闭合电路

闭合电路（精选十篇）

闭合电路 篇1

一、等效电源的电动势和内阻

等效电源的电动势和内电阻不再是原电源的电动势E和内电阻r, 此时等效电源的电动势等于新的外电路断开时等效电源两端的电压, 而内电阻等于电动势与短路电流的比值。

1.电源和电阻串联 (图1)

与外电路断开时等效电源两端电压等于原电源电动势E, 所以等效电源的电动势E′=E , 而等效电源的短路电流′I短undefined, 可见等效电源的内阻undefined (相当于R与r串联)

2.电源和电阻并联 (图2)

与外电路断开时等效电源两端电压等于undefined, 所以等效电源的电动势undefined, 而等效电源的短路电流I′短undefined, 则等效电源的内阻undefined (相当于R与r并联)

二、等效电源的应用

主要应用于求闭合电路中滑动变阻器的电功率变化问题、电路中各部分的电压电流的变化以及测电源电动势和内电阻的实验误差分析等。

例1 如图3所示的电路中, 电源电动势E=9.0V, 内阻r=1.0Ω, R1 =0.5Ω, 求滑动变阻器R2阻值多大时R2的电功率最大? 最大电功率是多少?

解:把R1和电源等效为新的电源 (图4) , 其等效电动势E′=E= 9.0V, 等效内电阻

undefined

当R2=r′=1.5Ω时, 等效电源输出功率P输出即R2消耗功率P2最大,

此时undefined

例2 如图5所示R1=7Ω, R2的最大阻值为20Ω, E=8V, r=1Ω, 求R2为何值时, R2的电功率最大?最大为多少?

解:把R1和电源等效为新的电源 (图6) , 其等效电动势undefined

等效内电阻undefined,

由例1可知, 当undefined时, 等效电源输出功率P输出即R2消耗功率P2最大,

此时undefined

例3 在如图7所示电路中, 当变阻器局的滑动头P向下端移动时

A.电压表示数变大, 电流表示数变小

B.电压表示数变小, 电流表示数变大

C.电压表示数变大, 电流表示数变大

D.电压表示数变小, 电流表示数变小

分析:当P向下端移动时, R3增大, 电源外电阻增大, 则分得的路端电压大, 即电压表示数变大;分析电流表示数变化时, 可把除电流表和R3以外的其它元件看成一个等效电源给R3供电, 等效电源的电动势E, 内阻r, 如图8, 图9所示, 当R3增大时, 总电阻增大, 电流减小, 即电流表的示数变小。答案选A.

例4 若采用图10、图11电路来测量电源的电动势与内电阻, 试分别比较测量值E、r与真实值E0、r0的大小。

解:我们通常根据电源外部特性U=E-Ir作出U-I图像, 由图象求出电源的电动势和内电阻。理想的电压表电阻无穷大, 电流表内阻为零, 但实际并非如此。

图10中由于电压表电阻并非无穷大, 所以会分流, 电流表所测值并非流经电源的电流, 使实验结果产生误差。此时可把实际电压表看成理想电压表与其电阻RV并联 (图12) , RV与电源等效为新的等效电源, 而实验实际测量的是等效电源的电动势E和内电阻r, 由上述可知undefined。

图11中由于电流表电阻并非为零, 所以会分压, 电压表所测值并非电源的外电压, 也会使实验结果产生误差。此时可把实际电流表看成理想电流表与其电阻RA串联 (图13) , RA与电源等效为新的等效电源, 实验实际测量的等效电源的电动势、内电阻, r=RA+r0>r0 。

“闭合电路电势降落”的动态展示仪 篇2

闭合电路知识对高学生学习是一大飞跃，其中电动势的理解对学生是一大难点，内、外电路的电势降落对教学是一个关键点，尽管教材上用了内外电路电势降落的示意式图线（图1）和儿童滑梯的比喻式情景（图2），但教学中学生仍觉得十分抽象，教师也苦无良策，只能按常规讲解再讲解，要学生想象再想象，结果教师纸上谈兵，一脸无奈，学生雾里看花，一头雾水，只好在日后教学中慢慢的补救。试想：如果能把闭合电路充分解剖，用实物实景直观展示出内、外电路的电势降落和其动态的工作状态，那么既消除了学生的神秘感又激发了学生的探究欲，使教学具体而生动，使知识实际而清晰。为此我设计制作了闭合电路电势降落的动态演示仪。

2 实验装置

2.1 原理图如图3

用废旧的电瓶车电池与电阻丝组成闭合电路，用示波器对闭合电路的电势进行动态展示。

2.2 器材选用

①铅酸蓄电池，稀硫酸浓度40%，体积约

1 300ml，正极铅板5块，负极铅板（海绵状铅）6块，充电24小时，电压约为2.18V。

②电阻丝选用铁铬合金丝φ=0.3mm,长度l=18cm，电阻约为4.5Ω。

③J2459型学生示波器，扫描范围10kHz~100kHz之间，衰减1 000档。

④铜片1cm,滑管选用PVC管φ16mm,长13.5cm，槽宽1cm。

3 展示现象

3.1 零电势显示

y输入接图3中的Q点，调节示波器出现图4，即选取Q点电势为零，代表电势的图线位置见图4的亮线（以下简称电势线）。

3.2 电动势的效果展示

y输入接A，电势线迅速升高至图5位置，这充分显示出电动势的效果。

3.3 外电路电势降落的展示。y输入接C并向右逐渐滑动可动导线夹，可看到电势线逐渐向下平移，很直观地展示出外电路的电势降落情景，滑动至B时电势线的位置见图6。

3.4 内电路中的高电势点显示。y输入接P即为内电路中的最高电势点，可看见电势线的位置升高至如图7。

3.5 内电路中电势降落展示。y输入接P并逐渐向左移动P可看见电势线逐渐向下平移，直观地展示出内电路的电势降落情景，当移至Q附近，电势线位置见图8，返回至图4的位置。

3.6 若辅以定量的电势降落数据记录，即还可验证E=U+U′的结论。

4 主要特点

4.1 把闭合电路电势降落的全景全貌直观地、动态地显示出来。

4.2 将内电路的电势变化，电势高低，内电压的极性解剖式地暴露出来。

4.3 学生对电源的工作状态和对电动势的物理意义的认识由神秘而抽象变为感性而具体。

4.4 可以定量验证电动势等于内、外电路上电压之和的结论。

(栏目编辑王柏庐)

闭合电路中的能量转化及功率问题 篇3

一、电动机的输入功率、输出功率和热功率

教材原题:如图1所示, 电源的电动势是6 V, 内阻是0.5Ω, 电动机M的线圈电阻是0.5Ω, 限流电阻R0为3Ω, 若电压表读数为3 V, 试求: (1) 电源的功率和输出功率. (2) 电动机消耗的功率和电动机输出的功率.电动机在工作时, 每分钟消耗多少电能?产生多少电热?

高考链接: (2012年四川卷) 蓄引提水是解决供水问题的重要手段, 某地要把河水抽高20 m, 进入蓄水池, 用一台电动机通过传动效率为80%的皮带, 带动效率为60%的离心水泵工作, 电动机工作电压为380 V, 此时输入电动机的电功率为9 k W, 电动机的内阻为0.4Ω.已知水的密度为1×103kg/m3, 重力加速度取10 m/s2.求: (1) 电动机内阻消耗的热功率; (2) 将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间 (不计进、出水口的水流速度) .

题后反思:求解这类能量及功率问题, 必须理解电路中的能量转化关系, 电动机电路中, 电能除转化成少量内能外, 主要转化为机械能.弄清电动机的输入功率、输出功率和电动机内部消耗的热功率的关系.电动机通过传动装置带动机器工作时, 必须考虑综合效率η=η1η2.

二、电路动态变化中功率变化

教材原题:在自动恒温装置中, 某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图2所示, 这种材料具有发热和控温双重功能.

(1) 通电后, 其电功率 ()

(A) 先增大后减小

(B) 先减小后增大

(C) 一直不变

(D) 无法确定

(2) 其产生的热量与散发的热量相等时, 温度保持在 ()

(A) t1

(B) t2

(C) t1至t2的某一值上

(D) 大于t2的某一值上

高考链接:直流电路如图3所示, 在滑动变阻器的滑片P向右移动时, 电源的 ()

(A) 总功率一定减小

(B) 效率一定增大

(C) 内部损耗功率一定减小

(D) 输出功率一定先增大后减小

闭合电路欧姆定律教学反思 篇4

本课的教学活动，基于学生基础薄弱，动手能力差，懒于思考的特点，如何指引学生一起完成这节课，需要注意以下几个方面：、明确教学目的任务，掌握物理思维特点，培养学生思维能力。本课重点即定律的内容不是老师强加到学生脑中，而是通过学生自主的探究，在一定思考和推理情况下学到知识，因此教师设计教学一定要符合高中学生的思维能力，通过“猜想——实验——验证”严密的科学探究方法，培养学生能力。

1）本节课采用实验引入，实验现象和学生初中的学习认知产生冲突，由此激发学生的学习兴趣与学习热情，这个效果很好，学生的积极性完全调动出来

2）本节课开始时对电路的认识，由于之前已有铺垫，所以不需要过多阐述，而应该通过学生的课前预习，让学生自主完成，由本节课效果来看，学生的预习成果显著

3）在探究路端电压与负载关系实验时，基本学校关于实验的教学设备缺乏，我设计了如此实验，让学生按照预先设计好的电路图连接电路，得出实验数据，帮助学生理解路端电压与负载的关系。

串联电路和并联电路特点的比较 篇5

一、串联电路的特点

1.电流的特点:在串联电路中各处电流都相等。公式:I=I1=I2=I3=……In

2.电压的特点

①在串联电路中,电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。公式:U=U1+U2+U3+……Un

②在串联电路中各部分电路两端的电压与其电阻成正比。公式:U1/U2=R1/R2

③在串联电路中其中一个串联电阻的阻值增大,它两端的电压也跟着增大。

④在串联电路中其中一个串联电阻的阻值减小,它两端的电压也跟着减小。

3.电阻的特点

①在串联电路中总电阻等于各串联电阻之和。公式:R=R1+R2+R3+……Rn。在串联电路中总电阻比任何一个分电阻都大,导体串联相当于增加了导体的长度。

②n个相同的电阻R0串联,总电阻为:R=nR0 。

4.电能的特点

①在串联电路中,电路消耗的总电能等于各个用电器消耗的电能之和。公式W=W1+W2

②在串联电路中各用电器消耗的电能与电阻成正比。即:W1/W2=R1/R2

5.电功率的特点

①在串联电路中,电路消耗的总功率等于各个用电器消耗的电功率之和。公式:P=P1+P2

②在串联电路中各用电器消耗的电功率与电阻成正比。即P1/P2=R1/R2

6.电热的特点

①在串联电路中电路产生的总热量等于各用电器产生的热量之和。即:Q=Q1+Q2

②在串联电路中各用电器产生的热量与电阻成正比。即:Q1/Q2=R1/R2。(在串联电路中电压、电能、电功率、电热都与电阻成正比)

二、并联电路的特点

1.电流的特点

①在并联电路中干路电流等于各支路中电流之和。公式:I=I1+I2+I3+……In

②在并联电路中,流过各支路的电流与其电阻成反比。即:I1/I2=R2/R1

③在并联电路中,其中一个支路的电阻增大,该支路的电流减小,干路电流变小,而其他支路电流保持不变。

④在并联电路中,某一个支路的电阻变小,该支路的电流变大,干路电流变大,而其他支路的电流保持不变。

⑤在并联电路中,各支路的电流互不影响。

2.电压的特点

在并联电路中各支路两端的电压都相等。公式:U=U1=U2=U3=……Un。

3.电阻的特点

①在并联电路中总电阻的倒数等于各支路的电阻倒数之和。公式:1/R=1/R1+1/R2+……1/Rn

②把n段导体并联起来,这相当于增大了导体的横截面积。所以,并联后的总组比任何一个分电阻都小。

③n个相同的电阻R0并联,并联后的总电阻为R总=R0/n。

④求两个电阻R1.R2并联的总电阻R=R1R2/R1+R2(两电阻之积除除以两电阻之和。)

⑤在并联电路中,当并联的支路增加时,总电阻减小;干路的电流增大,而其他支路的电流保持不变。

⑥在并联电路中,某个支路的电阻减小,并联电路的总电阻减小;干路的电流增大,其它支路电流不变。

⑦在并联电路中,某个支路的电阻增大,并联电路的总电阻增大;干路的电流减小,其它支路电流不变。

4.电能的特点

①在并联电路中电路消耗的总电能等于各个用电器消耗的电能之和。公式W=W1+W2

②在并联电路中各用电器消耗的电能与电阻成反比。即: W1/W2= R2/R1

5.电功率的特点

①在并联电路中电路消耗的总功率等于各个用电器消耗的电功率之和。公式:P=P1+P2

②在并联电路中各用电器消耗的电功率与电阻成反比。即P1/P2= R2/R1

6.电热特点

①在并联电路中电路产生的总热量等于各用电器产生的热量之和。即:Q=Q1+Q2

②在并联电路中各用电器产生的热量与电阻成反比。即:Q1/Q2= R2/R1。 (在并联电路中电流、电能、电功率、电热都与电阻成反比 )

三、串、并联电路的相同点

1.不论是串联电路还是并联电路,电路消耗的总电能等于各用电器消耗的电能之和。W=W1+W2。

2.不论是串联电路还是并联电路、电路消耗的总电功率等于各用电器消耗的电功率之和。P=P1+P2 。

3.不论是串联电路还是并联电路电路产生的总电热等于各用电器产生的电热之和。 Q=Q1+Q2。

学生掌握了串、并联电路的这些特点,以后在学习中遇到相关的问题就会迎刃而解,从而达到事半功倍的效果。

应用电路定理分析模拟电路 篇6

关键词：电路定理,模拟电子电路,基尔霍夫定理,叠加原理,戴维宁定理

对于基本线形电路的原理和分析方法,大多数人都很熟悉,而对于在模拟电子电路中涉及的非线性元件以及由这些元件组成的非线性电路,很多人就感觉到比较抽象难以理解,而实际上非线形电路分析的基本思路就是非线性电路的线性化,所以我们线性化后可以利用线性电路的分析方法和基本定理来分析非线性电路。

1基尔霍夫定律的应用

1.1基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是电路的一个最基本的定律,它贯穿了电路分析的整个过程,应用十分广泛。其基本内容是:在任一瞬时,流入某一结点的电流与流出该节点的电流之代数和为零;在任一瞬时,沿任一回路循环一周,在循环方向上电压降的代数和为零。

1.2基尔霍夫定律在放大电路分析中的应用

在对基本放大电路的静态分析中,我们可以应用基尔霍夫电压定律在它的直流通路中分析相应的变量。

如图1所示电路为一共射极放大电路,基本放大电路静态分析的方法是画出电路的直流通路,然后在直流通路中求出相应的变量。我们可以先画出其电路的直流通路,如图2所示为其直流通路,在此电路中,根据基尔霍夫电压定律可以列出以下几个KVL方程:

UCC=IB*RB+UBE,所以IB=(UCC-UBE)/RB

UCC=IC*RC+UCE,所以UCE=UCC-IC*RC

这样就可以在直流通路中求出放大电路的静态值IB,IC,UCE,找出相应的静态工作点。

基尔霍夫定律不但可以应用在直流电路的分析中,还可以将其推广到交流电路的分析中去。例如,在运算放大电路的分析中,我们可以应用基尔霍夫定律列出相应的变量方程求解。

如图3所示的运算放大电路中,分析输入与输出之间的关系,根据基尔霍夫电流定律,其中变量之间有如下的关系:i1=if+in,又根据理想状态的运算放大电路的分析依据in=ip=0,所以有:i1=if。i1=(ui-un)/R1,又因为理想状态的运算放大电路中un=up,up=0,所以un=0。所以i1=ui/R1。而if=(un-uo)/Rf所以if=-uo/Rf。所以i1=ui/R1=if=-uo/Rf,所以有:uo=-Rf*ui/R1。

这样就分析出了输入与输出之间为比例关系。这是一个基本比例关系得运算电路,那么在以后更复杂的运算放大电路中也可以利用基尔霍夫定律来确定电流之间的关系。

2叠加原理的应用

2.1叠加原理

叠加原理的基本内容是:对于线性电路,多个电源共同作用在一条支路上产生的响应(电压或电流),可以看作是各个电源分别作用在该支路上产生的响应之和。

2.2叠加原理在基本运算电路分析中的应用

我们知道,叠加原理应用的前提是线性电路,对线性电路的分析是非常简单的,而运算放大器是非线性电路,怎么能应用叠加原理呢?其实,理想状态下,运算放大电路输入和输出之间的运算关系实际上和运算放大器本身无关,它的运算关系只与输入和反馈电路有关,而输入和输出电路一般由线性电阻元件构成,这样,我们就可以利用叠加原理来分析其输入与输出之间的运算关系了。

例如图4所示的电路,电路为差分输入,即其输入分别加在同相端与反相端。

当ui1作用时,ui2=0,构成反比运算,uo1=-Rf/R1*ui1

当ui2作用时,ui1=0,构成同比运算,uo2=(1+Rf/R1)ui2

所以,uo=uo1+uo2=(1+Rf/R1)ui2-Rf/R1*ui1

对如图5所示加法运算,也可以利用叠加原理分析。

当ui1作用时,ui2=0,构成反比运算,uo1=-Rf/R11ui1

当ui2作用时,ui1=0,构成反比运算,uo2=-Rf/R12ui2

所以,uo=uo1+uo2=-Rf/R11ui1-Rf/R12ui2

如图6所示的电路,利用叠加原理分析:

当ui1,ui2作用,ui3=ui4=0,构成反相加法运算:Uo1=-(Rf/R1ui1+Rf/R2ui2)

当ui3,ui4作用,ui1=ui2=0,构成同相加法运算:Uo2=(1+Rf/R1)[R3/(R3+R4)ui4+R4/(R3+R4)ui3]

所以,uo=uo1+uo2=-(Rf/R1ui1+Rf/R2ui2)+(1+Rf/R1)[R3/(R3+R4)ui4+R4/(R3+R4)ui3]

所以,当运算放大电路微多路输入时,采用叠加原理进行分析会很方便。

3代维南定理的应用

3.1戴维南定理

任何一个有源二端线性网络(这里强调有源指交流信号源、必须是二端线性网络),都可以用一个理想电压源和内阻串联来等效代替,理想电压源的电动势就是有源二端网络的开路电压,等效电源的内阻等于有源二端网络中所有理想电源均除去后所得到的无源网络两端之间的等效电阻。

3.2戴维南定理求解输出电阻的应用

我们知道,对放大电路输出电阻的计算方法是:将信号源短路(Us=0,但要保留信号源内阻),将RL断开,在输出端加一交流电压Uo,必然产生电流Io,则放大电路的输出电阻为:Ro=Uo/Io。这个方法很难理解,但如果发现这是代维南定理在放大电路中的应用,就很容易理解了。基本放大电路经微变等效后已线性化,可以看作有源(交流信号源)二端(输出端)线性网络。代维南定理指出:任何一个有源二端网络,对外电路来说,都可等效成一个电压源。而实际放大电路的输出端对负载而言,可用代维南定理等效,前级放大电路可等效为一个电压源.电源的内阻就是放大电路的输出电阻Ro。所以输出电阻的计算就可转换为电源内阻的计算,因此放大电路输出电阻的计算就可采用下面的方法计算,如图7所示:

开路电压:Uo=IcRc

短路电流:Is=βIb

所以,Ro=Uo/Is=IcRc/βIb=Rc

对于输出电阻的求解,共集电极电路最难理解。共集电极放大电路经微变等效后已线性化,可以看作有源(交流信号源)二端(输出端)线性网络。利用戴维宁定理求解输出电阻时,可将理想电压源短路(保留受控电流源),如图8所示,此时为无源二端线性网络,可以通过外加激励方法求解其集电路的输出电阻。

Io=Ib+βIb+Ie=(1+β)Ib+Ie=(1+β)Uo/(rbe+Rs//Rb)+Uo/Re

Ro=Uo/Io=Uo/[(1+β)Ib+Ie=(1+β)Uo/(Rbe+Rs//Rb)+Uo/Re]

Ro=Re//(Rb+rbe)/(1+β)

4结束语

模拟电子电路经微变等效线性化后,可以结合电路的基本定理和线性电路的方法分析,这样,分析模拟电路就很容易了。

参考文献

[1]秦曾煌.电工学(上、下册)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[2]康光华.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2005.

CMOS电路IDDQ测试电路设计 篇7

测试CMOS电路的方法有很多种[1,2,3,4,5,6,7,8,9], 测试逻辑故障的一般方法是采用逻辑响应测试, 即通常所说的功能测试。功能测试可诊断出逻辑错误, 但不能检查出晶体管常开故障、晶体管常闭故障、晶体管栅氧化层短路, 互连桥短路等物理缺陷引发的故障, 这些缺陷并不会立即影响电路的逻辑功能, 通常要在器件工作一段时间后才会影响其逻辑功能。

功能测试是基于逻辑电平的故障检测, 通过测量原始输出的电压来确定逻辑电平, 因此功能测试实际上是电压测试。电压测试对于检测固定型故障, 特别是双极型工艺中的固定型故障是有效的, 但对于检测CMOS工艺中的其他类型故障则显得有些不足, 而这些故障类型在CMOS电路测试中却是常见的。对于较大规模电路, 电压测试测试集的生成相当复杂且较长, 需要大量的实验数据样本。

IDDQ测试[2,3,4,5,6,7,8]是对功能测试的补充。通过测试静态电流IDDQ可检测出电路中的物理缺陷所引发的故障[3]。IDDQ测试还可以检测出那些尚未引起逻辑错误, 但在电路初期会转换成逻辑错误的缺陷。本文所设计的IDDQ电流测试电路对CMOS被测电路进行检测, 通过观察测试电路输出的高低电平可知被测电路是否有物理缺陷。测试电路的核心是电流差分放大电路, 其输出一个与被测电路IDDQ电流成正比的输出。测试电路串联在被测电路与地之间, 以检测异常的IDDQ电流。

1 IDDQ测试原理

电流IDDQ是指当CMOS集成电路中的所有管子都处于静止状态时的电源总电流。对于中小规模集成电路, 正常状态时无故障的电源总电流为微安数量级;当电路出现桥接或栅源短接等故障时, 会在静态CMOS电路中形成一条从正电源到地的低阻通路, 会导致电源总电流超过毫安数量级。所以静态电源电流IDDQ测试原理是:无故障CMOS电路在静态条件下的漏电流非常小, 而故障条件下漏电流变得非常大, 可以设定一个阈值作为电路有无故障的判据。

CMOS集成电路不论其形式和功能如何, 都可以用一个反向器的模型来表示。IDDQ测试电路框图如图1所示, 电路IDDQ检测结果为一数字输出 (高低电平) 。测试电路中电流差分放大电路的输出与被测电路的IDDQ成正比。测试电路串联在电源、被测电路与地中间, 以检测异常的IDDQ电流。为了实现测试, 需要增加两个控制端和一个输出端。

2 测试电路设计

2.1 电路设计

图2所示为CMOS测试电路, 其由1个电流差分放大电路 (T2, T3) 、2个镜像电流源 (T1, T2和T3, T4) 和1个反相器 (T7, T8) 组成。镜像电流源 (T1, T2) 用来产生一个参考电流IREF, 电流源 (T3, T4) 的电流为 (IDDQ-IREF) , 其作用相当于一个电流比较器。IDDQ是被测电路的电源电流。差分放大电路 (T2, T3) 计算出参考电流与被测电路异常电流IDDQ的差。参考电流IREF的值设为被测电路正常工作时的静态电源电流, 其取值可通过统计分析求出[4]。

2.2 工作模式

测试电路工作于两种模式:正常工作模式和测试模式。电路使能端E作为管子T0的输入, 用来控制测试电路与被测电路的连接和断开, 即测试电路的工作模式。

在正常工作模式下 (E=1) , T0导通, IDDQ经T0管到地, 测试电路与被测电路断开, 被测电路不会受到测试电路的影响。

在测试模式下 (E=0) , T0管截止, 被测电路的静态电流IDDQ与参考电流IREF比较, 如果静态电流比参考电流大, 则电流差分放大电路计算出差值, 反向器的输出即测试输出为高电平 (逻辑1) , 表明被测电路存在缺陷。若静态电流比参考电流小, 反向器输出即测试输出为低电平 (逻辑0) , 表明被测电路无缺陷。

2.3 不足与改进

因为测试电路加在被测电路与地之间, 所以会导致被测电路的性能有所下降。为了消除这种影响, 另外加上控制端X。在正常工作模式情况下, X端接地, 测试电路与被测电路分离, 测试电路对被测电路无任何影响。在测试模式下, X端悬空, E端接地, T0管截止, 测试电路进行测试。

在测试模式下, X端悬空, E端接低电平, 若电路有缺陷, 测试输出为高电平。但是被测电路输入跳变时, 被测电路无缺陷, 也会产生一较大的动态峰值电流IDDQ。为了避免出现误判断, 在此种情况下, 测试电路应输出为低电平。所以在被测试电路输入变化后, 必须在瞬态电流达到稳定时才可进行IDDQ测试。

3 结 语

本文所设计的IDDQ测试电路由一个电流差分放大电路、电流源、反相器组成。在正常工作模式下, 测试电路与被测电路断开;在测试模式下, 电流差分放大电路计算出被测电路电流与参考电流的差, 反相器输出是否有缺陷的高低电平信号。测试电路用了7个管子和1个反相器, 占用面积小, 用PSpice进行了晶体管级模拟, 结果证明了其有效性。IDDQ测试的缺点是随着特征尺寸的缩小, 每个晶体管阈值漏电流的增加, 电路设计中门数的增加, 电路总的泄漏电流也在增加, 这样分辨间距会大大缩小, 当出再重叠时就很难进行有效的故障检测和隔离[5]。但尽管如此, 由于IDDQ测试电路的简易性非常突出, 所以它仍然是目前可测性测试技术的研究热点。

摘要：针对CMOS集成电路的故障检测, 提出了一种简单的IDDQ静态电流测试方法, 并对测试电路进行了设计。所设计的IDDQ电流测试电路对CMOS被测电路进行检测, 通过观察测试电路输出的高低电平可知被测电路是否存在物理缺陷。测试电路的核心是电流差分放大电路, 其输出一个与被测电路IDDQ电流成正比的输出。测试电路串联在被测电路与地之间, 以检测异常的IDDQ电流。测试电路仅用了7个管子和1个反相器, 占用面积小, 用PSpice进行了晶体管级模拟, 实验结果表明了测试电路的有效性。

关键词：IDDQ测试,测试方法,电流检测,CMOS电路

参考文献

[1]吴进华, 沈剑, 段育红, 等.数模混合电路故障诊断的方法研究[J].海军航空工程学院学报, 2008, 23 (3) :297-301.

[2]冯建华, 孙义和.系统芯片IDDQ可测试设计规则和方法[J].测试技术学报, 2002, 16 (3) :163-166.

[3]张磊, 王忆, 张浩.浅谈CMOS集成电路的IDDQ测试[J].微处理机, 2007 (8) :18-19.

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模拟电路与数字电路课程改革探讨 篇8

一、项目引领任务驱动的教学方法

项目引领任务驱动的教学模式是指把教学内容划分为若干项目, 一个项目就是一个电路成品。项目又分解为若干任务, 学生根据教师所给出的项目任务及具体要求, 通过自己的学习讨论研究进行设计和解答, 整个过程, 学生自发的学习理论知识同时思考理论知识在实践中的应用。教师作为引导者, 引导学生学习理论并帮助解决学生在学习过程中遇到的问题。通过完成任务学习教学内容, 从而培养学生分析问题、解决问题的能力。这种教学模式颠覆了以往的教师讲授为主的传统教学, 而是以学生为主体, 教师为引导者, 根据学生的学习情况辅助学生学习, 引导学生在实践中学习知识。所以这种教学模式对教学内容的安排和实施过程要求较高。

二、实施步骤

(一) 设计项目

如何设计项目是教师思考的重要内容。需要打乱教材的教学内容顺序并进行重组, 把它们划分成若干个项目。设计的项目要包括若干知识点, 最好可以形成一个成品电路, 让学生在实践中学习理论知识, 知道学习了这些内容可以做什么, 提高学习兴趣。

(二) 分解任务

学生拿到项目可能不知道如何做、从哪里入手, 所以把项目分解为若干任务并给出具体要求, 让学生带着任务学习内容, 任务完成了, 项目成果也就知道怎么做了。而在让学生做之前要先做一些准备工作。我们先把学生分成若干小组, 每组五人左右。在上课前一周把项目任务和学习资料发给学生, 内容包括教材课件、相关视频资料, 让学生自己先自主学习和小组讨论, 给出一个初步的项目实施方案。

(三) 完成项目

项目引领任务驱动的教学方法在实施过程中遇到许多问题, 比如:如何分配课上、课外内容?如何让学生课前学习、课中交流讨论、课后实践?如何有效的监控每个学生都在做?项目完成后是否每个学生都理解?针对这些问题我们做了以下工作:在课上教师先举应用实例引入课题, 并针对学生集中的理解重难点进行讲解, 然后引导学生对遇到的问题进行讨论, 引导学生自主解决问题。由于课上时间的限制, 我们课后时间开通网上交流, 学生可以跟教师线上交流讨论。为了增加实践, 开放实验室并在特定时间对学生进行指导, 让学生有更多地时间根据自己小组设计的电路做出实物。由于学生刚接触元器件, 不知道如何选择元器件, 所以教师可以先讲清楚为什么选择这个元件, 然后直接让学生应用。许多学生对于理论学习是感到很枯燥的, 喜欢动手来做。在实践中遇到问题, 可以理论分析解决, 再回到实践中检验。这个过程加深了学生对理论的理解。

(四) 项目成果展示

设置项目成果展示环节。由教师随意抽取项目组任一成员来讲解项目过程, 内容包括开始如何准备, 过程中遇到哪些问题?如何解决这些问题?如何完成项目?在做项目过程中运用到哪些知识点解决问题?项目完成情况如何?并展示小组做出的电路实物, 如果没有做出电路实物, 要讲出为什么?如果电路做出, 对电路参数进行测试。

(五) 小结

对项目完成情况进行总结。要完成一个实际电路可能遇到许多问题, 教师对学生遇到的问题进行讲解, 让学生在下次遇到同样问题时知道如何应对, 并对项目中运用到的知识点进行归纳总结。完成同一个项目可能有几种实施方案, 对其进行比较讲解。

三、结束语

《模拟电路与数字电路》这门课是学习硬件实践性强的课程。项目引领任务导向的教学模式把教师由教授者变为引导者, 引导学生学习讨论。学生由被动接受者变为主体, 自主学习。这种教学模式不仅有理论学习, 还有实践过程, 对喜欢动手连接电路的同学成绩的提高尤其明显。有些同学对理论推导接受能力较差, 可以先通过电路测试得到同样结论。比如基本放大电路中参数, 电压放大倍数、输入电阻、输出电阻可以通过测量实际电路的输出端和输入端得到, 也可以理论计算。在实践的同时来分析电路, 这样学生更容易接受。

摘要：本文根据专业培养要求对《模拟电路与数字电路》进行课程改革, 引入项目引领任务驱动的教学方法并详细介绍了其实施过程。

关键词：模拟电路与数字电路,项目引领,任务驱动

参考文献

[1]叶琼茹.任务驱动、项目导向法在《电工电子学》的应用[J].黎明职业大学学报, 2010, 12 (4) .

[2]张友能等.虚拟“工厂环境”下的高职“模拟电子技术”教改探索[J].通化师范学院学报.2014.8 (4) .

超声波发射电路与接收电路设计 篇9

超声波传感器发射电路主要是由RS双稳态电路、三五振荡器、低频脉冲发生器、6次分频器组成。三五振荡器输出端接发射器, 转换器将电信号转换成机械波向空间发射。超声波发射电路如下图所示:

555RS发生器分频+-

1、555振荡器

时基电路555组成40KHz振荡器受复位端R的控制, 当R=时, 振荡器停振, 当直接置位端为一时振荡电路震荡。可直接置位端的电位由RS双稳态器控制。三五输出频率为:

调整Rp1可使振荡频率接近40k Hz, 又可使震荡强度改变。

2、RS双稳态电路

RS双稳态电路由四个或非门组成。复位端端则由低频脉冲发生器的输出控制, 直接置位端端接6次分频电路的输出端。

3、

较低频脉冲发生电路由或非门构成, 这个电路是在典型的振荡器基础上加了二极管和电阻, 它使电路处于高电平状态缩短, 所以其输出波形是一系列短促的窄正脉冲, 这点是必不可少的, 因为双稳态电路非常简单, 只有对不重叠的“复位”及“置位”脉冲才可能正常发挥作用。而它的频率为:

4、6分频电路

6分配器即除6电路。它由十进制计数器组成。分配器输入CP脉冲 (即40k Hz脉冲信号) 时, 当复位端R=0、时钟禁止端CI=0时, 其十个输出端子依次不重叠地输出一个正脉冲。此外, 还需将输出端和复位端R相连。

二、超声波传感器接收电路

超声波传感器一般用于检测反射波, 超声波从产生发射到接收要经过一段距离, 能力衰减较大, 超声传感器接收到的信号极其微弱, 转换成电压后一般最大约1V, 最小约1m V。为此, 其电路通常是由交流放大器、触发器、6分频电路和RS双稳电路组成。如下图所示:

放大触发分频RS--+

1、交流放大器

交流放大器集成放大器组成, 其增益都在80d B以上。放大电路将其转换成的信号放大到需要幅度。

2、触发器

由IC4组成的触发器电路, 其参考电压由两个电阻分压确定 (为4.5V) , 将其加在反相端上。

3、6分频电路

与发射电路的6分频电路完全相同。

4、RS双稳电路

该电路也是由四或非门组成。其一端由接收器中的分频器输出端馈入, 另一端则由发射器中的分频器馈入。

超声波发射电路与接收电路的设计多种多样, 在本设计中, 超声波发射电路设计主要采用555振荡器、RS触发器、分频器、信号发生器、换能器等进行信号的发射;超声波接收电路设计主要使用放大器、RS触发器、分频器、换能器等进行信号的接收。

摘要：本设计主要采用555振荡器、RS触发器、分频器、信号发生器、换能器等进行信号的发射, 使用放大器、RS触发器、分频器换能器等进行信号的接收。

关键词：超声波传感器,振荡器,分频器,触发器

参考文献

[1]徐科军, 传感器与检测技术[M].北京:电子工业出版社2004.

[2]何金田, 自动检测技术[M].西安:西安电子科技大学版社, 2006.

如何诊断电路故障 篇10

1、若电压表有示数（有明显偏转）且等于电源电压而电流表无示数，则电路中必然是发生了断路故障，且断路点就是电压表两接线柱与之并联之间所测部分。因为此时其它用电器两端电压为零，则I=0，即断路。若电压表有示数且等于电源电压，而电路中又没有电流表，则可能是电压表所测部分以外的用电器发生了短路。

例1如图1所示，闭合开关S后，电流表几乎无示数，电压表示数近似等于电源电压，此时可能是（）

A. L2短路

B. L2灯丝断

C. L1短路

D. L1灯丝断

答案B。

例2如图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（）

A. 灯L1处短路

B. 灯L2处短路

C. 灯L1处断路

D. 灯L2处断路

答案 B。

2、若电压表和电流表均无示数，则既可能是两表接线不良或坏了，也可能是电路中电压表所测部分以外的电路（与电源相连部分）出现断路。

例3 如图3，闭合开关S，两灯泡都不亮，且电流表和电压表的指针都不动，现将两灯L1和L2的们置对调，再次闭合开关时，发现两只灯泡仍不亮，电流表指针仍不动，但电压表的指针却有了明显的偏转，该电路的故障可能是（）

A. 从a点经电流表到开关这段电路中出现断路

B. 灯泡L1的灯丝断了

C. 灯泡L2的灯丝断了

D. 电流表和两个灯泡坏了

解析电流表指针一直不动，说明电路中发生了断路故障。将L1和L2的位置对调，闭合开关，电压表的指针有了明显偏转，说明电压表中有微弱的电流通过，进一步说明从电源经开关、电流表至a点是通路；从电源、L1至b处是通路，所以断路处只能是灯L2处。正确答案：C。

3、电流表有示数而电压表无示数，则可能是将电压表短接在导线的两端，因为在实验中，可认为是理想导线，R=0，则U=0；可能是电压表与之并联的用电器短路，可能是电压表坏了或接触不良。

例4如图4所示电路中，电源电压为6V不变。当电路中电灯L1和L2出现开路或短路时，电压表的示数可能出现0或6V的情况。以下判断正确的是（）

A. L1短路时，电压表示数为0，L2开路时，电压表示数为6V；

B. L1开路时，电压表示数为0，L2开路时，电压表示数为6V；

C. L1短路时，电压表示数为0，L2短路时，电压表示数为6V；

D. L1开路时，电压表示数为0，L2短路时，电压表示数为6V；

解析L1短路时，电压表相当于并联在导线两端，示数为0；而L2短路时，电压表相当于并联在电源两端，示数为6V。 正确答案为：C。

4、电流表无示数而电压表有示数，可能是电压表和电流表的位置接错，电压表串联在电路中，电流表并联在电路中。因电压表内阻很大，实际的电路中只有微弱的电流能过，而电流表的内阻很小，它两端分担的电压很小，指针不动，示数为零。而电压表相当于直接接在电源的两端测电源电压，所以电压表有示数。

例5如图5电路中，闭合开关S后将出现的情况是（）

A. 电压表示数为电源电压；

B. 电流表示数达最大；

C、小灯泡L正常发光

解析当开关S闭合后，因电流表内阻很小，可看成一段导线，所以，电压表相当于直接接在电源两极上，其示数为电源电压，且电压表内阻很大，导致电路中总电阻很大，通过的电流很小，电流表不会烧坏且指针几乎不动，灯泡中几乎没有电流通过，所以灯泡L不会正常发光。

正确答案A

（责任编辑 覃敬川）