电工电子下册总复习.ppt

《电工电子下册总复习.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子下册总复习.ppt（72页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第14章 半导体二极管和三极管,14.3 半导体二极管,14.4 稳压二极管,14.5 半导体三极管,14.2 PN结,14.1 半导体的导电特性,基本要求,理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用； 了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 会分析含有二极管的电路。 了解晶体三极管的类型，理解三极管的电流分配、主要参数、特性曲线和放大、饱和、截止三种工作状态。,重点掌握的内容,含有二极管的电路分析与计算； 三极管的放大、饱和、截止三种工作状态分析与计算 三极管的输入输出特性曲线,PN结的单向导电性,1. PN 结加正向电压（正向偏置）,PN

2、 结变窄,P接正、N接负,IF,内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。,PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。,PN 结变宽,2. PN 结加反向电压（反向偏置）,内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。,IR,P接负、N接正,温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。,PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。,伏安特性,硅管0.5V,锗管0.1V。,反向击穿 电压U(BR),导通压降,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去

3、单向导电性。,正向特性,反向特性,特点：非线性,硅0.60.8V锗0.20.3V,死区电压,反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。,二极管的单向导电性,1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。,2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。,3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。,二极管电路分析举例,定性分析：判断二极管的工作状态,导通截止,分析方法：将二极管

4、断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。,若 V阳 V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止,若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。,稳压二极管,1. 符号,UZ,IZ,IZM, UZ, IZ,2. 伏安特性,稳压管正常工作时加反向电压,使用时要加限流电阻,稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。,半导体三极管,基极,发射极,集电极,NPN型,符号：,NPN型三极管,PNP型三极管,电流分配和放大原理,1. 三极管放大的外部条件,发射

5、结正偏、集电结反偏,PNP 发射结正偏 VBVE 集电结反偏 VCVB,从电位的角度看： NPN 发射结正偏 VBVE 集电结反偏 VCVB,1. 输入特性,特点:非线性,死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。,正常工作时发射结电压： NPN型硅管 UBE 0.60.7V PNP型锗管 UBE 0.2 0.3V,2. 输出特性,IB=0,20A,放大区,输出特性曲线通常分三个工作区：,(1) 放大区,在放大区有 IC= IB ，也称为线性区，具有恒流特性。,在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。,（2）截止区,IB 0 以下区域为截止区，有 IC 0 。,在截

6、止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。,饱和区,截止区,（3）饱和区,当UCE UBE时，晶体管工作于饱和状态。 在饱和区，IB IC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。 深度饱和时， 硅管UCES 0.3V， 锗管UCES 0.1V。,输出特性三个区域的特点:,放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB,(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IBIC，UCE0.3V,(3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0,15.1 基本放大电路的组成,15.2 放大电路的静态分析,15.

7、4 静态工作点的稳定,15.8 多级放大电路及其级间耦合,15.5 射极输出器,15.3 放大电路的动态分析,第15章 基本放大电路,基本要求,理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法。 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念。 掌握电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的概念和计算； 理解非线性失真；掌握射极跟随器的特点，了解它的用途。,重点掌握的内容,放大电路静态、动态分析方法； 静态工作点稳定电路； 射极跟随器的特点和应用。,放大电路的性能指标,一、电压放大倍数Au,Ui 和Uo 分别是输入和输出电压的有

8、效值。,Au是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。,二、输入电阻ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,定义：,即：ri越大，Ii 就越小，ui就越接近uS,三、输出电阻ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,基本放大电路的组成,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,(1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。,(IB、UB

9、E) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。,静态工作点,直、流通路和交流通路,因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。,交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。,放大电路的静态分析,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大

10、电路的直流通路。,设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,放大电路的动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,分析方法： 微变等效电路法，图解法。 所用电路： 放大电路的交流通路。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析对象： 各极电压和电流的交流分量。,目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计 打基础。,ib,晶体三极管,微变等效电路,1. 晶体管的微变等效电路,晶体管的B、E之

11、间可用rbe等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,交流通路,微变等效电路,电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时，,因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关。,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,例1：,放大电路输入电阻的计算,放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。,定义：,输入电阻是对交流信号而言的，

12、是动态电阻。,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。,定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。,如何确定电路的输出电阻ro ？,步骤：,1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。,2. 加压求流法。,静态工作点的稳定,静态工作点

13、的计算,估算法:,VB,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,分压式偏置电路,ri 提高,ro不变,射极输出器,因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。,求Q点：,静态分析,直流通路,动态分析,1. 电压放大倍数,电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,微变等效电路,2. 输入电阻,射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关,3. 输出电阻,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,共集电极放大电路(射极输出器)的特点：,1. 电压放大倍数小于1，约等于1; 2. 输入电阻高

14、； 3. 输出电阻低； 4. 输出与输入同相。,多级放大电路及其级间耦合方式,耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,动态: 传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形不失真,输出,多级放大电路的框图,对耦合电路的要求,阻容耦合,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接,1. 静态分析,由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。,两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。,2. 动态分析,微

15、变等效电路,第一级,第二级,第16章 集成运算放大器,16.1 集成运算放大器的简单介绍,16.2 运算放大器在信号运算方面的应用,1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器并掌握其基本分析方法。 3. 理解用集成运放组成的比例、加减运算电路的工作原理,本章要求,第16章 集成运算放大器,重点掌握的内容,运算放大器在信号运算方面的分析与计算。,理想运算放大器及其分析依据,1. 理想运算放大器,Auo ， rid ， ro 0 ， KCMR ,2. 电压传输特性 uo= f (ui),线性区： uo = Auo(u+ u),非线性区：

16、 u+ u 时， uo = +Uo(sat) u+ u 时， uo = Uo(sat),线性区,理想特性,实际特性,饱和区,O,3. 理想运放工作在线性区的特点,因为 uo = Auo(u+ u ),所以(1) 差模输入电压约等于 0 即 u+= u ,称“虚短”,(2) 输入电流约等于 0 即 i+= i 0 ,称“虚断”,电压传输特性,Auo越大，运放的 线性范围越小，必 须加负反馈才能使 其工作于线性区。,O,1. 反相比例运算,2. 同相比例运算,uo = ui ， Auf = 1,3. 电压跟随器,4. 反相加法运算电路,5. 同相加法运算电路,6. 减法运算电路,7. 积分运算电路

17、,8. 比例-积分运算电路,9. 微分运算电路,10. 比例-微分运算电路,if,第20章 门电路和组合逻辑电路,20.1 脉冲信号,20.2 基本门电路及其组合,20.5 逻辑代数,20.6 组合逻辑电路的分析与综合,基本要求,掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。 会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。 会分析和设计简单的组合逻辑电路。,重点掌握的内容,逻辑函数化简 组合逻辑电路的分析和综合。 逻辑输入输出波形分析,分立元件门电路,逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的

18、逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。,门电路的基本概念,基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。,逻辑表达式： Y = A B,1. “与”逻辑关系,2. “或”逻辑关系,逻辑表达式： Y = A + B,3. “非”逻辑关系,4. “与非”逻辑关系,5. “或非”逻辑关系,例：根据输入波形画出输出波形,A,B,&,A,1. 常量与变量的关系,逻辑代数运算法则,2. 逻辑代数的基本运算法则,自等律,0-1律,重叠律,还原律,互补律,交换律,2. 逻辑代数的基本运算法则,结合律,分配律,反演律,逻辑函数的表示方法,1. 逻辑状态表,2. 逻辑式,取 Y=“1”( 或Y=“0” )

19、 列逻辑式,用“与”“或”“非”等运算来表达逻辑函数的表达式。,(1)由逻辑状态表写出逻辑式,3. 逻辑图,4 卡诺图,应用逻辑代数运算法则化简,（1）并项法,（2）配项法,（3）加项法,（4）吸收法,应用卡诺图化简逻辑函数,将取值为“1”的相邻小方格圈成圈， 所圈相邻小方格的个数应为2n，(n=0,1,2) 圈的个数应最少 每个“圈”要最大 每个“圈”至少要包含一个未被圈过的最小项,卡诺图化简法：保留一个圈内最小项的相同变量，而消去相反变量。,组合逻辑电路的分析与综合,组合逻辑电路框图,组合逻辑电路的分析,(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式,(2) 运用逻辑代数化简或变换,(3) 列逻辑状态表,(4) 分析逻辑功能,已知逻辑电路,确定,逻辑功能,分析步骤：,组合逻辑电路的综合,设计步骤如下：,