模块二电子电路基础

模块二电子电路基础第一页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路在现代电子电路中，常常要用到直流电源，而交流电源是容易得到的，这就需要将交流电变成直流电。整流就是把交流电变为直流电的过程，利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电的电路称为整流电路。交流电转变成直流电需要经过几个过程，如图2-1所示。一、单相半波整流1.电路构成所谓半波就是只输出正或负的半段波形。如图2-2所示就是一个典型的半波整流电路。下一页返回第二页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路2.工作原理变压器的初级接交流电源，次级所感应的交流电压为

3.单相半波整流电路定量分析由于二极管的单向导电作用，使流过负载电阻的电流为脉动电流，其电压也为一单向脉动电压，其电压的平均值(输出直流分量)为上一页下一页返回第三页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路流过负载的平均电流为流过二极管VD的平均电流(即正向电流)为加在二极管两端的最高反向电压为:上一页下一页返回第四页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路二、桥式整流电路1.电路构成电路构成如图2-4（a），桥式整流电路由变压器与四只二极管组成，

组成电桥的四臂，然后向负载供电。2.工作原理分析当

为正半周期时，a点为正，b点为负，的正极接电源的正端，的负端接电源的负极，

均得到正偏电压而导通，

受反偏电压而截止，此时电源的流向为

形成回路，在负载

上得到一个上正下负的直流电压(大小与

相同)。电路简化图如图2-4(b)所示。上一页下一页返回第五页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路当为负半周期时，a点为负，b点为正， 均到反偏电压而截止， 受正偏电压而导通，此时电流的流向为形成回路，同样在负载上得到一个上正下负的直流电压(大小与相同)。电路简化图如图2-4(c)所示。可见桥式整流过程中，四个二极管中每两个轮流导通，在整个周期内负载都有电流流过，并且是从上向下保持一个方向，其电压、电流波形如图2-5所示。上一页下一页返回第六页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路3.电路参数的定量分析设变压器副边电压为则负载电压一个周期的平均值(负载直流电压)为负载电流的平均值(负载直流电流)为每两个二极管串联导电半周，因此，每个二极管流过的平均电流为上一页下一页返回第七页，共五十五页，2022年，8月28日项目1二极管整流与滤波电路每个二极管截止时所承受的最高反向电压是电流电压的最大值，即三、滤波电路上述的整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分，只在一些特殊的场合使用，一般的直流电路都需要较理想的一条直线似的直流电压，这就要求有平滑脉动的电压，要达到此目的，其措施就是滤波。滤波器一般由电感或电容以及电阻等元件组成，主要是利用电容或电感对交流成分呈现不同的阻抗而实现，常用的滤波方式有电容滤波、复式滤波等。上一页返回第八页，共五十五页，2022年，8月28日项目2三极管及其放大电路一、三极管各管脚的电流关系

图2-6表示晶体管的一种接法，由于发射极是输入回路和输出回路所共有的，故称为共射极接法。图中各电流关系为:下一页返回第九页，共五十五页，2022年，8月28日项目2三极管及其放大电路二、共射极放大电路利用晶体三极管可构成三种形式的基本放大电路，图2-7为共射极放大电路。

三、共集电极放大电路(射极跟随器)共集电极放大电路，因为信号从发射极输出，输出电压近似等于输入电压，又称为射极输出器。共集电极放大电路的输出电压近似等于输入电压，无电压放大作用，但有电流放大作用。该电路具有较高的输入电阻和较小的输出电阻，一般用于电路的前置放大和末级放大，可驱动较大的负载。上一页下一页返回第十页，共五十五页，2022年，8月28日项目2三极管及其放大电路四、互补推挽功率放大电路图2-9所示为乙类互补推挽功率放大电路，一般用于功率输出级，直接驱动大功率设备，该电路是由互补对称的PNP与NPN共集电极放大电路组成的。五、理想运算放大器运算放大器是一个多级、高增益放大电路。理想运算放大器具有如下一些特点:反相端和同相端之间的输入电流为零，称之为“虚断(路)”;反相输入端的电压与同相输入端的电压相等，称之为“虚短(路)”。返回上一页下一页第十一页，共五十五页，2022年，8月28日项目2三极管及其放大电路【例2.1】图2-10所示电路称为同相比例放大器。试求输出电压与输入电压之间的关系。返回上一页第十二页，共五十五页，2022年，8月28日项目3基本放大电路及组成原理六、反相加法器用理想运算放大器可做成加法器。如图2-11所示为一个反相加法器。一、放大电路的组成如图2-12所示是一个标准共射放大基本电路，它由三极管、电阻等器件组成。二、放大电路的原理电路放大原理简述如下:当接通电源，输入信号为零时，电容两端的电压与发射结两端的电压相同，当信号输入电路后，相当于加在发射结上的电压发生了变化，从而引起晶体管的基极电流

变化:下一页返回第十三页，共五十五页，2022年，8月28日项目3基本放大电路及组成原理由于三极管工作在放大区，因此集电极电流是基极电流的β倍，集电极电流三、放大电路的组成条件从放大电路原理可以看出，组成放大电路要具备下列几个条件:必须有合适的静态偏置，保证三极管始终处于放大区。要保证输入信号的变化能引起结电压或基极电流的变化，这样才会有放大的集电极电流，从而输入信号才能被放大，同时要注意信号源的接入不能影响电路的静态设置。上一页下一页返回第十四页，共五十五页，2022年，8月28日项目3基本放大电路及组成原理四、分压式工作点放大电路分压偏置稳定电路能够在外界因素变化时，自动调节工作点的位置，使静态工作点稳定。分压偏置共射基本放大电路如图2-13(a)所示。分压式偏置电路的静态分析画出电路的直流通路如图2-13(b)所示。要想使电路静态稳定，必须满足以下两个条件:条件一:条件二:上一页返回第十五页，共五十五页，2022年，8月28日项目4共集基本放大电路共集基本放大电路又称射极跟随器，如图2-14(a)所示。放大电路的输入端为基极，输出端为发射极，而集电极为输入、输出的交流公共端，因此称为共集放大电路。它具有高输入阻抗、低输出阻抗、输入信号与输出信号相位相同的特点。1.静态分析先分析直流通路，可以画出电路的直流模型，如图2-14(b)所示。下一页返回第十六页，共五十五页，2022年，8月28日项目4共集基本放大电路2.动态分析先分析交流通路，再画出小信号等效电路，如图2-14(c)所示。(1)放大倍数(2)输入电阻(3)输出电阻上一页返回第十七页，共五十五页，2022年，8月28日项目5常用组合逻辑器件及其应用一、基本概念根据集成度的大小，集成电路分成SSI,MSI,ISI和VISI四种，目前在数字系统中广泛采用ISI及MSI，辅以一些SSI。采用以ISI,MSI器件为基础的数字系统的设计具有可靠性高、所需集成器件数量少、性价比高等优点，因而被广泛采用。二、译码器(Decoder)译码器是计算机及其他数字系统中使用最广泛的一种多输入、多输出的逻辑器件，它把输入代码转换成不同的输出代码。输入代码的位数少于输出代码，并且输入代码字与输出代码字是一对一的映射，即不同的输入编码字产生不同的输出编码字。译码器的一般结构如图2-15所示。下一页返回第十八页，共五十五页，2022年，8月28日项目5常用组合逻辑器件及其应用1.二进制译码器原理二进制译码器又称，n-2n译码器，是一种最常用的译码器。二进制译码器的输入为n位二进制数，其输出端为2n个，译码器的每个输出端仅与输入端的一种组合相对应。2.MSI译码器(1)双2/4译码器74IS139双2/4译码器是在一片器件内封装了两个完全独立且结构相同的二进制2/4译码器。(2)3/8译码器74LS13874LS138是常用的一种MSI器件，它的逻辑图、逻辑符号如图2-17所示，真值表如表2-2所示。上一页下一页返回第十九页，共五十五页，2022年，8月28日项目5常用组合逻辑器件及其应用(3)BCD译码器74IS4974LS49是常用的一种BCD码MSI器件，它的输入编码为4位BCD码、输出为7位编码字。由七段组成的1位十进制数的显示器件叫做七段显示器，其结构如图2-18所示。适当地驱动。,b,c,d,e,f,g中某些段发光时，可分别显示0~9中的十进制数。大多数现代的七段显示器件都可以由七段译码器74LS49直接驱动，74LS49的逻辑图、逻辑符号如图2-19所示，真值表如表2-3所示。上一页下一页返回第二十页，共五十五页，2022年，8月28日项目5常用组合逻辑器件及其应用三、多路选择器数字系统中往往有许多路信号，要求选择其中某一路信号送到输出通道中去。例如图2-20是利用一个多路选择开关把A,B,C,D四条信号线中任意一条，按需要和输出通道F接通。如果用组合逻辑电路来完成这一工作，则可采用多路选择器(multiplexer，简称MUX)。一个四选一多路选择器方框图如图2-21所示。它有四条输入信号A,B,C,D，称为数据信号;两个选择信号

，选择信号用来决定哪根输入线与输出线相连接。而E为使能输入端。上一页返回第二十一页，共五十五页，2022年，8月28日项目6集成触发器及半导体存储器一、基本概念1.概述在数字系统中不但需要进行算术运算和逻辑运算，而且经常需要保存待计算的值和运算结果，因此就需要具有记忆功能的基本单元电路。我们把能够存储1位二进制数值的基本单元称为触发器。触发器是数字电路的基本单元电路，它具有两个稳定状态，分别为0态和1态。在输入不变的情况下，它可以长期保持原来的状态。在适当输入信号作用下，触发器可以从一种状态翻转到另一种状态，在输入信号消失后，能把新输入的状态保存下来。因此，用一个触发器可以寄存1位二进制数。下一页返回第二十二页，共五十五页，2022年，8月28日项目6集成触发器及半导体存储器2.数字电路分类数字电路分两大类:组合逻辑电路和时序逻辑电路。3.描述方法描述触发器逻辑性能的方法大致有四种:状态转换表、特性方程、状态转换图和激励表。它们都表示触发器的次态与它的输入以及现态之间的逻辑关系。触发器的特性方程是用逻辑函数表达式的形式来描述触发器次态与输入信号及现态之间的逻辑关系。有些触发器的特性方程引入了约束条件，这些约束条件是为了避免触发器出现不定状态，对输入信号提出的要求。上一页下一页返回第二十三页，共五十五页，2022年，8月28日项目6集成触发器及半导体存储器下面介绍两种最常见触发器的结构、逻辑功能和特点。(1)D触发器D触发器符号如图2-22所示。状态转换表如表2-4所示。(2)JK触发器JK触发器的符号如图2-23所示。状态转换表如表2-5所示。上一页下一页返回第二十四页，共五十五页，2022年，8月28日项目6集成触发器及半导体存储器二、只读存储器(ROM)1.固定ROM固定ROM简称ROM，其存储的信息在出厂时已确定，使用时只能读出，不能更改或写入新的信息。如图2-24所示为规模较小的固定ROM电路，它也是由存储矩阵、地址译码器和输出控制电路三部分组成。上一页下一页返回第二十五页，共五十五页，2022年，8月28日项目6集成触发器及半导体存储器2.可编程ROM(PROM)为了便于用户根据自己的需要来确定ROM的内容，生产了可编程ROM，简称PROM。由双极型三极管和熔断丝组成的PROM的基本存储单元，可编程ROM制作时在每一字线与位交叉处都设有这样的单元，出厂时，所有的熔断丝都是通的，意味着所有存储单元都存储1，如果要把这些单元改写为。，只要给这些单元通以足够大的电流，将熔断丝烧断即可。上一页下一页返回第二十六页，共五十五页，2022年，8月28日项目6集成触发器及半导体存储器3.可擦除ROM(EPROM)可擦除可编程只读存储器简称EPROM，在芯片的上方有一个石英玻璃窗口，便于用紫外线擦除。如果想对一片已编程的EPROM进行改写，可把它放在EPROM擦洗器中用紫外线照射大约20min，即可将原有内容全部清除，EPROM又可重新编写。上一页返回第二十七页，共五十五页，2022年，8月28日每章一练1.简述二极管半波整流电路的特点。2.简述桥式整流电路的原理。3.简述三极管工作的三个区域的特点及其应用。4.简述共射放大电路的特点和构成原则。5.集成运算放大器的组成是什么?每一部分的功能如何?6.门电路的输入信号电压波形如图2-26所示，试画出的波形。7.试说明RAM和ROM的区别。8.在二极管半波整流电路中，当二极管导通时二极管两端的压降为多少?当二极管截止时二极管两端的压降又为多少?9.基本三极管放大电路有几种接法?共射极放大电路的特点是什么?返回第二十八页，共五十五页，2022年，8月28日图2-1直流稳压电源方框图返回第二十九页，共五十五页，2022年，8月28日图2-2半波整流电路返回第三十页，共五十五页，2022年，8月28日图2-4桥式整流电路返回第三十一页，共五十五页，2022年，8月28日图2-5桥式整流电路输入与输出波形返回第三十二页，共五十五页，2022年，8月28日图2-6三极管各管脚的电流关系返回第三十三页，共五十五页，2022年，8月28日图2-7共射极放大电路返回第三十四页，共五十五页，2022年，8月28日图2-9乙类互补推挽功率放大电路返回第三十五页，共五十五页，2022年，8月28日图2-10例2.1图返回第三十六页，共五十五页，2022年，8月28日图2-11反向加法器返回第三十七页，共五十五页，2022年，8月28日图2-12共射放大电路返回第三十八页，共五十五页，2022年，8月28日图2-13分压式共射基本放大电路