技师培训模数电课件

维修电工技师培训

——模拟电路

第一部分：用数字表示器件电极的数目。2－二极管；3－三极管

第二部分：用汉语拼音字母表示器件的材料和极性。

对二极管：A－N型锗材料；B－P型锗材料；C－N型硅材料；D－P型硅材料

对三极管：A－PNP型锗材料；B－NPN型锗材料；C－PNP型硅材料；D－NPN型硅材料；E－化合物材料考点1：我国半导体器件的命名方法

第三部分：用汉语拼音字母表示器件的类型。

P－普通管；V－微波管；W－稳压管；C－参量管；

Z－整流管；L－整流堆；S－隧道管；N－阻尼管；U－光电器件；K－开关管；X－低频小功率管；G－高频小功率管；D－低频大功率管；A－高频大功率管；T－半导体闸流管(可控硅整流器)；Y－体效应器件；B－雪崩管；J－阶跃恢复管；CS－场效应器件；BT－半导体特殊器件；FH－复合管；PIN－PIN型管；JG－激光器件

第四部分：用数字表示器件序号

第五部分：用汉语拼音表示规格的区别代号考题：1、国产集成电路系列和品种的型号命名，由（）部分组成。2、2CP表示（），2CW表示（）。2）阻容耦合优点：各级静态工作点彼此独立。电路的分析、设计和调试简单易行。缺点：低频特性差、不便于集成。3）变压器耦合优点：各级工作点彼此独立、电路的分析、设计和调试简单易行、实现阻抗变换。缺点：低频特性差、不便于集成。4）光电耦合器以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件，抗干扰性能强，无触点且输入与输出在电气上完全隔离。

后一级电路作为前一级电路的负载，因此后一级电路的输入电阻为前一级电路的负载电阻前一级电路作为后一级电路的信号源，前一级电路的输出电阻作为后一级电路的信号源的内阻对于整个电路来说：Ri=Ri1Ro=Ron考题：1、多级放大电路耦合方式有哪些？简述其优缺点？参数理想对称：Rb1=Rb1，Rc1=Rc1，Re1=Re1;T1、T2在任何温度下特性均相同。考点4：典型差分放大电路（分立元件）采用电路参数完全相同，管子特性完全相同的电路，则两管子的集电极电位UCQ1和UCQ2同步变化：能够抑制温漂共模信号Ui1与Ui2为大小相等，极性相同的输入信号（共模信号）时，输出电压。差分放大电路对共模信号有很好的抑制作用差模信号Ui1与Ui2为大小相等，极性相反的输入信号（差模信号）时，输出电压差分放大电路对差模信号能够实现放大考题：1、若加在差分放大器两输入端的信号Ui1与Ui2（），则称为共模输入信号。2、若加在差分放大器两输入端的信号Ui1与Ui2（），则称为差模输入信号。△iE1=－△iE2，Re中电流不变，即Re对差模信号无反馈作用。差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即差模信号作用时的动态分析差模放大倍数动态参数：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。实质：共模抑制比越大，表明电路的抑制温漂的能力越强。

根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。考点6常用电子元器件介绍1）电容（隔直流通交流）

电容的作用：1）应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用

1.滤波：在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容（容量和耐压值），利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。滤波实质：滤波就是充电，放电的过程。※电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越小高频越容易通过。2.旁路：旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。3.去藕：去藕电容就是起到电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。※旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。4.储能：储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。2）应用于信号电路，主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用：

1.耦合：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合．2.振荡/同步:包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。3.时间常数:常见的R、C串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时，电容（C）上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。考题：1、简述电容器的作用？2、电容滤波的实质是（），电容具有（）特性。2）电感：通直流，阻交流1.电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。2.

自感：线圈中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化，由于原磁场是线圈中的电流产生的，自感电动势阻碍通过线圈的电流发生变化。自感电动势的的大小，正比于线圈中电流的变化率，与线圈中电流大小无关。3.互感：在通过交流的电感线圈的交变磁场中，放置另一个电感线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈，并且在该线圈中产生感应电动势，我们将这种现象称之为互感。电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理。

4.电感线圈的作用：1）阻流作用：线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。2）调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。4）变压器变压器是将一种交流电转换成同频率的另一种交流电的静止设备负载：将变压器的一次侧绕组接交流电源，二次侧绕组与负载连接，这种运行方式称为负载运行

满载：是指用电设备的总功率与变压器额定容量相等。即PL=ULIL与P额=U额I额。空载：是指变压器不带负荷时的状态，即将变压器的一次侧绕组接交流电源，二次侧绕组与开路连接变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压、电流和阻抗的器件

变压器作用：1.在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电,到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用,以此减少传输过程中电能的损耗;2.在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市电电压,再通过整流和滤波,得到电路所需要的直流电压;3.在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹配等等。5）互感器1.定义：一种专门用作变换电流电压的特种变压器。2.作用：①将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V)和小电流(5A或1A)，供给测量仪表和保护装置使用。②将二次设备与高压部分隔离，保护工作人员的安全；互感器二次侧均接地，这样可防止当一/二次绝缘损坏时，在二次设备上发生高压危险。3.结构：主要由一次绕组、二次绕组和铁心构成，并且一次、二次和铁心之间都绝缘。4.电流互感器：

电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器相似。

电流互感器的原理接线如图：电流互感器的工作特点：1)一次侧电流：一次绕组串联在所测量的一次回路中，并且匝数很少。因此，一次绕组中的电流I完全取决于被测回路的负荷电流，而与二次绕组电流大小无关。电流互感器的工作特点:2)二次侧电流：二次绕组中的匝数N2很多，是一次绕组匝数的若干倍。二次绕组的电流完全取决于一次绕组电流。3)电流互感器的二次回路中所串接的负载，是测量仪表和继电器的电流线圈。它们的阻抗都小，因此电流互感器在正常工作时，二次侧接近于短路状态，这是与普通电力变压器的主要区别。电流互感器二次回路必须接地，其目的是为了防止当一、二次之间绝缘被破坏时，对二次设备与人身造成危害，所以一般宜在配电装置处经端子接地。5.电压互感器：1.两个单相电压互感器接成V-V形接线方式两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上，一次绕组不能接地，二次绕组为安全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。1)只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；2）不能测量相电压；3）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为100V。当继电保护装置和测量表计只需用线电压时，可采用这种接线方式。

ABCabc····100V2.三个单相电压互感器接成星形接线方式i·········abcn。。n一次绕组接成星形,互感器接于相－地之间,因此,测量的是相对地电压,而并非各相与中性点之间电压，一次绕组接地属于工作接地。电压互感器的一次绕组阻抗极高，即使是在中性点直接接地或经消弧线圈接地的系统中，虽然电压互感器一次绕组中性点接地，但并不表示该系统中性点接地。电压互感器的保护措施电压互感器一次侧熔断器的作用：（1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防止事故扩大；（2）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器（1）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器制造困难；（2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性比较小；（3）110kV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电压运行。电压互感器的二次侧：（1）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。（2）计量、测量二次绕组装设熔断器。（3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。考题：1、电压互感器的二次回路中必须加熔断器吗？说明原因？2、电流互感器的二次回路中必须加熔断器吗？说明原因？3、110kV及以上系统，电压互感器一次回路可以不装熔断器，解释原因？4、简述互感器的作用？5、电流互感器正常工作时二次侧回路可以（）。A断开B短路C装熔断器D接无穷大电阻6、在检修或更换主电路电流表时，将电流互感器二次回路（），即可拆下电流表。A断开B短路C不用处理D切掉熔断器正向导通，反向截止，当二极管外加电压时，反向电流很小，且不随反向电压变化

6）二极管特殊二极管简介肖特基二极管（SBD）是一种低功耗、大电流、超高速半导体器件。其显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。肖特基二极管多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。常用在彩电的二次电源整流,高频电源整流中。SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。肖特基二极管（SBD）的主要特点：

1）正向压降低：由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V）。

2）反向恢复时间快：由于SBD是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。

3）工作频率高：由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。

4）反向耐压低：由于SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿，所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。7）双极型三极管三极管工作在放大区的条件：发射结正偏，集电结反偏

晶体管的集电极与发射极之间的正反向阻值都应大于2kΩ，如果两个方向的阻值都很小，则可能是击穿了三种接法比较：Uce=VCC-Ic*Rc

共射：既可以放大电压，又可以放大电流，输入与输出反相位，输入电阻居中，输出电阻较大，频带窄。基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的。

共集：不能放大电压、可以放大电流，具有电压跟随的特点，输入信号与输出信号同相位，输入电阻大、输出电阻小

共基：不能放大电流，可以放大电压，输入信号与输出信号同相位，输入电阻小，输出电阻和共射电路相当，频带宽，高频响应好

场效应管绝缘栅型场效应管的工作频率最高可以达到1MHz，但通常只有几百到400Hz左右场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件(MOSFET)

它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管晶体三极管中有两种不同极性电荷的载流子参与导电，故称为双极型晶体管（BJT）考题：1、简述单极型晶体管和双极型晶体管的区别？2、场效应管的低频跨导gm是描述栅极、源级电压对漏极电流控制作用的重要参数，其数值越大，场效应管的控制能力越强。考题1、在图中所示放大电路，已知Ucc=6V、Rc=2KΩ、RB=200K=50。若RB减小，三极管工作在(C)状态。A、放大B、截止C、饱和D、导通考题2、画放大电路的交流通路时，电容可以看做开路，直流电源可视为短路。（×）考题3、单极型器件是仅依靠单一的多数载流子导电的半导体器件。（√）考题4、晶体三极管作为开关使用时，应工作在放大状态。（×）考题5、双极型晶体管和场效应管的驱动信号为（）。A均为电压控制B均为电流控制C双极型晶体管为电压控制，场效应管为电流控制D双极型晶体管为电流控制，场效应管为电压控制考题6、（）的本质是一个场效应管。A肖特基二极管B电力晶体管C可关断晶闸管D绝缘栅双极晶体管（IGBT）考题7、高性能的高压变频调速装置中，主电路的开关器件采用（）。A快速恢复二极管B绝缘栅双极晶体管C电力晶体管D功率场效应晶体管考点7集成运算放大器一、集成电路的特点1.电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。2.输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。3.NPN管和PNP管配合使用，从而改进单管的性能。4.大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载，提高电路性能。二、集成运算放大器的原理电路T3T4T5T1T2IS与uo反相

u+

u–反相输入端同相输入端与uo同相输入级中间级输出级对输入级要求：尽量减小零漂,提高KCMRR，输入阻抗ri

尽可能大对中间级要求：足够大的电压放大倍数。对输出级要求：带负载能力强,有足够的输出电流io

.输出阻抗ro小三集成运算放大器的主要参数☆输入失调电压VOS☆输入失调电流lOS☆开环差模放大倍数Au☆共模抑制比CMRR☆最大共模输入电压Vctam☆转换速率SR

输入失调电压VOS测试图输入失调电压VOS表达式◆输入失调电压VOS

当输入信号为零时，由于运放内差分放大器的不对称性，导致输出信号不为零，这种现象称为运算放大器失调。为使输出电压为零，而在输入端加入一补偿电压，该补偿电压即叫做输入失调电压VOS，下图为测试电路图。调整电位器RM，使输出电压为零，此时输入端电压表指示设为Vi，那么失调电压可用下式表示：输入失调电压VOS闭环测试图输入失调电压VOS表达式◆输入失调电压VOS输入失调电压实际上就是在输入电压为零时的运放输出电压折合到输入端的电压值，也可采用闭环的方法进行测量，下图给出了测试原理图和计算公式：VOS=VO/AVI-B测量电路图

I＋B测量电路图◆输入失调电流IOS运放失调情况下，为使其输出为零而在输入端所加的补偿电流，称为输入失调电流。输入失调电流实际上是输入信号为零时，运放两个输入端的基极偏置电流之差，测试电路和计算公式如下：IOS=I-B－I+B开环差模放大倍数AV测试电路图◆开环差模放大倍数AV开环差模放大倍数是指放大器在没有外部反馈时的差模直流电压放大倍数，即放大器开环时的输出电压VO与差模输入电压Vi之比。常采用交直流闭环法。测试电路可采用下图电路。图中放大器通过Rf、R1、R2完成直流闭环，通过Rf、C、R完成交流闭环。共模抑制比CMRR测试电路图◆共模抑制比CMRR运算放大器差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数AC之比称为共模抑制比CMRR，CMRR反映了放大器对共模信号的抑制能力，测试电路如下。最大共模输入电压测试电路图◆最大共模输入电压最大共模输入电压ViCM是指运放输出不失真时的最大共模输入电压峰值。下图是ViCM测试电路。转换速率SR测试电路图◆转换速率SR当给运放输入一个大的阶跃电压时，放大器输出电压的最大变化速率称为转换速率，由于转换速率与闭环电压放大倍数有关，因而一般都规定在增益为1或反相组态下进行测试，下图为测试电路。被测放大器接成电压跟随器，输入信号是前后沿陡直的大幅度方波，在示波器上观察到的输出电压的波形如下图所示。由输出波形的前后沿过渡区求得SR

ri

大:几十k

几百k一、理想运算放大器的概念KCMRR很大ro

小：几十几百Ao

很大:104107集成运算放大器的线性应用＋uo∞u+u-1.理想运算放大器的条件ri

=

KCMMRR

=

ro

=

0Ao

=

uo2.电压传输特性uo实际传输特性理想传输特性线性区非线性区非线性区

为了便于分析集成运放的线性应用，我们还需要建立“虚短”与“虚断”这两个概念。(1)由于集成运放的差模开环输入电阻Rid→∞，输入偏置电流IB≈0，不向外部索取电流，因此两输入端电流为零。即Ii-=Ii+=0，这就是说，集成运放工作在线性区时，两输入端均无电流，称为“虚断”。(2)由于两输入端无电流，则两输入端电位相同，即U-=U+。由此可见，集成运放工作在线性区时，两输入端电位相等，称为“虚短”。

运算放大器的基本电路有反相输入式、同相输入式两种。反相输入式是指信号由反相端输入，同相输入式是指信号由同相端输入，它们是构成各种运算电路的基础。

1.反相输入式放大电路图5.1所示为反相输入式放大电路，输入信号经R1加入反相输入端，Rf为反馈电阻，把输出信号电压Uo反馈到反相端，构成深度电压并联负反馈。二、运算放大器的基本电路反相输入式放大电路1)“虚地”的概念由于集成运放工作在线性区，U+=U-、Ii+=Ii-，即流过R2的电流为零。则U+=0，U-=U+=0，说明反相端虽然没有直接接地，但其电位为地电位，相当于接地，是“虚假接地”，简称为“虚地”。“虚地”是反相输入式放大电路的重要特点。2)电压放大倍数在图5.1中由于I

i-=I′i=0,则If=Ii,即式中Auf是反相输入式放大电路的电压放大倍数。上式表明：反相输入式放大电路中，输入信号电压Ui和输出信号电压Uo相位相反，大小成比例关系，比例系数为Rf/R1，可以直接作为比例运算放大器。当Rf=R1时，Auf=-1,即输出电压和输入电压的大小相等，相位相反，此电路称为反相器。同相输入端电阻R2用于保持运放的静态平衡，要求R2=R1∥Rf。R2称为平衡电阻。3)输入电阻、输出电阻由于U-=0，所以反相输入式放大电路输入电阻为由于反相输入式放大电路采用并联负反馈，所以从输入端看进去的电阻很小，近似等于R1。由于该放大电路采用电压负反馈，其输出电阻很小（Ro≈0）。4)主要特点（1）集成运放的反相输入端为“虚地”（U-=0），它的共模输入电压可视为零，因此对集成运放的共模抑制比要求较低。（2）由于深度电压负反馈输出电阻小（Ro≈0），因此带负载能力较强。（3）由于并联负反馈输入电阻小（Ri=R1），因此要向信号源汲取一定的电流。

2.同相输入式放大电路图5.2所示电路为同相输入式放大电路，输入信号Ui经R2加到集成运放的同相端，Rf为反馈电阻，R2为平衡电阻（R2=R1∥Rf）。1)虚短的概念对同相输入式放大电路，U-和U+相等，相当于短路，称为“虚短”。由于U+=Ui，U-=Uf，则U+=U-=Ui=Uf。由于U+=U-，则又由于U+=U-≠0，所以，在运放的两端引入了共模电压，其大小接近于Ui。2)电压放大倍数由图5.2可见R1和Rf组成分压器，反馈电压由于Ui=Uf，则由上式可得电压放大倍数上式表明：同相输入式放大电路中输出电压与输入电压的相位相同，大小成比例关系，比例系数等于(1+Rf/R1)，此值与运放本身的参数无关。在图5.2中如果把Rf短路(Rf=0)，把R1断开(R1→∞)，则电压跟随器

3)输入电阻，输出电阻由于采用了深度电压串联负反馈，该电路具有很高的输入电阻和很低的输出电阻。(Rif→∞，Ro→0)。这是同相输入式放大电路的重要特点。4)主要特点同相输入式放大电路属于电压串联负反馈电路，主要特点如下：（1）由于深度串联负反馈，使输入电阻增大，输入电阻可高达2000MΩ以上。（2）由于深度电压负反馈，输出电阻Ro→0。（3）由于U-=U+=Ui，运放两输入端存在共模电压，因此要求运放的共模抑制比较高。通过对反相输入式和同相输入式运放电路的分析，可以看到，输出信号是通过反馈网络反馈到反相输入端，从而实现了深度负反馈，并且使得其电压放大倍数与运放本身的参数无关。采用了电压负反馈使得输出电阻减小，带负载能力增强。反相输入式采用了并联负反馈使输入电阻减小，而同相输入式采用了串联负反馈使输入电阻增大。利用集成运放在线性区工作的特点，根据输入电压和输出电压关系，外加不同的反馈网络可以实现多种数学运算。输入信号电压和输出信号电压的关系Uo=f(Ui)，可以模拟成数学运算关系y=f(x)，所以信号运算统称为模拟运算。尽管数字计算机的发展在许多方面替代了模拟计算机，但在物理量的测量、自动调节系统、测量仪表系统、模拟运算等领域仍得到了广泛应用。三、集成运放的线性应用反相输入运算关系uiuoi1ifidRFR1R2虚断路

id

0虚地uii1

=

—–R1uif

=

–—oRFi1

ifAf

=

—=–—uouiRfR1——反相比例

当Rf=R1=R时：Af

=

—=–1u0ui——反相器

同相输入比例运算电路RFRR12uoi1if同相比例运算电路运算关系

uo

=

1+

u+RFR1

=

1+

ui

RF

R1虚断路id

0虚短路uiu=+uu

=

——–o

-R1R1

RF+u-u=+故有：

Auf

=

uoui

=

1+

RFR1——同相输入比例器uiidu+u_电压跟随器当R1=∞,Rf=0时uo

=uiRRF同相跟随器uouiRFRR12uoi1if同相比例运算电路ui（2）加、减运算电路1、加法运算电路fu

obui1

ui3ui2

i1i2i3if1ＲＲ3ＲＲＲ2Rb=R1

//R2

//R3

//Rf反相加法运算电路ui1

Fu

oPui3ui2

i1i2i3if1ＲＲ3ＲＲＲ2

u

=–(

+

+

)

ui2

oui1

ui3

RFRFRFR1R2R3i-因i-=0，故i1+i2+i3=if即ui1u-——R1ui2u-——R2+ui3u-——R3+u0——Rfu-=u_u_又——“虛地”uoR1R2R3ui2ui1RFR1R2R3

=

1+

ui2

uoRFR1R2

+

R3R3-

ui1RFR1当R1=Rf=R2=R3时u0=

ui2－ui1—减法运算电路R1uoi1积分器uiCifucic

duCdt

C

—–iC

=依据u-=u+

…虚地R’i1=ifuR1i1

=——,iif

=－C——dtdu0=

–

——–uoCR1１uidt∫得:（3）积分、微分运算电路微分器uuOiC

duidtuo=

–

RF

C

–—uouiＲＲF由于微分和积分互为逆运算，将电容与电阻位置对调即可。输入与输入出的关系式为若输入为方波则输出波形为集成运放在“开环”或“正反馈”工作时处于此状态，如：非线性电压比较器。电路及电压传输特性:1.过零电压比较器

四集成运算放大器的非线性应用

输入电压ui与0比较——1)当ui＞0时→运放处于负饱和态→uO=uOL(uOL为低电平)2)当ui＜0时→运放处于正饱和态→uO=uOH(uOH为高电平)。由于在ui=0时输出电压发生翻转，称“过零电压比较器”。设过零电压比较器输入正弦信号(ui)如图，可得输出波形2.(同相输入)单门限电压比较器ui与标准电压UREF比较——1)当ui＞UREF时→uO=UOH2)当ui＜UREF时→uO=UOL稳压管的作用——将输出高、低电平钳制在其稳压值UZ上即：输出高电平时UOH=+UZ输出低电平时UOL=–UZ练习：设UREF=3V、ui=10sinωt(V)，画输出uO的波形(UZ=5V)。过零电压比较器是单门限电压比较器在UREF=0时的一个特例单门限电压比较器的缺点——抗干扰能力差电路及电压传输特性:分析：1)当ui很小时→uO=UOH=+UZ此时同相输入端电压为：UP+=+

UP+——作为比较值，称“上门限电平”（UP+不变）

2)当ui↑→ui＞UP+时→uO=UOL=－UZ，此时同相输入端的电压变为：UP－=+

3)可见UP－＜UP+→当输入继续↑→比较器输出将维持低电平→当输入由大变小至ui＜UP－时→比较器输出由低翻转为高电平4)迟滞比较器有两个门限电压UP－和UP+，定义：回差电压（门限宽度）△U=UP+

－UP－=（UOH－UOL）

△U↑→抗干扰能力越强→但分辨度↓考题：1、对于线性放大电路，当输入信号幅度减小后，其电压放大倍数也随之减小。（×）2、放大电路引入负反馈，能够减小非线性失真，但是不能消除失真。（√）3、放大电路中的负反馈，对于在前向通路中产生的的干扰、噪声和失真有抑制作用，但对输入信号中含有的干扰信号等没有抑制能力。（√）4、集成运算放大器的输入级一般采用差动放大电路，其目的是要获得很高的电压放大倍数。（×）

5、集成运算放大器的内部电路一般采用直接耦合方式，因此它只能放大直流信号，而不能放大交流信号。（×）6、只要是理想运算放大器，不论它工作在线性状态还是非线性状态，其反相输入端和同相输入端均不从信号源索取电流。（√）7、实际的运算放大器在开环时，其输出很难调整到零电位，只有在闭环时才能调整到零电位。（√）8、基本运算放大电路由运算放大器、信号输入端到反相输入端的电阻和输出端到反相输入端之间的反馈电容组成。（√）9、集成运算放大器输入级采用的是基本放大电路。（×）10、衡量一个集成运算放大器内部电路对称程度的高低，是用（）进行判断的。

A）输入失调电压B）输入电阻Ｃ)最大差模输入电压Ｄ)最大共模输入电压11、集成运算放大器工作于非线性区时，其电路主要特点是（）。

A）具有负反馈B）具有正反馈或无反馈Ｃ)具有正反馈或负反馈Ｄ)无反馈或负反馈

12、比较器的阈值电压是指（）。

A）使输出电压翻转的输入电压

B）使输出达到最大幅值的基准电压Ｃ)输出达到的最大幅值电压Ｄ)使输出达到最大幅值电压时的输入电压

13、运算放大器基本上是由高输入阻抗（）放大器、高增益电压放大器和低阻抗输出器组成。差动14、运算积分放大器采用和反馈电容CF并联的高值反馈电阻RF来（），获得较小的温漂和较好的稳定性。降低噪声

15、用于将矩形波转化为尖脉冲的电路是（）电路。微分考点8电路板测绘

考题：1、如图所示，双面印制电路板虚线为电路板正面，实线为印制电路板反面，根据图中所示器件名称或参数绘制出原理图。（15分）

考题1、电气测绘时，在了解连线之间的关系后，要把所有电器（或元件）的（）画出来。位置2、在开始测绘时，应该首先把（）测绘出来。控制电源考点7振荡电路※自激振荡※RC振荡电路※LC振荡电路

※RLC串联谐振

正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。一自激振荡常用的正弦波振荡器LC振荡电路:输出功率大、频率高。RC振荡电路:输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。考题：1、正弦波振荡电路的类型很多，对于不同的振荡频率，所采用的振荡电路类型不同。若要求振荡频率较高，并且振荡频率稳定，应采用（）。ARC振荡电路B电感三点式振荡电路C电容三点式振荡电路D石英晶体振荡电路1Su1.自激振荡放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。开关合在“1”为无反馈放大电路。21Su开关合在“2”为有反馈放大电路，开关合在“2”时,，去掉ui

仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。自激振荡状态22.自激振荡的条件(1)幅度条件：(2)相位条件：n是整数

相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；

幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A或反馈系数F达到)。自激振荡的条件3.起振及稳幅振荡的过程设：Uo

是振荡电路输出电压的幅度，B是要求达到的输出电压幅度。起振时Uo

0，达到稳定振荡时Uo

=B。起振过程中Uo

<B，要求AuF

>

1，稳定振荡时Uo

=B，要求AuF

=

1，从AuF

>

1到AuF

=

1，就是自激振荡建立的过程。可使输出电压的幅度不断增大。使输出电压的幅度得以稳定。起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。4.正弦波振荡电路的组成(1)放大电路:放大信号(2)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是

放大电路的输入信号(3)选频网络:保证输出为单一频率的正弦波

即使电路只在某一特定频率下满

足自激振荡条件(4)稳幅环节:使电路能从AuF

>1，过渡到

AuF

=1，从而达到稳幅振荡。二RC振荡电路RC选频网络正反馈网络同相比例电路放大信号用正反馈信号uf作为输入信号选出单一频率的信号1.电路结构uf–+R++∞RFR1CRC–uO–+2.RC串并联选频网络的选频特性传输系数：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析上式可知：仅当=o时，达最大值，且u2与u1同相，即网络具有选频特性，fo决定于RC。u1u2u2与u1波形相频特性（f）fo幅频特性ffo133.工作原理输出电压uo经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf

作为同相比例电路的输入信号ui。(1)起振过程(2)稳定振荡

A

=

0，仅在f

0处F=

0满足相位平衡条件，所以振荡频率f

0=12RC。改变R、C可改变振荡频率RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。(3)振荡频率

振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率的调整++∞RFRCC–uO–+SSR1R2R3R3R2R1改变开关K的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调；改变电容C的大小可实现频率的细调。振荡频率（4）起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件AuF

=1，|F|=1/3，则起振条件AuF

>1，因为|F|=1/3，则考虑到起振条件AuF

>1,一般应选取RF

略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。三LC振荡电路

LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。1变压器反馈式LC振荡电路1.电路结构正反馈2.振荡频率

即LC并联电路的谐振频率uf+–LC+UCCRLC1RB1RB2RECE－－放大电路选频电路反馈网络2三点式LC振荡电路1.电感三点式振荡电路正反馈放大电路选频电路反馈网络+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－振荡频率

通常改变电容C来调节振荡频率。反馈电压取自L2振荡频率一般在几十MHz以下。2.电容三点式振荡电路正反馈放大电路反馈网络－－振荡频率

通常再与线圈串联一个较小的可变电容来调节振荡频率。反馈电压取自C2+UCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC反相振荡频率可达100MHz以上。选频电路问题：在纯电阻电路、纯电感电路、纯电容电路中，电路两端的电压和电流的大小、相位关系分别是怎样的？(设i=Imsinwt)答：大小关系：纯电阻电路——UR=IR纯电感电路——UL=IXL纯电容电路——UC=IXC由电阻、电感、电容相串联所组成的电路，叫做R—L—C串联电路。一、R-L-C串联电路的电压与电流的大小关系

设电路中电流为i=Imsin(t)

uR=RImsin(t)，uL=XLImsin(t

90)，uC=XCImsin(t

90)根据基尔霍夫电压定律(KVL)，在任一时刻A、B两端的总电压u的瞬时值为u=uR

uL

uC作出相量图

设UL>UCUL+UC..I.UR.UC.ULU..由相量图可得各电压间的大小关系为电压三角形将上式进行转换可得到R-L-C串联电路的欧姆定律表达式，即在上式中，|Z|称为电路的阻抗，单位为欧姆（），其中X=XL

XC叫做电抗

阻抗三角形由电压三角形、阻抗三角形可以看出总电压与电流的相位差为

R-L-C串联电路的电压与电流的相位关系

上式中

叫做阻抗角，体现了总电压与总电流之间的相位关系，即总电压（超前或滞后或同相或反相）于总电流1、电感性电路当XL>XC时，则UL>UC，阻抗角φ>0，电路呈电感性，电压超前电流φ角。2、电容性电路当XL<XC时，则UL<UC，阻抗角φ<0，电路呈电容性，电压滞后电流φ角。3、电阻性电路

当XL=XC时，则UL=UC，阻抗角φ=0，电路呈电阻性，且总阻抗最小，电压和电流同相。电感和电容的无功功率恰好相互补偿。电路的这种状态称为串联谐振。串联谐振时，电路中的电流达到最大值。R-L-C串联电路的电感性、电容性和电阻性

考题：1、电容三点式正弦振荡器属于（）振荡电路。

ARCBRLCLCD石英晶体

2、当RLC串联电路发生谐振时，电路中的电流将达到最大值。（√）考点8、电子管工作在放大状态时的分类甲类放大：输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件，以场效应管为例：若固定栅偏压高于截止栅压，而且在栅极输入整个变化过程中电子管都处于导电状态乙类放大：输入信号在整个周期内只有半个周期器件处于导通状态甲乙类放大：输入信号在整个周期内有半个周期以上器件处于导通状态丙类放大：输入信号在整个周期内器件的导通时间小于半个周期考题：1、简述电子管工作在放大状态时的可以分为那几类并简要说明？OCL电路：无输出电容的功放电路OTL电路和BTL介绍：OTL电路和BTL介绍：考题：1、简要叙述功率放大器电路的三种基本类型及其特点？考点9、直流电源的组成及各部分的作用一、电源变压器变压和隔离二、整流正弦电压→单一方向的脉动电压三、滤波平滑输出电压四、稳压使输出直流电压基本不变整流电路的分析方法及其基本参数一、单相半波整流电路工作原理整流电路整流—交流电变为单向脉动直流电主要参数1、输出电压平均值UO(AV)2、负载电流的平均值I(OAV)3、整流输出电压的脉动系数S

S=基波峰值/平均值=UOM/UO（AV)

对于半波整流:

二极管的选择

二极管承受的最大反向电压Urmax流经二极管的正向平均电流单相桥式整流电路一、单相桥式整流电路的组成

正半周负半周工作原理

输出电压平均值和输出电流平均值二极管的选择

1、二极管整流电流ID(AV)=IO（AV)/2=0.9U2/2RL=0.45U2/RL2、二极管承受的最大反向电压滤波电路电容滤波电路

滤波目的：滤去单向脉动电压中的交流分量(纹波分量），在直流电源中，滤波电路采用无源电路串联型稳压电路的方框图考点9数字电路基础知识5V(V)0t(ms)1020304050数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。

一、模拟信号与数字信号模拟信号——时间连续数值也连续的信号。如速度、压力、温度等。数字信号——在时间上和数值上均是离散的。如电子表的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。

有两种逻辑体制：

正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。

负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。

下图为采用正逻辑体制所表的示逻辑信号：二、正逻辑与负逻辑

数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。

逻辑0

逻辑0

逻辑0

逻辑1

逻辑1

三、数字信号的主要参数

一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描绘：Vm——信号幅度。T——信号的重复周期。tW——脉冲宽度。q——占空比。其定义为：

5V(V)0t(ms)twTVm数制例1.2.1

将二进制数10011.101转换成十进制数。解：将每一位二进制数乘以位权，然后相加，可得(10011.101)B＝1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＝（19.625)D一、几种常用的计数体制

1.十进制(Decimal)

2.二进制(Binary)

3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）二、不同数制之间的相互转换

1．二进制转换成十进制例1.2.2

将十进制数23转换成二进制数。

解：用“除2取余”法转换:

2.十进制转换成二进制则（23)D=（10111)B考题：1、若欲对160个符号进行二进制编码，则至少需要（）位二进制数。1.3二—十进制码（BCD码）

BCD码——用二进制代码来表示十进制的0～9十个数。

要用二进制代码来表示十进制的0～9十个数，至少要用4位二进制数。

4位二进制数有16种组合，可从这16种组合中选择10种组合分别来表示十进制的0～9十个数。

选哪10种组合，有多种方案，这就形成了不同的BCD码。

位权0123456789十进制数842100000001001000110100010101100111100010018421码242100000001001000110100101111001101111011112421码0011010001010110011110001001101010111100000000010010001101001000100110101011110054215421码无权余3码

常用BCD码

1.4数字电路中的二极管与三极管(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。一、二极管的开关特性1．二极管的静态特性

可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开关。当外加电压vi为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二极管相当于一个断开的开关。

二、三极管的开关特性1．三极管的工作状态

（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，

IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图中的A点。

三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压

再减小Rb，IB会继续增加，但IC不会再增加，三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型值为：VCES≈0.3V。

三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞IBS电压条件为：集电结和发射结均正偏

（2）饱和状态：VI不变，继续减小Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应E点。此时的集电极电流用ICS表示，基极电流用IBS表示，有:工作状态截止放大饱和条件工作特点偏值情况集电极电流管压降近似的等效电路C、E间等效电阻

三种工作状态比较发射结电压＜死区电压发射结正偏集电结反偏发射结正偏集电结正偏很大相当开关断开可变很小相当开关闭合

一般地说，若输入逻辑变量A、B、C…的取值确定以后，输出逻辑变量L的值也唯一地确定了，就称L是A、B、C的逻辑函数，写作：

L=f（A，B，C…）逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个突出的特点：（1）逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0和1。（2）函数和变量之间的关系是由“与”、“或”、“非”三种基本运算决定的。例1.6.4

写出如图所示逻辑图的函数表达式。考题：由函数表达式可以画出逻辑图。（重点）解：解：逻辑运算电路，采用TTL与非门电路组成逻辑代数基础逻辑代数中的三种基本运算：与、或、非TTL与非门举例——74007400是一种典型的TTL与非门器件，内部含有4个2输入端与非门，共有14个引脚。引脚排列图如图所示。（b）用TTL门电路驱动5V低电流继电器，其中二极管D作保护，用以防止过电压。电路带负载时的接口问题1．对于电流较小、电平能够匹配的负载可以直接驱动。（a）用TTL门电路驱动发光二极管LED，这时只要在电路中串接一个约几百W的限流电阻即可。2．带大电流负载（a）可将同一芯片上的多个门并联作为驱动器。（b）也可在门电路输出端接三极管，以提高负载能力。（2）对于或非门及或门，多余输入端应接低电平，比如直接接地；也可以与有用的输入端并联使用。3.多余输入端的处理

（1）对于与非门及与门，多余输入端应接高电平。如直接接电源正端，在前级驱动能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。一、逻辑代数的基本公式吸收律反演律分配律结合律交换律重叠律互补律公式10—1律对合律名称公式2基本公式逻辑函数的最小项表达式

解：

=m7+m6+m3+m1解：

=m7+m6+m3+m5=∑m（3,5,6,7）

任何一个逻辑函数表达式都可以转换为一组最小项之和，称为最小项表达式。

例1：将函数转换成最小项表达式。

例2：

将函数转换成最小项表达式。组合逻辑电路的分析方法一.组合逻辑电路的特点电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。

组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：L1=f1（A1、A2、…、Ai）L2=f2（A1、A2、…、Ai）……Lj=fj（A1、A2、…、Ai）

组合逻辑电路的分析方法分析过程一般包含以下几个步骤：例3.3.1：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。解：（1）由逻辑图逐级写出表达式（借助中间变量P）。（2）化简与变换：（3）由表达式列出真值表。

（4）分析逻辑功能：当A、B、C三个变量不一致时，输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。000001010011100101110111ABC01111110L真值表

组合逻辑电路中的竞争冒险

竞争冒险——由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。由于G1门的延迟时间tpd2输出端出现了一个正向窄脉冲。一、产生竞争冒险的原因1.产生“1冒险”例：电路如图，已知输入波形，画输出波形。解：2.产生“0冒险”

二、冒险现象的识别

可采用代数法来判断一个组合电路是否存在冒险：

写出组合逻辑电路的逻辑表达式，当某些逻辑变量取特定值（0或1）时，如果表达式能转换为：

则存在1冒险；则存在0冒险。

（2）变换逻辑式，消去互补变量例3.5.2的逻辑式三、冒险现象的消除方法1．修改逻辑设计（1）增加冗余项在例3.5.1的电路中，存在冒险现象。如在其表达式中增加乘积项AB，使其变为：判断函数是否存在冒险：解：如果令A＝C＝0，则有因此，该电路存在l冒险。则在原来产生冒险的条件A＝B＝1时，L=1，不会产生冒险。存在冒险现象。如将其变换为：则在原来产生冒险的条件A＝C＝0时，L=0，不会产生冒险。2．增加选通信号：在电路中增加一个选通脉冲，接到可能产生冒险的门电路的输入端。当输入信号转换完成，进入稳态后，才引入选通脉冲，将门打开。这样，输出就不会出现冒险脉冲。3．增加输出滤波电容在可能产生冒险的门电路输出端并接一个滤波电容（一般为4～20pF），利用电容两端的电压不能突变的特性，使输出波形上升沿和下降沿都变的比较缓慢，从而起到消除冒险现象的作用。组合逻辑模块及其应用包括编码器、译码器、数据选择器、数值比较器和加法器编码器：将某一特定的逻辑信号变换为二进制代码。能够实现编码功能的逻辑部件称为编码器。2.译码器：将输入代码转换成特定的输出信号。3.

数据分配器：将一路输入数据根据地址选择码分配给多路数据输出中的某一路输出。4.数据选择器：根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。5.

数值比较器：比较两个位数相同的二进制数的大。6.

加法器：实现两个二进制数的加法运算。考题：1、CMOS集成电路的输入端（）。

A不允许悬空B允许悬空C必须悬空D与门必须接地2、TTL集成逻辑门电路内部是以（）为基本元件构成的。A二极管B晶体管C场效应晶体管D晶闸管3、组合逻辑门电路在任意时刻的输出状态，只取决于该时刻的（）。A电压高低B电流大小C输入状态D电路状态4、下列集成电路中具有记忆功能的是（）。A与非门电路B或非门电路

CRS触发器D编码电路5、逻辑电路中的“与门”和“或门”是相对的，所谓“正与门”就是“负或门”，“正或门”就是“负与门”。（√）与门分为两种，一种是输入高电平有效，就是常说的与门，也称正与门

另一种与门输入低电平有效，称为负与门，符号上与正与门的区别是两个输入端都有一个圆圈。6、逻辑表达式A+ABC=A。（×）7、任何一个逻辑函数的最小项表达式一定是唯一的。（√）8、TTL与“非门”的输入端可以接任意阻值电阻，而不会影响其输出电平。（×）9、普通TTL与“非门”的输出端不能直接并联使用。（√）10、CMOS集成门电路的输入阻抗比TTL集成门电路高。（√）11、在任意时刻，组合逻辑电路输出输出信号的状态，仅仅取决于该时刻的输入信号状态。（√）12、译码器、计数器、全加器和寄存器都是组合逻辑电路。（×）13、编码器在某一时刻只能对一种输入信号状态进行编码。（√）数字显示译码器

数字显示器分类：

按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。

按发光物质分，有发光二极管(LED)式、荧光式、液晶显示等。

1．七段式LED显示器

LED显示器有两种结构：共阳极：共阴极：考题：1、与液晶数码显示器相比，LED数码显示器具有亮度高且耗电量小的优点。（×）2、七段数码显示器只能用来显示十进制数字，而不能用于显示其他信息。（×）3、数字式万用表一般都采用（）显示器。ALED数码B荧光数码C液晶数码D气体放电式触发器包括：基本触发器、主从触发器、边沿触发器和集成触发器在时钟脉冲边沿作用下的刷新状态成为触发具有这种特性的存贮单元电路称为触发器按照触发器状态转换的规则不同可以分为D触发器，JK触发器，T触发器，RS触发器等。逻辑功能：1000110Qn+1RS功能Qn功能表01置1110110置000011101××不定00保持0101例如：用或非门组成的基本RS触发器S仍然称为置1输入端，但为高电平有效。R仍然称为置0输入端，也为高电平有效。波形分析：

在用与非门组成的