电子技术重修

电子技术总结 主讲 于为民地址 机电楼302 电话 87656139 2 内容 半导体器件放大电路的基本原理和分析方法集成运算放大器负反馈功率放大电路集成运算放大器的应用波形发生电路直流稳压电源 3 第一章半导体器件 1 重点掌握 PN结 二极管 单向导电的原理 伏安特性曲线 二极管的主要应用 选用方法 BJT 晶体三极管 的原理 输入特性和输出特性 截止 放大 饱和三种工作状态 每种工作状态的条件及相应的等效电路 三极管的选用方法 4 PN结的形成PN结的单向导电性半导体二极管 5 二极管的伏安特性 1 正向特性 u 0的区域 1 当u外UON时 E内下降 iD指数上升 内阻很小 在正常工作范围内UD几乎恒定 硅管 0 6 0 8V 锗管 0 1 0 3V 6 2 反向特性 UBR u 0的区域 3 击穿特性 u UBR的区域 E外太强 将结内束缚电子拉出成自由电子和空穴 且使其加速 碰撞原子 发生击穿 稍有上升 i反急剧上升曲线几乎平行纵轴 这现象称反向击穿 UBR 反向击穿电压 可达几十V 硅管 i反很小 0 1 A以下 少子漂移形成 u反增加 其值基本不变 所以叫反向饱和电流iS 但少子受温度影响大 当温度上升时 iS会显著增加 锗管可达数百 A 7 8 二 在下图所示的二极管电路中 已知输入电压 设二极管为理想器件 试画出输出电压的波形 9 三 BJT的三个工作区域 截止区 iC接近零的区域 相当iB 0的曲线的下方 条件 射结 集结均反偏 BJT无放大作用 此时IB 0 IC 0 UCE VCC ICRC VCC CE间承受的电压较高 管中流过的电流很小 即C E间阻抗很大 如同断开的开关 2 放大区 iC平行于vCE轴的区域 曲线基本平行等距 条件 射结正偏 集电结反偏 特点 IB 0 IC IB UCE VCC ICRC 3 饱和区 iC受vCE显著控制的区域 该区域内vCE的数值较小 一般vCE 0 7V 硅管 条件 发射结正偏 集电结正偏或反偏电压很小 UCE UCES 0 3V很小 10 1 既然BJT具有两个PN结 可否用两个二极管相联以构成一只BJT 试说明其理由 思考题 2 能否将BJT的e c两个电极交换使用 为什么 3 为什么说BJT是电流控制器件 思考题 11 例1 测量三极管三个电极对地电位如图所示 试判断三极管的工作状态 图三极管工作状态判断 12 例2 用数字电压表测得VB 4 5V VE 3 8V VC 8V 试判断三极管的工作状态 例3 2电路图 13 1 PN结的单向导电性指的是 2 三极管的三个极分别是极 极和极 3 晶体三极管有三种工作状态 4 放大电路具有放大作用的直流条件是发射结 集电极 14 第二章放大电路的基本原理和分析方法 1 重点掌握的内容 放大 静态与动态 直流通路与交流通路 静态工作点 负载线 放大倍数 输入电阻与输出电阻的概念 用近似计算法估算单管共射放大电路的静态工作点 用微变等效电路法分析计算单管共射电路 分压式工作点稳定电路的电压放大倍数Au和Aus 输入电阻Ri和输出电阻RO 15 输入回路 基极回路 一 电路组成 不失真的放大条件 1 电路外加电压的极性必须保证BJT工作在放大态 即射结正偏 集结反偏 2 输入回路应保证输入信号能送进电路 即输入电压的变化能转换成输入电流的变化 3 输出回路应保证BJT输出电流的变化能转换成输出电压的变化 并能送至负载 4 为电路设置合适的Q 以保证输出信号基本不失真 Basicamplifier 放大电路的工作原理 16 习惯画法 共射极基本放大电路 2 简化电路及习惯画法 17 NPN管放大电路 PNP管放大电路 放大电路的简化画法 18 19 Vi 0 Vi Vsin t 3 简单工作原理 20 静态 输入信号为零 vi 0或ii 0 时 放大电路的工作状态 也称直流工作状态 动态 输入信号不为零时 放大电路的工作状态 也称交流工作状态 电路处于静态时 三极管各电极的电压 电流在特性曲线上确定为一点 称为静态工作点 常称为Q点 一般用IB IC 和VCE 或IBQ ICQ 和VCEQ 表示 放大电路为什么要建立正确的静态 4 放大电路的静态和动态 21 非线性失真波形 ui t t t t t t t t t t ui O O O O O O O O O O iB iB IB IB iC iC IC IC uCE uCE UCE UCE uO uO a 截止失真 b 饱和失真 22 交流通路 直流通路 共射极放大电路 end 5 直流通路和交流通路 23 例 电路如图 Rb 300K RC 4K VCC 12V 40 RS 500 RL 4K 求Au ri ro AuS 解 24 RO RC 4K 25 例2电路如图所示 已知晶体管的 100 RL 2K 静态时UBEQ 0 7V 1 当Rb 620K Rc 2K Vcc 12V时 估算静态工作点 8分 2 画出简化的微变等效电路 6分 3 计算该电路的电压增益Av 输入电阻Ri 输出电阻Ro 26 3 固定偏流电路与射极偏置电路的比较 27 3 固定偏流电路与射极偏置电路的比较 Ro Rc 射极偏置电路做如何改进 既可以使其具有温度稳定性 又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标 28 29 3 三种组态的比较configuration 30 1 理想运放工作在线性区和非线性区时的特点 2 集成运放的比例 包括反向输入 同相输入和差动输入方式 电路的工作原理和输入输出关系 3 集成运放组件组成的求和 反向输入 电路及积分电路的工作原理及输入 输出关系 2 集成运算放大器的应用 线性应用 运算 滤波非线性应用 电压比较器 31 四 电路如图所示 设集成运放为理想运放 指出电路中以集成运放为核心器件组成的基本运算电路的名称 并求解电路的运算表达式 32 求下图所示电路的与 的运算关系 33 负反馈 1 重点掌握的内容 反馈的概念和种类 反馈的类型和极性的判断方法 入负反馈后对放大电路性能的影响 负反馈放大电路放大倍数一般表达式的意义 34 由此可组成四种阻态 输入端 反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式 输出端 反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式 电压串联voltage series 电压并联voltage shunt 电流串联current series 电流并联current shunt 1 类型 35 反馈类型的判别步骤 1 有无反馈 2 交流反馈与直流反馈反馈存在于直流或交流或交直流通路中 3 正反馈与负反馈瞬时极性法 4 反馈的组态输出端 电压 电流反馈 输入端 串联 并联反馈 前向通路 反馈通路 36 例判断下图中引入了何种类型的反馈 直流负反馈是存在于直流通路中的负反馈 交流负反馈是存在于中的负反馈 37 五直流电源 内容 单相桥式整流电路的工作原理 直流输出电压UO AV 与变压器次级电压有效值U2的关系 串联型直流稳压电路的工作原理 输出电压UO调整范围的估算方法 3 电容滤波的特点 电容C的选择原则 以及滤波电路输出电压UO与变压器次级电压U2的关系 4 集成三端稳压器的使用方法 38 1 直流电源是把市电的交流电压 变为电压 它一般包括括 四个主要部分 2 稳压管稳压是利用它的特性 所以必须给稳压管外加 正向 反向 电压 39 六逻辑代数基础 逻辑代数的常用公式 A BC A B A C 40 逻辑函数的公式化简法simplification 与 或表达式是逻辑函数的最基本表达形式 2 逻辑函数的最简 与 或表达式 的标准 1 逻辑函数式的常见形式一个逻辑函数的表达式不是唯一的 可以有多种形式 并且能互相转换 例如 最简与或式 乘积项的项数最少 每个乘积项中变量个数最少 41 3 公式化简法的步骤 1 并项法 2 吸收法 运用吸收律A AB A 消去多余的与项 如 42 3 消去法 4 配项法 运用吸收律消去多余因子 如 先通过乘以或加上 增加必要的乘积项 再用以上方法化简 如 43 例1 利用逻辑代数的基本公式 ABC C AB C B A F 44 逻辑函数 45 例1 利用逻辑代数的基本公式 化简逻辑函数 逻辑函数 46 七组合逻辑电路分析 根据逻辑图求逻辑功能 即求真值表和逻辑函数表达式等 分析的目的 求出逻辑功能 1 分析步骤 1 根据给定的逻辑电路 写出输出函数的逻辑表达式 2 化简或变换 求出最简表达式 3 设输入 求输出 列真值表 4 说明电路的功能 组合逻辑电路分析 47 组合逻辑电路只由电路组成 没有功能 时序逻辑电路有记忆功能 它在结构上包含或输出到输入的反馈 设同或门的输入信号为A和B 输出函数为F 若令B 0 则F 若令B 1 则F 48 针对下面组合逻辑电路 1 写逻辑表达式 2 列真值表3 说明功能 49 分析下图的组合逻辑电路 要求 写出Y的逻辑表达式 并化简 2 列出真值表 说明电路的功能 50 某工厂有A B C三个生产车间 功耗分别为5 8 10kW 工厂拥有X和Y两台发电机 功率分别为8和16kW 设计一个逻辑电路 根据车间开工情况 以最节约电能的方式 确定发电机的运行状态 1 列真值表 2 写逻辑表达式 3 画电路图 51 设计三人表决电路 A B C 每人一个按键 如果同意则按下 不同意则不按 结果用指示灯表示 多数同意时指示灯亮 否则不亮 画出实现上述功能的真值表 4分 写出表达式 4分 试画出逻辑图 4分 1 列真值表 2 写逻辑表达式 3 画电路图 52 八触发器逻辑功能的分类 53 例1 画出主从JK触发器输出端波形图 54 例2 假设初始状态initialstateQn 0 画出Q1和Q2的波形图 Q1 Q2 看懂逻辑符号 熟练使用功能表 55 画时序图的方法 1 写出驱动方程 触发器输入端逻辑表达式 2 将驱动方程代入特性方程 写出状态方程 3 确定触发器的初始状态 4 根据触发器的动作特点画时序图 首先应注意电平触发还是边沿触发 对边沿触发 还要看是上升沿还是下降沿 其次 注意输入信号起作用的时刻 并将该时刻输入信号的取值代入状态方程 确定Qn 1 第三 还要注意异步置位端和复位端有无信号 有 根据它置1或置0 56 例题 已知负边沿翻转的触发器的时钟信号和输入信号 的波形如图题所示 试画出端的波形 设触发器的初态为0 Q 57 下降沿触发的JK触发器电路如图所示 试根据输入信号波形 画出Q的输出波形 Q的初态为0 58 1 计数器的作用 记忆输入脉冲的个数 用于定时 分频 产生节拍脉冲及进行数字运算等等 2 计数器的分类 按工作方式分 同步计数器和异步计数器 按功能分 加法计数器 减法计数器和可逆计数器 按计数器的计数容量 或称模数 来分 各种不同的计数器 如二进制计数器 十进制计数器 二 十进制计数器等等 九计数器 计数器的功能和分类 59 一 集成二进制计数器 1 4位二进制同步加法计数器74161 异步清零 计数 同步并行预置数 RCO为进位输出端 保持 60 应用 组成任意进制计数器 N次分频器frequencydivision 74161的状态图和时序图 61 在N 1 5 时将LD变为0 QCQBQA 101LD 0 但CR 1 置零 1 置数法parallelload 利用LD端 例 利用74161构成六进制计数器 62 QCQBQA 110 CR 0 强迫置0 因此存在毛刺 QB 2 清零法 复位法 利用CR端 63 毛刺 64 二 集成非二进制计数器 N进制计数器又称模N计数器module 当N 2n时 就是前面讨论的n位二进制计数器 当N 2n时 为非二进制计数器 非二进制计数器中最常用的是十进制计数器 65 1 集成十进制计数器举例 1 8421BCD码同步加法计数器74160