電子技術基礎總復習

《電子技術基礎》包括：

第一章：常用半導體器件第二章：基本放大電路第三章：多級放大電路

第四章：數(shù)制轉(zhuǎn)換與編碼第五章：邏輯門與邏輯代數(shù)基礎第六章：門電路2/5/20231第一章：常用半導體器件第一節(jié)：半導體基礎知識第二節(jié)：半導體二極管第三節(jié)：雙極型晶體管第四節(jié)：場效應管2/5/20232第一節(jié)：半導體基礎知識1、半導體（semiconductor）

硅silicon、鍺germanium；導電能力介于導體和絕緣體之間；光敏性、熱敏性、摻雜性）

2/5/202332、本征半導體（intrinsicsemiconductor）純凈的、結構完整的單晶體*本征激發(fā)產(chǎn)生兩種載流子（carrier）：自由電子electrons（負電）、空穴holes（正電）、

特點：數(shù)目相等；擴散（diffusion）運動——電流、漂移（drift）運動——電流自由電子和空穴均參與導電——導電特殊性2/5/202343、雜質(zhì)（impurity）半導體*根據(jù)摻入雜質(zhì)元素不同：

P型半導體、N型半導體注意：（1）多子、少子；（2）電中性；（3）多子和少子的濃度2/5/202354、PN結形成：*多子的擴散、少子的漂移*PN結、空間電荷區(qū)、耗盡層、阻擋層、勢壘區(qū)PN結的單向?qū)щ娦裕汉谋M層的變化

（1）外加正向電壓（正偏）——導通（2）外加反向電壓（反偏）——截止

正偏低阻導通、反偏高阻截止2/5/20236第二節(jié)：半導體二極管

半導體二極管伏安特性(1)正向?qū)ā?2)反向截止、(3)反向擊穿開啟電壓Uon:死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V導通電壓U:硅管0.6~0.8V,鍺管0.1~0.3V——P19表1.2.1溫度對二極管伏安特性的影響:

溫度每升高1℃，正向壓降減小2~2.5mV

溫度每升高10℃，反向電流約增大一倍U2/5/20237二極管的應用：限幅、整流、門電路

穩(wěn)壓管：工作在反向擊穿狀態(tài)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：串、反、并作業(yè)：其它特殊的二極管：

光電二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管DZIZDZIZDZIZDZIZ2/5/20238第四節(jié)：半導體三極管

三極管的結構三極管的工作原理三極管的特性曲線三極管的主要參數(shù)溫度對三極管參數(shù)的影響2/5/20239三極管的結構1、三個電極

(emittercollectorbase)2、三個區(qū)(region)3、兩個PN結4、特點5、符號集電區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)PNN2/5/202310三極管的工作原理1、三極管具有放大作用的條件：

發(fā)射結正偏、集電結反偏

NPN：VC>VB>VEPNP：VE>VB>VC2、內(nèi)部載流子的傳輸3、電流分配原則：IE=IB+ICIC=βIB+ICEO︽βIB4、結論：雙極型、電流控制、三種連接方式：共射、共集、共基2/5/202311三極管的特性曲線1、共發(fā)射極電路的輸入特性曲線

右移、重疊

2、共發(fā)射極電路的輸出特性曲線飽和區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)（判斷）2/5/202312三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)：α、β2、極間反向飽和電流：

ICBO、ICEO

：小則穩(wěn)定3、極限參數(shù)：

ICM、PCM、V(BR)CEO

決定三極管的安全工作區(qū)2/5/202313溫度對三極管參數(shù)的影響溫度升高

ICBO升高

VBE降低

β升高2/5/202314

第二章基本放大電路

第一節(jié)：引言放大電路的功能：把微弱的電信號線性地（不失真）放大為幅度較大的電信號——amplifier注意：（1）放大電路放大的本質(zhì)是能量控制和轉(zhuǎn)換：斷電不工作（2）放大的對象是變化量（3）放大的基本特征是功率放大（4）放大電路中必存在能夠控制能量的元件，即有源元件。（5）放大的前提是不失真：合適的區(qū)2/5/202315第二節(jié)：共發(fā)射極電路的分析RBRCTVCCC1C2vivo2/5/202316靜態(tài)分析1、近似估算法2、圖解分析法（已知特性曲線）注意：電路參數(shù)對Q的影響2/5/202317動態(tài)分析1、圖解分析法注意：*疊加、反相、無波形改變*負載RL對電路靜態(tài)、動態(tài)的影響*波形的非線性失真：飽和、截止*最大輸出電壓幅值2、微變等效電路法*三極管的H參數(shù)模型*H參數(shù)的確定*用微變等效電路法分析共射電路2/5/202318特點：負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL電壓放大倍數(shù)的計算2/5/202319對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示輸入電阻的定義：是動態(tài)電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。輸入電阻的計算2/5/202320所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC002/5/202321分壓式偏置電路RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoRE射極直流負反饋電阻CE

交流旁路電容典型靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路2/5/202322I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路靜態(tài)分析2/5/202323+VCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路動態(tài)分析2/5/202324RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道射極輸出器(共集放大電路)2/5/202325IBIE折算RB+VCCRE直流通道靜態(tài)分析2/5/202326rbeRERLRB電壓放大倍數(shù)2/5/2023271.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結論：2/5/202328輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號大。rbeRERLRB輸入電阻2/5/202329用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0輸出電阻2/5/202330射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。所謂帶負載能力強，是指當負載變化時，放大倍數(shù)基本不變。2/5/202331第七節(jié)：場效應管及其放大電路場效應管（FET）場效應管放大電路2/5/202332場效應管（FieldEffectTransistor）場效應管與晶體管的區(qū)別1.晶體管是電流控制元件；場效應管是電壓控制元件。2.晶體管參與導電的是電子—空穴，因此稱其為雙極型器件；場效應管是電壓控制電流器件，參與導電的只有多子，因此稱其為單極型器件。3.晶體管的輸入電阻較低，一般102~104；場效應管的輸入電阻高，可達107~10124.噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、易集成。2/5/202333場效應管（FET:fieldeffecttransistor）引言（特點、分類）結型場效應管（JFET）絕緣柵型場效應管（IGFET）FET的特點及主要參數(shù)場效應管放大電路：共源極放大電路共漏極放大電路2/5/202334UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k場效應管的共源極放大電路2/5/202335sgR2R1RGRL'dRLRDRo=RD=10k2/5/202336共漏放大電路——源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G2/5/202337uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2GRiRo

RogR2R1RGsdRLRS微變等效電路動態(tài)分析2/5/202338RiRo

RogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻Ri2/5/202339輸出電阻ro加壓求流法gd微變等效電路ro

roR2R1RGsRS2/5/2023403.1多級放大電路的耦合方式耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。級間耦合：級與級之間的連接。第三章多級放大電路2/5/2023413.2多級放大電路的動態(tài)分析在多級放大器中，由于后級電路相當于前級的負載，而該負載正是后級放大器的輸入電阻，所以在計算前級輸出時，只要將后級的輸入電阻作為其負載，則該級的輸出信號就是后級的輸入信號。因此，一個n級放大器的總電壓放大倍數(shù)Au可表示為

可見，Au為各級電壓放大倍數(shù)的乘積。2/5/202342

多級放大器的輸入電阻就是第一級的輸入電阻Ri1。不過在計算Ri1時應將后級的輸入電阻Ri2作為其負載，即

而多級放大器的輸出電阻就是最末級的輸出電阻Ron。不過在計算Ron時應將前級的輸出電阻Ro(n-1)作為其信號源內(nèi)阻，即2/5/2023434.1概述

一、模擬電路和數(shù)字電路的比較

（1）工作信號：模擬信號：時間和數(shù)量上連續(xù)的物理量（熱電偶輸出信號）。數(shù)字信號：時間和數(shù)量上離散的物理量（零件數(shù)）。

（2）管子工作狀態(tài)：如三極管：

模：放大；數(shù)：飽和或截止

（3）分析工具：估算/圖解/等效；邏輯代數(shù)

（4）研究問題：放大性能：Q/Au/Ri/Ro；

輸入輸出邏輯功能第四章數(shù)制轉(zhuǎn)換與編碼2/5/202344

二、數(shù)字電路的特點

（1）二進制，易實現(xiàn)

（2）抗干擾能力強，工作可靠；

（3）長期保存；

（4）集成度高。

三、主要內(nèi)容

（1）數(shù)制和碼制

（2）邏輯代數(shù)：表達式、真值表、

卡諾圖、邏輯電路圖、波形圖等。

（3）邏輯門2/5/2023454.2幾種常用的數(shù)制

數(shù)制：計數(shù)體制

每位數(shù)碼的構成方法以及進位規(guī)則

任意N進制數(shù)D=∑Ki×Ni

其中：N——基數(shù)；

Ki——第i位的系數(shù)；

Ni——第i位的權（N種數(shù)碼）

（1）十進制（D:Decimal）

（2）二進制（B:Binary）

（3）八進制（O:Octal）

（4）十六進制（H:Hexadecimal）

2/5/202346（1）十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成等值的N進制數(shù)（a）整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:“除基取余法”（b）小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:“乘基取整法”4.2

不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換2/5/20234745（10）=101101（2），173（10）=10101101（2）2/5/2023480.3125（10）=0.0101（2）

2/5/202349（2）N——十轉(zhuǎn)換

只要將N進制數(shù)按權展開，各項的數(shù)值相加，即可得到十進制數(shù)。

例：（1011.01）2

=1×23+0×22+1×21+1×20+

0×2-1+1×2-2

=(11.25)10

2/5/202350（3）二——十六/八轉(zhuǎn)換:4/3位分組法

（4）十六/八——二轉(zhuǎn)換:

（5）八——十六轉(zhuǎn)換:

法1：以二進制為橋，4/3位分組法

法2：以十進制為橋

2/5/202351十進制數(shù)8421碼余3碼無權碼2421碼0123456789000000010010001101000101011001111000100100110100010101100111100010011010101111000000000100100011010010111100110111101111編碼：2/5/202352

邏輯：一定的因果關系。

邏輯代數(shù)是描述客觀事物邏輯關系的數(shù)學方法，是進行邏輯分析與綜合的數(shù)學工具。因為它是英國數(shù)學家喬治·布爾(GeorgeBoole)于1847年提出的,所以又稱為布爾代數(shù)。

邏輯代數(shù)有其自身獨立的規(guī)律和運算法則，不同于普通代數(shù)。

“0”和“1”表示兩種不同的邏輯狀態(tài)：是和非、真和假、高電位和低電位、有和無、開和關等等。

第5章邏輯門與邏輯代數(shù)基礎5.1概述

2/5/2023535.2邏輯代數(shù)中的三種基本運算

與（AND）或（OR）

非（NOT）符號表達式真值表規(guī)律2/5/202354幾種常用的復合邏輯運算與非 或非 與或非2/5/202355異或門實現(xiàn)異或邏輯

Y=AB=AB+ABABY0000111011102/5/202356同或Y=A⊙B=AB+ABABY0010101001112/5/202357兩變量的“異或”及“同或”邏輯的真值表如表所示：ABF=A

⊙B0001101101101001A⊙B=2/5/2023585.3邏輯代數(shù)基本定律與公式——10個1+A=12)A?A=AA+A=A4)A?A=0

5)A+A=12/5/2023596)(A)=A7)A+B?C=(A+B)?(A+C)

(A?B)=A+B

(A+B)=A?B9)A+AB=A+B10)AB+AC+BC=AB+AC2/5/202360基本定理

代入定理

任一邏輯等式中,若變量A全部用同一邏輯式取代,等式仍成立。例:1+=1

摩根定理推廣2/5/202361反演定理

任一邏輯函數(shù)Y中,與和或，0和1，原變量和反變量互換，則得Y。注意：**優(yōu)先順序不能變——括號、乘、加

**不屬于單變量上的反號應保留不變。2/5/202362

利用對偶定理，可以使要證明和記憶的公式數(shù)目減少一半?；閷ε际綄ε级ɡ恚喝舻仁結=W成立，則等式Y’=W’也成立。

2/5/202363邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡法1、邏輯函數(shù)表達式的不同形式（與或式、或與式、或非或非式、*與非與非式、與或非式）2、化簡（與項的個數(shù)少、與項中的變量個數(shù)少）3、并項法(利用AB+AB’=A)

吸收法(利用A+AB=A)

消項法(利用公式AB+A’C+BC=AB+A’C)

消因子法(利用A+A’B=A+B)

配項法(利用公式A+A=A或A+A’=1)2/5/2023645.4代數(shù)法化簡函數(shù)式——公式化簡法5.4.1邏輯函數(shù)的最簡形式1.化簡的意義從邏輯問題概括出來的邏輯函數(shù)式，不一定是最簡式?；嗠娐?，就是為了降低系統(tǒng)的成本，提高電路的可靠性，以便用最少的門實現(xiàn)它們。例如函數(shù):F=AC+B——1與+1或F=ABC’+AB’C+A’BC+A’B+B+BC——3非+5與+1或2/5/2023652.邏輯函數(shù)的五種基本形式與-或表達式與非-與非表達式或-與表達式或非-或非表達式與-或非表達式2/5/202366

3、邏輯函數(shù)的最簡標準

由于與或表達式最常用，因此只討論最簡與或表達式的最簡標準。

最簡與或表達式為：①與項（乘積項）的個數(shù)最少；②每個與項中的變量最少。2/5/202367常用公式化簡法一、并項法(利用AB+AB’=A)

二、吸收法(利用A+AB=A)

三、消項法(利用公式AB+A’C+BC=AB+A’C)五、配項法(利用公式A+A=A或乘A+A’=1或添多余項AB+A’C+BC)

四、消因子法(利用A+A’B=A+B)

2/5/2023685.5邏輯函數(shù)的最小項之和表達式

在n個變量邏輯函數(shù)中，若m為包含n個因子的乘積項，而且這n個變量均以原變量或反變量的形式在m中出現(xiàn)一次，則稱m為該組變量的最小項。

對n個變量的邏輯函數(shù)，共有2n個最小項。最小項：①定義:2/5/202369最小項之和表達式

任何一個邏輯函數(shù)都可以表示成若干個最小項的和，即最小項表達式，它是一個標準“與—或”表達式，而且這種形式是唯一的?！肁+A’=1例1:Y=ABC’+BC=ABC+BC（A+A’）=ABC’+ABC+A’BC=m6+m7+

m3=m(3,6,7)

最小項表達式2/5/202370化最小項之和表達式的方法:標準“與—或”表達式，而且是唯一的。

例1:Y=AB+BC+AC=m(3,5,6,7)

方法1：利用A+A’=1，缺補方法2：利用真值表

例2:Y=A⊕B⊕C=m(1,2,4,7)

2/5/202371邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法1、最小項及其性質(zhì)（n個變量有2n個最小項、每個最小項有n個相鄰項）2、最小項表達式（唯一）3、卡諾圖化簡法（三變量、四變量、跨互補可消除、

填、圈、寫）4、包含無關項的邏輯函數(shù)化簡（定義、表示、處理）2/5/202372

變量的卡諾圖ABC0001111001013

24

57

6ABCABCABCABCABCABCABCABC三變量卡諾圖BAC2/5/202373

四變量的卡諾圖注：上與下，左與右，對稱，相鄰013

2457

6121315

148911

10ABCD0001111000011110ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD2/5/202374二、用卡諾圖表示邏輯函數(shù)1）由變量數(shù)選定卡諾圖2）所含最小項對應格填1例：Y=A’B’C’D+A’BD’+ACD+AB’

ABCD000111100001111011111111=m(1,4,6,8,9,10,11,15)

2/5/2023755.6.2用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)依據(jù)：相鄰的2個最小項求和，可以合并為一項并 消去一對因子。一、合并最小項的規(guī)則1）兩個相鄰的最小項可以合并為一項,消去一對因子.例2）四個相鄰的最小項可以合并為一項,消去兩對因子.3）八個相鄰的最小項可以合并為一項,消去三對因子.4）2k個相鄰的最小項可以合并為一項,消去k對因子.

ABC000111100111=B’C(A+A’)=B’CY=A’B’C+AB’C利用A+A’=1的關系BAC2/5/202376二、卡諾圖法化簡步驟注：合并及選擇乘積項的原則（1）圈最大（可重圈，但必有一個新1）（2）圈最少（3）包含所有1（4）檢查冗