電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)上64

1、電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)I理論課第三講電源和電阻II（各種形式的電阻與電源，源阻簡單連接的分析）李國林電子工程系線性內(nèi)阻電源 理想電源 線性內(nèi)阻電源各種形式的電阻各種形式的電源李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季2iv(t) = VSS 0i端口電壓不隨外接負(fù)載而改變，故稱恒壓：端口電流由外接負(fù)載決定O1.1v (t) = VvSS 0VS 0理想電源iiS (t) = IS 0iS (t) = IS 0vv端口電流不隨外接負(fù)載而改變，故稱恒流：端口電壓由外接負(fù)載決定O李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季31.2 線性內(nèi)阻電源圖示為某太陽能電池單元的端口伏安特性曲線端口電

2、壓和端口電流按電源端口關(guān)聯(lián)參考方向定義 第一象限，向外電路功率，屬正常工作區(qū)域 第二、四象限，則吸收外電路的功率iI S¢ 0或者將曲線抽象為直線同時也確實存在具有直線特性的電源QIS 0vi+= 1VS¢0VS 0IS 0vOVS 0該直線是兩點的連線（Vs0，0）-（0，Is0）李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季4直線伏安特性vi+= 1vif (v,i) =+-1 = 0端口伏安特性方程的一般形式VIVS 0IS 0S 0S 0i壓控形式流控形式viivIS 0= 1-= 1-VS 0IS 0IS 0VS 0VS 0vv = VS 0 - i 

3、5; RSv = fvi (i) = VS 0 - iRSi = IS 0 - v ×GSOf (v) = Ii =- v ×GivS 0S= VS 0IS 01伏安特性單調(diào)變化的即可壓控，又可流控表述R=V=RGSSIS 0S 0S李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季5直線的斜率流控等效電路：有內(nèi)阻的電壓源iIS 0vRvVS 0vvOSv = fvi (i) = VS 0 - iRS流控形式戴維南電壓源v = VS 0 - i × RSv = vR + vS= VS 0Rv = -i × R+VSISS 0S 0李國林 電子電路與系統(tǒng)基

4、礎(chǔ)電子工程系2015年春季6iRS VS 0壓控等效電路：有內(nèi)阻的電流源iiIS 0iSvVS 0IvS 0Oi = fiv (v) = IS 0 - v ×GSi = I- v ×G壓控形式 諾頓電流源i = iG + iSS 0SIS 01G=i = -v ×G+ ISVRSS 0S 0S李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季7iGGS電源的兩種等效形式ivIS 0viIS 01IGS = S 0 VS 0RSVS 0戴維南等效Thevenin equivalent流控形式等效電路諾頓等效Norton equivalent壓控形式等效電路vO從外端

5、口的伏安特性看：這兩種等效完全等價內(nèi)阻很小，電源更接近于理想電壓源時，往往用戴維南等效內(nèi)阻很大，電源更接近于理想電流源時，往往用諾頓等效8GSRSiRS VS 0iiRL << RS兩種等效iI ¢QIS 0RLS 0vRLQ RSIS 0OVS 0電源端口電壓電流關(guān)聯(lián)參考方向和電阻相反的好處：一個iv坐標(biāo)系適宜諾頓等效vOVS 0VS¢0i<< RSRLi兩種等效均可RL = RSIS 0RL >> RSQvIS 0>> RR戴維南等效內(nèi)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻LSvOVS 0O諾頓等效內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻VS 0適宜戴維南等效9李國

6、林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季電源v電源內(nèi)阻代表了什么？p釋 = v × i = (vS- i × RS )× i= v× i - i 2× RSSæöVSv= -RS çi-Ri ÷ø2èSö2æv21v1= -RS çi -è S ÷+ S 2 RS4 RSøv = vS - i × RS1 V 2S ,rmsP= p£= PS ,max釋釋4RS源的能力大小李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電

7、子工程系2015年春季10iRSvS額定功率電源能夠輸出的最大功率稱為電源的額定功率（rated power）什么時候能夠輸出最大功v率呢？vSi = 12 RSö2æ1 V 2v21v1çi -è S ÷ S ,rms P= p= v × i = - R+£= P S SS ,max釋釋2 R4 R4RøSSS李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季11iRSvS最大功率傳輸匹配impedance matching forum power transfer= v ×i = P負(fù)載吸收P信源ii

8、RSP = v × i = P= PRLL負(fù)載吸收信源vV 2vSS ,rms£4RS只有當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時，負(fù)載才能獲得電源能夠輸出的最大功率，這被稱為最大功率傳輸匹配RL = RS=vvi = SRS + RL S2RS李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季12RL = RS電流源？i自行推導(dǎo)，iSvP釋 = v × i = .1 I 2i = iS - v ×GS S ,rms £= PS ,max4GS李國林電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季13iGGS直流源和交流源的額定功率1 V 22S , p1 V 2V

9、18S ,rms=S 0PPPS ,maxS ,maxS ,max4R4RRSSS單說功率時，一般都是指平均功率2S , pII 2182S 01 I= 14=S ,rmsP=PPS ,maxS ,maxS ,maxGG4 GSSS正弦波電源直流電源電源額定功率的一般形式源的能力大小由源幅度和內(nèi)阻共同決定李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季14線性內(nèi)阻電源 理想電源、線性內(nèi)阻電源各種形式的電阻金屬電阻短路與開路開關(guān)PN結(jié)二極管N型和S型非線性電阻晶體管： MOSFET各種形式的電源李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季152.1 金屬材料電阻假設(shè)一段銅導(dǎo)線的長度為10

10、0m，半徑為2mm，這段銅導(dǎo)線的電阻為多少？lSR = r電阻率和電導(dǎo)率互為倒數(shù)ls Cu= 5.80 ´107 S / mrS = pr 2 = 3.14 ´ (2 ´10-3 )2 = 1.26 ´10-5 (m2 )Cu1 ls S1100R =×= 0.137Wl = 100mr = 2mm1.26 ´10-55.80 ´107電子工程系2015年春季16r = 1s電阻器resistor電路設(shè)計中，常用的電阻器 金屬薄膜電阻，貼片電阻， 可變電阻（電位器）RRW李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)17極限情況：開路i2.2i

11、vvOOvviiG = 0i º 0Gi = Gv普通電阻伏安特性直線斜率為電導(dǎo)值斜率為0電導(dǎo)值為0：不導(dǎo)電開路2015年春季李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系18極限情況：短路iivvOOvviiR = 0v º 0Rv = Ri斜率為¥ 電導(dǎo)值為¥電阻值為0 ：電流短路普通電阻伏安特性直線斜率為電導(dǎo)值沒有任何阻力李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季19開關(guān)2.3控制端i開關(guān)斷開時，開路連接端1連接端2vOv開關(guān)是三端器件：three terminal componentii º 0i開關(guān)閉合時，短路v第二種常見開關(guān)符號Ovi

12、李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季20v º 0開關(guān)是線性的vc= ìvinvc > 0開關(guān)閉合ví0outv< 0開關(guān)斷開îcvinvout= S (v )× vvoutwcin電子開關(guān)，控制端是電信號添加一個地結(jié)點，構(gòu)成三端口網(wǎng)絡(luò)如是使用的開關(guān)是線性的 滿足疊加性和均勻性 但線性比值關(guān)系可能是時變的開關(guān)控制函數(shù)如果控制電壓在正負(fù)值之間隨時間而變化，則開關(guān)是線性時變系統(tǒng)李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季21S (v ) = ì1vc> 0wcíî0vc <

13、0V0開關(guān)是非線性的ì> 0開關(guān)閉合< 0開關(guān)斷開Vvinvinvv=0víinoutoutî0輸入信號作為開關(guān)的控制端，開關(guān)則是一個非線性系統(tǒng)V0為常數(shù)，則為時不變系統(tǒng)V0為隨時間變化的變量，則為時變系統(tǒng)V0直連輸入，此為非線性時不變系統(tǒng)= ìvin> 0開關(guān)閉合vinví0vinvoutoutv< 0開關(guān)斷開îin開關(guān)是否線性由它的連接關(guān)系決定222.4 PN結(jié)二極管PNPN結(jié)二極管是將一個PN結(jié)封裝后的二端器件（單端口網(wǎng)絡(luò)）IDVD二極管伏安特性曲線 正偏導(dǎo)通，反偏截止ID正偏導(dǎo)通區(qū)反向擊穿區(qū)-VBR：5

14、V，50V，反偏截止區(qū)VDVON=0.7VO李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季23零階模型：理想整流二極管vc= vD正向?qū)?，反向截?導(dǎo)通即短路，截止即斷路 開關(guān)模型vDiD正偏導(dǎo)通區(qū)反向擊穿區(qū)-VBR：5V，50V，反偏截止區(qū)vDVON=0.7VO李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季24導(dǎo)通：iD > 0, vD = 0截止：vD < 0,iD = 0一階模型= vD- 0.7vc0.7V考慮內(nèi)建電位差影響 低于內(nèi)建電位差則截止vDiD正偏導(dǎo)通區(qū)反向擊穿區(qū)-VBR：5V，50V，反偏截止區(qū)vDOVON=0.7V李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系

15、2015年春季25導(dǎo)通：iD > 0, vD = 0.7截止：vD < 0.7, iD = 0= vD- 0.7 - iD RB二階模型vc0.7V考慮導(dǎo)通后體電阻的影響RBvDiD正偏導(dǎo)通區(qū)反向擊穿區(qū)-VBR：5V，50V，反偏截止區(qū)vDOVON=0.7V李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季26導(dǎo)通：iD > 0, vD = 0.7 + RBiD截止：vD < 0.7, iD = 0vOUT半波整流DRLvIN> VVBRP假設(shè)輸入峰值電壓很高，二極管采用理想整流模型v(t )INVpt平均值為零，沒有直流分量(t)vOUT平均值不為零，有直流分量

16、t反向截止時，輸入電壓全部加載在二極管兩端，二極管應(yīng)能承受這樣的反向偏27壓圖解法理解半波信號的形成i正向?qū)╥( )i tvtOv(t )p5SINw t =,p ,.反向截止vD022w t = 0, p ,2p ,.負(fù)半周正半周0RLvOUT3 p72wpt =,.02v (t ) = Vsin w tSSp0t(t) = i(t)RLvOUT李國林電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季28(Vp>> 0.7V )半波描述( )vOUTtVptcos wtcos wt > 0cos wt < 0(t ) = ìVpvIN (t) = Vpví

17、;0cos wtOUTî= S1 (wt )× vIN (t )cos wt > 0cos wt < 0> 0öì1æ vINS1 (wt ) = íçè vIN÷< 0 øî0李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季29開關(guān)函數(shù)S1 (wt)1wt02p4p6p李國林電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季30S (wt ) = ì1coswt > 01íî0coswt < 0= 1 + 2 coswt -

18、 2 cos3wt + 2 cos5wt -.2p3p5p輸出頻率分量(t ) = S1(wt )× vIN (t )vOUT= æ 1 + 2 coswt -ö ×V23p25pcos3wt +cos5wt -.÷cos wtç2p+ Vppèø= Vpcos wt周期信號可傅立葉級數(shù)分解p2+ Vpcos 2wt - Vpcos 4wt + Vp222cos 6wt -.ppp1× 33× 55 × 7周期信號的頻率：基頻31李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季fou

19、t= finV= v(t ) = Vp dcOUTp平均值和有效值有效值：代表的是功率平均效果 如果兩個信號的有效值相等，則它們對電阻的熱效果是一致的李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季32V=v2(t ) = Vp= 0.5VrmsOUT2pV= v(t ) = Vp= 0.318VdcOUTpp半波整流 例某二極管半波整流器，交流信號源有效值為10V， 頻率為50Hz，求整流后半波的有效值和平均值= 14.1VVp,in2Vrms ,inVp,out= Vp,in= 14.1VVp,out= Vp,in- 0.7 = 13.4V= Vp,out» Vp,out= 4

20、.50V= 4.28VVVdcdcp= Vp,outp» Vp,out= 7.07V= 6.72VVVrmsrms22李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季332.5 N型和S型非線性電阻iDiDvDvDOTunnel Diode：隧道二極管：N型負(fù)阻ii低阻區(qū)負(fù)阻區(qū)vOShockley Diode：肖克利二極管：S型負(fù)阻高阻區(qū)v李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季34非單調(diào)的非線性可能具有多值解不穩(wěn)定直流工作點不穩(wěn)定平衡點實測 不到這個點iDRRDvDVS 0穩(wěn)定直流工作點穩(wěn)定平衡點可以作為狀態(tài)器使用：0、1兩個狀態(tài)李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系20

21、15年春季35較大iiD = f D (vD )QQQsR 較小s 0us Qs1vOVS 02.6 晶體管 transistortransfer resistorfiv ,G (vGS , vDS ) = 0二端口非線性電阻=iG（1）漏極iDiDD歐姆： 小電阻流：大內(nèi)阻iGG柵極vDSGSvGS柵源端口漏源端口S源極vDSO截止區(qū)NMOSFET截止區(qū)：開路附錄17< VTHì 0vGS, v) = ï b (v(v)2= f-V v> V, v> v-Vi（2）íDiv, DGSDSnGSTHGSTHDSGSTHï2b (v-V)

22、v)- 0.5v2v> V, v< v-VînGSTHDSDSGSTHDSGSTH李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季36歐姆 vDS=vGS-VTH導(dǎo)通恒區(qū)恒流導(dǎo)通區(qū)v= 3.3VVDDb= 320 mA V2NMOS反相器nR = 1.5kW= 0.8V閾值電壓Threshold VoltageVTHVDDiDRiGvOUTRvDSvOUTvINvGSvINVDD< VTH> Vì0vGS, v) = ï b (v(v)2i=-V, v> v-VfvíDD,ivGSDSnGSTHGSTHDSGSTH

23、9;2b (v-V)v- 0.5v2 )> V, v< v-VvînGSTHDSDSGSTHDSGSTH李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季37求解第一步：列方程VDDiDRiGvOUTRvDSvOUTvINvGSvINVDD兩個方程兩個未知量可解未知：被確定已知未知：待定未知：待定= vIN= vDS= VDD - iD RvGSvOUTiD =恒壓源約束方程戴維南源約束：外接負(fù)載約束方程fD,iv (vGS, vDS ) = f()iG= 0v, vD,ivINOUTNMOS柵源端口約束方程N(yùn)MOS漏源端口約束方程38漏源端口方程柵源端口方程= VDD

24、- iD RvOUT圖解法的直觀分析iDfD,iv (vIN , vOUTDSGSTH) =fD,iv (vGS, vDS )iD =ì< VTH0vGSi = ï b (v)2在同一個vi平面上分別畫出它們的曲線，交點就是聯(lián)立方程的解-Vv> V, v> v-VíDn GSTHGSTHï2b (v-V)v- 0.5v2 )iD（A）-3> V, v< v-VvînGSTHDSx 102.5DSGSTHDSGSTHvGS=3.5V2.2mA= V- i RvDSDDDvDS=vGS-vTH2VDDQ3.5vGS=3

25、.0VRiD1.5Q3.0Q2.58Q2.5vGS=2.5V1vOUT=vDSvIN=vGSQ2.0vGS=2.0V0.5Q1.5vGS=1.5V= vQ1.0 vGS=1.0Vv00OUTDSQ0.511.52v（V）2.533.540.03.3V2015年春季李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系39輸入電壓輸出電壓轉(zhuǎn)移特性曲線iD（A）VDD-3x 102.5vGS=3.5V2.2mA2vDS=vGS-vTHRiDQ3.5vGS=3.0V1.5Q3.0Q2.58Q2.5vGS=2.5V1vOUT=vDSvIN=vGSQ2.0vGS=2.0V0.5Q1.5vGS=1.5VQ1.0 vGS=1

26、.0V03Q0.0 3.53.3V00.511.52vDS（V）2.54VOUT（V）Vin=0.83.53.3V3Q1.5Q0.0Q0.5Q0.8Q1.0電壓反相功能Vout=Vin-0.8Q2.0VDS>VGS-0.82.5輸入高電平輸出低電平Q2.52NMOS 截止VDS<VGS-0.8NMOS 恒流導(dǎo)通Q2.581.5VGS<0.8VVGS>0.8V輸入低電平輸出高電平Q3.0Q13.5NMOS 歐姆導(dǎo)通0.5000.511.5vIN（V）22.533.5李國林電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季40= VDD - iD RvOUT求解電路方程（1）fD,

27、iv (vIN , vOUT)=iD（1）NMOS截止區(qū)VDDRiD= vGS< VTH= 0.8VvINvOUT=vDSvIN=vGSfD,iv (vGS, vDS ) = 0iD =iD（A）2.5-3x 10vGS=3.5V2.2mA2= V- iR = VvvDS=vGS-vTHOUTDDDDDQ3.5vGS=3.0V1.5Q3.0Q2.58Q2.5vGS=2.5V1Q2.0vGS=2.0V0.5Q1.5vGS=1.5VQ1.0 vGS=1.0V李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季4100Q0.511.52vDS（V）2.533.540.03.3V= VDD - i

28、D RvOUT求解電路方程（2）（2）NMOS恒流導(dǎo)通區(qū)fD,iv (vIN , vOUT)=iDVDDRiD= vGS> VTH= 0.8VvOUTvIN= vDS> vGS -VTHvOUT=vDSvIN=vGS(v, v) = b(v)2i= f-VDD,ivGSDSnINTHi （A）D-3x 102.5vGS=3.5V2.2mAvDS=vGS-vTH= V- i2vROUTDDDQ3.5vGS=3.0V1.5- Rb (v)2Q3.0= V-VQ2.58DDnINTHQ2.5vGS=2.5V1Q2.0vGS=2.0V0.5Q1.5vGS=1.5VQ1.0 vGS=1.0V

29、李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季4200Q0.511.52vDS（V）2.533.540.03.3V= VDD - iD RvOUT求解電路方程（2.5）fD,iv (vIN , vOUT)iD =（2.5）恒流導(dǎo)通與歐姆導(dǎo)通的分界VDDRiD= vGS> VTH= 0.8VvIN= vDS= vGS -VTHvOUTvOUT=vDSvIN=vGS- Rb (v)2= V-V= v-VvOUTDDnINTHINTHiD（A）2.5-3x 10vGS=3.5V2.2mA2- Rb V 2 = VVvDS=vGS-vTHDDnododQ3.5vGS=3.0V1.5Q3.0過

30、驅(qū)動電壓OverDrive VoltageQ2.58Q2.5vGS=2.5V1Rb V 2 +V-V= 0電子工程系Q2.0vGS=2.0V0.5nod李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)odDDQ1.5vGS=1.5VQ1.0 vGS=1.0V2015年春季4300Q0.511.52vDS（V）2.533.540.03.3V= VDD - iD RvOUT恒流導(dǎo)通與歐姆導(dǎo)通的分界fD,iv (vIN , vOUT)=iDRb V 2 +V-V= 0nododDD1+ 4RbnVDD-1±R=Vod2Rbn-62 ´1500 ´ 320 ´10-6vIN=vGS=

31、 -= -1± 2.1 = 1.78V ,-3.86V0.96晶體管截止，無意= Vod+VTH= 2.58VvGS李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季44= VDD - iD RvOUT求解電路方程（3） （3）NMOS歐姆導(dǎo)通區(qū)fD,iv (vIN , vOUT)=iDVDD= v> 2.58V > V= 0.8VRiDvINGSTH= vDS< vGS-VTHvOUTvOUT=vDSvIN=vGS) = 2b (v- 0.5v2 )(v, v)vi= f-VDD,ivGSDSnGSTHDSDSiD（A）2.5-3x 10vGS=3.5V2.2mA

32、2= V- ivRvDS=vGS-vTHOUTDDD- R × 2b (- 0.5vDS )Q3.5vGS=3.0V=-21.5VDDnvGSVTHvDSQ3.0Q2.58- 2Rb ()Q2.5vGS=2.5V(v)v1= V-V- 0.5v2DDnINTHOUTOUTQv =2.0V2.0GS0.5Q1.5vGS=1.5VQ1.0 vGS=1.0V李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季4500Q0.511.52vDS（V）2.533.540.03.3V求解電路方程（3） （3）NMOS歐姆導(dǎo)通區(qū)= VDD - iD RvOUTfD,iv (vIN , vOUT)=iD

33、- 2Rb (v)-V)v= V- 0.5v2vOUTDDnINTHOUTOUTæö1VDDVDD0.5vOUT - ç vIN÷vOUTø2-VTH+2R+2R= 0ènnRiDö2æöæ11V= ç vINè÷ -øç vINè÷ø-VTH+-VTH+- DD RnvOUT2Rn2RnvOUT=vDSv =vINGSVDD取符合物理意義的解Rn=ö2æöæ11Vç

34、 vINè÷ +øç vINè÷ø-VTH +-VTH +- DD Rn2Rn2Rn46ïï VDD< 0.8VvINMOSFET截止區(qū)ïïf (v) = ï V- Rb (v)2=-V0.8V < v< 2.58VvíMOSFET恒流區(qū)OUTINDDnINTHINïVDDïRïn> 2.58VvIN解的表述ïæ 1ö2 1öæVïç v

35、47; +øç vè÷ø-V+-V+-DDMOSFET歐姆區(qū)ïINTHINTH2R2RRîènnnvOUTVOUT（V）3.53.3V3= f (v)Q1.5Q0.5Q0.8Q0.0vVDDQ1.0OUTINQ2.02.5RiDQ2.52NMOS 截止NMOS 恒流導(dǎo)通Q2.581.5vOUT=vDSQ3.0vIN=vGSQ3.51NMOS 歐姆導(dǎo)通0.5vIN000.511.5vIN（V）22.533.547VDD對反相器解的說明（1）RiD從輸入輸出轉(zhuǎn)移特性曲線看， 反相器可以作為數(shù)字非門使用vOUT=vDSv

36、IN=vGS(t) = f (vIN (t )高電平邏輯1vOUTVOUT（V）3.53.3VQ0.0Q0.5 Q0.8 Q1.0Q1.53AZ = AQ2.0( ) = A t( )2.5Z tNMOS 截止NMOS 恒流導(dǎo)通NMOS 歐姆導(dǎo)通低電平邏輯02Q2.5Q2.581.5Q3.0tQ3.5100.511.5vIN（V）22.533.5not gate晶體管工作在歐姆區(qū)：小電阻，分壓低高電平邏輯1反著來，對著干A(t )t晶體管工作在截止區(qū)： 大電阻，分壓高48低電平邏輯0iD（A） x 10-32.5vGS=3.5V2.2mA2vDS=vGS-vTHQ3.5vGS=3.0V1.5Q

37、3.0Q2.581Q2.5vGS=2.5V0.5Q2.0vGS=2.0VQ1.5 vGS=1.5V Q1.0 vGS=1.0V000.511.522.53 Q0.0 3.54vDS（V）3.3VAnot A0110VDD對反相器解的說明（2）從輸入輸出轉(zhuǎn)移特性曲線看，反相器還可以作為反相電壓放大器使用RiDvOUT=vDSvIN=vGS(t) = f (v(t ) =f (V+ v (t ) = f (V)+ f ¢(V)v (t)+ 0.5 f ¢ (V)v (t)+.2vOUTININ 0inIN 0IN 0inIN 0in= f (VIN 0 )VOUT 0VOUT（

38、V）3.53.3VQ0.03Q0.5 Q0.8 Q1.0( ) =Avin ( )vin (t )Q1.5vouttttQ2.02.5NMOS 截止NMOS 恒流導(dǎo)通NMOS 歐姆導(dǎo)通2Q2.5Q2.58voltage amplifier1.5Q3.0v(t) = V+ v(t)Q3.51OUTOUT 0out00.511.522.533.5vIN（V）V( )t » Avin ( )iD（A） x 10-32.5IN 0v =3.5VvouttGS2.2mA2vDS=vGS-vTHQ3.5vGS=3.0V1.5Q3.0Q2.58( )+ vin ( )dfQ2.5vGS=2.5V1

39、vIN= VIN 0ttA =< 00.5vIN =VIN 0dvINQ1.5vGS=1.5VQ1.0 vGS=1.0V000.511.522.5vDS（V）3 Q 3.540.03.3Vt電子工程系2015年春季Q2.0vGS=2.0V晶體管工作在恒流 區(qū)：晶體管是受控 電流源，隨輸入電 壓變化，輸出電流、輸出電壓隨之變化： 輸出由輸入線性決 定，線性放大器49對反相器解的說明（3）原則上，對于某個電路結(jié)構(gòu)，只要列寫出正確的電路方程，求解電路方程，即可獲得對電路功能的VDDRiDvOUT=vDSvIN=vGS如果就這樣處理，電路問題就變成了數(shù)學(xué)問題，當(dāng)然可解（電路CAD工具就是這樣求解

40、的），固然如此，但這不是本課程的目標(biāo)V（V）OUT3.53.3V3Q1.5Q0.0Q0.5Q0.8 Q對簡單電路尚可，大規(guī)模電路求解方程只能交給計算機(jī)電路的最終設(shè)計者是人！設(shè)計者如何理解電路？1.0Q2.02.5Q2.52NMOS 截止NMOS 恒流導(dǎo)通Q2.581.5本課程要求用電路抽象思維而不是數(shù)學(xué)思維去理解和解決電路問題Q3.0Q3.51NMOS 歐姆導(dǎo)通0.5電路設(shè)計者必有的素質(zhì)后續(xù)章節(jié)討論如何進(jìn)行電路抽象，從電路等效模型上進(jìn)行電路分析000.511.5vIN（V）22.533.5502.7 等效電阻金屬電阻器消耗的功率轉(zhuǎn)換為熱能耗散出去電路中的電阻不僅僅是這種電阻器，凡是吸收電能 量并將其轉(zhuǎn)化為其他能量形式的器件，都可等效為電阻2VV 2=有效P =R等效 rms RP吸收電熱器：95%轉(zhuǎn)化為熱能電燈：白熾燈8%，熒光燈28%轉(zhuǎn)成光能，其他熱能電：50%-90%轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，其他熱能，聲能發(fā)射天線：90%轉(zhuǎn)換為輻射電磁能量對電路而言，它們吸收了電能，轉(zhuǎn)換為其他形式的能 量，它們都被等效為電阻李國林 電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)電子工程系2015年春季51線性內(nèi)阻電源 理想電源、線性內(nèi)阻電源各種形式的電阻 短路與開路、開關(guān)、PN結(jié)、N型負(fù)阻和S型負(fù)阻二極管、晶體管要求把握圖解法理解并分析源和阻的簡單連接關(guān)系各種形式的電源交流發(fā)電機(jī)化學(xué)電池