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文档简介
1、电工电子技术第二卷,终评,第一部分,电子器件和电子电路基础,该部分的主要内容,半导体材料本征半导体P型和N型半导体PN结二极管,半导体二极管(PN结),二极管的外部特性和主要电参数,二极管电路的组成和电路分析,第一章半导体二极管和电路分析,结构,导电机理,外部特性,主要电参数,放大电路和开关电路的组成和电路分析,结构,导电机理,外部特性, 主要电气参数、放大电路和开关电路的组成和电路分析、本征半导体的电气特性、硅单晶体的原子结构排列得很整齐; 每个原子外层的四个电子与相邻原子外层的电子形成稳定的共价键结构;在绝对零度时,价电子无法摆脱自己的原子核,而本征半导体此时表现出绝缘体的特性;在室温下,
2、本征半导体很容易被热激发产生电子-空穴对;此时,载流子浓度被称为本征浓度,并且本征浓度随着温度的增加而增加,因此本征载流子浓度是温度的函数。二极管、杂质半导体、N型半导体(主要载流子是电子、电子半导体)和P型半导体(主要载流子是空穴、空穴半导体)。由于扩散,空间电荷区域逐渐变宽。内部电场越强,漂移运动越强,漂移使得空间电荷区越薄。伏安特性,硅管导通压降: 0.6 0.7V,锗管导通压降0.20.3V。反向击穿电压U(BR),齐纳二极管,当齐纳二极管工作在反向击穿状态时,当工作电流IZ在Izmax和Izmin之间时,两端电压近似恒定,正向与二极管相同,稳定电流和电压。二极管的用途是:1。整流:将
3、正弦交流信号变为单向信号2。检测:将周期性非正弦信号变为单向信号3。箝位:二极管箝位在不同的方向构成限制电路4。开关:用于数字电路5。元件保护:二极管反向并联以限制其端电压6。温度补偿:利用半导体温度特性、三极管特性曲线、输出特性、集成电路(毫安)、当UCE大于一定值时,集成电路只与IB相关,集成电路=IB,集成电路=IB。这个区域称为线性放大区域。UCEUBE,集电极结正向偏置,IBIC,在这个区域中UCE 0.3 V被称为饱和区。(3)截止区的UBE死区电压,IB=0,IC=iceo0,输出环路方程,输出特性曲线,双极晶体管和场效应晶体管之间的比较,双极晶体管场效应晶体管结构NPN结耗尽N
4、沟道P沟道PNP绝缘栅增强N沟道P沟道绝缘栅耗尽N沟道P沟道C和E一般不能反相。有些D和S的模型可以颠倒。载流子多载流子扩散、少数载流子漂移和多载流子漂移输入电流输入电压输入控制电流控制电流源CCCS()压控电流源VCCS(gm),双极晶体管场效应晶体管具有较大的噪声和较小的温度特性,并且可以具有零温度系数点,输入电阻,几十到几千欧姆,几兆欧姆或更大,不受静电影响和静电影响。集成过程不容易进行大规模集成,适合大规模和超大规模集成。第2部分,数字电路和系统,当开关闭合且灯作为逻辑“1”打开时,当开关关闭且灯作为逻辑“0”打开时,有一个真值表,如表中所示。“与”的逻辑关系和运算意味着只有当决定结果
5、成立的所有条件都满足时,结果才能成立。条件和结果之间的关系被称为“与”逻辑。以两个串联开关控制一个电灯为例。只有当两个开关都闭合时,电灯才会亮起。“和”的逻辑关系也可以用逻辑表达式的形式来写。l以两个开关并联控制一个电灯为例。当其中一个开关闭合时,电灯就会亮起。当开关闭合,灯按逻辑“1”打开,开关关闭,灯按逻辑“0”打开时,显示表中所示的真值表。“或”的逻辑关系和操作意味着只要确定结果的所有条件之一得到满足,结果就被建立。这个条件和结果之间的关系被称为“或”逻辑。逻辑关系为:逻辑运算为逻辑加法:0 0=0,0 1=1,1 0=1,1 1=1,逻辑符号如下:真值表,逻辑表达式为:是一个求反运算,
6、逻辑符号如下:3。“非”逻辑关系和运算,当条件满足时,结果不成立。函数表达式,逻辑符号,4。复杂和复合逻辑关系,(1)排他或逻辑关系,当两个条件相同时结果有效,但当两个条件不同时结果无效。功能表达、逻辑符号、(2)相同或的逻辑关系、(3)复合的逻辑关系,由“与”、“或”和“不”三个基本逻辑关系组成。后四个定律可以由前四个来证明,方程也可以由真值表来证明。分布定律、朱克曼定律、真值表当开关闭合时为“1”,不为“0”,灯亮时为“1”,暗时为“0”,(2)函数表达式,(1)真值表,(3)逻辑图和波形图,(4)卡诺图绘制四变量卡诺图。3.“1”晶格周围的原始函数和“0”晶格周围的反函数可以在第二次反转
7、后分别由与非门逻辑和或非门逻辑实现。卡诺图简化的一般原则和规律如下:1 .只有相邻的方块才能被包围,包围越大,公式越简单;2.小方块可以被重复包围,但是每个包围必须包含一个没有被包围的方块,否则它是多余的;本章讨论实现各种功能和逻辑功能的特定电子电路。例如,具体电路实现与逻辑功能,具体电路实现或非逻辑功能,等等。已经理解了诸如“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”和“或非”的逻辑功能。因此,我们只介绍两种主要的电路类型和结构。即电路的基本类型、结构、定性工作原理、外部特性以及使用中的注意事项。第二章,集成逻辑门电路、TTL其它逻辑门电路、或非门、集电极开路与非门、三态输出门等。1。TTL或
8、非门,2。开集电极与非门,0C门电路符号,3。TTL三态输出门,启用三态门,即D1。=1,在A=0或1的情况下,应该注意三态输出门有许多电路符号:三态门的应用,信号的双向传输,总线结构,2.2.3各种门电路应用中的注意事项,1。冗余输入端子的处理,(1)对于与非门电路:将冗余输入端子连接到正电源或与有用端子并联使用;(2)对于或非门电路:当冗余输入端接地或与有用端并联使用时,TTL串联电阻的阻值只能低于500欧姆;要特别注意:你不能把额外的输入终端留在空中。对于TTL电路,悬浮相当于高电平,但很容易引入干扰;对于CMOS电路,悬浮低电位将切断相应的管,这将破坏逻辑关系并引入干扰。组合逻辑电路的
9、特点是任何时候的输出状态(结果)只取决于当时的输入值。一旦确定了输入值,就可以明确地确定输出结果。其电路框图如下:第三章组合逻辑电路、逻辑电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路。电流输出仅取决于电流输入,除了电流输入之外,电流输入还与原始状态相关。3.1概述,1。从给定的逻辑图中写出逻辑关系表达式。2.用逻辑代数或卡诺图简化逻辑表达式。3。列出输入和输出状态表并得出结论。电路结构,输入和输出之间的逻辑关系,组合逻辑电路分析,例如,分析下图中的逻辑功能。最简单的逻辑电路,1。指定实际问题的逻辑含义,列出真值表,然后写出逻辑表达式。2.用逻辑代数或卡诺图简化逻辑表达式。3。列出输入输出状态表,并画出逻辑
10、电路图。分析步骤:组合逻辑电路的设计,例如:三人投票电路的设计。每个人都有一把钥匙,如果你同意,就按它,如果你不同意,就不要按它。结果由指示灯指示,当大多数结果一致时,指示灯亮,否则不亮。首先,指出逻辑符号具有“0”和“1”的含义。按下时,三个键A、B和C为“1”,不按下时为“0”。输出为f,当多数同意时为“1”,否则为“0”。2.根据问题的含义列出逻辑状态表。逻辑状态表,3。画卡诺图,用卡诺图简化。根据逻辑表达式绘制逻辑图。第四章集成了触发器和时序逻辑电路。时序逻辑电路的工作特性不同于组合逻辑电路。时序电路在某一时刻的输出状态不仅与该时刻的输入值有关,还与前一时刻的输出状态有关。因此,必须记
11、住前一时刻的输出。因此,电路的复杂性增加了。下面是时序电路的基本框图,它由组合电路和存储电路(触发器)组成。在第4章,集成触发器中,x是电路输入,z是电路输出,Qn存储电路的初始状态,Qn 1存储电路的次级状态。显然,除了x以外的所有变量都与时钟CP有关,这意味着电路需要一个时钟脉冲信号来触发或协调工作。触发器部分概要,电路结构:基本RS,电平触发器,边沿触发器(主从触发器)等。这可以与CP脉冲导入的符号区分开。基本RS触发器由与非门、高电平触发的RS触发器、低电平触发的RS触发器、第4章集成触发器、上升沿触发的D触发器、下降沿触发的D触发器、上升沿触发的JK触发器、下降沿触发的JK触发器组成
12、,JK端分别有两个“与”逻辑变量,第4章集成触发器、逻辑功能、RS三个功能:置0、置1、保持、约束RS=D有两个功能:置0和置1;JK有四个功能:设置为0,设置为1,保持和翻转(计数);t有两个功能:翻转和保持;第四章集成触发器;第四章集成触发器;举例来说,知道了CP、D和sum的波形,试着画出上升沿D和高电平D触发器的Q端波形。第3章,模拟电路和系统,第1章,放大器电路的动态和频率响应分析,3.1.1放大器电路的主要性能指标,放大器电路的等效电路图,主要技术指标,(1)增益,也称为放大系数,测量放大器电路放大电信号的能力。最常用的是电压增益:0分贝。增益通常以分贝表示,1分贝=1/10贝尔,
13、由功率增益的对数得出:0。当用于电压增益时:(2)输入电阻Ri,它是从放大电路的输入端看到的等效电阻,定义为输入电压与输入电流之比。输入电阻反映了放大电路从信号源汲取电压的能力。Ri越大,信号电压损失越小,输入电压越接近信号源电压。输入电阻影响源电压增益;(3)输出电阻Ro是当放大电路的负载开路时从输出端看到的等效电阻。输出电阻Ro的大小反映了放大电路的负载能力。Ro越小,放大器电路的负载能力越强,电路输出越接近恒压源输出。3.1.2在分析计算放大电路的具体指标时,半导体三极管和场效应管的低频小信号模型可以用图解法或电路模型计算法进行处理。通常通过模型计算来计算各种技术指标:(1)器件建模的基
14、本条件:(1)放大信号的频率在低频范围内;(2)器件工作在线性放大区域;工作点附近的装置动态工作范围的较小部分被认为是一条直线;和输出电导也非常小,输出电阻非常大。因此,晶体管的低频小信号模型如下:简化模型1和简化模型2。应用晶体管低频小信号模型时,应注意:(5) 和rbe可用H参数测试仪测量,而rbe可用公式估算:(1)仅适用于低频小信号条件;(2)改变或交流分量,不允许有直流或瞬时量符号;(3)模型中的参数与Q点有关,而不是固定常数;电流源“ib”的方向和大小由ib决定;其中rbb是晶体管基极区的体电阻,约为100 300;VT=26 mV(在室温下,它是电压的温度范围);IEQ是发射极静态电流。计算动态性能指标(如Av、Ri、Ro)。放大电路分析的一般步骤如下:2 .基本放大电路的动态分析,计算静态工作点,根据Q点计算小信号模型参数,如rbe;确定沟通渠道;画出微变化的等效电路;3.2.1集成运算放大器的典型结构和特性集成运算
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