《电工电子技术》课件 模块4、5 模拟电子技术、数字电子技术

模块四模拟电子技术项目一认识常用半导体器件33项目一认识常用半导体器件任务一

掌握半导体的基础知识任务二

认识半导体二极管任务三

认识半导体三极管学习目标知识目标1.掌握半导体的基础知识。2.掌握二极管、三极管的结构、符号、伏安特性曲线。技能目标1.能够识别二极管、三极管的管脚。2.能够使用万用表检测二极管、三极管。素质目标1、通过实践操作，养成认真记录、规范操作和严谨分析的职业习惯。44任务一

掌握半导体的基础知识半导体的概念

半导体概念：导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物质。特点：661、热敏特性：Ta2、光敏特性：光照

3、掺杂特性：掺入微量元素导电能力导电能力导电能力半导体的种类

半导体的种类：本征半导体和杂质半导体。

7714

+硅原子结构

4+简化模型本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体。价电子4价元素（硅、锗）半导体的种类88图示为硅晶体的共价键二维结构模型，每个原子通过共享电子对形成稳定的四面体结构，是半导体物理性质的微观基础。01共价键晶体结构硅/锗原子最外层有4个价电子，与相邻4个原子各共享1个电子形成共价键，构成排列整齐、结构稳定的正四面体晶体晶格，电子被束缚在键合中。02本征激发机制在室温热运动或光照能量作用下，少数价电子获得足够能量挣脱共价键的束缚，成为可自由移动的“自由电子”，同时在原共价键位置留下“空穴”。03两种导电载流子自由电子带负电，空穴等效带正电，二者成对产生、数量相等。自由电子的定向移动和空穴的反向填补运动，共同构成了半导体的导电电流。半导体的种类99N型半导体和P型半导体N型半导体——掺入5价元素

P型半导体——掺入3价元素

杂质半导体——在本征半导体中掺入适量的杂质元素(非半导体元素)。5价元素——磷、砷等。3价元素——硼、镓、銦等。半导体的种类101001空穴的产生：缺电子的结构当向纯净的硅晶体中掺入微量三价元素（如硼）时，硼原子取代硅原子的位置。由于硼原子只有3个价电子，在与周围4个硅原子形成共价键时，必然缺少一个电子，从而产生一个空位（空穴），这是P型半导体导电的基础。02导电的实质：空穴的移动邻近硅原子的价电子很容易填补这个空穴，而填补者原来的位置又会形成新的空穴。从宏观上看，这相当于带正电的“空穴”在晶体中移动。空穴成为P型半导体的多数载流子，决定了其导电性能。PN结1111N区P区负离子空穴正离子电子正负电荷中和，不带电PN结1212空间电荷区（耗尽层）内电场P区N区多子扩散运动少子漂移运动暴露了失去电子的正离子暴露了失去空穴的负离子浓度差→多子扩散运动→复合→产生内电场→阻碍多子扩散→有利少子漂移运动→扩散运动和漂移运动达到动态平衡→形成一定宽度PN结PN结PN结的特性：单向导电性。

PN结正偏时导通,电阻很小,电流很大;PN结反偏时截止,电阻很大,电流很小。1313任务二

认识半导体二极管二极管的结构、符号和分类二极管的结构：

一个PN结、两个电极和管壳组成。从PN结的P区引出的电极为二极管的正极,又称阳极;从PN结的N区引出的电极为二极管的负极,又称阴极。二极管的符号：

文字符号为VD。15151616二极管的结构、符号和分类二极管的伏安特性I/mAU/VO死区UT导通电压:硅0.6-0.8

锗0.2-0.3非线性元件导通电压>死区电压,方能正常导通。（一）正向特性导通电压:

硅0.6-0.8V

锗0.1-0.3V死区电压:硅0.5

锗0.1二极管的伏安特性I/mAU/VOISUBR死区UT导通电压:硅0.6-0.8

锗0.2-0.3死区电压:硅0.5

锗0.1反向饱和电流反向击穿电压2、反向击穿现象:U反大到一定值时I反（二）反向特性1、U反较小时:I反很小,称为反向饱和电流。二极管的主要参数1919其他二极管2020其他二极管2121其他二极管2222其他二极管2323半导体二极管2424知识拓展：P1281、二极管的型号命名方法2、外观识别二极管极性3、使用万用表检测二极管任务三

认识半导体三极管三极管的结构和符号

三极管分为NPN型和PNP型两大类,其结构和图形符号如图所示,文字符号用V(或VT)表示。

2626发射极基极集电极发射区基区发射结集电结集电区bceNPN型NNP三极管的结构和符号

三极管分为NPN型和PNP型两大类,其结构和图形符号如图所示,文字符号用V(或VT)表示。

2727PPN发射极基极集电极发射区发射结基区集电结集电区bcePNP型三极管的结构和符号常见的三极管外形如图所示：2828三极管的分类2929三极管的电流放大作用3030晶体管可用于放大(也可做电子开关)。放大——将微弱电信号增强到人们所需要的数值。ebc共发射极放大电路——发射极为交流输入和输出电压的公共端uCE输出端口+-uBE输入端口+-讨论具备什么条件才能起放大作用？三极管的电流放大作用3131(一)放大的条件1、加电原则发射结（e

结）正向运用集电结（c

结）反向运用+-UCB+-UCE+-UBENNPbece结c结NP+-正向运用bceRBEB+-RC+-ECRCRB+-ECEB+-三极管的电流放大作用3232

NPN型：VC＞Vb＞Ve

PNP型：

VC＜Vb＜VeUBE硅0.6~0.8V锗0.1~0.3VUCB几伏——十几伏

UCE＝UCB＋UBE

几伏——十几伏

UCE3、电压数值+-UCB+-UCE+-UBEbceRCRB+-ECEB+-2、电位特点三极管的电流放大作用3333（三）电流分配IBIEICRCRBEB+-+-ECmAmAμA调RB改变发射极电压UBE和基极电流IB不同IB对应不同的IC和IE三极管的电流放大作用34341、电流通路2、电流流向IBIEICNPN型：IC、IB流入，IE流出PNP型：IC、IB流出，IE流入RCRB+-ECEB+-三极管的电流放大作用

以NPN型三极管为例,实验电路如图4-8所示。通过调节电位器RB的阻值,可调节基极的偏压,从而调节基极电流IB的大小。3535三极管的电流放大作用3636结论：

电流放大作用条件:发射结加正向电压,集电结加反向电压。

电流放大的实质:用较小的基极电流控制较大的集电极电流。三极管的伏安特性37371.输入特性曲线

输入特性曲线是指在UCE一定的条件下,加在三极管基极与发射极之间的电压UBE和基极电流IB之间的关系曲线,如图4-9所示。三极管的伏安特性38382.输出特性曲线

输出特性曲线是指在IB一定的条件下,三极管集电极与发射极之间的电压UCE与集电极电流IC之间的关系曲线,如图4-10所示。三极管的伏安特性3939三极管的伏安特性4040例题：已知三极管接在相应的电路中,测得三极管各电极的电位如图所示,试判断这些三极管的工作状态。解析：在图a)中,三极管为NPN型管,VB=3.7V,VC=3.3V,VE=3V。因VB>VE,发射结正偏;VC<VB,集电结正偏,所以图a)中的三极管工作在饱和状态。在图b)中,三极管为NPN型管,VB=2V,VC=8V,VE=2.7V。因VB<VE,发射结反偏,所以图b)中的三极管工作在截止状态。在图c)中,三极管为PNP型管,VB=-0.3V,VC=-5V,VE=0V。因VB<VE,发射结正偏,且VC<VB,集电结反偏,所以图c)中的三极管工作在放大状态。三极管的伏安特性4141例题：若有一只三极管工作在放大状态,测得各电极对参考点的电位分别为V1=2.7V,V2=4V,V3=2V。试判断三极管的管型、材料及三个引脚对应的电极。解:由放大条件的分析可知,三个引脚中B极的电位介于C极和E极之间,所以要判断管型、材料及电极,可按下面四步进行。第一步找B极。比较三个引脚的电位,其中,电位为中间数的引脚对应的是基极,所以引脚1为基极。第二步判断发射极和管型。与基极电位差值为0.7V或0.3V的引脚为发射极,且基极电位高于发射极电位的为NPN型管,反之为PNP型管。因V1-V3=0.7V,且V1>V3,所以引脚3为发射极,该管为NPN型管。第三步判断材料。由于基极与发射极电位差值为0.7V的为硅管,差值为0.3V的为锗管,所以该三极管为硅管。第四步确定剩余的引脚为集电极。三极管的主要参数4242三极管的主要参数4343

使用数字式万用表检测三极管1.23复制打开抖音，看看【优利德官方旗舰店的作品】万用表怎么区分三极管的三个极性？#万用表#.../HH14OS1DDZU/:3pmS@y.tr11/07cNW:/技能练一练：尝试用万用表区分三极管的三个极性

巩固提升：学习P135：1、半导体三极管的型号命名法2、场效应晶体管3、目视法识别各种三极管完成P198：一（1-5），

二（1-7），

三（1-2）4646项目二认识交流放大电路任务一

分析共射极基本放大电路任务二

了解多级放大电路及负反馈任务三

认识功率放大电路学习目标知识目标1.掌握共射极基本放大电路、多级放大电路。

2.能够识别反馈类型。3.掌握功率放大电路的特点及其应用。技能目标1.能够识读放大电路工作原理图，并分析其工作过程。2.能够正确识别和检测电子元器件。3.能够正确使用工具进行线路焊接和安装。4.能够熟练使用函数信号发生器、示波器、万用表等仪表进行测量。5.能够根据外观和测试结果判断电路是否存在故障，并顺利排除故障。素质目标细致探究放大电路的安装和调试要求，树立规范、安全操作意识，养成自学习惯和分析类比的思维方式。4747任务一

分析共射极基本放大电路放大电路概述4949三极管具有电流放大作用,可实现对输入信号的放大。(1)主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号,输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。(2)输出信号的能量实际上是由直流电源提供的,只是经过三极管的控制,转换成了信号能量,提供给负载。放大电路的结构如图所示。放大电路的种类5050

共射极基本放大电路的组成及工作原理5151RCECTEBRBRSuSC1+RLC2+uO–++-ui+-

uBE

uCE+-放大电路组成晶体管T耦合电容集电极电阻负载直流电源基极电阻交流信号源信号源内阻基极输入回路集电极输出回路

共射极基本放大电路的组成及工作原理5252RCECTEBRBRSuSC1+RLC2+uO–++-ui+-

uBE

uCE+-二、元件作用设置合适的IB隔直通交将iC的变化转化为uO的变化直流电源提供能量来源电解电容的正极性，表示接直流高电位。设各电电位的参考点为“零”，称“地”

共射极基本放大电路的组成及工作原理5353单电源和简化画法RCECTEBRBRSuSC1+RLC2++UCCC1RBRCRSRLuSC2+++-uiuO+

uCE+-+-

uBE

共射极基本放大电路的组成及工作原理54542.放大电路中电压、电流符号及正方向的规定电压的方向用“+”“-”表示,电流的正方向用箭头表示。

共射极基本放大电路的组成及工作原理55553.静态工作点的设置

静态是指放大电路在没有交流信号输入(即ui=0)时的工作状态。这时三极管的基极电流IB、集电极电流IC、基极与发射极间的电压UBE和集电极与发射极间的电压UCE的值称为静态值。这些静态值分别在输入、输出特性曲线上对应着一点Q,称为静态工作点,或简称Q点。由于UBE基本是恒定的,所以在讨论静态工作点时主要考虑IB、IC和UCE这三个量,并分别用IBQ、ICQ和UCEQ表示。放大电路必须设置静态工作点,以保证放大电路能不失真地放大交流信号。

共射极基本放大电路的组成及工作原理56564.工作原理(1)ui=0时,uo=0。此时IBQ、ICQ和UCEQ均为直流量,即静态工作点。(2)ui≠0时,ui通过电容C1送到三极管的基极和发射极之间,与直流电压UCEQ叠加,这时基极总电压为uBE=UCEQ+ui

在ui的作用下产生基极电流ib,这时基极总电流为iB=IBQ+ibiB经三极管的电流放大作用后,集电极总电流为iC=ICQ+ic

共射极基本放大电路的组成及工作原理5757iC在集电极电阻RC上产生电压降iCRC使集-射极电压uCE=VCC-iCRC

经变换得uCE=UCEQ+(-iCRC)

则uCE=UCEQ+uce

由于电容C2的隔直作用,出端只有交流分量uce输出uo=uce=-iCRC

式中,负号表示输出的交流电压uo与iC相位相反。ui→uBE→iB→iC→uCE→uo

共射极基本放大电路的组成及工作原理5858(1)uo的幅度比ui的幅度大,说明放大器实现了电压放大。ui、ib

、ic三者频率相同、相位相同,而uo与ui相位相反,这称为共射极放大器的“反作用”,即“倒相”作用。(2)动态时,uBE、iB、iC和uCE都是直流分量和交流分量的叠加,波形也是两种分量的合成。(3)虽然动态时各部分电压和电流大小随时间变化,但方向却始终保持和静态时一致,所以静态工作点IBQ、ICQ和UCEQ是交流放大的基础。

共射极基本放大电路的分析方法5959(1)近似估算放大器的静态工作点。

画直流通路方法：把电容视为断路。静态工作点的公式:IBQRB+UBEQ=VCC

基极电流:IBQ=（VCC-UBEQ）/RB

因硅管的UBEQ为0.7V,锗管为0.3V,与VCC相比可忽略UBEQ,则有:IBQ≈VCCRB(4-1)集电极电流:ICQ≈βIBQ(4-2)集电极-发射极电压:UCEQ=VCC-ICQRC(4-3)

共射极基本放大电路的分析方法6060(2)近似估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。

画交流通路时,因电容通交流,而直流电源的内阻又很小,所以把电容和直流电源都视为交流短路。

共射极基本放大电路的分析方法6161(2)近似估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。

三极管基极B和发射极E间可用线性电阻rbe来等效,集电极C和发射极E间可等效为一恒流源βib

。

共射极基本放大电路的分析方法6262①输入电阻ri。

对信号源来说,放大器是其负载,输入电阻ri表示信号源的负载电阻。②输出电阻ro。

对负载来说,放大器是向负载提供信号的信号源,放大器的输出电阻ro是信号源的内阻。

共射极基本放大电路的分析方法③电压放大倍数Au。

输入信号电压为

输出信号电压为

当放大电路不带负载(即空载)时,其电压放大倍数为

共射极基本放大电路的分析方法【例4-3】如图4-15所示的电路中,若VCC=12V,RB=200kΩ,RC=2kΩ,负载电阻RL=2kΩ,β=50,试用近似估算法求:(1)静态工作点;(2)输入电阻、输出电阻;(3)空载和有载时的电压放大倍数。

共射极基本放大电路的分析方法

共射极基本放大电路的分析方法2.静态工作点的图解法

(1)求解出IBQ,静态工作点必定位于静态基极电流IBQ所对应的输出特性曲线上。(2)由集电极输出回路,列直流负载方程式UCE=VCC-ICRC,在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点VCC和VCC/RC,即可画出直流负载线。(3)直流负载线与输出特性曲线上所对应的静态基极电流IBQ相交于一点Q,此点即为静态工作点。于是可得到Q点在X轴上的数值UCEQ,在Y轴上的数值ICQ。

共射极基本放大电路的分析方法3.波形失真与静态工作点的关系

非线性失真包括饱和失真和截止失真。

消除饱和失真的方法是增大RB,减小IBQ,使Q点适当下移。

消除截止失真的方法是减小RB,增大IBQ,使Q点适当上移。

知识拓展：学习P149：1、影响静态工作点稳定的主要因素2、分压式偏置放大电路扫描二维码阅读相关资料。

任务二

了解多级放大电路及负反馈多级放大电路的组成

A1输入A2输出前置放大级A2An功率放大级输入级输出级中间级

单级放大电路放大倍数有限，需组成多级放大电路。耦合——级与级之间的连接方式。多级放大电路的组成

耦合——级与级之间的连接方式。阻容耦合直接耦合变压器耦合耦合方式光电耦合要求：1、保证各级放大电路的静态工作点互不影响。2、前级的信号顺利传递到后级，损耗和失真尽可能小。

级间耦合方式

级间耦合方式

多级放大电路的性能分析

1.电压放大倍数Au=Au1Au2…Aun2.输入/输出电阻

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,输出电阻就是最后一级放大电路的输出电阻。3.通频带

通频带越宽,放大电路对信号频率变化的适应能力越强。4.非线性失真

三极管输入、输出特性的非线性导致每一级放大电路均存在非线性失真,经多级放大电路放大后,输出信号波形失真将更大。

知识拓展：学习P153：1、反馈放大电路2、负反馈对放大电路性能的改善3、射极输出器扫描二维码阅读相关资料。

任务三

认识功率放大电路功率放大电路的组成及性能要求

A1A2An输入端输出端前置放大级功率放大级扬声器发声电动机旋转继电器动作仪表指针偏转大信号状态小信号状态一、概述功率放大电路的组成及性能要求

另一部分消耗在管子上。大信号状态下，构成了特殊性。（一）对功率放大电路的基本要求1、输出功率放大电路尽可能大

U与I都大，管子工作在极限状态附近，选管要保证安全。2、效率要高效率η=负载上交流输出功率PO电源供给的功率PE功率放大电路的组成及性能要求

功率放大电路大信号状态下,不可避免产生非线性失真。3、非线性失真要小4、要考虑晶体管的散热问题

电源供给的功率另一部分消耗在管子上，热的积累导致晶体管性能老化，甚至烧毁。通常加装散热片。低频功率放大器的分类

功率放大器的种类：

1.甲类功率放大器

晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好,管耗大效率低。

2.乙类功率放大器

晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC

0

，波形严重失真,管耗小效率高。

3.甲乙类功率放大器

晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC较小，一般功放常采用。

互补对称功率放大器

互补对称功率放大器：采用两个导电性相反的管子,使它们都工作在乙类放大状态,一个在正半周工作,另一个在负半周工作,同时把两个输出波形加到负载上,便可在负载上得到完整的输出波形,解决了效率与失真的矛盾。互补对称功率放大器

1.单电源供电的互补对称功率方法电路(OTL)(1)电路组成如图所示。(2)工作原理。

前置放大级由V3、RP、R2、RE组成，偏置电阻RP不接到电源VCC上,而是接到B点。两管V4和V5电源电压相等。V4、V5、VD1、VD2组成输出级,VD1和VD2为V4、V5的发射结偏置电路。当输入信号为负半周时,C点和A点电位升高,V4导通,V5截止,VCC对C3充电,在RL上产生正方向的电流。当输入信号为正半周时,C点和A点电位降低,V4截止,V5导通,C3对RL放电,产生反方向的电流。互补对称功率放大器

C4和R4组成自举电路,静态时忽略R4上的较小压降,则电容C4上的电压UC4≈VD-VB≈VCC-VCC/2≈VCC/2。在动态时,当ui为负半周,C点和B点为正半周期信号,随着信号幅度增加,C点和B点电位大于VCC/2,由于C4上电压不能突变,故D点电位VD=UC4+VB也随着抬高,C点电位也抬高,对V4管提供基极电流,使V4管饱和导通,使B点最大动态电位达到VCC/2,使输出电压最大幅度达到VCC/2,由于D点和C点的电位是靠输出信号自动抬高的动态电位,故称C4和R4为自举电路。互补对称功率放大器

2.双电源供电的互补对称功率放大电路(OCL)

互补对称功率放大电路如图所示。采用双电源供电,V1是NPN型管,V2是PNP型管,要求两管的特性相同。由图可见,两管的基极和基极连在一起,两管的发射极和发射极连在一起,信号由基极输入,发射极输出。负载接在公共发射极上,因此它是由两个射极输出器组合而成的。集成功率放大器

巩固提升：完成P198：一（6-9），

二（8-14），

三（3）8787项目三认识集成运算放大器任务一

了解集成运算放大器任务二

认识集成运算放大器的应用任务三

认识RC桥式正弦波振荡器学习目标知识目标1.掌握集成运算放大器的组成、性能指标和理想运算放大器。2.掌握虚短和虚断的概念及分析方法。3.了解集成运算放大器的线性应用和非线性应用。4.理解RC桥式正弦波振荡器。技能目标1.能够正确使用集成运算放大器。2.能够熟练使用示波器、万用表等仪表进行集成运放应用电路的测量。3.能够判断振荡电路是否起振。素质目标树立安全操作意识，养成一定的逻辑分析能力，勇于接受与挑战工作中的困难。8888任务一

了解集成运算放大器集成运算放大器的组成及电路符号

集成运算放大器是一种高放大倍数的多级直接耦合放大器。集成运算放大器的封装形式有塑料双列直插式、陶瓷扁平式、金属圆壳式等多种。集成运算放大器的组成及电路符号

1.集成运算放大器的组成

集成运算放大器的组成：输入级、中间级、输出级和偏置电路。此外还有一些辅助环节,如单端化电路、相位补偿环节、电平移位电路、输出保护电路等。集成运算放大器的组成及电路符号

2.电路符号

“▷”表示放大器,三角所指方向为信号的传输方向,“Auo”表示开环电压放大倍数。它有两个输入端和一个输出端。“+”(或P)表示同相输入端,输出端信号与该端输入信号同相;“-”(或N)表示反相输入端,输出端信号与该输入端信号反相。集成运算放大器的主要参数

1.最大输出电压UoPP

能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压为最大输出电压。2.开环差模电压放大倍数Auo

开环差模电压放大倍数Auo为运算放大器没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo越高,所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。3.输入失调电压UiO

当集成运算放大器的输入级不对称时,输入电压为零而输出电压不为零。此时必须在输入端加补偿电压,使输出电压为零,该电压称为输入失调电压。4.共模输入电压范围Uicm

共模输入电压范围为集成运算放大器所能承受的共模输入电压最大值。集成运算放大器的主要参数

5.共模抑制比KCMR

共模抑制比反映了集成运算放大器对共模输入信号的抑制能力。6.差模输入电阻rid

差模输入电阻指集成运算放大器两输入端之间动态电阻。rid越大,表明运算放大器输入电流越小,精度越高,理想值为∞。7.开环输出电阻ro

输出电阻是指集成运算放大器开环时动态输出电阻。ro越小,集成运算放大器带负载能力越强,理想值为0。集成运算放大器的理想化

1.理想集成运算放大器的基本概念集成运算放大器的理想化条件如下:(1)开环差模电压放大倍数Auo→∞。

(2)差模输入电阻rid→∞。(3)开环输出电阻ro→0。(4)共模抑制比KCMR→∞。

(5)没有失调现象,即当输入信号为零时,输出信号也为零。集成运算放大器的理想化

2.理想集成运算放大器的工作特性

集成运算放大器的输出电压与输入电压(即同相输入端与反相输入端之间的电压差值)之间的关系曲线,称为电压传输特性。集成运算放大器的理想化

电压传输特性分为线性区(虚线框内)和非线性区(虚线框外)。理想集成运算放大器各区域的传输特性及特点见下表。

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认识集成运算放大器的应用集成运算放大器的线性应用

1.反相比例运算放大电路

特点：输入信号加在集成运算放大器的反相输入端。R2为平衡电阻,R2=R1∥Rf。

由于同相输入端接地,即uP=0,根据“虚短”的概念,反相输入端电位也为零,但反相输入端N并不接地(或通过电阻接地),所以,称反相输入端为“虚地”。

根据“虚断”时iP=iN=0,有i1=if。由图4-40可得“-”号表示uo与ui反相,故又称为“反相放大器”。

由此可知,uo与ui成比例,比例系数为-Rf/R1,故该电路又称为“反相比例运算放大器”。集成运算放大器的线性应用

2.同相比例运算放大电路

特点：输入信号经电阻R2接到同相输入端。

R2起到补偿电阻的作用,用来保证外部电路平衡对称。R2=R1∥Rf。Rf为电路引入电压串联负反馈。

由此可知,uo与ui成比例,比例系数为1+Rf/R1,故该电路又称为“同相比例运算放大器”。

电压放大倍数

根据“虚断”,有

根据“虚短”,有集成运算放大器的线性应用

若令Rf=0或R1=∞(即开路状态),则Auf=1,此时电路无电压放大作用,uo=ui,该电路称为“电压跟随器”。电压跟随器的符号如图所示。

集成运算放大器的线性应用

3.加法运算电路

能实现输出电压与几个输入电压之和成比例的电路,称为加法运算电路。

平衡电阻R2=Ri1∥Ri2∥Rf。

上式表明,输出电压等于各个输入电压之和,实现加法运算。

如果Ri1=Ri2=Rf,则集成运算放大器的线性应用

4.减法运算电路

减法运算电路是指输出电压与多个输入电压的差值成比例的电路。

平衡电阻R1∥Rf=R2∥R3。

根据叠加定理,先求ui1单独作用时的输出电压:

当R1=R2,Rf=R3时,上式简化为

再求ui2单独作用时的输出电压:

可知输出电压与两个输入电压之差成比例,故该电路称为减法运算电路。

如果取R1=Rf,则集成运算放大器的非线性应用

1.电压比较器

当集成运算放大器处于开环状态或引入正反馈时,工作于非线性区域,输出电压只有两种可能：

当uP>uN时,uo=+Uom(高电平);

当uP<uN时,uo=-Uom(低电平)。

单门限电压比较器有反相输入和同相输入两种形式,图4-46a)所示为反相输入形式。其中UR为已知的参考电压,加在集成运算放大器的同相输入端,输入电压ui加在反相输入端。

单门限电压比较器的电压传输特性如图4-46b)所示。

当ui>UR时,uo=-Uom(低电平);

当ui<UR时,uo=+Uom(高电平)。

当ui=UR时,理想集成运算放大器输出状态发生跳变。因输入电压只跟一个参考电压UR进行比较,故此电路称为“单门限电压比较器”,门限电压为UR。

若UR=0,则该单门限电压比较器称为“过零电压比较器”。集成运算放大器的非线性应用

巩固提升：扫描二维码阅读相关资料。任务三

认识RC桥式正弦波振荡器认识RC桥式正弦波振荡器

1.自激振荡电路的基本组成和作用

一个正弦波振荡电路应当包括基本放大电路、正反馈电路、选频电路和稳幅环节四个基本组成部分,它依靠电路内部的自激振荡产生正弦波输出电压。(1)基本放大电路:保证电路有足够的放大倍数,实现能量控制。(2)正反馈电路:引入正反馈信号作为输入信号,使电路产生自激振荡。(3)选频电路:确定电路的振荡频率,使电路产生单一频率的振荡。(4)稳幅环节:使输出信号的幅度稳定。认识RC桥式正弦波振荡器

2.自激振荡产生的条件

振荡电路在没有外加输入信号的情况下就有输出信号,这是因为它用反馈信号作为基本放大电路的输入信号。为了使振荡电路维持振荡,必须保证正反馈电路反馈信号uf与输入信号ui大小相等、相位相同,即须同时满足幅度条件和相位条件。认识RC桥式正弦波振荡器

3.自激振荡的建立及稳幅

振荡电路能够起振,除电路必须引入正反馈之外,反馈信号uf的幅度应比输入信号ui大,这样才能保证每次循环过程中信号不断地放大。

由于三极管是非线性器件,当振荡幅度增大至一定程度后,振荡电路中的三极管将进入非线性区,放大电路的电压放大倍数A会减小,从而使AF(A表示基本放大电路的开环放大倍数,F表示反馈电路的反馈系数)减小,当满足AF=1的平衡条件时,输出幅度就会稳定在一定的幅度,既不增大,也不减小。

正弦波振荡电路起振并维持等幅振荡的条件为认识RC桥式正弦波振荡器

二、RC桥式正弦波振荡器RC桥式正弦波振荡电路由同相比例运算放大电路和RC串并联正反馈电路(兼选频电路)组成,如图所示。RC串并联电路具有选频特性,它对不同频率的信号反馈系数不同。RC桥式正弦波振荡器就是利用这一特性工作的。认识RC桥式正弦波振荡器

想一想：1.正弦波振荡电路由哪几个部分组成?2.选频电路的作用是什么?3.RC桥式正弦波振荡电路的频率由什么决定?正弦波振荡电路的起振条件是什么?4.正弦波振荡电路最初的输入信号是如何产生的?5.RC桥式正弦波振荡电路对放大电路的电压放大倍数有什么要求?

项目一认识常用半导体器件巩固提升：完成P198：一（10-14），

二（15），

三（4-7）115115项目四分析直流稳压电源任务一

认识整流电路任务二

理解滤波电路任务三

理解稳压电路学习目标知识目标1.了解直流稳压电源的组成。2.掌握整流电路、滤波电路、稳压电路的组成及工作原理。技能目标1.能够调试直流稳压电路。2.能够熟练使用示波器、万用表等仪表进行整流电路、滤波电路、稳压电路的测量。素质目标提升系统分析能力、故障诊断与问题解决能力，养成安全第一的意识和严谨细致的工作习惯。116116任务一

认识整流电路直流稳压电源的组成

变压整流滤波稳压交流220V50HZ交流电压脉动直流电压有波纹的脉动直流电压直流电压半导体直流电源原理方框图直流稳压电源的组成

电源变压器：将电网220V或380V的工频交流电压变换为符合整流需要的电压值。

整流电路：利用二极管的单向导电性将交流电压变成脉动的直流电压。

滤波电路：利用电容、电感等电路元件的储能特性，将脉动直流电压变成较恒定的直流电压。

稳压电路：当电网电压波动或负载变化时，稳压电路自动维持直流输出电压稳定。

各环节作用：单相整流电路

整流电路单相三相单相半波整流电路单相桥式整流电路单相全波整流电路三相半波整流电路三相全波整流电路三相桥式整流电路单相整流电路

二、单相整流电路1.单相半波整流电路(1)电路组成及工作原理。

电源变压器将电压u1变为整流电路所需的电压u2。若二极管的正向管压降为零,当u2>0时,VD导通,输出电压uL=u2;当u2<0时,VD截止,iL=0,uL=0。下一个周期重复上述过程。单相整流电路

(2)主要参数计算。单相整流电路

(3)整流二极管的选择。

实际选择整流二极管时,应使其最大整流电流、最高反向工作电压满足大于或等于电路中的计算值ID和URM的需求。(4)电路特点。

单相半波整流电路结构简单,使用器件少,但输出电压脉动大,且电源利用率低,一般应用在一些简单的充电电路中。单相整流电路

做一做：有一直流负载,电阻为1.5kΩ,要求工作电流为10mA,试求采用半波整流电路时电源变压器二次侧的电压,并选择适当的整流二极管。单相整流电路

（一）单相桥式整流电路电路组成D1D2D4D3RLu2+-uO+-

习惯画法RLD1~D2+-220V50Hz单相整流电路

(1)工作原理。u2为正半周时,a点电位高于b点电位,二极管VD1、VD3承受正向电压而导通,VD2、VD4承受反向电压而截止。此时电流的路径为:a→VD1→RL→VD3→b。u2为负半周时,b点电位高于a点电位,二极管VD2、VD4承受正向电压而导通,VD1、VD3承受反向电压而截止。此时电流的路径为:b→VD2→RL→VD4→a。单相整流电路

单相整流电路

(2)主要参数计算。单相整流电路

(3)整流二极管的选择。

实际选择整流二极管时,应使其最大整流电流、最高反向工作电压满足大于或等于电路中的计算值ID和URM。(4)电路特点。

与单相半波整流电路相比,该电路中二极管的数量较多。当电源变压器二次侧电压相同时,对二极管的参数要求一样,但输出电压较高、脉动较小,电源变压器利用率高,所以应用较广。单相整流电路

做一做：有一直流负载需直流电压6V,直流电流0.4A,试求采用单相桥式整流电路时电源变压器二次侧的电压,并选择适当的整流二极管。单相整流电路

3.单相整流堆

一般把若干只整流二极管按某种整流方式用绝缘瓷、环氧树脂等外壳封装成一体制成单相整流堆,又称单相整流模块。常见的单相整流堆有半桥整流程和全桥整流堆。

整流堆的主要参数是最高反向工作电压和最大整流电流。在选用整流堆时,主要根据电路具体要求来选择这两个参数。三相整流电路

三、三相整流电路1.三相半波整流电路(1)电路组成及工作原理。

三相整流电路

变压器二次侧相电压有效值为U2,U相、V相和W相的相电压表达式为：三相整流电路

三相半波整流电路的工作情况如下:

在t1-t2时间内,U相电压最高,VD1优先导通,VD2、VD3截止。变压器电流通路为U→VD1→RL→N,负载输出电压uL=uU。

在t2-t3时间内,V相电压最高,VD2优先导通,VD1、VD3截止。变压器电流通路为V→VD2→RL→N,负载输出电压uL=uV。

在t3-t4时间内,W相电压最高,VD3优先导通,VD1、VD2截止。变压器电流通路为W→VD3→RL→N,负载输出电压uL=uW。

依此类推,VD1、VD2、VD3三只二极管在一个周期中轮流导通,每只二极管各导通120°,负载RL上的电流方向保持不变。三相整流电路

(2)主要参数计算。三相整流电路

(3)整流二极管的选择。

实际选择整流二极管时,应使其最大整流电流、最高反向工作电压满足大于或等于电路中的计算值ID和URM的要求。(4)电路特点。

三相半波整流电路比较简单,但输出电压仍有一定的脉动,一次、二次绕组每相只工作1/3周期,变压器利用率不高,而且通过二次绕组的直流电流会使变压器铁芯趋于磁饱和,因此在应用上受到一定的限制。三相整流电路

做一做：某工厂需一台直流电源,要求输出电压为12V,输出电流为100A,试计算用三相半波整流电路时,变压器二次绕组的相电压和整流二极管的有关参数。三相整流电路

2.三相桥式整流电路(1)电路组成及工作原理。VD1、VD2、VD3组成共阴极连接的三相半波整流电路,接于E点;VD4、VD5、VD6组成共阳极连接的三相半波整流电路,接于F点。负载RL接在E、F两点之间。三相整流电路

在任一瞬间,共阴极组和共阳极组中各有一只二极管导通,每只二极管在一个周期内导通120°,负载上获得的脉动直流电压是线电压uUV、uUW、uVW、uVU、uWU、uWV的波顶连线,其输出电压的波形如图所示。在一个周期内出现六个波头,负载电压为正压输出。与单相整流电路相比,显然三相桥式整流电路的输出波形要平滑得多,脉动更小。三相整流电路

(2)主要参数计算。三相整流电路

(3)整流二极管的选择。

实际选择整流二极管时,应满足大于或等于电路中的计算值ID和URM的要求。(4)电路特点。

三相桥式整流电路中变压器利用率较高,输出电压比三相半波整流电路高一倍,且脉动小,广泛应用于要求输出电压高、脉动小的电气设备中。三相整流电路

做一做：某直流电源采用三相桥式整流电路,负载电压和电流分别为60V和450A,试求整流二极管的实际工作电流和承受的最高反向工作电压。

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理解滤波电路滤波电路

整流滤波1、滤波电路的功能：减小整流电压的脉动程度。交流电压脉动直流电压有波纹的直流电压2、常用滤波元件：电容、电感。

3、分类：电容滤波、电感滤波、复式滤波、电子滤波。电容滤波电路

一、电容滤波电路1.电路组成及工作原理电容滤波电路电容滤波电路

电容器具有“隔直通交”作用,对于整流输出脉动直流电中的直流成分,电容器相当于开路,因此其直流成分都加在负载两端;而脉动直流电中的交流成分,大部分经过电容旁路,因此负载中的交流成分很小,负载电压变得平滑。电容滤波电路2.有关参数计算

在负载R一定的条件下,电容器C容量越大,滤波效果越好。为了获得较好的滤波效果,在实际电路中,常按下述公式选取滤波电容器的容量:

由于采用的是电解电容器,考虑到电网电压±10%的波动,电容器的耐压值应满足:电容滤波电路做一做：在单相桥式整流电容滤波电路中,要求输出直流电压为18V,负载电流为60mA。试选择合适的整流二极管和滤波电容器。解:(1)整流二极管的选择。

根据以上求得的参数,经查阅手册,可选用2CZ82A型整流二极管,IRM=100mA,URM=25V。电容滤波电路电容滤波电路3.电路特点(1)接入滤波电容器后,二极管的导通时间变短了,工作电流较大,特别是在接通电源瞬间会产生很大的浪涌电流。一般浪涌电流是正常工作电流IL的5-7倍。为了保证二极管的安全,选二极管参数时,正向平均电流的参数应留有足够的余量。(2)经电容器滤波后,输出波形变得平滑,输出电压的平均值升高。(3)电容器放电时间常数τ=RLC越大,输出电压UL越高,滤波效果也越好;反之,则输出电压低且滤波效果差。(4)电容滤波电路适用于负载电流较小的场合。电感滤波电路

二、电感滤波电路

利用储能元件电感器L的电流不能突变的性质,把电感器L与整流电路的负载RL相串联,使过负载的电流也不会突变,所以输出电流的波形平滑，输出电压的波形也平滑。复式滤波电路

三、复式滤波电路

这种电路可使输出至负载RL上的电压的交流成分进一步降低。该电路适用于高频或负载电流较大并要求脉动很小的电气设备中。电子滤波电路

四、电子滤波电路滤波电路

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理解稳压电路硅稳压管稳压电路

一、稳压管稳压电路

（一）组成：稳压电路接在整流滤波电路之后，整流滤波电路的直流输出电压是稳压电路的输入电压U1，稳压后的电压为UO。+C+-UOUI+-IZIOIRDZ电压关系式：UI=UR+UO

IR=IZ+IO限流作用调节作用RRRL硅稳压管稳压电路

（二）工作原理当交流电源电压波动引起U1升高时，

同样，当负载电流变化引起输出电压UO变化时，稳压电路也能起到稳压作用，使UO基本不变。电网电压UIUZIZURUOUOIR+C+-UOUI+-IZIOIRDZ电压关系式：UI=UR+UO

IR=IZ+IORRLUO基本上保持不变。硅稳压管稳压电路

可见：在稳压电路中，起自动调节作用的主要是稳压管DZ，当输出电压UO有较小变化时，将引起稳压管电流IZ较大的变化，通过R起到补偿作用，从而保持输出电压UO基本不变。

优点：元件少，电路简单。

缺点：①一是受稳压管最大稳定电流的限制，负载取用电流不能太大；②二是输出电压不可调节，并且电压的稳定度也不够高。

适用于负载电流较小，稳定度要求不高的场合。串联型可调直流稳压电路

二、串联型可调直流稳压电路1.电路组成(1)取样电路:由R1、R2、RP组成的电阻分压电路。(2)基准电路:由稳压管VZ与R3串联组成。(3)比较放大电路:由运算放大器完成。(4)调整电路:由调整管V组成。串联型可调直流稳压电路

2.稳压原理当交流电网电压U2升高时,有:U2↑→UI↑→UL↑→运放反相输入电压U-↑→(UZ-U-)↓→VB↓→IB↓→IC↓→UCE↑→UL↓当交流电网电压不变,负载RL变小时,有:RL↓→IL↑→UL↓→运放反相输入电压U-↓→(UZ-U-)↑→VB↑→IB↑→IC↑→UCE↓→UL↑集成稳压器三、集成稳压器1.三端集成稳压器的型号和参数

三端集成稳压器已经标准化、系列化,按照它们的性能和用途不同可以分成两大类:一类是三端固定输出集成稳压器,另一类是三端可调输出集成稳压器。前者的输出电压是不变的,后者可在外电路上对输出电压进行连续调节。集成稳压器

(1)三端固定输出集成稳压器。集成稳压器(2)三端可调输出集成稳压器。集成稳压器(3)三端集成稳压器的主要参数。

最大输入电压Uimax:稳压器正常工作时允许输入的最大电压。

输出电压范围UL:稳压器参数符合指标要求时的输出电压范围。三端集成稳压器的输出电压偏差范围一般为±5%。

最大输出电流ILM:保证稳压器安全工作时允许输出的最大电流。

最小输入输出压差(Ui-UL)min:能保证稳压器正常工作所要求的输入电压与输出电压的最小差值。输入、输出电压差要大于3V,压差太小,会使稳压器性能变差,甚至不起稳压作用;压差太大,又会增大稳压器自身消耗的功率,并使最大输出电流减小。集成稳压器2.三端集成稳压器的应用(1)三端固定输出集成稳压电路。集成稳压器(2)三端可调输出集成稳压电路。稳压电路

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项目一认识常用半导体器件巩固提升：完成P198：三（8-12）模块五数字电子技术172172项目一认识数字电路认识门电路掌握数字电路基础知识任务一2.6线网方案评价任务二学习目标知识目标

1.了解数字电路的基本概念。

2.了解常用的几种数制和码制，掌握常见几种数制的相互转换。

3.掌握基本门电路和复合门电路的逻辑功能、逻辑符号。

4.认识TTL、CMOS门电路。技能目标

1.能够运用基本门电路构成复合门电路。

2.能够测试门电路的逻辑功能。素质目标

体验数字电路操作，培养逻辑分析能力，树立安全用电意识。173173任务一掌握数字电路基础知识一、数字信号

电子电路中的电信号可以分成两类,一类是数值随时间连续变化的电信号,称为模拟信号,如温度、速度、压力等的模拟信号;另一类是不连续的突变信号,其在时间和数值上都是离散的,多以脉冲信号的形式出现,这一类信号称为数字信号。

脉冲信号也称脉冲波。电脉冲是指在短促的时间内突然变化的电信号。常见的脉冲信号如图5-1所示。175175图5-1常见的脉冲波形

从广义上讲,一切非正弦的、带有突变特点的波形,统称为脉冲。数字电路处理的信号多是矩形脉冲,这种信号只有两种状态,可用二值变量(逻辑变量)来表示,即用逻辑1和0来表示信号的状态(高电平或低电平)本文所讲的数字信号,通常都是指这种信号。图5-2所示为正脉冲和负脉冲。176176图5-2正脉冲和负脉冲二、数字电路177177数字电路特点稳定性好抗干扰能力强便于集成和存储应用领域电子计算机数字通信数字式家用电器数字仪表数字控制装置工业逻辑系统

按照电子电路中工作信号的不同,通常把电路分为模拟电路和数字电路。这里把处理模拟信号的电子电路称为模拟电路,如各类放大器、稳压电路等;把存储、传递和处理数字信号的电子电路称为数字电路。任何一个数字电路的输出信号与输入信号之间都有一定的逻辑关系,具有一定的逻辑功能。

数字电路的主要逻辑单元是逻辑门电路和触发器。三、数制与码制178178

在日常生活中,我们习惯采用十进制数,而在数字系统中进行数字的运算和处理时,采用的都是二进制数。二进制数位数太多,使用不方便,所以也经常采用十六进制数(每位代替四位二进制数)。1.常用的数制数制即为计数的规则或体制。(1)十进制数

由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码组成,进位规则是逢十进一,计数基数为10,其按权展开式为：D=Σki

×10i例如,十进制数27.125可表示为按权的展开式:式中,下标10表示十进制,有时也用下标D表示十进制,两者都可以省略。(2)二进制数

由0、1两个数码组成,进位规则是逢二进一,计数基数为2,其按权展开式为：D=Σki

×2i例如,二进制数11011.001可表示为按权的展开式:

式中,式中,下标2表示二进制,有时也用下标B表示。

数字电路中常用数码0和1来表示相互对立的状态,如电平高和低、开关通和断、灯的亮和暗等。规定用1表示高电平,用0表示低电平,称为正逻辑;反之为负逻辑。若无特殊说明均采用正逻辑。(3)十六进制数

十六进制数采用16个数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,其中A、B、C、D、E、F分别表示10、11、12、13、14、15。进位规则是逢十六进一,计数基数为16,其按权展开式为：D=Σki

×16i例如,十六进制数9D可表示为按权的展开式:

式中,下标16表示十六进制,有时也用下标H表示。

二进制数的位数很多,不便于书写和记忆。例如,要表示十进制数4020,若用二进制表示,则为111110110100,若用十六进制表示,则为FB4,因此,在数字系统中常采用十六进制数代替二进制数。(4)二进制数与十进制数的相互转换①十进制转换为二进制。整数部分除以2,取余数,读数顺序从下往上;小数部分乘以2,取整数,读数顺序从上至下。

②二进制转换为十进制。

将二进制数按权展开后,按十进制数相加。183183(5)二进制数与十六进制数的相互转换。

①二进制正整数转换为十六进制数。

将二进制数从最低位开始,每4位分为一组(最高位可以补0),每组都转换为相应的十六进制数码即可。184184②十六进制正整数转换为二进制数。将十六进制数的每一位转换为相应的4位二进制数即可。185185

2.常用的码制

用数码或符号、文字来表示特定对象的过程称为编码,用于编码的数码称为代码,把各种编码的制式叫码制。

(1)二进制代码。

数字系统处理的信息,一类是数值,另一类则是文字和符号。这些信息往往采用多位二进制数码来表示。通常把这种表示特定对象的多位二进制数叫二进制代码。

二进制代码与所表示的信息之间应具有一一对应的关系,用n位二进制数可组合成2n个代码,若需要编码的信息有N项,则应满足2n≥N。186186(2)BCD码

BCD码指的是用十个特定的四位二进制数来分别表示一位十进制数的编码方式,这种特定的四位二进制数简称BCD码。由于四位二进制数码有十六种不同的组合状态,用以表示十进制数中0-9这十个数码时,只需选用其中十种组合,其余六种组合则不用(称为无效组合)。因此,BCD码的编码方式有很多种。最常用的BCD码是8421BCD码,见表

5-1。187187十进制数01234567898421BCD码0000000100100011010001010110011110001001表5-11881881.将下列十进制数转换成二进制数。(1)5;(2)36;(3)235。2.将下列二进制数转换成十进制数。(1)101;(2)1011;(3)11010。3.将下列二进制数转换成十六进制数。(1)11101;(2)101010;(3)11000100。任务二认识门电路知识准备逻辑变量用字母A、B、C、...、X、Y、Z表示只有两个取值：逻辑0和逻辑0和1不表示具体数值，只表示相互对立的两种状态三种基本逻辑关系与逻辑：所有条件都具备，结果才发生或逻辑：有一个或以上条件具备，结果就发生非逻辑：条件具备时结果不发生，条件不具备时结果发生一、分立元件门电路191191

门电路是数字电路最基本的逻辑单元。它是一种开关电路,当若干个输入信号满足一定条件时,就有信号输出;否则,没有信号输出。在门电路的输入和输出信号之间存在一定的逻辑关系,故门电路也称为逻辑门电路。

基本逻辑门电路有与门、或门、非门。

用这些基本逻辑门电路还可以组成各种复合门电路。

门电路可以用二极管、晶体管和电阻等分立元件组成,称为分立元件门电路。1.与门

(1)与逻辑关系

决定一种结果的所有条件都具备时,这个结果才能发生,这种逻辑关系称为与逻辑关系,简称与逻辑。如图5-3a)所示,只有当开关A和B都闭合时,灯泡F才会点亮;A和B只要有一个断开,灯炮就不亮。所以灯亮的条件是开关A与B都闭合,这就是与逻辑关系。

(2)二极管与门电路。

实现与逻辑关系的电路称为与门电路。如图5-3b)所示为最简单的二极管与门电路。与门电路具有多个输入端(图中是两个,即A、B),只有一个输出端F。如图5-3c)所示为与门的逻辑符号。设“0”表示低电平(<0.35V),“1”表示高电平(>2.4V)。两个输入端信号电平的状态可以有四种不同的组合。192192现分析其输入和输出间的逻辑关系如下:①VA=VB=0V,此时VDA、VDB均导通,VF=0.7V。②VA=0V,VB=3V,此时VDA迅速导通,VDB承受反向电压而截止,VF=0V。③VA=3V,VB=0V,此时VDB迅速导通,VDA承受反向电压而截止,VF=0.7V。④VA=VB=3V,此时VDA、VDB均导通,VF=3.7V。综上所述,只有当输入VA、VB全为高电平时,输出才是高电平,否则输出均为低电平。与门逻辑状态见表5-2。193193图5-3与门194194与逻辑关系可用逻辑运算表达式(简称逻辑表达式)来表示:F=A·B(5-1)这种逻辑关系称为逻辑乘。为便于记忆,可概括为:全1出1,有0出0。2.或门(1)或逻辑关系。当决定一件事情的几个条件中,有一个或一个以上条件具备,这件事情就会发生,这样的因果关系称为或逻辑关系。如图5-4a)所示,当开关A和B中有一个闭合时,灯泡F就会点亮。所以灯亮的条件是开关A或B闭合,这就是或逻辑关系。

(2)二极管或门电路。

实现或逻辑关系的电路称为或门电路。如图5-4b)所示为最简单的二极管或门电路,其有两个输入端A、B和一个输出端F。设“0”表示低电平,“1”表示高电平。功能分析:195195①VA=VB=0V,此时VDA、VDB均导通,VF=-0.7V。②VA=0V,VB=3V,因VDB两端的正向电压高,所以优先导通,VDA承受反向电压而截止,VF=3V-0.7V=2.3V。③VA=3V,VB=0V,因VDA两端的正向电压高,所以优先导通,VDB承受反向电压而截止,VF=3V-0.7V=2.3V。④VA=VB=3V,此时VDA、VDB均导通,VF=2.3V。综上所述,只要输入中有一个(或一个以上)是高电平,输出就为高电平,否则输出均为低电平。或门逻辑状态见表5-3。196196图5-4或门197197或逻辑关系可用逻辑运算表达式来表示:F=A+B(5-2)这种逻辑关系称为逻辑加。为便于记忆,可概括为:有1出1,全0出0。3.非门(1)非逻辑关系。非即相反。当条件具备时,事情不发生;而条件不具备时,事件必然发生,这样的因果关系称为非逻辑关系。如图5-5a)所示,当开关A闭合时,灯泡F不会点亮;而开关A断开时,灯泡F会点亮。所以,灯亮与开关闭合是非逻辑关系。

(2)非门电路

实现非逻辑关系的电路称为非门电路。如图5-5b)所示为三极管非门电路,其中只有一个输入端A和一个输出端F。图中,三极管工作在饱和或截止两种状态。当三极管发射结承受正向电压时,三极管饱和导通,这时UCE=UCES≈0.2V,当三极管发射结承受反向电压时,三极管截止,三极管C极与E极相当于开路。198198功能分析:

当端为低电平时,三极管截止,输出VF=5V,为高电平;反之,当输入为高电平时,三极管饱和导通,输出VF≈0.2V,为低电平。

由此可知,该电路实现的是非逻辑关系,当输入为低电平(条件不具备)时,输出就为高电平(事情就发生),否则输出为低电平(条件具备,事情就不会发生)。非门逻辑状态见表5-4。199199图5-5非门200200

如图5-5c)所示为非门的逻辑符号。非逻辑关系可用逻辑运算表达式来表示:F=A(5-3)

这种逻辑关系称为逻辑非。为便于记忆可概括为:有1出0,有0出1。4.常用的复合门电路

所谓复合门,就是把与门、或门和非门结合起来作为一个门电路来使用。例如,把与门和非门结合起来构成与非门,把或门和非门结合起来构成或非门等。复合门电路性能好、功能强、使用灵活,是目前数字电路中最常用的基本逻辑单元。

(1)与非门。

由与门和非门组成的复合门称为与非门,其逻辑符号如图5-6所示。与非门的逻辑功能为:有0出1,全1出0。其逻辑表达式为:201201图5-6与非门(2)或非门。

由或门和非门组成的复合门称为或非门,其逻辑符号如图5-7所示。或非门的逻辑功能为:有1出0,全0出1。其逻辑表达式为:202202图5-7或非门(3)异或门。

异或门的逻辑符号如图5-8所示,其逻辑功能为:相同出0,不同出1。

其逻辑表达式为:203203图5-8异或门204204常用的复合门电路见表5-5。205205二、集成门电路

前面所介绍的门电路可以由分立元件组成,但实际使用时一般采用集成逻辑门。集成门电路包括两种常用类型:TTL门电路和CMOS门电路。1.TTLVA门电路

TTL门电路全称为晶体管-晶体管集成逻辑门电路。TTL门电路有