电路分析基础课程研究型教学_电路分析基础课程介绍

电路分析基础课程研究型教学由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“电路分析基础课程介绍”。

电路分析基础课程研究型教学

学生用辅导材料

北京交通大学 电工电子教学基地 电路教学组

2009.3

电路分析基础课程研究型教学

学生用辅导材料

目 录

一.为什么要进行专题研讨 二.专题研讨报告的写作要求 三.专题研讨参考题目

1数字-模拟转换器(DAC)原理研究 2 DC-DC电压转换电路原理研究RLC电路的动态和频率特性综合研究 4互感和谐振电路应用——RFID原理研究 一． 为什么要进行专题研讨

电路分析课程作为专业基础课程，不仅有完整的理论体系，也有很强的工程应用背景。在电子工程、控制工程和通信工程的许多实际问题中，电路分析的理论和方法都起着重要作用。事实上，电路分析课程中的许多知识点设定、例题和习题均来自于工程实践。了解电路分析方法如何应用在实际问题的解决过程中，有助于同学们理解电路课程的知识体系，加深对于所学理论和方法的理解。

电路课程也是一门实践性很强的课程。在电路理论和方法的研究与应用中，对电路问题的建模，对电路模型的理论分析，针对工程问题的综合与设计，以及电路实验和计算机仿真方法都是相互联系、不可分割的。受到课程学时和安排的限制，电路基础课程的课堂教学一般只能介绍其中最基础的分析方法；布置的习题作业大多针对刚刚讲过的知识点。综合性和设计型的作业比较少。通过专题研讨题目，同学们可以接触到一些综合性、设计型的题目，将理论分析、软件仿真和实验方法结合起来，了解工程问题解决的过程。

电子信息领域又是一个发展迅速、不断创新的领域。电路理论的应用背景、研究的侧重点和分析手段也有变化和更新。作为精简的电路分析基础课程，一方面要回归电路分析最基本概念和方法，另一方面也需要将现代电子技术的最新发展介绍给同学们。这就需要通过同学自己的努力，突破教材内容的限制，通过参考资料的搜集和阅读，了解新知识、新领域和新方法。

最后，像对待其它任何课程一样，同学们可以将电路分析课程的学习课程作为锻炼自己学习能力和研究、解决问题能力的过程。项目问题作业由同学们自主完成，借此熟悉解决实际问题（或简化的准实际问题）的过程；一些问题没有唯一的方法和解答，同学们可以根据自己的理解、发挥自己的创造性去解决；超出课上知识的内容，需要通过查阅参考书、搜集互联网上的资源来了解；需要计算机仿真作为验证理论分析和方案的手段。完成这些环节的过程。

二． 专题研讨报告的写作要求

项目问题的完成按小组进行，每组选择一个题目，完成一份报告。报告的内容和格式要求如下。

（1）报告标题

（2）作者姓名，班级，学号（3）对于题目的简要描述

（4）方案和电路原理的描述；理论分析和计算，包括步骤、结果、讨论

（5）仿真实验方案设计，仿真电路，仿真结果。需要包括关键步骤的图形，数据和波（6）发挥和扩展（7）总结：

 为什么选择这个题目？

 归纳一下，那些知识来自于教材？那些知识来自于教材之外的？

 哪些内容参考了其它参考资料（包括书籍和电子文档）？将那些在报告中直接引用的材料，以参考文献的方式列在报告的最后（编号、作者，文章或书籍标题，出版社或期刊号，时间），引用网络上的资源要给出作者和网址。形。 有哪些没有预料到或没有解决的问题？  总结一下收获和体会。

 关于此项内容，你有什么意见和建议？

三． 专题研讨参考题目

1.数字-模拟转换器（DAC）原理研究

DAC：将计算机或控制器产生的二进制数字转换成与之成比例的模拟电压。利用等效方法和叠加原理可以分析DAC电路的工作原理。

图1-1可作为研究DA转换电路的模型，其中开关2，2，2分别与三位二进制数相对应。当二进制数为“1”时开关接入相应电压Vs，为“0”时开关接地。设Vs=12V。（1）列出从000到111所有数字信号对应的模拟电压。

（2）若每隔1us可以给出一个数字信号，试给出一种产生周期为16us，幅度为7V的锯齿波和三角波和方波的数字信号方案（仅给出一个波形周期的数字信号即可）。用EWB软件仿真你的设计方案。

0

21kΩ1kΩ2kΩVs2kΩ20Vs2kΩ2kΩ21Vs222kΩV0

图1-1（3）查阅DAC0832芯片手册，分析其倒置R-2R电阻网络（图1-2）进行DAC转换原理。当其输出接电流电压转换运放如图1-3时，推导其输出电压。

图1-2

图1-3（4）扩展：设计一个数字控制增益的电压放大器，V0=nkVi，其中n=0-15，k=2, Vi=+/-5V。用EWB仿真设计结果。

2.DC-DC电压转换电路原理研究

在各种电子设备中，经常需要将输入的直流电压转换到电路所需要的直流电压，同时，将不稳定的直流电压变成稳定的电压，这种电路称为DC-DC电源电路。电路通常用电子开关器件和起储能和平滑作用的电感和电容构成。用动态电路分析方法可以解释这种电路的工作原理。图4-1是降压转换器的原理电路，图4-2是升压转换器的原理电路。电路中两个开关周期交替闭合，由电压vsw控制（图4-3）。在一个周期开始的0--t1期间，s1闭合，s2断开如图4-1(a)和图4-2(a)；在t1--T期间，s1断开s2闭合, 如图4-1(b)和图4-2(b)。

s1Vins2iLL=20mHRCv50uF1000(a)s1Vins2iLL=20mHRCv50uF1000

(b)图4-1 降压转换器

s2L=20mHiLVins1RCv50uF1000s2(a)L=20mHiLVins1RCv50uF1000(b)图4-2 升压转换器

50vswt1t1tT图4-3 开关动作的控制电压

（1）当开关周期动作重复多次后，电路中电压电流变成周期性波形。用动态分析方法求出电感电流一个周期的波形。计算时可假定输出电压v0近似为常数。

（2）求出两个电路中输出电压与输入电压的关系。图4-3电压波形中，脉冲宽度t1与周期T的比值d =t1/ T称为脉冲波形的占空比。证明改变占空比d可以调整输出电压的高低。

（3）在EWB中，用电压控制开关构建DC-DC电路的仿真电路。用20kHz的脉冲波形控制开关的切换，验证理论分析结果。

（4）扩展：将电路中的开关s2用二极管代替，在图4-1中，正极在下方；在图4-2中，正极在左侧。假设二极管加正向电压时导通，电阻为0；加反向电压时断开，电阻无穷大。重复上面的理论分析，并进行EWB仿真。

3.二阶RLC电路的动态特性和频率特性综合研究

（1）分析、仿真RLC串联、并联电路的动态响应与元件参数的关系；（2）分析、仿真测量谐振状态附近电路变量的变化情况，谐振状态的测量；（3）参考第6章相关内容，了解谐振电路Q值与元件参数关系、Q值对频率响应曲线的影响；（4）扩展：查找一种RLC频率处理电路的应用，并进行仿真。

R1MvsL1L2C2R2SvCC1

4.互感和谐振电路应用——RFID原理研究

用非接触方法进行身份识别的技术称为射频识别技术（RFID-Radio Frequency Identification），广泛用于电子门禁、身份识别、货物识别、动物识别、电子车票等场合。RFID系统由计算机、读写器和应答器以及耦合器组成。应答器存放被识别物体的有关信息，放置在要识别的移动物体上。耦合器可以是天线或线圈。近距离的射频识别系统采用耦合线圈。

图7-1所示为为互感耦合RFID系统电路接口的等效电路。互感的初级部分连接信息读写器，它发出高频信号，在初级电感L1（发送线圈）上产生感应电压。次级电路是应答器的接收等效电路，L2是应答器的接收线圈。当应答器靠近读写器时，线圈之间发生互感，应答器从接收线圈上获得微弱能量（这部分电路没有画出）控制电子开关S动作发出特定的ID信息。

R1MvsL1L2C2R2SvCC1

图7-1 电路初级和次级均谐振于vs的频率=125kHz。当开关S闭合时，次级回路失谐，影响到初级回路也失谐。初级回路谐振时，电容C1上有高电压；失谐时，电容电压vc显著下降。当开关S受到控制信号电压的变化而闭合或断开时，vc幅度跟着变化。因此，次级负载变化引起初级电容电压幅度被调制，称为负载调制，由此实现信号从次级到初级的传递。读写器检测电容C1上电压幅度变化得到应答器的ID信息。读写器检测电容C1上电压幅度变化得到应答器的ID信息。

(1)给定电路参数L1=L2=1.35mH, C1=C2=1.2nF, 耦合系数k=0.3, R1=40, R2=5k，vs幅度为5V，频率为125kHz的正弦波，用相量法分析当S断开和闭合时，电容C1上的电压vc。(2)用EWB的频率扫描分析，测量频率从10kHz到1MHz变化时，C1和C2上电压幅度的变化情况。

(3)用EWB进行仿真。S采用电压控制开关，控制电压vm为1kHz方波，观察C1上电压波形。

(4)扩展：设计一种电路，检测出Vc幅度变化，得到与控制电压vm 相同的波形。（提示：可采用二极管整流电路）。