电工学-电子技术期末复习-总结知识点.ppt

1、电工学电子技术下册,期末总复习,第一篇,电子器件与电子电路基础,本篇的主要内容,半导体材料本征半导体P型、N型半导体 PN结半导体二极管,半导体二极管 （一个PN结）,二极管的外特性、主要电参数,二极管电路组成及电路分析,第一章 半导体二极管及电路分析,结构，导电机理,外特性，主要电参数,放大电路、开关电路组成及其电路分析,结构，导电机理,外特性，主要电参数,放大电路、开关电路组成及其电路分析,本征半导体的电特性, 硅单晶体的原子结构排列的非常整齐；, 每个原子外层的四个电子与相邻四周的原子外层电子形成稳定的共价键结构；, 绝对零度时，价电子无法争脱本身原子核束缚，此时本征半导体呈现绝缘体特性

2、；,在室温下，本征半导体非常容易受热激发产生电子空穴对；这时的载流子浓度称本征浓度，,本征浓度随温度的上升而增大，所以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（主要载流子为电子，电子半导体） P型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）,扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。,内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,伏安特性,导通压降: 硅管0.60.7V,锗管0.20.3V。,反向击穿电压U(BR),稳压二极管,当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两端电压近似为常数,正向同二极管,稳定电流,稳定

3、电压,二极管的用途： 1.整流：将正弦交流信号变为单向信号 2.检波：将周期非正弦信号变为单向信号 3.钳位：二极管一端与固定电位相连接，另一端 不高于（低于）该电位。 不同方向钳位构成限幅电路 4.开关：用于数字电路 5.元件保护：二极管反向并联，限制其端电压 6.温度补偿：利用半导体的温度特性,三极管特性曲线,输出特性,IC(mA ),当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB , 且 IC = IB 。此区域称为线性放大区。,此区域中UCEUBE,集电结正偏，IBIC，UCE0.3V称为饱和区。,此区域中 : IB=0 , IC=ICEO , UBE 死区电压,，称为截止区。

4、,截止区,发射结和集电结均反偏,硅管0.5V，锗管0.1V,等效电路,饱和区,发射结正偏，集电结正偏,当集电结零偏(vCB=0)时称为临界饱和。VCES称饱和压降，ICS称集电极饱和电流，IBS称基极临界饱和电流。当iBIBS时，三极管进入深饱和。,饱和区模型,临界饱和：VCES0.7V，深度饱和：VCES0.3V,等效电路,简化等效电路,放大区,发射结正偏，集电结反偏,特征是iC仅受iB控制，与vCE的大小基本无关。,等效电路,输出特性三个区域的特点:,(1) 放大区 BE结正偏，BC结反偏， IC=IB , 且 IC = IB,(2) 饱和区 BE结正偏，BC结正偏 ，即UCEUBE ，

5、IBIC，UCE0.3V,(3) 截止区 UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0,输出回路方程,输出特性曲线,双极型和场效应型三极管的比较,双极型三极管 场效应三极管 结构 NPN型 结型耗尽型 N沟道 P沟道 PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒置使用 D与S有的型号可倒置使用 载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移 输入量 电流输入 电压输入 控制 电流控制电流源CCCS() 电压控制电流源VCCS(gm),双极型三极管 场效应三极管 噪声 较大 较小 温度特性 受温度影响较大 较小，可有零温度系数点 输入电阻 几十到几千欧姆 几

6、兆欧姆以上 静电影响 不受静电影响 易受静电影响 集成工艺 不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成,第2篇,数字电路和系统,令开关闭合和灯亮为逻辑 “1”，开关断开和灯暗为逻 辑“0”时，有如表所示的真 值表。,1.“与”逻辑关系及运算,决定结果成立的所有条件都具备时，结果才成立，这种条件与结果之间的关系称为“与”逻辑。,以二只串联开关控制一只电灯为例，只有当二只开关都闭合时，电灯才亮。,该“与”逻辑关系也可写成逻辑表达式形式。,“与”逻辑关系用“与”门逻辑符号表示：,从逻辑运算上，是逻辑乘关系， 00=0，0 1=0，1 0=0，1 1=1,这种关系在日常生活中也是非常普遍的。以二只并联开

7、关控制一只电灯为例，当其中一只开关闭合时，电灯就亮。 令开关闭合和灯亮为逻辑 “1”，开关断开和灯暗为逻 辑“0”时，有如表所示的真 值表。,2.“或”逻辑关系及运算,决定结果成立的所有条件只要有一个具备时，结果就成立，这种条件与结果之间的关系称为“或”逻辑。,逻辑关系式为：,逻辑运算为逻辑加：,0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=1,逻辑符号如下：,真值表,逻辑式为：,是求反运算,逻辑符号如下：,3.“非”逻辑关系及运算,条件具备时，结果不成立，条件不具备时结果成立，这种条件与结果之间的关系称为“非”逻辑,真值表,二个条件相同时，结果不成立，二个条件相 异时，结果成立。,函数式,逻辑

8、符号,4.复杂和复合逻辑关系,（1）异或逻辑关系,二个条件相同时，结果成立，二个条件相异时，结果不成立。,函数式,逻辑符号,（2）同或逻辑关系,（3）复合逻辑关系,它由“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关 系组合而成。,其中后四个定律可以用前四个进行证明成立， 也可用真值表证明等式成立。,分配律,荻魔根定律,令开关合上为“1”，不合为“0”，灯亮为“1”，暗为“0”时真值表,（2）函数表达式表示,（1）真值表表示,（3）逻辑图和波形图表示,（4）卡诺图,2.逻辑函数的标准“与或”表达式 三开关控制一只电灯的逻辑问题的三种表达式,例2. 卡诺图化简,结果为:,画出四变量卡诺图,3.包围“1”格得

9、原函数，包围“0”格得反函数， 经二次求反后分别可用“与非”逻辑和“或非” 逻辑实现。,卡诺图化简时的一般原则和规律：,1.只能对 个相邻方格实施包围，包围圈 越大，式子越简；,2.小方格可以重复包围，但每一包围必须 含有一个未被包围过的方格，否则多余；,本章讨论的是实现各种功能逻辑功能的具体电子电路。如实现“与”逻辑功能的具体电路，“或非”逻辑功能的具体电路等等。由于“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”、“与或非”等逻辑功能已经了解。所以，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、定性的工作原理、电路的外特性、以及使用时的注意事项等。,第二章 集成逻辑门电路,五、T

10、TL其它逻辑门电路,或非门、集电极开路与非门（OC）、 三态输出门（TS）等,1.TTL或非门,2.TTL集电极开路与非门（OC门）,OC门电路符号,3.TTL三态输出门,三态门使能，即D1、D2截止，,A和L实现了反相输出， ； =1，在A=0或1这两种情况下，,注意：三态输出门的电路符号有多种：,三态门的应用,信号双向传输,总线结构,2.2.3 各类门电路应用时的注意事项,一、多余输入端的处理,（1）对于与非门电路：把多余输入端接正电源或者与有用端并联使用；,（2）对于或非门电路：把多余输入端接地或与有用端并联使用，通过电阻接地时，对TTL这只串联电阻阻值只能在500欧姆以下；,特别注意：

11、不能把多余输入端悬空。对TTL电路，悬空虽相当于高电平，但易引入干扰；对CMOS电路，悬空低电位，使相应管子截止，破坏了逻辑关系，也会引入干扰。,组合逻辑电路的特点是：在任何时刻的输出状态（结果），只决定于该时刻的输入取值。一旦输入取值确定后，输出结果就可以明确确定。它的电路框图如图所示：,第3章 组合逻辑电路,逻辑电路,组合逻辑电路,时序逻辑电路,现时的输出仅取决于现时的输入,除与现时输入有关外还与原状态 有关, 3.1 概述,1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。,分析步骤：,2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。,3.列出输入输出状态表并得出结论。,电路 结构,输入输出之间的逻辑关

12、系,组合逻辑电路分析,例：分析下图的逻辑功能。,任务要求,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，进而写出逻辑表达式。,2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。,3.列出输入输出状态表并画出逻辑电路图。,分析步骤：, 组合逻辑电路设计,例：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。,1.首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。三个按键A、B、C按下时为“1”，不按时为“0”。输出量为 F，多数赞成时是“1”，否则是“0”。,2.根据题意列出逻辑状态表。,逻辑状态表,3.画出卡诺图：,用卡诺图

13、化简,4.根据逻辑表达式画出逻辑图。,若用与非门实现,第四章 集成触发器和时序逻辑电路,时序逻辑电路的工作特点与组合逻辑电路不同，时序电路某时刻的输出状态不但与该时刻的输入取值有关，还与前一时刻的输出状态有关。因此，必须把前一时刻的输出记忆下来。为此，增加了电路的复杂性。下面是时序电路的基本框图,它由组合电路和记忆电路（触发器）两部分组成。,第四章 集成触发器,第四章 集成触发器,式中X是电路输入，Z是电路输出，Qn记忆电路的初态，Qn+1是记忆电路的次态。显然，除X以外，其它量都与时钟CP有关，说明电路需要一个时钟脉冲信号来触发或协调工作。,触发器部分小结,电路结构：基本RS、电平触发、边沿

14、触发（主从触发器）等，可从CP脉冲引入端的符号加以区别。,与非门组成的基本RS触发器,高电平触发RS触发器,低电平触发RS触发器,第四章 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JK触发器,下降沿触发JK触发器,JK端分别有二个与逻辑变量,第四章 集成触发器,逻辑功能,RS 三种功能：置0，置1，保持，约束RS=0,D 二种功能：置0，置1,JK 四种功能：置0，置1，保持，翻转（计数）,T 二种功能：翻转，保持,第四章 集成触发器,第四章 集成触发器,例：已知CP、D以及 和 的波形，试画出上升沿D和高电平D两种触发器的Q端波形图。,第三篇,模拟电路和系统,第一章

15、放大电路的动态和频响分析,3.1.1 放大电路的主要性能指标,放大电路的等效电路图,主要技术指标,(1)增益,又称放大倍数，衡量放大电路放大电信号的能力。最常用的是电压增益：,分贝,增益常用分贝（dB)作为单位，1分贝1/10贝尔，源于功率增益的对数：,当用于电压增益时 ：,(2)输入电阻Ri,输入电阻Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻，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所汲取电压的能力。Ri越大，则信号电压损失越小，输入电压越接近信号源电压。,输入电阻影响源电压增益情况,(3)输出电阻Ro,放大电路负载开路时从输出端看进去的等效电阻。,输出电阻Ro的大小，反映

16、了放大电路带负载的能力。Ro越小，则放大电路带负载能力越强，电路输出越接近恒压源输出。,3.1.2 半导体三极管和场效应管 的低频小信号模型,在分析计算放大电路的具体指标时，可用作图方法图解法，也可通过电路模型计算法处理。常用的是通过模型进行计算来求取各种技术指标：,器件模型化的基本条件：, 放大信号频率在低频范围 器件工作在线性放大区； 器件的动态工作范围在工作点附近的较小一段认为是直线；,而输出电导也很小，输出电阻很大。所以，晶体三极管的低频小信号模型如下：,简化模型1,简化模型2,在应用三极管低频小信号模型时应注意：,和rbe可用H参数测试仪测得，而rbe可用公式估算 ：,只适用于低频小信号条件下;,变化量或交流分量，不允许出现直流量或瞬时量符号;,模型中的参数，与Q点有关，不是固定常数;,电流源“ib” 方向和大小由ib 决定;,其中，rbb为晶体三极管的基区体电阻，约为100300；VT26mV（室温下，是电压的温度档量）；IEQ为发射极静态电流。, 计算动态性能指标（如Av、Ri、Ro）。,放大电路分析的一般步骤：,二、基本放大电路的动态分析, 求静态工作点，根据Q点计算小信号模型参数，如rbe；, 确定交流通路；, 画出微变等效电路；,3.2.1 集成运算放大