电气专业中级职称考试复习提纲

《电气专业基础与实务（中级）》考试大纲、乙前言根据原北京市人事局 《北京市人事局关于工程技术等系列中、 初级职称试行专业技术资格制度有关问题的通知》 （京人发[2005]26号）及《关于北京市中、 初级专业技术资格考试、评审工作有关问题的通知》（京人发 [2005]34号）文件的要求，从 2005年起，我市工程技术系列中级专业技术资格试行考评结合的评价方式。 为了做好考试工作， 我们编写了本大纲。本大纲既是申报人参加考试的复习备考依据，也是专业技术资格考试命题的依据。在考试知识体系及知识点的知晓程度上， 本大纲从对电气专业中级专业技术资格人员应具备的学识和技能要求出发，提出了“掌握”、“熟悉”和“了解”共3个层次的要求，这3个层次的具体涵义为： 掌握系指在理解准确、透彻的基础上，能熟练自如地运用并分析解决实际问题 ；熟悉系指能说明其要点，并解决实际问题 ；了解系指概略知道其原理及应用范畴。在考试内容的安排上， 本大纲从对电气专业中级专业技术资格人员的工作需要和综合素质要求出发，主要考核申报人的专业基础知识、专业知识和相关专业知识，以及解决实际问题的能力。命题内容在本大纲所规定的范围内。考试采取笔试、闭卷的方式。《电气专业基础与实务（中级）》考试大纲编写组二。一四年一月第一部分 专业基础知识一、电工技术专业基础知识（一）电阻的串、并联掌握电阻串、并联电阻阻值的计算掌握电阻串、并联电阻每只电阻电压、电流和功率的计算（二）电阻的混联掌握电阻混联总电阻阻值的计算熟悉电阻混联每只电阻电压、电流和功率的计算（三）电容的串、并联掌握电容的串、并联总电容量的计算熟悉电容的串、并联每只电容上的电压、电量计算（四）电容的容抗掌握电容的容抗计算（五）电感的感抗掌握电感的感抗计算（六）阻抗的概念掌握阻抗的计算掌握阻抗的幅值与相位角的计算（七）交流电了解交流电的定义与交流送、配电的意义了解交流送、配电的实现与需注意的问题（八）变压器的工作原理掌握变压器的变压比、变流比和阻抗变换原理熟悉变压器的磁路与磁路间隙熟悉磁路与磁阻的概念（九）电桥的工作原理掌握直流电桥的工作原理熟悉交流电桥的工作原理、常用交流电桥的种类（十）磁性材料与磁性元件掌握磁性材料的主要种类与有关技术指标熟悉常用磁性元件的种类与特点二、常用半导体器件与工作原理（一）掌握半导体二极管、三极管、场效应晶体管的主要技术参数（二） 熟悉半导体二极管、三极管、场效应晶体管的典型应用电路与特点三、常用模拟电路的工作原理掌握常用模拟电路的主要技术参数掌握常用模拟电路的典型应用电路1、运算放大器的放大倍数、输入、输出阻抗的计算2、开环、闭环运算放大器的放大倍数的计算3、运算放大器的单位增益带宽4、振荡电路的基本工作原理5、整形电路的基本工作原理四、常用数字电路的工作原理掌握各种触发器电路的工作原理掌握各种数字编码的工作原理与特点第二部分 专业理论知识一、各种常用典型电路的工作原理与应用掌握常用二极管整流、滤波电路的特点掌握常用由半导体分立元件组成的放大电路的特点掌握常用振荡电路的特点掌握放大器与比较器的各自特点（五）熟悉PLC的特点二、常用数字编码与数据处理技术的工作原理（一）掌握BCM、余3码、格雷码等数字码的特点掌握奈奎斯特取样定理与在有噪声环境下的数字取样的工作原理掌握奇、偶较验、行列式奇、偶较验的工作原理三、电动机的工作原理掌握电动机的工作原理掌握电动机的结构与分类掌握电动机的常用调速方法、特点与应用掌握电动机的变频调速的工作原理与主要特点熟悉常用电动机的重要技术参数与含义四、常用传感器的工作原理熟悉常用传感器主要的种类与它们各自的工作原理熟悉常用传感器主要的主要技术指标有那些熟悉在使用传感器时应注意那些问题五、建筑电气相关特点与要求掌握常用照明电气的主要技术特点与技术指标掌握建筑配电的主要要求掌握建筑接地第三部分 新理论知识了解本专业常用的一些计算机辅助设计工具了解交、直流电机的常用调速方法与特点，以及变频调速技术的工作原理、常用变频调速电路与控制方法了解有关电源管理新技术四、了解对一些嵌入式操作系统、单板机、单片机、 PLC技术、总线技术、现场总线技术和DS限术等第四部分 行业法规熟悉有关安全生产的法律和法规，电子电路设计的有关安全要求，电气设备设计、生产过程中的有关安全要求熟悉在电子电路、电子控制电路、通信电路和有关电气设备的设计、生产和加工制造过程中的标准化要求第五部分 知识产权相关知识了解知识产权的基本概念了解知识产权的分类了解知识产权法了解专利权的定义与分类了解商标的定义六、了解着作权与版权的定义七、了解专利权和商标的申报程序八、了解专利权和商标保护的时效一、电阻计算1、基尔霍夫定律（1）基尔霍夫电流丁璐（KCL:任一瞬间，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和恒等于零。（2）基尔霍夫电压定律（KVD:任一瞬间，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。2、叠加定理在线性电路中，有多个激励（电压源或电流源）共同作用时，在任一支路中所产生的响应（电压或电流），等于这些激励分别单独作用时，在该支路中所产生响应的代数和。在应用叠加定理时，应保持电路的结构不变。在考虑某一激励单独作用时，要假设其他激励都不存在，即理想电压源被短路，电动势为零；理想电流源开路，电流为零。但是如果电源有内阻，则都应保留在原处。3、戴维南定理任何线性有源二端网络都可以变换为一个等效电压源。该等效电压源的电动势 Us等于有源二端网络的开路电压，等效电压源的内阻R0等于相应的无源二端网络的等效电阻。二、 电容和容抗、电感和感抗、阻抗1、电容和容抗（1）电容电容的单位是F。电容是绝缘导体储存电荷的能力，即C=流过电容的电流超前其上电压90°电容有储存电能（电场能）的能力。所储存能量为W=CU（2）电容串联电容串联时：U=U+U2+…；-=—+—+…；Q=Q=…；（3）电容并联电容并联时：Q=Q+Q+…；C=C+C+…；U=U=…（4）容抗容抗是电容在正弦交流电路中，具上电压有效值（或最大值）与电流有效值（或最大值）的比值。Xc=-= 2、电感和感抗（1）电感电容的单位是H流过电感的电流落后其上电压90°电感有储存电能（磁场能）的能力。所储存能量为W=LI2（2）感抗感抗是电感在正弦交流电路中，其上电压有效值（或最大值）与电流有效值（或最大值）的比值。

l=cdL=2兀fL3、阻抗RLC串联电路l-Xcl-Xc)所以IZ|==arctg-=arctg RL与C并联电路(3)串联谐振在rlc串联电路中，当电感上的电压与电容上的电压相等时，它们正好相互抵消，电路中的电压与电流同相位，这时就称电路发生了谐振。在一般情况下，RLC串联电路中的电流与电压相位是不同的。但是可以用 调节电路参数(L、C)或改变外加电压频率的方法，使电抗等于零。X=X l-Xc=0即Cl)L=0求得Cl)0=^=得f0=串联谐振有一下特征：电流与电压同相位，电路呈电阻性。②阻抗最小，电流最大。电感端电压与电容端电压大小相等，相位相反。电感和电容的端电压有可能大大超过外加电压。三相交流电路三相交流电可以节约导电材料和导磁材料， 且三相旋转设备有较好的运行性能。对称三相交流电指三个频率相同、幅值相同、相位互差1/3周期的正弦交流电。三相电源和三相负载都有星形接法和三角形接法。星形接法是将各相负载的尾端连接在一起的接法；三角形接法是依次将一相负载的尾端与下一相负载的首端连接在一起的接法。三相电路有相电压和线电压之分。相电压是每相负载或每相电源的首尾端之间的电压。线电压是每两条相线之间的电压。三相电路有相电流和线电流之分。相电流是流经每相负载或每相电源的电流，线电流是流经相线的电流。在对称的星形连接的电路中，线电压超前相应的相电压 300在对称的星形连接的电路中，线电流落后相应的相电流 300供配电磁性材料和磁性元件1、磁路的主要物理量(1)磁感应强度B磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量。其方向与该点磁力线切线方向一致，与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则。其大小为单位长度的单位直线电流在均匀磁场中所受到的作用力。磁感应强度的单位是特斯拉(T)。若磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同，则为均匀磁场。磁通小在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通小，即O)=BS或B=-磁感应强度B在数值上等于与磁场方向垂直的单位面积上通过的磁通， 故B又称为磁通密度。磁通的单位是韦伯（Wb。磁导率以和磁阻Rm磁导率仙是表示物质导磁性能的物理量，单位是亨/米（H/m）。真空磁导率—=4冗*10-7Hm任意一种物质的磁导率与真空磁导率之比称为相对磁导率，用[1r表:不'，即[1r= 磁阻是磁路中磁通遇到的阻力。磁阻的表达式是R—,单位是1/亨（1/H）,和S分别为导磁体的长度和截面积。（亨利：如果电路中电流每秒变化1安培，则会产生1伏特的感应电动势，此时电路的电感定义为1亨利。）（4）磁场弓®度H磁场强度H是进行磁场分析时引用的一个辅助物理量，为了从磁感应强度B中除去磁介质的因素，故定义为H=-或B=pH单位是安/米（A/m）o磁场强度是矢量，只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关， 而与磁介质的磁导率无关。2、磁性材料（1）磁性能的主要表现为高导磁性、磁饱和性和磁滞性。在一定强度的外磁场作用下，磁性材料内部的磁畴将顺这外磁场的方向趋向规则排列，产生一个附加磁场，使磁性材料内的磁感应强度大大增强，这种现象称为磁化。在磁性材料的磁化过程中，随着励磁电流的增大，外磁场和附加磁场都将增大，但当励磁电流增大到一定值时，几乎所有磁畴都与外磁场的方向一致，附加磁场就不再随励磁电流的增大而继续增强，这种现象称为磁饱和现象。如果励磁电流是大小和方向都随时间变化的交变电流，则磁性材料将受到交变磁化。在磁性材料反复磁化的过程中，磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化，这种现象称为磁滞现象，其封闭曲线称为磁滞回线。（2）磁性材料的分类磁性材料按其磁性能又可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三类。软磁材料的剩磁和矫顽力较小，磁滞回线形状较窄，但磁化曲线较陡，即磁导率较高，所包围的面积较小。它既容易磁化，又容易退磁，一般用于又交变磁场的场合，如用来制造镇流器、变压器、电动机以及各种中、高频电磁元件的铁心等。常见的软磁材料有纯铁、硅钢以及非金属软磁铁氧体等。硬磁材料的剩磁和矫顽力较大，磁滞回线形状较宽，所包围的面积较大，适用于制作永久磁铁，如扬声器、耳机、电话机、录音机以及仪表的永久磁铁都是硬磁材料制成的。常见的硬磁材料有碳钢、钻钢及铁锲铝钻合金等。矩磁材料的磁滞回线近似于矩形，剩磁很大，接近饱和磁感应强度，但矫顽力较小，易于翻转，常在计算机和控制系统中用作记忆元件和开关元件。矩磁材料有镁钻铁氧体及某些铁锲合金等。（矫顽力是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。当外磁场退回导零，剩磁是剩下多少，矫顽力是要加多大反向磁场才能退磁。 ）变压器的工作原理1、交流铁心线圈电路（1）电磁关系直流铁心线圈由直流电来励磁，产生的磁通是恒定的，线圈中的电流由外加电压和线圈本身的电阻R来决定，功率损耗也只有线圈电阻R上的损耗，分析比较简单。交流铁心线圈电路，由于线圈电阻上的电压降iR和漏磁电动势e。都很小，可与主磁通电动势e比较，均可忽略不计。所以U=iR-e-e。可写成u=-e线圈的匝数为N,主磁通（|）=（|）msincot,则主磁通电动势e=-N—=-N =-⑴NJ（|）mcoswt=2冗fN小msin（cot-90°）=Emsin（cot-90°）式中，E=2九fN（|）m,日是主磁通电动势的最大值，而有效值则为：E=-^=——=~=4.44fN小m所以u=-e=Emsin（⑴t+90°）外加电压的相位比铁心中磁通超前90°,而外加电压的有效值为U=E=4.44fN 小m（2）功率损耗磁滞损耗和涡流损耗2、变压器的工作原理（1）空载运行变压器的一次绕组叫上交流电压ui（矢量），二次开路，这种运行状态称为空载运行。这时二次绕组中的电流为0,电压为开路电压U20,一次绕组通过的电流为空载电流。N为一次绕组的匝数，N为二次绕组的匝数。若略去漏磁通的影响，不考虑绕组上电阻的压降，则可认为一、二次绕组上电动势有效值近似等于一、二次绕组上电压的有效值（标量）。所以——=—=K（2）负载运行因为二次绕组有了电流i2时，二次磁动势izN^也要在铁心中产生磁通，即这时变压器铁心中的主磁通由一、二磁绕组的磁动势共同产生。 在一次绕组的外加电压（电源电压）不变时，由U=E=4.44fN（|）m式可知，主磁通基本保持不变。 什二①-Rm作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量①与磁阻Rm勺乘积。）也就是说，变压器负载时的总磁动势应与空载时的磁动势基本相等。因而一次绕组的电流将由 i10增大为ii,使得一次绕组的磁动势由ii0N变成iiN,以抵消二次绕组磁动势izN^的作用。这也符合楞次定律。lNl+2尺=10Nl这一■关系称为变压器的磁动势平衡方程式由于空载电流较小（一般不到额定电流的10%,因此当变压器额定运行时，若忽略空载电流，则 iNi=-2N 于是得到变压器一、二次电流有效值的关系为（3）阻抗变换作用变压器除了有变压和变流的作用外，还有变阻抗的作用。变压器一次侧接电源 U,二次侧接负载阻抗|Zl|,对于电源来说电源后部电路可用另一个阻抗|ZlI|来等效代替。所谓等效，就是它们从电源吸取的电流和功率相等。当忽略变压器的漏磁和损耗时，等效阻抗可由下式求得。|ZL1|=—= RN1/N2）2|ZLI=K2IZLI式中，IZL|为变压器二次负载阻抗，|ZL|=U2/I20上式说明，在电压比为K的变压器二次侧接阻抗为|ZL|的负载时，相当于在电源上直接接一个阻抗为|Zl1|=K2|ZL|的负载。也可以说，变压器把负载阻抗五变换为|ZL1|o通过选择合适的电压比K,可把实际负载阻抗变换为is偶徐德数值。（楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是一条电磁学的定律，可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。右手螺旋定则，也叫安培定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指指向就是磁感线的环绕方向；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。左手定则是判断通电导线处于磁场中时，所受安培力F（或运动）的方向、磁感应强度B的方向以及通电导体棒的电流I三者方向之间的关系的定律。判断安培力：导线在磁场中力的方向。根据左手定则：伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向（即导体受力方向）。判断洛伦兹力：将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指表示电流方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。注意，运动电荷是正的，大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之，如果运动电荷是负的，仍用四指表示电荷运动方向，那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。磁动势是电流流过导体所产生磁通量的势力（force）,是用来度量磁场或电磁场的一种量，类似于电场中的电动势或电压。它被描述为线圈所能产生磁通量的势力。公式一：F=C>>Rm作用在磁路上的磁动势f等于磁路内的磁通量①与磁阻Rm勺乘积。其中①=B*S（S为与磁场方向垂直的平面的面积），Rm=L4iA（L表示磁路长度，A表示磁路横截面积）。公式二：f=nj-I其中N表示线圈匝数，I表示线圈中的电流大小。通电线圈产生的磁动势F等于线圈的匝数N和线圈中所通过的电流I的乘积，也叫磁通势，磁动势F的单位是安培（A）。公式三：F=H-L（H为磁场强度，与磁密度B和磁路材料等有关）L表示磁路长度。F是磁场强度H在磁路L上的积分。）3、变压器的基本结构变压器由铁心和绕组两个基本部分组成。这是一个简单的双绕组变压器，在一个闭合的铁心上套有两个绕组，绕组和绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘。一个绕组与电源相连，称为一次绕组；另一个绕组与负载相连，称为二次绕组。为了减少铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，变压器的铁心大多用 0.35~0.5mm厚的硅钢片叠成，为了降低磁路的磁阻，一般采用交错叠装方式，即将每层硅钢片的接缝错开。4、电力变压器的联结组Y,yn0联结组表示：高压绕组星形接法，低压绕组中性点直接接地并接出中性线的星形接法。A,yn11联结组表示：高压绕组三角形接法，低压绕组中性点直接接地并接出中性线的星形接法。这接法能适应较大零序电流和三次谐波电流的需要。七、电桥1、电工仪表种类按测量机构，电工仪表分为磁电系、电磁系、电动系、感应系等仪表。按精确度等级，电工仪表分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七级。仪表精确度用引用误差K峨示，即K%=一*100%式中，Am和Am分别为最大绝对误差和仪表量程。按测量方法，电工仪表主要分为直读式仪表和比较式仪表。电桥属于比较式仪表。按整体结构，分为指针式、数字式等仪表。2、直流电桥直流电桥分为直流单臂电桥和直流双臂电桥。直流单臂电桥只能用来测量 1Q以上的电阻，直流双臂电桥可用来测量1Q以下的电阻。用直流单臂电桥测中值电阻时，可以忽略连接导线的电阻(约为0.1Q)和接点的接触电阻的影响。但用它测低电阻时就不能忽略了。测量 1Q以下的电阻宜应用直流双臂电桥。直流双臂电桥能在很大程度上消除连接线电阻和接触电阻带来的测量误差。 电桥的精度决定了桥臂元件的精度。(1)直流单臂电桥(惠斯登电桥)(2)直流双臂电桥(开尔文电桥)当双臂电桥平衡时，Vb=VC,所以存在下列关系(R和RN虽然很小，但由于存在rb+rc也很小的支路，所以Ix很大，R和R的压降不能忽略。)：IR=IxR+l3Rl1R2=IxRN+l3R4(Ix-I3)*(rb+rc)=I3(R3+R)解得Rx=-RN+ (-—-)只要满足一J的条件，双臂电桥的平衡条件就转为RjR注意：R是靠近Rx侧的电阻。所以最大限度保持一一和减小r,将能控制平衡电桥的误差在允许范围捏。因为R和R的接触电阻，连接线电阻在桥路意外，不影响测量结果，以及可以采用同轴调节，使—二—。ri、R才口R3R的别构成双臂电桥的两个桥臂，它们的阻值在几百欧以上，所以它们连接线电阻和内部接触电阻可以忽略不计。在普通双臂电桥的基础上，配上交流扼流圈和控制开关，可制成带电测温电桥。3、交流电桥(1)交流电桥的平衡条件Uac=Ud且Ucb=Ub且I1=I2且I3=I4所以IiZi=I4Z4且I2Z2=I3Z3且I1=I2且I3=I4所以一二一得到Z1Z3=Z2Z4这就是交流电桥的平衡条件ZiZ3=Z2乙即I乙||Z3I=IZ2|I乙I且小1+小3=42+(1)4(2)交流电桥的用途海氏电桥，测量R、C、L八、半导体本征半导体是由单一元素组成的半导体。硅和错都是本征半导体。当原子最外层由8各电子时，就处于相对稳定的状态。硅原子和错原子的最外层都是只有4各电子，为了保持稳定，相邻原子公用最外层电子形成共价键结构。一旦受到某种能量的激发，共价键中的电子挣脱出来形成自由电子，并在原来的共价键结构中留下空穴。自由电子带负电，带有空穴的原子带正电。(带正电的原子称为正离子，但不是所有带有空穴的原子都带正电。)在半导体材料加上电压时，自由电子挤走邻近原子中的电子形成电子电流， 空穴吸引邻近原子中的电子来填补空穴形成空穴电流。自由电子和空穴称为载流子。本征半导体的导电能力很差。如在本征半导体中掺入微量其他元素，则其导电能力将大大提高。N型半导体。在硅或错中掺入少量5价的磷，则在稳定的共价键外多出一个电子。这样电子很容易受到激发称为自由电子，并在原地留下一个正离子。这种半导体中自由电子占多数，称之为电子半导体或N型半导体。P型半导体。在硅和错中掺入少量3价的硼，则在稳定的共价键中缺少一个电子，这样很容易吸引邻近原子的外层电子而构成负离子，并使邻近的原子带有空穴。这种半导体空穴占多数，称之为空穴半导体或P型半导体。1、PN结PN结的形成多数载流子扩散，产生扩散电流(正向电流)，形成空间电荷区，并产生内电场。内电场使电荷回流并组织扩散，平衡时形成耗尽层。内电场使少子漂移，少子漂移的方向与多子扩散的方向刚好相反。扩散使空间电荷区变宽，内电场增强，对多数载流子扩散的阻力增大，使少数载流子的漂移运动增强；而漂移却使空间电荷区变窄，电场减弱，又使扩散容易进行。PN结单向导电性正向偏置：内电场减弱，扩散电流增大。在外加电场作用下，PN结内部扩散与漂移的平衡被打破，P区的多数载流子空穴和N区的多数载流子电子都要向PN结移动。P区的空穴进入PN结厚，将和原来PN结中的一部分负离子中和，使P区的空间爱你电荷减少；同样，N区的电子进入PN结厚，将和PN结中的一部分正离子中和，使N区的空间电荷量减少。最终结果是使PN结空间电荷区变窄了，内电场被减弱。反向偏置：内电场增强，只有极小的漂移电流。漂移电流受温度的影响很大。在这一外电场作用下，P区中的多子空穴与N区中的多子电子都将进一步离开PN结，使阻挡层的空间电荷量增加。空间电荷区的变宽，意味着阻挡层厚度加宽，使 P区和N区的多数载流子很难越过PN结，不能再形成扩散电流。另外，由于外电场增强了内电场，将使少数载流子的漂移运动能容易进行。由于少子的浓度低，漂移的数量小，这个反向漂移电流也是很小的，一般为微安数量级。2、半导体二极管(1)结构二极管的结构主要分为点接触型(多外错管)和面接触型(多为硅管)两类。点接触型的PN结的面积小，极间电容小，不能承受高的反向电压和大电流。它的高频性能好，适用于高频检波和数字电路中的开关元件及小电流整流。面接触型的PN结的面积大，可承受较大的电流，但极问电容也大，工作频率不能太高。适用于低频电路和大功率整流。(2)伏安特性正向特性：起始部分电流几乎为零。当正向电压升高导超过死区电压（错管约0.1V,硅管约0.5V）时，二极管开始导通，电流急剧增加，且电流与电压近似成正比，伏安特性近似为直线。导通区域称线性区，是二极管正常工作的区域。正常情况下，错管的正向导通压降为0.2~0.3V,硅管的正向导通压降为0.6~0.7幅。反向特性：在击穿范围内，反向电流极小，而且基本不变。此反向电流称为反向饱和电流。当反向电压超过击穿电压时，PN结被反向击穿，形成很大的反向电流。（3）主要技术参数最大整流电流If。二极管在长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。是受发热限制的电流。电流过大时，有时会出现热击穿，而使管子烧毁。最高反向工作电压4论二极管运行时允许承受的最高反向电压。为了避免二极管被反向击穿，一般规定其最高反向工作电压为其反向击穿电压的 1/2或2/3。一般点接触型二极管的最高反向工作电压为几十伏， 面接触型二极管的最高反向电压可达数百伏。最大反向电流Irw二极管在加上最高反向工作电压时的反向电流值。该值越大，说明管子的单向导电性越差，而且受温度的影响大。硅管的反向电流较小，一般在零点几各微安；错管反向电流较大，为数十至数百微安。最高工作频率fM。此参数主要有PN结的结电容决定。使用时，如果信号频率超过该频率，二极管的单向导电性将变差，甚至失去单向导电性。（4）其他半导体二极管可用作整流、检波、限幅、稳压、开关元件。3、半导体三极管（1）结构平面型多为硅管，合金型多为错管。NPN®多为硅管，PNP®多为错管。三极管的三个电极分为称为发射极（E极）、基极（B极）集电极（C极）。发射极与基极之间的PN结称为发射结、基极与集电极之间的PN结称为集电结。三极管属于双极性半导体器件。特性输入特性是集电极-发射极电压一定（UCe=常数）时，输入回路中电流Ib与基极-发射极电压Ube之间的关系曲线（IB=f（UBe）。三极管的输入特性与二极管的正向特性相似。三极管也有死区电压。硅管的死区电压约为0.5V,错管的死区电压不超过0.2V。正常工作时，NPN®硅管的发射结正向压降UB助0.6~0.7,PNF®错管的UB助-0.2~-0.3V。（当UCe=0时，相当于集电极和发射极之间短路，可视为集电结、发射结两个PN结并联，即两个正向偏置的二极管并联，止匕时Ib和UBe之间的关系曲线与两个正向偏置的二极管的伏安特性曲线相同。当UCe>1V时，输入特性曲线右移，这是因为当UCe>1V后，（Ube一般都小于0.8V）集电结已被反向偏置，内电场被加强，可以把从发射区注入基区的电子绝大部分拉入集电区。 对应于相同的LBe,流向基极的电流Ib比原来UCE=0时减小，从而使得特性曲线右移。一旦有LCe>1V（Ube要小于UCEL由于此时集电结已经反向偏置，内电场已足够大，而基区又很薄，可以把发射区注入基区的大部分电子拉入集电区，只要 LBe保持不变，发射区发射到基区的电子数目一定，即使LCe再增加，Ib也不会明显减小。因此，UCE>1V后的特性曲线基本重合。）输出特性是指当电路输入回路电流Ib一定（Ib=常数）时，输出回路中电流屋与集电极-发射极电压LCe之间的关系曲线（Ic=f（LCe））。三极管的输出特性的三个区：①截止区：在特性曲线Ib=0以下的区域为截止区。由图可知，当Ib=0时，Ic却并不为零，这时管子中由一个很小的反向漂移电流。截止区的偏置特征是：发射结反向偏置，集电结亦为反向偏置。②放大区：Ib>0且UCe>Ube,特性曲线接近水平，即Ic几乎与UCe无关，屋与18几乎保持线性关系。Ic=Ib放大区的偏置特征是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。③饱和区：UCe<UBe,Ib失去对Ic的控制，集电极电流Ic受集电极-发射极电压UCe控制。饱和区的偏置特征是：发射结正向偏置，集电结正向偏置。当UCe从1V开始减小时，由于UCe的减小，加在集电结上的反向偏置电压减小，使其收集电子的能力减弱，这时，它无力将基区中靠近集电结一侧的电子大部分都拉入集电区，而只能拉过一小部分。在这种情况下，即使 Ib再增大，Ic也不会增大了，注入基区的电子再增多，内电场却再也拉不过去其他的电子了，即集电结吸引来自发射区电子的能力“饱和”了。(3)主要技术参数电流放大系数①直流电流放大系数=-②交流电流放大系数=—直流与交流在意义上是不同的。但是，当输出曲线的间隔比较均匀时，两者数值相差不大，可以认为=极问反向电流集电极-基极反向饱和电流Icbo发射极开路。Icbo是少子的漂移电流，它与温度关系极大。这是一个可以表征集电结质量好坏、衡量管子稳定性能优劣的参数。一个好管子， Icb而当很小。在管子发射极开路时，集电结处于反向偏置时。集电区和基区的少子会进行漂移运动而形成反向电流。又由于基区本来载流子数目就少，其少子数目更少，可将基区少子自由电子忽略，而只考虑集电区的少子空穴。②集电极-发射极反向饱和电流ICEO(穿透电流)基极开路。Ice=(1+)1cbo基极开路。集电极电源Ec加在管子集电极与发射极之间，而使发射结受到正向偏置，集电结受到反向偏置。几个极限参数集电极最大允许电流Icm当集电极的电流Ic太大时，三极管的值要下降，因此给出一个集电极最大允许电流Icm,其数值一般为值下降导其正常值的2/3时，所对应的集电极电流值。集电极最大允许击穿电压Ubr)ceo基极开路时，允许加在集电极-发射极之间的最高反向电压。当加在集电极-发射极之间电压UCe超过此数值时，三极管将被击穿。③集电极最大允许耗散功率Pcm指集电结允许损耗功率的最大值。PCMfc要受结温的限制。Pcm=IcUCe一般的说，错管的允许结温在70〜90C,硅管的允许结温可达150c左右。4、结型场效应管(1)结构栅极G代表控制电子流通数量的机构；源极S和漏极D,代表了电子由发源处流到泄漏处的途径。场效应管属于单极性半导体器件。符号中的箭头方向都是由P区指向N区的，由此可以区分其沟道类型。（2）特性（以N沟道结型场效应管为例）输出特性场效应管的输出特性，又称为场效应管的漏极特性，是指在栅源电压UGs一定的情况下（UG=常数），漏极电流Id与漏源电压UDs之间的关系（lD=f（UDs））。场效应管的输出特性的三个区：可变电阻区：电压UDs<|UGs（off）|的区域。漏极电流Id随UDs的升高几乎成正比的增大，该区域的特性曲线亦呈线性上升。工作在该区域的场效应管可看成是一个受栅源电压 UGs控制的可变电阻。UGs越负，等效电阻越大。饱和区：当UDs在增大的过程中，达到某一数值（使栅漏问的电压 UGd等于夹断电压UGs（off））时，沟道在A点给夹断（称为预夹断）。随着UDs上升，夹断长度会略有增加，并自A点向源极方向延伸。高阻区变长，增加的 AUDs基本上全部都降在了增长的夹断区上。因此在从源极导夹断处的沟道上，沟道内电位梯度基本上不随 UDs的改变而改变。这样，漏极电流Id也就基本不随UDs的增加而增加，漏极电流趋于饱和。由于在此区内Id基本上为只受UGs控制的某一个恒定值，故该趋于又称恒流区。击穿区：将UDs进一步增加，当反向偏置的PN结两端的电压超过了它所能承受的电压极限时，会使栅漏问的PN结发生雪崩击穿。转移特性与转移特性方程当UDs一定时（围立常数），栅源电压UGs对漏极电流Id的控制作用（lD=f（UGsUG=0时的漏极电流称为饱和漏电流，记作Idss=显然，它是结型场效应管所能输出的最大电流。使漏极电流Id等于0的电压就是使夹断电压UGs（off）0主要直流参数①夹断电压UGs（off）为了便于测量手册上规定，当Id为一个微小的电流（例如50pA）时，栅源之间所加的电压即为夹断电压。对N沟道结型场效应管而言，该电压为负值，对P沟道的器件，该电压为正值。从物理意义上说，夹断电压的数值就是使栅源之间耗尽层扩展导沟道被夹断时所必须的栅源电压值。在UGs=0的输出特性曲线上，发生预夹断时的漏源电压 UDs在数值上也等于夹断电压（|UGs（off）|）。②饱和漏电流IDss在UG=0时，漏源电压UDs>UGs（off）时的漏极电流，称为饱和漏电流Idss对结型场效应管而言，饱和漏电流实际上也就是管子所能输出的最大电流。③直流输入电阻Rs（DC）在漏源两极短路即UDs=0时，栅源电压UGs（一般取|UGs|=10功与栅极电流的比值，即为Rs（dca由于输入端为反向偏置的PN结，该电阻值很大，结型场效应管的 Rgs（dc国大于107Q。主要交流参数①低频跨到gm在加后常数时，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压 UGs的微变量值比。gm的物理意义就是栅极电压UGs每变化1V,看看漏极电流Id变化几个mAgm=——跨导反映了栅源电压对漏极电流的控制能力（即放大能力），它相当于转移特性曲线上工作点处的斜率。单位为毫西门子。②交流输出电阻出指输出特性曲线上某一点斜率的倒数。它的大小反映了 uds对id的影响。极限参数①漏源击穿电压U（BR）Ds②栅源击穿电压Ubr）gsPdM=UDsId③最大耗散功率PDm5、增强型N沟道乂0第6PdM=UDsId九、 放大电路基础三极管放大电路的组成原则就是利用三极管的电流放大作用，再配合上适当的外电路，使小信号能输入、被放大了的信号能输出，这样就可以组成电压放大电路。1、基本放大电路图中Eb、R2、Ecc就是用来给管子发射结提供正向偏置，集电结提供反向偏置的。为了使信号能够加到放大电路上来，则将输入信号 经大电容G加到管子的发射结上,这样的变化将导致管子发射结电压UBE的变化，从而引起Ib的变化，由于管子的电流放大作用，Ic随之而变化。如果不加电阻R,那么虽然Ic随U变化，但管子C、E两端的电压UC总等于Ec,因而信号无法输出。为了能使信号输出，电路中加了负载电阻R。R的作用时将变化的电流Ic转换成变化的电压输出，此时UcE=E-IcRbo当Ic变化时，Uce将随之而变。为了将变化的信号输出，可将电压Ue经大电容G加到负载电阻R上，R上得到的电压即为交流输出电压这里电容G、G称为耦合电容，其作用是将直流隔断而使交流信号可以通过。 G、G一般容量为几十~一百pF,均为电解电容器，这是一种极性电容器，其代表符号是电容符号旁加一个“+”号。在接入电路时“+”极性端应接在电路的高电位侧，如G"+”接Eb的正极性端，G"+”接在Ec的正极性端。如果极性接反，则电容的漏电大且击穿电压降低，容易被击穿而造成事故。由于G、G容量较大，因此对一般的交流信号（如几百Hz以上的信号），其容抗值很小，可以看作是短路。RB的作用有二，一是改变他可以改变静态Ib的值。因为发射结正向导通时UBeQ约等于0.7V（硅管）（考虑静态时的Ib时。即Ibq,忽略管子内阻），则电流Ib- （Eb-0.7） /Rb,故RB变，Ib随之而变。二是加R（大电阻），信号才能输入。否则输入信号 将被Eb短路。当加入交流信号以后，管子各点电压电流均为一个直流加一个交流。设为正弦信号,其瞬时值的表达式为Ui=UmSincot（V）。此时加在管子发射结上的电压Ube为电容c上的电压UBeQF口输入信号之和，即UBE=Uk+UmSincot。在UBeQ作用下广生直流电流IBQ,在父流电压作用下产生交流电流ib,则总的ib为i b=I BQ+i b= I bc+I BMsin⑴t。集电极电流ic比ib大B倍,即ic=⑴t=Icc+IcM即ic=应当指出，此时流入管子集电极的这个电流ic是由两路合成的，一路是由Ec经R流入的，它包括直流电流Icq和交流电流IcMsincot的一部分，用表示；另一路是电容G上的电压&瓷管子和R放电产生的电流，这一路只有交流电IcMsinCDt的其余部分，用表示。这一路电流产生的原理是由于G容量很大，充放电很慢，在信号 的一个周期内，G两端电压基本不变，因此在正半周时，iB增加，ic增加，Uce下降，即管压降Uce减小，小于静态时UeQI勺值，故引起 经管子和R放电，产生电流。则此时的管压降UcE=E＞（Icc+）Rc=Ec-IccRL-R,其中 是交流电流IcMsincot的一部分，可写成c=Ichsinwt=+= Ichsinwt+ Ic©ncot注：交流忽略电容g,直流源内阻近似于o0将的表达式和UCeq的表达式带入式UCE=E-(Icq+)Rc=Ec-IcgRC- R,得u c=UCeq IeMsincdtRc=Ucer IeMsin⑴t如果令= ,则Uc=UCeq ic,注：ie为纯交流。经电容C2隔直厚，输出电压 的瞬时直表达式为uo=-ic,改用正弦有效值表示 =-由于比大了B倍，则选取适当的电阻 ，就可使比大几十导几百倍，实现了小信号的电压放大。式中的负号表示输出与输入相位相反。非线性失真与最大不失真输出幅度UOm所谓不失真，就是输出信号与输入信号应时几何上的相似形，如果不相似，则产生了失真。严格的讲，由于三极管特性曲线的非线性，即使输入信号较小、工作点选择合适，输出信号也会有一定程度的失真，不过失真很小，可以忽略。但是，如果工作点选择不当或输入信号过大，输出信号波形将会产生严重失真。这种失真是由于电路的工作范围超出了三极管特性曲线的线性区而引起的，称为非线性失真。截止失真：因管子一段时间截止而引起的失真，称为截止失真。波形一端被削掉。饱和失真：因管子一段时间工作在饱和区引起的失真，称为饱和失真。波形另一端被削掉。三极管的小信号线性模型对交流而言，三级管输入段(b到c)看，相当于一个电阻rbe,当Ube的方向如图所示时，ib的方向为从b流向e,即rbe=—。由于三极管的电流放大作用，集电极电流ic将是ib的B倍，ic方向为从c流到e,故从三极管输出端看入ie为受ib控制的受控电流源Bibo但从三极管的输出特性曲线上看，曲线在放大区中并不是与横轴平行的。当Ib不变，而UCe有一个增量时，Ic的值也略有增加。也就是说，从输出端看，ic除受ib控制外，当uce变化时，ic也随之有微小的变化，即相当有一个电阻与受控电流源Bib并联，磁电阻为c到e的动态电阻，记作r“。这样就得到了三极管的小信号线性模型一一微变等效模型。由于等效模型没有考虑管子的结电容，故只对低频适用。①动态输入电阻rberbe=300+(B+1)一②电流放大系数BB值在20〜200之间，一般给出，如果未给，也可从输出特性上求出。当UCe=UCecM,b=—③动态输出电阻rcerce的值很大，一般约为100〜200kQ。可由厄雷公式计算rce=一二共射放大电路的直流通路及静态工作点参数的计算计算静态工作点参数Ibq>Icq和UCeq的目的有两个：一个是看静态工作点Q的位置是否合适，即UCeQ=（1/3~2/3）Ucc较为合适，Q点过高过低都将使管子的动态工作范围（最大不失真输出幅度Um）减小，容易产生非线性失真。另一个目的则是用 Icq计算rbe,有了rbe才能用三极管的微变等效模型画出放大电路的微变等效电路， 通过计算的方法求解放大电路的动态性能指标 、m、ro等。计算静态工作点的方法，首先时画出放大电路的直流通路，即在输入信号=0时，直流电流流通的道路。在静态（ =0）时，电容C、G对直流相当于开路。然后把UBe当常数，列出该电路输入回路的直流方程，即可解出Ibq,算出IcqWUCeq因为三极管在正常工作时，发射结正向导通压降即UBeq的值，对于NPW管UBe约为0.6~0.7V,PNPi#管名勺为0.2~0.3V,可以把此信当做常数，用估算法近似求解。I bQ= I CQ=0IBQUcE=UCc-IcQRd共射放大电路的交流通路及动态性能指标 、m、r。的计算三极管的微变等效模型只对交流小信号等效， 因此对与共射放大电路，去掉直流只看交流时，可以画出交流电流流通的道路。由于G、G这种容量较大的电容对交流容抗很小，可以看成是短路。直流电源B对交流内阻可看成是零，即UCc®地也是短路的。有了交流通路后，只要用管子的微变等效模型去代替交流通路中的管子，如图。①计算电压放大倍数由于=" , =rbe所以=——②输入电阻riri=R〃rbe③输出电阻r。r。的定义是去掉负载R（因为R是外界的，不属于放大电路），而由输出端向放大电路部看入的动态视在电阻。 r o=rce//Rc^FC由于rce很大，约100~200kQ,R约几千欧，故上式成立。④源电压放大倍数源电压放大倍数 是指输出电压的有效值 与信号源电压的有效值 之比。2、分压偏置稳定共射放大电路固定偏流电路工作点之所以不稳定，是因为Ibq恒定。本电路在设计时电、FL取值较小，使流过Ri的电流Ii比Ibq大得多，即Ibq与11相比可以忽略不计，则B点点位UB基本稳定。由于UB不变，而UE随温度升高而加大，则发射结电压UBe=UB-Ue将随温度升高而减小。UBe减小，导致IB减小，Ib减小又使Ic回路。即Icq的值就不会有太大变化了。分压偏置稳定共射放大电路的静态分析Ibq= 其中，Eb= UCc；R=//3I CQ=BIBQUce=UC©Ic《Rc+R）分压偏置稳定共射放大电路的动态分析①计算电压放大倍数②输入电阻riri= // //rbe③输出电阻ror o=rce//Rc=R3-共集放大电路一一射极输出器集电极直接接电源UCC因为UCC寸交流来讲相当于短时&到地，故集电极C为交流地电位，信号由基极道地之间输入，由射极道地之间输出。故为共集放大电路。共集放大电路的静态分析IBQ= 3I CQ=BIBQUce=UCc-IcQRe共集放大电路的动态分析①计算电压放大倍数=-^——其中=R/RL②输入电阻riri=//[ B]以后就很大了，故射随其的输入电一般RB约为100〜200kQ;约为几kQ,乘阻很大，可达100kQ以上。以后就很大了，故射随其的输入电③输出电阻ror。=R// 其中=RS//Rb3一般信号源内阻R很小，即=R//Rb很小，小约1〜2kQ,若0=100,则射随器的输出电阻ro在十几〜几十欧姆范围内，输出电阻很小。共集放大电路的特点及应用射极输出器电压放大倍数近似为+1,输入电阻很大，输出电阻很小。①用作高阻输入级各种测量仪表都要求输入电阻愈大愈好， 输入电阻越大，对被测电路工作状态的影响越小，测量越准确，同时信号源的负担也越轻。②用作低阻输出级各种仪器的输出级均要带负载。输出级带负载能力要强，要求输出级具有电压源的特性，内阻（即输出电阻）越小越好。③用作中间隔离级在多级放大电路中，往往会出现前后级互相影响的问题，如果在这两级之间插入一级射随器，就可以起到很好的隔离作用。由于射随器输入电阻大，对前级来讲相当于开路；又由于射随器输出电阻很小，对后级来讲相当于一个电压源，带负载能力强。4、共基放大电路共基放大电路的静态分析静态时的UB- UCc而UB-Ube^U,即可求出静态时的射极点位UE,UE除以R即得静态射极电流Ieq,近似等于Icq,得I c廿Ieq= 无需计算Ibq,就能算出IcqUce广UCc-Icc(Rc+R)共基放大电路的动态分析①计算电压放大倍数②输入电阻riri=//一般rbe为1~2kQ,若B=100,则ri约为十几~几十欧。共基放大电路输入电阻很小。③输出电阻ror o=Rc共集放大电路的特点及应用共基放大电路的特点是输入电阻很小、电压放大倍数较高，主要用于高频电压放大。5、场效应管放大电路简介(略)6、多级放大电路多级放大电路耦合方式①阻容耦合由于电容的隔直作用，使多级放大电路各级的静态工作点彼此独立，互不影响，且只能放大交流信号，不能放大缓变信号或直流信号。耦合电容对交流信号的容抗必须很小，其上交流压降可忽略不计。信号频率越低，电容值应越大。一般耦合电容取几微法到几十微法。②直接耦合为了放大缓慢变化的信号或直流信号，只能采用将前级输出端与后级的输入端直接相联的方式。这种耦合方式成为直接耦合。这样显然会，各级静态工作点互相影响，并且出现零点漂移的问题。③变压器耦合阻容耦合多级放大电路的静、动态分析①计算电压放大倍数②输入电阻ri多级放大电路的输入电阻就是第一级放大电路的输入电阻③输出电阻ro多级放大电路的输出电阻就是末级放大电路的输出电阻。阻容耦合放大电路的频率特性①频率特性的基本概念在阻容耦合放大电路中，由于存在耦合电容、发射极旁路电容（偏置共射放大电路）、三极管的结电容、以及引线的分布电容等，它们的容抗将随着频率的变化而变化。此外，三极管的B也随着频率的变化而变化。因此，对于不同频率但相同幅度的输入信号，阻容耦合放大电路的输出电压的幅度和相位都是不同的。通常，电压放大倍数 与频率f的函数关系称为幅频特性（或幅频响应）；输出电压与输入电压之间的相位差4a与频率f的函数关系称为相频特性（或相频响应）；二者统称为放大电路的频率特性。为基本共射放大电路为例，定性的分析基本共射放大电路的幅频特性和相频特性。中频段（几百Hz~L十kHz）,G、G的容抗都很小，与电路的输入电阻ri相比可以忽略，即G、G可看成是短路的。而C的容抗远大于，故C可看成是开路的。……低频段（几十Hz以下），当频率很低时，C、G的容抗变大，C的容抗将于电路的输入电阻ri的大小相近，可知此时G、G不能看作短路。而C的容抗变得更大，完全可以看作开路……高频段，频率很高时，G、Q完全可以看作短路，而C的容抗变小，不能再看成开路……此外，高频时三极管的B随着频率的增高而减小，也是电压放大倍数降低的一个重要因素。②频率特性曲线与放大电路的频率参数由幅频特性可知，中频段电压放大倍数最高，记作，在频率很低或很高时，放大别墅 都要下降。当 下降到最大值的1/一（即半功率点）时的两个频率点记作fL和fH,fL称为放大电路的下限截止频率，fH称为放大电路的上限截止频率，二者之间的频率范围称通频带，记作fB叫也可记作BW即fBW=fH-fL在共射放大电路中，输出信号对应/&入信号相移-180°。对应于fL的输出信号对输入信号相移（|）a=-135°,对应于fH的输出信号对输入信号相移4^-225°,即fL和fH两点的相移对于中频各有±45°的附加相移。③放大电路的频率失真各种不同频率成分的信号到达放大器输出端后，相对幅度发生了变化，引起了失真，称为幅频失真。不同频率成分的信号通过放大器后在时间抽上的位置发生相对变化引起的失真， 称为相频失真。十、 集成运算放大器集成运算放大器，实质上就是一个完整的多级直接耦合放大电路。 在直接耦合放大电路中克服零点漂移最有效的放大电路是差动放大电路。典型集成运放的组成，一般由三级放大电路和一个偏置电路组成。输入级的作用是提供与输出端同相和反相的两个输入端，并应有较高的输入电阻和一定的放大倍数，同时还要尽量减小温漂，故多采用差动放大电路。中间级的作用主要是提供足够高的电压放大倍数， 常用基本共射放大电路。为了进一步提高电压放大倍数，多采用有源负载和复合管放大。输出级的作用是为负载提供一定幅度的信号电压和信号电流， 并应具有一定的过载保护功能。输出级一般采用输出电阻很低的射极输出器或由射极输出器组成的互补对称输出电路偏置电路的作用是为各级提供所需的稳定的静态工作电流。1、差动放大电路信号的三种输入方式①共模输入方式在差放电路的两个输入端加入大小相等、相位相同的电压信号，这种输入方式称共模输入方式。这种差放电路对共模信号由很强的抑制作用， 共模电压放大倍数A=uoc/uic=0②差模输入方式在差放电路的两个输入端加上大小相等而相位相反的电压信号，即Uii=-Ui2,这种输入方式称为差模输入方式。差放电路的输出电压是每管集电极电位变化量的两倍。也就是说，差放电路可以有效的放大差模信号。差模电压放大倍数Ad=Uod/uid③比较输入方式我们通常把这种既非差模又非共模的任意输入信号分解为差模分量 Uid与共模分量Uic的组合：Uic=-(Uii+Ui2)；Uid=(Uii-Ui2)任意两个输入信号均可分解为一个差模分量和一个共模分量的组合。 加在差放电路输入端的信号如果是两个任意信号，则被放大的只是两个信号之差。差放电路的静、动态分析①静态工作点计算I B1=IB2= I C1=IC2=BIblU ci=UC尸UC-IcRU o=UCi-Uc2=0②差模电压放大倍数ARP为调零电位器，改变滑动端位置，可改变Vl和上的射极串联电阻，从而改变IC1和IC2,使得静态时Uo=0。一般RP为几十至一二百欧。A d= 其中=RC/一③差模输入电阻峰和输出电阻rorid实质上就是由两个输入端看入的视在动态电阻。TOC\o"1-5"\h\zrid=2[ ——]输出电阻ro是指去掉R,而由R两端看入的视在动态电阻。r o=2RC共模抑制比Kcmrr差放电路既能有效的放大差模信号，又能有效的抑制共模信号，为了综合衡量这两方面的质量，引入了共模抑制比Kcmr这一参数。Kcmr=| 1对于电路理想对称，A=0,则KcMrQ00。显然&MR越大越好。号的集成运放，共模抑制比可达107。带射极恒流源的差动放大电路差动放大电路的四种输入输出形式双端输入双端输出；双端输入单端输出；单端输入双端输出；单端输入单端输出。2、互补对称式功率放大电路在电子设备和自动控制系统中个，放大电路的末级或末前级一般是功率放大级。以便将前置电压放大级送来的电压信号进行功率放大。使电路能够给出足够大的功率，驱动执行机构工作。电压放大电路和功率放大电路都利用三极管的放大作用将直流电能转换成交流电能输出。所不同的是电压放大电路输入的是小信号，输出的是足够大的电压；而功率放大电路输入的是大的电压信号，输出的信号具有足够大的功率，即信号的电压和电流都要足够大。目前功率放大电路多采用无输出电容的功率放大电路（ OCL电路）。乙类互补对称式功率放大电路可采用共集电路（射极输出器），它具有电压放大倍数Au-1,电流放大倍数A=B+1,输入阻抗m高，输出阻抗ro很小（约十几欧〜几十欧）的特点。由于射极输出器电流放大倍数较高，电路能够输出较大电流，从而使负载得到足够的功率。如果采用单个射极输出器，则三极管必须在信号的整个周期内都导通。 对于直流输入信号，单个射极输出器正向跟随好，负向跟随不好。如果采用两个射极输出器组成互补电路则可以使至少有一个射随器处于正向跟随状态，这就是互补对称式功率放大电路。由上图可以看出，这个电路在静态时T1和T2均为零偏。当输入信号较小尚不足以克服T1和T2的死区电压时，两管仍处于截止状态，输出电压为零，出现了“交越失真”此失真出现在两管导通和截止的交替处。甲乙类互补对称式功率放大电路静态时由电流流过偏置电路，Ulb2=&+U/D+U/D2,选择适当的R,使Ub2的值略大于Vl和上死区电压之和，则两管在静态时均处于微导通状态。采用复合管的互补对称式功率放大电路NPNt和PNPt接成复合管，共有4种组合形式：复合管的极性取决于推动管。若Vi为NPN®,则复合管也是NPN®。输出功率的大小取决于输出管V20若V1和V2的电流放大系数分别为01、02,则复合管的电流放大系数6=6邛2。互补对称式功率放大电路的输出功率和效率功率放大电路最重要的技术指标是电路能够输出的最大功率 Pom^效率“。Po近指输入为正弦信号，输出不产生明显失真时的最大输出功率。负载电阻RL上能够获得的最大功率为PoM= ,其中UCes为输出管饱和管压降。效率”是电路输出的交流功率PoM电源提供白^平均功率Pe之比。4=78.5%X 3、放大电路中的反馈反馈就是将放大电路的输出量（输出电压UO或输出电流IO）的一部分或全部，通过一定的电路（反馈网络）反送到放大电路的输入端或输入回路。反馈在电子电路中的应用非常广泛。在放大电路中引入负反馈可以稳定放大倍数、 改变输入输出电阻、展宽频带、减小非线性失真及稳定静态工作点等等。因此，几乎所有的实用放大电路中都引入了这样或那样的负反馈，以达到改善多方面性能的目的。分压式偏置稳定电路就是利用直流负反馈稳定放大电路的静态工作点。如果反馈回来的信号只有直流成分，称为直流反馈；只有交流成分称为交流反馈；若直流、交流成分都有，则称为交直流反馈。如果反馈信号削弱了原输入信号，使得放大电路的净输入信号减小，则称为负反馈； 如果范阔信号加强了原输入信号，使得放大电路的净输入信号增加，则称为正反馈。若反馈信号取自输出电压UO,则称电压反馈。此时反馈元件联结在Uo点或取自Uo的一部分。若反馈信号取自输出电流io,则称电流反馈。此时反馈元件将不是从uo点取出。如果反馈信号与输入信号在输入回路中串联，则为串联反馈。此时反馈信号与输入信号均以电压形式出现，并在放大电路的输入回路中相加减。如果反馈信号与输入信号在放大电路的输入端冰凉，则为并联反馈。此时反馈信号与输入信号均以电流形式出现，并在放大电路的输入端相加减。反馈放大电路的框图及一般表达式=- 如果三者同相则有Xd=X-Xf,可见，Xd<X，即反馈信号X削弱了输入信号，使放大电路的净输入信号减小，是负反馈。闭环系统的放大倍数记作 ， -,式中=—称环路系数。对于负反馈， 与同是电压或电流且同相，故 为正实数。引入负反馈后，放大倍数降低了（ ）倍。（ ）称为反馈深度，放大电路一切动态性能的改善都与反馈深度有关。负反馈的4种组态：串联电压负反馈；串联电流负反馈；并联电压负反馈；并联电流负反馈。负反馈对放大电路性能的影响①降低放大倍数②提高放大倍数的稳定性反馈深度越深，放大倍数越稳定。③减小非线性失真④展宽放大电路的通频带⑤改变放大电路的输入电阻和输出电阻串联负反馈使放大电路的输入电阻增加。引入串联负反馈后电路的输入电阻增加（ ）倍。并联负反馈使放大电路的输入电阻降低。引入并联负反馈后电路的输入电阻降低到原输入电阻的——。电压负反馈使放大电路的输出电阻降低。包压源的内阻是很小的。电压负反馈使放大电路的输出电阻降低到无反馈时的——。电流负反馈使放大电路的输出电阻增加。包流源的内阻是很大的。电流负反馈使放大电路的输出电阻提高（ ）倍。4、集成运算放大器的线性应用由于运放的开环电压放大倍数Auo很高，即使输入毫伏级以下的信号，也足以使输出电压饱和，其饱和值+Ub（sat）和-UO（sat）接近正、负电源电压值，即在这个区域内输出电压只有两个状态。因此，为了使工作稳定或使运放工作在线性区内，通常都引入深度电压负反馈。区分运放是工作在线性区还是工作在非线性区的方法， 是看电路是否有负反馈。如果有负反馈（多为深度负反馈）则运放工作在线性区；如果没有负反馈（开环）或有正反馈，则运放工作在非线性区。理想运放理想化的条件：①开环电压放大倍数Ao—②差模输入电阻Cd-00③开环输出电阻ro―0④共模抑制比（MRR>OO由于隈-8,U+-U-=U/Auo,而U0只能是有限值，则有U+=U理想运放两个输入端对地的电压总是相等的。二者不相接，而电位又总相等，相当于虚短路，称为“虚短”。如果同相输入端接地，U+=0,则反相输入端电位也为零，但又不接地，则称为“虚地”。根据差模输入电阻Cd-8的理想化条件，且Ud=U+-U-Q0,Iid=U/rid=0。运放是与电路相联接的，但它又每又输入电流，相当于断开一样，即运放不取电流。称为“虚断”。运算放大器用于信号运算在运算电路中，输入模拟电压为自变量，输出模拟电压是函数，当输入电压变化时，输出电压按一定的运算规律变化，即输出电压反映输入电压某种运算的结果。因此，在运算电路中，集成运放都必须工作在线性区，都要引入深度负反馈，利用反馈网络实现数学运算。①反相输入比例运算电路及反相器该电路闭环电压放大倍数为Auf=—=—只要R、R的阻值精确，运放的A。足够高，则U0与U的关系只取决于反馈网络(R、R)而与运放本身的参数无关，这就保证了运算的精度和稳定性。Rb为一平衡电阻。静态时运放的两个输入端有偏置电流 Ibi和Ib2存在，它们将分别流过R、R、R,为了不在运放的输入端引入附加误差，则应使运放两输入端看入的视在电阻相等，因此应使R=R//Rf。当电路中R=R时，UO=-Ui,即为反相器。②同相输入比例运算电路及电压跟随器该电路闭环电压放大倍数为Af=—二 —若R-OO(去掉R)或R=0(短路)，则Af=1,成为电压跟随器。此时输出电压与输入电压大小和相位均相同，但输入阻抗极高，输出阻抗很低，故常作测量电路的输入级和中间隔离级。③加法运算电路U 0=一一一平衡电阻R=R//R2//R3/Rf④减法运算电路U o=—( )⑤积分运算电路uo(t)=一如果电容C上有起始电压，则上式应写成uo(t)= — ()⑥微分运算电路Uo(t)= 5、集成运算放大器的非线性应用运放工作在非线性状态的标志是电路往往处于开环工作状态， 或者引入正反馈。运放的输出电压只有两个状态，不是+U(sat),就是-Uo(sat)。运放两个输入端的电压可以不相等， 因此“虚短”的概念不再成立，UWU。但因运放的输入电阻很高，仍可认为组件不取电流，“虚断”的概念依然成立。①过零比较器图1-a,信号由反相端输入，同相端接地，运放工作在开环状态，只要uiw0,由于运放开环放大倍数很高，两输入端微小的电位差也足以使输出电压达到饱和。 当ui>0时，Uo=-Uo(sat)；当Ul<0时,Uo=+U(sat)。其电压传输特性如图2-a所示。图1-b是带输出限幅其的过零比较器，稳压管VV2和限流电阻R组成双向限幅电路，Vi、3一个作稳压管用时，另一个就当二极管用。设两管的电压之和为土 其电压传输特性如图2-b。如果把图1-a、b中运放的反相端接地，信号由同相端输入，则称为同相端输入的过零比较器。当ui>0时，uo为正；当ui<0时，uo为负。其电压传输特性如图2-c、d所示。②单限比较器电路如图3-a所示，可实现输入电压ui与参考电压小相比较，因ui由反相端输入，故当Ui>UR时，u°=-Uz；ui<U时，u°=+U。其传输特性如图3-b所示。当■为0时，就是反相过零比较器。③滞回比较器在单限比较器中，当输入信号在参考电压附近时，只要有微小的干扰信号，输出电压就会来回跳变。具有滞回比较器就没有这个缺点。如图4-a,设接通电源后ui=0,uo=+U,则同相输入端的参考电压 = =U-0此时，ui由小于零逐渐变大到零时，u。都不变化，只有ui>Ur时，u。才跳变到-Uz。当uo=-Uz时，参考电压 =——( )=-Ut,即参考电压随u。变负而变为负值。止匕时ui若仍为正值，而且向正方向变化，u。仍不变化。因为此时的参考电压为-Ut,故只有当ui<-Ut时，u。才再次跳变+Ur。可见当ui由负到正和由正到负来回变化时，使uo产生跳变的门限电压值是不相同的。它的电压传输特性如图4-b所示。十一、正弦波振荡电路正弦波信号发生器，即为正弦波振荡电路。按产生正弦振荡的原理可把正弦波振荡电路分为反馈式和负阻式两大类，本章将重点介绍反馈式电路。产生正弦波自激振荡的条件所谓“自激振荡”，是指在没有外加输入信号的条件下，在电路内部自发的持续产生具有一定频率和幅度的振荡。十二、直流稳压电路十三、数字电路基础i、数字与编码二进制转换为十进制数例：(iiOiO)2=ix24+ix23+0X22+ix2i+0^x20=(26)io十进制转换为二进制数例：(26)io=a4X24+a3X23+azX22+aiX2i+aoX20ao~a4均为2的i次幕的系数，因此，可以采用连续除以2并取余数的方法，称为除2取余法。整数部分除以2取余，小数部分乘以2取整。BCM对于常用的十进制数码，即O〜9十个数字，也可以用二进制数码来表示。当用4位二进制数的代码来表示一位十进制数时，称为二-十进制码，简称BCM。①842iBC则有权码；与二进制位权相同；iOiO〜iiii称为伪码。这种编码是十进制数中的O〜9每一位数字与用二进制数码表示时完全相同，亦即从4位二进制数的i6种组合中顺序取出前iO种组合。由于它自左至右二进制码的每i位的i(即位权)，分别代表了十进制数的8、4、2、i,所以称为842i码。②242iBC则有权码；自补码；可以有多种编码方案。③余3BCD码较8421码多出0011;无权码；自补码。格雷码相邻码之间只相差一个二级制数码；首尾亦然，称循环码。可减少差错。奇偶校验码由信息位和校验位组成；对代码中“0”、“1”的差错进行校验。属于循环冗余差错校验的范围。奇偶校验码的实现方法是在每个被传送码的左边或右边加上 1位奇偶校验位“0”或“1”,若采用奇校验位，只需把每个编码中1的个数凑成奇数；若采用偶校验位，只要把每个编码中1的个数凑成偶数。奇偶校验码能发现一位或奇数个位出错，但无错误定位和纠错能力。尽管奇偶校验码的检错能力较低，但据对计算机内存储器出错概率统计，其中70〜80%是1位错误，由于奇偶校验码实现简单，因此它还是一种应用最广泛的校验方法。2、逻辑函数的简化逻辑代数的基本公式A?0=0;A?1=1;A+0=A;A+1=1;A?=0;A+=1A+B?C=（A+B）?（A+C）;A+A?B=A;A?（A+B尸A;A+?B=A+B反演律（摩根定理）： =+; =卡诺图化简法①逻辑函数最小项设A、A、…人是n个变量，p是n个变量的一个乘积项，如果在p中每一个变量都以原变量A或反变量i的形式，作为因子出现一次，且仅出现一次，则p就是n个变量的一个最小项。由于一个变量有两种形式一一原变量和反变量，当总共有 n个变量时，最小项就是2n个。例如当n=3时，最小项有8个。②逻辑函数的最小项表达式可以把任何一个n变量的逻辑函数化成“与”项为最小项的“与或”表达式。对于缺少某一变量的项，如缺少A的项，由于A+=1,所以可用该项区乘以A+。可以反复利用反演律去掉非号，直至最后得到一个只在单个变量上有非号的表达式。③卡诺图从01排列起，每增加一个变量，就以原卡诺图的右边线（或底线）为对称轴做出对称图形，变量的取值以旋转对称轴为准来填写。对称轴左边（或上面）原数字（二进制数）前面增加一个0,对称轴右边（或下面）原数字（二进制数）前面增加一个1。按照各变量在图中的位置，可将各方块所对应的最小项填入。对应于函数最小项表达式中的各项，在相应的方块中填入 1,其余填00④应用卡诺图化简逻辑函数首先，将相邻的2K（K为正整数或0）个为1的小方块圈在一起。注意，所谓“相邻”应包括上顶和下底、左侧和右侧，凡有为1的方块均应圈起。如果某一圈中的所有1都被其它圈圈过，那么这个圈就是多余的。在画圈时，为使消去的变量多一些，应尽可能使圈包围的方块多一些。还要求包围圈的个数应尽可能少一些，圈数越少，函数式就越简单。然后，由含有2K个小方块的方圈写出对应的“与”项，并消去K个变量。若方圈在1值区，则“与”项中含其对应的原变量；若方圈在0值区，则“与”项中含其对应的反变量；若某方圈同时处于某变量的1值区和0值区，则该变量被消去。最后，将各“与”项进行逻辑加，得到简化厚的逻辑函数式。3、组合逻辑电路在数字系统中，可将逻辑电路按其功能分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。

组合逻辑电路的特点是：该电路在任一时刻输出的稳定状态，仅取决于该时刻的输入信号，而与输入信号作用前电路所处的状态无关。分立元件门电路①二极管与门电路当A、B、C均为低电平时，二极管VEVDB、VDC均可导通，正向电阻为0,则输出端F输出低电平。当A、B、C至少有一个（如A）为低电平，其余均为高电平时，二极管VDA优先导通，起正向箝位的作用，F输出低电平。VD、、VDC则由于处于反向偏置而截止，起反向隔离的作用。当A、B、C均为高电平时，VDA、VDB、VDC同时截止，F输出为高电平。所以F=A-B-C当A当A、B、当A、B、输出高电平。当A、B、C均为低电平时，二极管VDsVDB、VDC均截止，则输出端F输出低电平。C至少有一个（如C）为高电平，其余均为高电平时，二极管VDC优先导通，FVD、VD则由于处于反向偏置而截止，起反向隔离的作用。C均为高电平时，VD、VDB、VDC同时导通，F输出为高电平。所以F=A+B+C③三极管非门电路F=④与非门F=⑤或非门F=TTL集成门电路当输入端至少有一个为低电平（0.3V）时，VTi基极点位被箝制在1V左右，VT2和VT5都不会导通。UCCgR2、VT3和VT4的发射结到负载将有电流流过，VT3、VT4导通，输出为高电平，约为3.6V。当输入端全部位高电平（约3.6V）时，VT集电结正偏导通，VT2和VT5的发射结导通，VT基极点位被箝制在2.1V左右，VT1处于倒置工作状态，其电流全部流入VT，，使VT2和V飞饱和导通，输出低电平（约为0.3V）。由于VT5深饱和，故电路的输出电阻也很低。在VT2饱和导通时，其集电极点位UC2=UCes+LBe5^（0.3+0.7）V=1V,不足以使V飞和VT4同时导通，由于R的存