电工电子原理笔记
这一篇手记会记录我硬件开发过程中遇到的一些底层电学原理,并且结合实际场景作为“例题”(出于篇幅和保密考虑会进行部分简化)。
叠加定理
基本介绍
在线性电路中,任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时,在该支路产生的电流(或电压)的代数和。
实际使用
如果我们想要求解R3两端的电压值,就可以使用这一定理。当我们仅考虑VCC的作用,那么就应该将VDD视作短路(替换为接地),等效电路图如下所示:
假设我们将R3同一节点处的电压值设置为U(上图为R6),此时R6与R5并联,等效电阻作为2/3kΩ,等效电阻分压为1.25V(记作U1)。
同理,屏蔽VCC,仅留下VDD作用于这个线性电路的等效电路图:
同样的计算方法,U2=10/(2+2/3)*(2/3)=2.5V。
根据叠加定理可得,U=U1+U2=1.25+2.5=3.75V。
基尔霍夫电流定律KCL
基本介绍
定律内容
表述一:所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。
表述二:假设进入某节点的电流为正值,离开这节点的电流为负值,则所有涉及这节点的电流的代数和等于零。
数学表达式
对于一个具有个支路电流的节点,基尔霍夫电流定律可以表示为:
,
其中Ik表示第k个支路的电流。
适用范围
基尔霍夫电流定律适用于任何集总参数电路,无论电路中的元件是线性的还是非线性的,是时变的还是时不变的。
实际使用
还是这一题老演员,假设R3上方的节点A电压值为U。
等待电压稳定后,VCC作用下汇入节点A的电流为I1=VCC-U/R1=(5-U)/2mA①;
VDD作用下汇入节点A的电流为I2=VDD-U/R2=(10-U)/2mA②;
流出A节点的电流I3=U/1mA③;
所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和,联立方程①+②=③,可以求出U=3.75V。