電路和電子學(xué)教科書中，也說明了如何用運算放大器建立簡單的濾波電路。作為構(gòu)建運算放大器集成電路的積木—晶體管，將在下篇課文中進(jìn)行討論。理想運算放大器的符號如圖12A1所示。圖中只給出三個管腳：正輸入、負(fù)輸入和輸出。

10、讓運算放大器正常運行所必需的其它一些管腳，諸如電源管腳、接零管腳等并未畫出。在實際電路中使用運算放大器時，后者是必要的，但在本文中討論理想的運算放大器的應(yīng)用時則不必考慮后者。兩個輸入電壓和輸出電壓用符號U、U和Uo表示。每一個電壓均指的是相對于接零管腳的電位。運算放大器是差分裝置。差分的意思是：相對于接零管腳的輸出電壓可由下式表示(12A1)式中A是運算放大器的增益，U和U是輸入電壓。換句話說，輸出電壓是A乘以兩輸入間的電位差。集成電路

11、技術(shù)使得在非常小的一塊半導(dǎo)體材料的復(fù)合“芯片”上可以安裝許多放大器電路。運算放大器成功的一個關(guān)鍵就是許多晶體管放大器“串聯(lián)”以產(chǎn)生非常大的整體增益。也就是說，等式(12A1)中的數(shù)A約為100000或更多(例如，五個晶體管放大器串聯(lián)，每一個的增益為10，那么將會得到此數(shù)值的A)。第二個重要因素是這些電路是按照流入每一個輸入的電流都很小這樣的原則來設(shè)計制作的。第三個重要的設(shè)計特點就是運算放大器的輸出阻抗(Ro)非常小。也就是說運算放大器的