医用电子学基础课件.pptx
医用电子学基础,医学影像学系电子电工与医用设备学教研室,主讲xxx,1,谢谢观赏,2019-6-16,教学内容、学时及考试内容：理论教学、实验教学学时：总学时45，其中理论24学时，实验21学时。考试：闭卷考查，理论内容60，实验操作考核20，实验平时20%。,2,谢谢观赏,2019-6-16,第一章电路基础,目的：学习电路直流电路、充放电、交流电路、滤波电路等重点：、及电路分析方法。,3,谢谢观赏,2019-6-16,第一节直流电路,1.电流current,电流的原始定义,电流大小表示,电流方向,一、电路的基本概念,4,谢谢观赏,2019-6-16,2.电路circuit,所谓电路就是指电流所通过的路径。主要由导线及电路元件组成。,5,谢谢观赏,2019-6-16,3.电流、电压及电阻的单位,电流的单位：A、mA、电压的单位：、mV、V电阻的单位：、,6,谢谢观赏,2019-6-16,二、基尔霍夫定律,是分析电路最基本的工具之一，是本章的重点与难点内容,7,谢谢观赏,2019-6-16,1.几个相关名词,支路（branch):节点（node point):回路（loop):4.网孔：不含支路的回路,支路：ab、ad、.（共6条）,回路：abda、bcdb、.（共7 个）,结点：a、b、.(共4个）,8,谢谢观赏,2019-6-16,2.KCL(基尔霍夫第一定律）,9,谢谢观赏,2019-6-16,KCL有二种表述方法：流入节点的电流和等于流出节点的电流和。任一节点的电流代数和等于零。,备注：必须规定电流的方向,10,谢谢观赏,2019-6-16,3.KVL(基尔霍夫第二定律）,KVL研究的是任一闭合回路上的所有元器件的电压降（或电压升）之间的关系，,核心内容：任一闭合回路上的所有元器件的电压降（或电压升）的代数和等于零。,11,谢谢观赏,2019-6-16,应用KVL列方程之前必须要注意的二个方向：预先标出支路电流方向；预先标出回路绕行方向；在上述二个方向确定后，列方程时，对于电阻上的电压降采取电流方向与绕行方向“相同取正，相反取负”；对于电源或电压源采取电压方向与绕行方向“相同取正，相反取负”。,12,谢谢观赏,2019-6-16,例,13,谢谢观赏,2019-6-16,网孔,网孔,14,谢谢观赏,2019-6-16,思考题1,列出回路方程与节点方程,15,谢谢观赏,2019-6-16,思考题2,如图求1、2、3及AB,16,谢谢观赏,2019-6-16,电路中电位的计算,电位的概念：零电位：计算电位的起点，V0 零电位的选择：可以任意选择，通常设以接地点。电位：电路中该点与零电位点之间的电压称为该点的电位。,17,谢谢观赏,2019-6-16,三、电压源与电流源,电压源与电流源是电源对外特性的二种不同表达方式。,18,谢谢观赏,2019-6-16,1实际电压源,实际电压源的定义实际电压源的输出特性理想电压源,19,谢谢观赏,2019-6-16,2实际电流源,实际电流源的定义实际电流源的输出特性理想电流源,20,谢谢观赏,2019-6-16,3电压源与电流源的等效,21,谢谢观赏,2019-6-16,四叠加原理（复杂电路分析方法）,在多个电源同时作用的线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变)中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。,22,谢谢观赏,2019-6-16,23,谢谢观赏,2019-6-16,例,用叠加原理求：I=?,I=2A,I=-1A,I=I+I=1A,将电路分解后求解,24,谢谢观赏,2019-6-16,应用叠加定理要注意的问题,1.叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。,分解电路时只需保留一个电源，其余电源“除源”：即将恒压源短路，即令E=0；恒流源开路，即令 Is=0。电路的其余结构和参数不变，,3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电 路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电 流的代数和。,25,谢谢观赏,2019-6-16,4.叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率。如：,5.运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。,26,谢谢观赏,2019-6-16,五、戴维南定理,名词解释：,无源二端网络：二端网络中没有电源,有源二端网络：二端网络中含有电源,二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路 相联，则该电路称为“二端网络”。,27,谢谢观赏,2019-6-16,注意：“等效”是指对端口外等效,核心内容：有源二端网络用电压源模型等效。,28,谢谢观赏,2019-6-16,等效电压源的内阻（R0）等于有源二端网络除源后相应的无源二端网络的等效电阻。（除源：电压源短路，电流源断路）,等效电压源的电动势（E）等于有源二端网络的开路电压U0；,有源二端网络,R,A,B,E,R0,+,_,R,A,B,29,谢谢观赏,2019-6-16,已知：R1=20、R2=30 R3=30、R4=20 E=10V求：当 R5=10 时，I5=?,等效电路,例,30,谢谢观赏,2019-6-16,第一步：求开端电压U0,第二步：求输入电阻 R0,31,谢谢观赏,2019-6-16,32,谢谢观赏,2019-6-16,第三步：求未知电流 I5,时,33,谢谢观赏,2019-6-16,求：U=?,4,4,50,5,33,A,B,1A,RL,+,_,8V,_,+,10V,C,D,E,U,例,34,谢谢观赏,2019-6-16,第一步：求开端电压U0。,_,+,4,4,50,A,B,+,_,8V,10V,C,D,E,U0,1A,5,35,谢谢观赏,2019-6-16,第二步：求输入电阻 R0。,4,4,50,5,A,B,1A,+,_,8V,_,+,10V,C,D,E,U0,36,谢谢观赏,2019-6-16,第二步：求输入电阻 R0。,4,4,50,5,A,B,1A,+,_,8V,_,+,10V,C,D,E,U0,37,谢谢观赏,2019-6-16,第三步：求解未知电压,38,谢谢观赏,2019-6-16,第二节电路的暂态过程,暂态过程：是指电路中的电压（或电流）从一个稳定状态变到另一个稳定状态的过程。其特征是电压（或电流）的数值是一个随着时间在变化的物理量。,39,谢谢观赏,2019-6-16,1.充电,充电回路方程：,40,谢谢观赏,2019-6-16,代入电流与电容的定义公式，再加上初始条件 时 可得电容两端电压,时间常数对充电快慢的影响充电电流大小表示,41,谢谢观赏,2019-6-16,2.放电回路,放电回路方程：,对于电容器有,42,谢谢观赏,2019-6-16,对于电容器初始条件有t=0时，uC=E,电容放电时，得电压与电流分别为：,43,谢谢观赏,2019-6-16,电容器充放电flash动画演示,44,谢谢观赏,2019-6-16,第三节交流电路,几个名词：直流电(direct current,DC)交流电(alternate current,AC)正弦交流电,45,谢谢观赏,2019-6-16,1.正弦交流电,正弦交流电的函数表达式,46,谢谢观赏,2019-6-16,交弦交流电的三要素：幅值Um角频(或频率）（f）初位相（）,有效值与幅值之间的关系,47,谢谢观赏,2019-6-16,2.RLC在交流电路中的特性,2.1纯电阻电路,48,谢谢观赏,2019-6-16,结论：电阻在交流电路中也符合欧姆定律。i与u同相位。,49,谢谢观赏,2019-6-16,2.2纯电容电路,50,谢谢观赏,2019-6-16,结论：电容用容抗XC表示后，电容在交流电路中也符合欧姆定律。i比u超前90。,其中,称为容抗,51,谢谢观赏,2019-6-16,2.3纯电感电路,52,谢谢观赏,2019-6-16,结论：电感用感抗XL表示后，在交流电路中也符合欧姆定律。u比i超前90。,其中,称为感抗,53,谢谢观赏,2019-6-16,3.RLC串联电路及其谐振,IR,IXL,IXC,O,I,U,XLIXC,54,谢谢观赏,2019-6-16,Z：为交流电路的总阻抗Xl-Xc：称为电抗。,3.相位角,55,谢谢观赏,2019-6-16,名词：谐振当XL=XC时，U与I同相，电路呈纯电阻性。Z有最小值R。,谐振频率,特征：Z=R，且最小，=0，UL与UC反相。,56,谢谢观赏,2019-6-16,4.RLC并联电路及其谐振,IC,IL,O,U,CIL,57,谢谢观赏,2019-6-16,谐振条件：ILIC,总电流：,谐振时，I0，Z,特征：Z=为最大，总电流为零。,58,谢谢观赏,2019-6-16,5.RC串联电路,59,谢谢观赏,2019-6-16,可见：总阻抗，分压比等都随频率而变化。,60,谢谢观赏,2019-6-16,第四节常用滤波电路,滤波器（filter）：就是一种使有用信号通过，而使无用信号被消除或衰减的电子电路。在生物医学信号中，主要是用来滤除各种影响生物信号的干扰信号，尤其是z工频干扰信号。主要有低通、高通、带通与带阻四种滤波器。,fh,fL,61,谢谢观赏,2019-6-16,一、高通滤波器,电压传输函数,62,谢谢观赏,2019-6-16,截止频率：f下降到原来的 时所对应的频率fL,63,谢谢观赏,2019-6-16,二、低通滤波器,uo,64,谢谢观赏,2019-6-16,低通滤波频率特性,65,谢谢观赏,2019-6-16,三、带通滤波器,通频带fH-fL,66,谢谢观赏,2019-6-16,67,谢谢观赏,2019-6-16,四、带阻滤波器,陷波频率,68,谢谢观赏,2019-6-16,
