第三部分 電子學(xué)部分

1、第三部分第三部分 電子學(xué)電子學(xué)一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識二.二極管三.二極管整流電路四.三極管五.三極管放大電路六.集成運(yùn)算放大器一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如：硅、鍺、金屬氧化物和金屬硫化物等；半導(dǎo)體特性：對溫度敏感熱敏電阻對光照敏感光敏電阻對壓力敏感壓敏電阻2.本征半導(dǎo)體1）定義：完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體；2）晶體結(jié)構(gòu)（以Si為例）一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識摻入某種雜質(zhì)后，導(dǎo)電能力增強(qiáng)。半導(dǎo)體器件一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識硅原子硅原子與硅原子之間通過共價(jià)鍵連接硅單晶體中的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)最外層達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識由于價(jià)電子距離原

2、子核較遠(yuǎn)，可掙脫原子核束縛，成為自由電子。在電子掙脫共價(jià)鍵束縛成為自由電子后，共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為空穴空穴；帶空穴的原子由于缺乏一個(gè)電子，帶一個(gè)單位的正電荷；一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識空穴移動(dòng)一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識在外電場的作用下，有空穴的A原子可以吸引相鄰B原子中的價(jià)電子，B原子失去價(jià)電子成了帶空穴的原子，B原子也可以由相鄰C原子的價(jià)電子來遞補(bǔ)，這樣好像空穴由A原子運(yùn)動(dòng)到了C原子。帶空穴的A原子帶空穴的B原子帶空穴的C原子空穴空穴空穴空穴價(jià)電子價(jià)電子價(jià)電子價(jià)電子空穴的移動(dòng)與價(jià)電子的移動(dòng)相反；空穴的移動(dòng)相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)空穴的移動(dòng)相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)；3）半導(dǎo)體導(dǎo)電在半導(dǎo)體的兩端加外電壓時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)部

3、出現(xiàn)兩部分電流：一是電子的定向移動(dòng)形成的電子電流，二是價(jià)電子的遞補(bǔ)形成的空穴電流；一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電；自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子；一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識3.N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體1）本征半導(dǎo)體：自由電子和空穴的數(shù)量極少，導(dǎo)電能力很低，需要摻入微量的元素，可使導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)2）根據(jù)摻入的雜質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為兩大類：在半導(dǎo)體（例如：硅）中摻入磷（或其他五價(jià)元素）一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識在摻入磷元素的半導(dǎo)體中，自由電子的數(shù)目大大增加，自由電子導(dǎo)電稱為主要導(dǎo)電方式，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體；在N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子；一

4、.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識在半導(dǎo)體（例如：硅）中摻入硼（或其他三價(jià)元素）硼原子與相鄰硅原子構(gòu)成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，將因缺少一個(gè)電子而產(chǎn)生一個(gè)空穴，于是在半導(dǎo)體中形成大量空穴。一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識以空穴為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體；在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子；4.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?）PN結(jié)：將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面形成一個(gè)特殊的薄層，稱為PN結(jié)；一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面處出現(xiàn)自由電子和空穴的濃度差。一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識由于濃度的差別，自由電子和空穴都要從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴(kuò)散。于是在交界面附

5、近形成了自由電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)?？昭ǎ阂?半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散到自由電子：N區(qū)P區(qū)擴(kuò)散到擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的結(jié)果：交界面附近的P區(qū)剩下帶負(fù)電的雜質(zhì)B原子；在交界面附近的N區(qū)剩下帶正電荷的雜質(zhì)P原子；在交界面形成了一個(gè)空間電荷區(qū)，這個(gè)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)；結(jié)；一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識PN結(jié)內(nèi)部是一個(gè)電場，稱為內(nèi)電場；N區(qū)P區(qū)指向內(nèi)電場方向：內(nèi)電場內(nèi)電場阻擋了進(jìn)一步的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場是怎么削弱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的？一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)形成的空間電荷區(qū)越寬內(nèi)電場越強(qiáng)削弱了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)少數(shù)載流子在內(nèi)電場的作用下，越過PN結(jié)進(jìn)入對方的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)；漂移運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)變窄；一.半導(dǎo)

6、體基礎(chǔ)知識P區(qū)N區(qū)的空穴內(nèi)電場的作用P區(qū)的自由電子N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的比較一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識名稱名稱形成原因形成原因參與的載流子參與的載流子和運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)的結(jié)果擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)濃度差P區(qū)的空穴向N區(qū)運(yùn)動(dòng)；N區(qū)的自由電子向P區(qū)運(yùn)動(dòng)；形成空間電荷區(qū)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，空間電荷區(qū)越寬，內(nèi)電場越強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場P區(qū)的自由電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)；N區(qū)的空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)；削弱了空間電荷區(qū)，使空間電荷區(qū)變窄擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)的關(guān)系一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場漂移運(yùn)動(dòng)抑制最后，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)，使之變寬形成內(nèi)電場漂移運(yùn)動(dòng)阻礙空間電

7、荷區(qū)變寬一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識PN結(jié)形成過程擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)寬度dPN結(jié)開始形成時(shí)開始無空間電荷區(qū)開始形成形成過程強(qiáng)，逐步減弱弱，逐步增強(qiáng)d逐漸變寬形成過程結(jié)束擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)d基本穩(wěn)定PN結(jié)形成過程：一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識PN結(jié)剛形成時(shí)，只有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)，逐步形成空間電荷區(qū)并逐漸變寬，內(nèi)電場逐步增強(qiáng)，載流子在 內(nèi)電場的作用下開始漂移運(yùn)動(dòng)，漂移運(yùn)動(dòng)阻礙了空間電荷區(qū)進(jìn)一步變寬，最后擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)寬度基本確定，PN結(jié)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。從PN結(jié)的形成過程得到以下結(jié)論：一.半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)d變寬擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)=

8、空間電荷區(qū)d不變擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)0時(shí)，即A點(diǎn)電位高，B點(diǎn)電位低，電流路徑：三.二極管整流電路12LAVDRVDB當(dāng)u EB,即給發(fā)射結(jié)加較小的正向偏壓，給集電結(jié)加較大的反向偏壓。CBEVVV此時(shí)三極管才具有電流放大作用用三個(gè)電流表分別測基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE。調(diào)節(jié)可變電阻RP可得到多組測量值。四.三極管序號 1 2 3 4 5 6 7IB(A)020406080100120IC(A)0.00170014002100280029102910IE(A)0.001720144021602880302030302）實(shí)驗(yàn)結(jié)論四.三極管三極電流滿足：基極電流IB增大時(shí)，集電極電流IC

9、成相應(yīng)比例相應(yīng)增大，即IB 與IC的比值保持不變；CBIIEBCIII稱為三極管直流電流放大系數(shù)；集電極電流的變化量與基極電流的變化量的比值為一常數(shù)，二者比值稱為晶體管交流電流的放大系數(shù)；四.三極管 CBII一般情況下，集電極電流IC較大變化基極電流IB微小變化引起引起控制控制四.三極管當(dāng)基極開路，即IB=0時(shí)，集電極電流IC很小，稱為穿透電流，可忽略不計(jì)；當(dāng)時(shí)，0BI 0CI 所以，三極管可起到開關(guān)的作用四.三極管序號 1 2 3 4 5 6 7IB(A)020406080100120IC(A)0.00170014002100 2800 2910 2910IE(A)0.00172014402

10、160 2880 3020 3030當(dāng)IB過大時(shí)，IC保持不變，IB失去了對IC的控制作用；3)產(chǎn)生IB、IC、IE三種電流的微觀解釋四.三極管發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)自由電子擴(kuò)散到基區(qū)形成發(fā)射極電流IE四.三極管電子在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合自由電子聚集發(fā)射結(jié)附近自由電子擴(kuò)散到集電結(jié)附近當(dāng)中一小部分電子被基區(qū)拉走發(fā)射結(jié)自由電子擴(kuò)散到基區(qū)形成基極電流IB四.三極管集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的電子集電結(jié)反偏內(nèi)電場增強(qiáng)自由電子被拉入集電區(qū)大部分電子擴(kuò)散到集電結(jié)附近形成集電極電流IC3.三極管特性曲線四.三極管指三極管各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線；1）輸入特性曲線；指當(dāng)集射極電壓UCE為常數(shù)時(shí)，基

11、極電流IB和基射極電壓uBE之間的關(guān)系曲線；當(dāng)uCE1V時(shí)，不同的uCE值的輸入特性曲線基本重合；解釋：當(dāng)uCE1V時(shí),集電結(jié)內(nèi)電場足夠大，可以把從發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)的絕大部分電子拉入集電區(qū)。此時(shí)若再增加uCE，只要uBE保持不變，則從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)就一定，IB電流就不會(huì)再明顯增加了。四.三極管2）輸出特性曲線指當(dāng)基極電流IB為常數(shù)時(shí)，集電極電流IC與集-射極電壓uCE之間的關(guān)系曲線。四.三極管輸出特性曲線劃分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)截止區(qū)、放大區(qū)放大區(qū)和飽和區(qū)飽和區(qū)；四.三極管截止區(qū)當(dāng)IB=0時(shí)曲線以下區(qū)域稱為截止區(qū)；在截止區(qū)，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反偏；0BI 0CCEOII0B

12、EU 0BCU 四.三極管放大區(qū)當(dāng)IB一定時(shí)，也就是UBE一定，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)一定，在uCE1V后，這些電子絕大部分被拉入集電區(qū)而形成IC，以至于再增加UCE，IC也不會(huì)有明顯的增加；當(dāng)IB增加時(shí)，相應(yīng)的IC也增加，曲線上移；輸出特性曲線近于水平部分是放大區(qū)四.三極管在放大區(qū)內(nèi)：CBII0BEU 0BCU 發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏：CBEVVV當(dāng)uCE0.5V,集電極反偏電壓很小，對由發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的載流子（電子）收集能力不足，造成載流子在基區(qū)大量積累，uCE稍有增加，IC增加很快。IB增加，IC幾乎不變，即IC不受IB控制，三極管沒有放大作用。四.三極管飽和區(qū)0()BCBCUVV

13、BCVV時(shí)，三極管達(dá)到臨界飽和狀態(tài)。時(shí)，處于過飽和狀態(tài)。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都并處于正向偏置狀態(tài)。4.三極管的主要參數(shù)1)電流放大系數(shù)四.三極管CBII CBII直流放大系數(shù):交流放大系數(shù):計(jì)算時(shí),不加嚴(yán)格區(qū)分.2)集電極-基極反向飽和電流ICBO四.三極管指發(fā)射極開路,集電極和基極兩極間加反向電壓時(shí)的電流;集電結(jié)反偏集電結(jié)進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)形成反向電流ICBOICBO測量電路基極開路時(shí)(IB=0)時(shí),三極管集電極-發(fā)射極間的反向電流,.這個(gè)電流好像是從集電極直接穿透晶體管而到達(dá)發(fā)射極的,又稱為穿透電流.四.三極管2)穿透電流ICEO(集-射極反向穿透電流)ICEO測量電路集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏電流從集電

14、極穿透晶體管到達(dá)發(fā)射極形成穿透電流ICEO四.三極管2)穿透電流ICEO微觀解釋基極開路時(shí)，電源EC的電壓大部分加在集電結(jié)上，發(fā)射結(jié)只分得一小部分正向電壓。集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)上形成漂移運(yùn)動(dòng)集電區(qū)的空穴進(jìn)入基區(qū)，形成反向電流ICBO四.三極管集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)上形成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)發(fā)射區(qū)自由電子擴(kuò)散到基區(qū)形成電流ICEO四.三極管發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子，形成電流ICEO一部分電子與基區(qū)的空穴復(fù)合一部分電子被電源拉到集電區(qū) 1 ： 集電區(qū)的空穴進(jìn)入基區(qū)，形成反向電流ICBO通過集電區(qū)到電源正極四.三極管得到電流ICBO和電流ICEO之間的關(guān)系：(1)CEOCBOCBOCBOIIII

15、4）集電極最大允許電流ICM序號 1 2 3 4 5 6 7IB(A)020406080100120IC(A)0.00170014002100280029102910IE(A)0.00172014402160288030203030集電極電流超過一定值時(shí)，值要下降。 當(dāng)值下降到正常數(shù)值的2/3時(shí)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM四.三極管集電極電流IC超過ICM時(shí)，三極管不一定要損壞，但是值要下降，導(dǎo)致三極管不能夠正常工作。5）集電極最大允許耗散功率PCM集電極損耗功率為：CCECPUICMCECMPUI集電極最大允許耗散功率為：四.三極管三極管正常工作時(shí)：CCMPP1.共射極電壓放大電

16、路的組成五.三極管基本放大電路1）工作過程m1和m2是輸入端，n1和n2是輸出端，是四端網(wǎng)絡(luò)；五.三極管基本放大電路無信號輸入時(shí)，直流電源EB和EC保證了發(fā)射結(jié)正偏和集電結(jié)反偏，電路中有直流電，三極管處于放大狀態(tài)；直流電源EB和EC保證發(fā)射結(jié)正偏和集電結(jié)反偏三極管處于放大狀態(tài)電路中只有直流電ECBIII滿足五.三極管基本放大電路有信號輸入時(shí)，不斷變化的電信號通過電容C1，電流信號與直流電流疊加，然后通過三極管進(jìn)行放大，放大后的疊加電流通過電容C2，濾除直流電，只剩下信號電流，從n1和n2輸出給負(fù)載；輸入信號電容C1與直流電疊加通過三極管進(jìn)行電流放大電容C2濾除直流通過負(fù)載RL2）各元件的作用晶

17、體管VT對電流放大，獲得大電流。輸入的能量小，輸出地能量大，輸出較大的能量來源于直流電源EC.五.三極管基本放大電路小電流三極管直流電源EC大電流提供能量集電極電源EC保證集電結(jié)反偏，使晶體管處于放大狀態(tài)；集電極電阻RC將已經(jīng)放大的集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓詫?shí)現(xiàn)電壓放大；一般為幾千歐和幾十千歐；基極電壓EB使發(fā)射結(jié)處于正向偏置；基極電阻RB控制基極電流IB的大小，使放大電路獲得合適的工作點(diǎn)；五.三極管基本放大電路電容C1和C2C1是用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路，C2是用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路。五.三極管基本放大電路C1三極管交流成分和直流成分疊加C2信號源負(fù)載交

18、流成分交流成分五.三極管基本放大電路可改用一個(gè)直流電源供電,電路圖如下：4）三極管各極電壓電流符號五.三極管基本放大電路直流電交流電瞬時(shí)值交流電有效值交直流疊加各極電流IB,IC,IE ib,ic,ieIb,Ic,IeiB,iC,iE各極電壓UBE,UCEube,uceUbe,UceuBE,uCE輸入信號uiUi輸出信號u0U02.基本放大電路分析放大電路有兩種狀態(tài)：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。靜態(tài)指放大電路沒有輸入信號時(shí)的工作狀態(tài)；動(dòng)態(tài)指放大電路有輸入信號時(shí)的工作狀態(tài)；五.三極管基本放大電路1）靜態(tài)分析放大電路無信號輸入時(shí)，放大電路中都是直流電；放大電路在靜態(tài)時(shí)的三極管的電壓和電流稱為靜態(tài)工作點(diǎn)；五.三極管

19、基本放大電路靜態(tài)分析主要是指求IB、IC和UBE的值；估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)基極電流：CBII CECCCCUVI RCCBECCBBBVUVIRR集電極電流：集射極電壓：五.三極管基本放大電路圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)利用負(fù)載的伏安特性曲線和晶體管的輸出特性曲線的交點(diǎn)確定靜態(tài)工作點(diǎn)。此交點(diǎn)既符合晶體管電壓和電流的關(guān)系也符合負(fù)載的電壓與電流的關(guān)系ab左邊，IC和UCE的伏安特性曲線為晶體管的輸出特性曲線；ab右邊為線性電路， IC和UCE 的伏安特性曲線為一條直線；CECCCUEI R1CCCECCEIURR負(fù)載線與晶體管的某條輸出特性曲線的交點(diǎn)Q為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)工作點(diǎn)，Q點(diǎn)對應(yīng)的電流、電壓值

20、即為晶體管靜態(tài)工作時(shí)電流值（IB、IC）和電壓值UCE。五.三極管基本放大電路基極電流IB的大小不同，靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置也不同。BBRIQ 點(diǎn)沿負(fù)載線下移BBRIQ 點(diǎn)沿負(fù)載線上移【例6-1】 如圖所示共射電路中，已知VCC=20V，Rc=6.2k，Rb=510k，三極管為3DG100，=45。試求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。五.三極管基本放大電路2）動(dòng)態(tài)分析 （一）圖解法五.三極管基本放大電路輸入信號通過C1與直流電疊加三極管電流放大電容C2濾除直流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘杽?dòng)態(tài)分析 圖解法五.三極管基本放大電路五.三極管基本放大電路BBbiIi CECCCuEi Rsinimu UtBEBEiuUu輸入信號

21、：與直流疊加：集電極電流：集電極電壓：CCciIi（1）交流負(fù)載線直流負(fù)載線反應(yīng)的是靜態(tài)時(shí)電流IC和電壓UCE的變化關(guān)系，其五.三極管基本放大電路1CCCECCEIURR1tanCkR斜率為：交流負(fù)載線反應(yīng)的是動(dòng)態(tài)時(shí)電流iC和電壓uCE的變化關(guān)系，由于對交流信號C2可視作短路，RL與RC并聯(lián)，故斜率為：1tanLkRLLCRRR為 與 并聯(lián)的總電阻可得到：kk交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡一些；并且都通過靜態(tài)工作點(diǎn)Q；五.三極管基本放大電路（2）圖解法分析過程五.三極管基本放大電路電壓放大倍數(shù)為：五.三極管基本放大電路maxminmaxminCECEouBEBEiUUUAUUU輸入信號與輸出信號相位

22、相反；（3）靜態(tài)工作點(diǎn)與非線性失真失真：輸出信號的波形與輸入信號的波形不一致；原因：靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，信號太大；超出了晶體管輸出特性曲線的范圍，叫做非線性失真；截止失真由于靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置太低，在輸入信號的負(fù)半周，三極管進(jìn)入截止區(qū)輸出波形產(chǎn)生失真，稱為截止失真；五.三極管基本放大電路五.三極管基本放大電路 飽和失真 由于靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置太高，在輸入信號的正半周，三極管進(jìn)入飽和區(qū)，輸出波形產(chǎn)生失真，稱為飽和失真；放大電路必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，大位置致選在交流負(fù)載線的中部；（二）估算法（微變等效電路法）把非線性元件的晶體管組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路，稱為微變等效電路法；五.三極管基

23、本放大電路三極管的發(fā)射結(jié)等效成一個(gè)電阻rbe，稱為三極管的輸入電阻，通過經(jīng)驗(yàn)公式估算：五.三極管基本放大電路cbii ibbeui r oc Lb LuiRiR|LLCRR R集電極電流：輸入信號電壓：輸出信號電壓：其中：oLuibeuRAur電壓放大倍數(shù)：輸入電阻ri信號源把產(chǎn)生的信號通過放大電路的輸入端送入三極管，對于信號源來說，放大電路的輸入端是負(fù)載，用等效電阻代替，稱為放大電路的輸入電阻ri。五.三極管基本放大電路|iibbebeiurRrri輸入電阻ri越小，就會(huì)從信號源獲取更多的電流，增加了信號源的負(fù)擔(dān)，所以輸入電阻越大越好。輸出電阻越高，負(fù)載獲取的電壓就越小，負(fù)載功率就越小，所以

24、放大電路的輸出電阻越小越好。五.三極管基本放大電路輸出電阻ro放大電路給負(fù)載供電，相對負(fù)載來說，放大電路輸出端就是電源，電源的內(nèi)阻，稱為放大電路的輸出電阻ro：oCrR3.靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路由于環(huán)境溫度的變化使三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)，為了使靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定在合適的位置，應(yīng)設(shè)計(jì)一種能自動(dòng)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路；五.三極管基本放大電路Rb1和 Rb2分別稱為上、下偏置電阻； Re為發(fā)射極電阻；基極電位：212bBCCbbRVVRRB點(diǎn)電位只與偏置電阻和電源電壓有關(guān)，與三極管參數(shù)無關(guān)；在電路參數(shù)設(shè)置時(shí)，使五.三極管基本放大電路BBEVUeeRRBBEBCEVUVII集電極電流:VB基本恒定，IC

25、也能保持恒定；調(diào)節(jié)過程如下：eRCEBCBIIIIIEBE溫度電壓升高V升高U五.三極管基本放大電路4.射極輸出器（射極跟隨器）1.三極管開關(guān)電路五.三極管的應(yīng)用2.三極管多諧振蕩器電路（三極管無穩(wěn)態(tài)電路）五.三極管的應(yīng)用3.汽車電氣線路搭鐵探測器電路五.三極管的應(yīng)用6.晶體管電壓調(diào)節(jié)器五.三極管的應(yīng)用電子調(diào)節(jié)器電子調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)R1R2R4R5R6R7R8VD3C1C2VT1VT2VT3VD1VD2VS2VS1BFEF2F15ASBNR36.晶體管電壓調(diào)節(jié)器五.三極管的應(yīng)用7.磁脈沖式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)五.三極管的應(yīng)用7.磁脈沖式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)五.三極管的應(yīng)用7.磁脈沖式無觸

26、點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)五.三極管的應(yīng)用7.磁脈沖式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)五.三極管的應(yīng)用8.電腦控制點(diǎn)火系統(tǒng)五.三極管的應(yīng)用圖3.3.11.集成電路（電路模塊或者芯片） 利用微電子技術(shù)將二極管、晶體管、電阻和電容等元器件連接導(dǎo)線整個(gè)電路都集合在一小塊半導(dǎo)體晶片上，封裝外殼，向外引出管腳，構(gòu)成一個(gè)完整的具有一定功能的固定塊。六.集成運(yùn)算放大電路2.集成運(yùn)算放大器的基本組成有四個(gè)組成部分：輸入級、中間級、輸出級和偏置電路；六.集成運(yùn)算放大電路輸入級：為雙輸入端的放大電路，減小零點(diǎn)漂移；中間級：實(shí)現(xiàn)電壓放大；輸出級：輸出電阻很低，能輸出較大功率；偏置電路：為各級提供穩(wěn)定的偏置電流，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；六.集成運(yùn)算放

27、大電路Lm741管腳示意圖Lm741實(shí)物圖3.集成運(yùn)算放大器的符號六.集成運(yùn)算放大電路三個(gè)引線端：兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端同向輸入端：接輸入信號時(shí)，則輸出信號與該信號同相；反向輸入端：接輸入信號時(shí)，則輸出信號與該信號反相；三端對地電壓分別用：u+、u-和uo表示；4.集成運(yùn)算放大器的基本分析方法1）集成運(yùn)算放大器的傳輸特性曲線輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系曲線稱為傳輸特性曲線；六.集成運(yùn)算放大電路分為：線性區(qū)和飽和區(qū)；線性區(qū)：ui和uo為線性關(guān)系：()oOiOuA uAuu飽和區(qū)：oomuU oomuU 正飽和區(qū)：負(fù)飽和區(qū)：3）集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)：同相輸入端和反相輸入端的電位相等（虛短）；六.集

28、成運(yùn)算放大電路同相輸入端和反相輸入端的電流等于零（虛斷）；0oiOuuuuAuuir 0ii 5.基本運(yùn)算電路1）反相比例運(yùn)算電路六.集成運(yùn)算放大電路輸入信號ui通過R1加到反相輸入端；電阻Rf跨接到輸出端與反相輸入端構(gòu)成反饋電路；根據(jù)：六.集成運(yùn)算放大電路uu0ii 得到：R2中無電流， R2中無壓降；0uu兩輸入端的電位近似等于“地”電位，稱為“虛地”。通過R1的電流：通過Rf的電流：111iiuuuiRRoofffuuuiRR電壓放大倍數(shù)與集成運(yùn)算放大器的參數(shù)無關(guān)，只與電阻Rf和R1有關(guān)，只要電阻的精度高，電路的放大精度就很高。六.集成運(yùn)算放大電路利用節(jié)點(diǎn)電流定律：得到：電壓放大倍數(shù)：1

29、0fffiiiii 1iofuuRR 1foufiRuAuRR2為平衡電阻：21|fRRR六.集成運(yùn)算放大電路2）同相比例運(yùn)算電路輸入信號ui通過R2加到同相輸入端；反相輸入端通過R1接地；電阻Rf跨接到輸出端與反相輸入端構(gòu)成反饋電路；六.集成運(yùn)算放大電路根據(jù)：0ii 110,iioffuuuiiRR10iiofuuuRR1(1)foiRuuR11foufiRuAuR iuuu1fii得到：電壓放大倍數(shù)：六.集成運(yùn)算放大電路10,fRRuf當(dāng)時(shí)， A =1ir稱為電壓跟隨器輸入電阻，可以減輕信號源的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高對負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力。3）反相加法運(yùn)算電路六.集成運(yùn)算放大電路多個(gè)輸入信號通過電阻與反

30、相輸入端連接；同相輸入端通過一個(gè)電阻接地；六.集成運(yùn)算放大電路0ii 根據(jù)：0uu得到：333iuiR11111iiuuuiRR22222iiuuuiRR123fii ii oofffuuuiRR六.集成運(yùn)算放大電路123123oiiifuuuuRRRR123123()iiiofuuuuRRRR123RRR1231()foiiiRuuuuR1fRR123()oiiiuuuu4123|fRR RRR當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，平衡電阻：4)減法運(yùn)算電路六.集成運(yùn)算放大電路兩個(gè)輸入信號分別通過兩電阻加到兩個(gè)輸入端。應(yīng)用疊加定理六.集成運(yùn)算放大電路a.當(dāng)ui1單獨(dú)作用，而ui2=0時(shí)，電路為反相比例運(yùn)算電路：111

31、foiRuuRb.當(dāng)ui2單獨(dú)作用，而ui1=0時(shí)，電路為同相比例運(yùn)算電路：321123ffoRRRuuRRRR（1+）（1+）()輸出電壓與兩個(gè)輸出電壓的差值成正比，又稱為差分比例放大電路。六.集成運(yùn)算放大電路c.當(dāng)ui1和ui2共同作用時(shí)：總輸出電壓：312211231(1)ffoooiiRRRuuuuuR RRR 211()foiiRuuuR123fRRRR當(dāng)，時(shí)六.集成運(yùn)算放大電路5）信號比較六.集成運(yùn)算放大電路利用運(yùn)放可以將正弦波轉(zhuǎn)換為矩形脈沖例題1.下圖為一運(yùn)算電路：六.集成運(yùn)算放大電路318,1 ,ioRkuVu求：輸出電壓信號122,10,2fRkRkRk例題2.下圖為一運(yùn)算電

32、路：六.集成運(yùn)算放大電路12 ,2fiRR uVou試 求 輸 出 電 壓例題3.下圖為電路為由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成的差分電路，其中六.集成運(yùn)算放大電路K為比例常數(shù)，試求:oui1i2、 u 、 u之間的關(guān)系。211()oiiKuuuK七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用1(1)進(jìn)氣壓力傳感器a作用：將進(jìn)氣壓力裝換為電信號，送給ECUb安裝位置：安裝在進(jìn)氣管上七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用1(2) 工作原理a.惠斯通電橋特點(diǎn)七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用1(2) 工作原理b.將四個(gè)壓敏電阻貼在硅膜片上七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用1(2) 工作原理c.將硅膜片放置在真空膜盒內(nèi)部七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用1(2) 工作原理d.測量電路連接

33、及測量原理七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用2. 氧傳感器（1）作用：將廢氣中氧氣的含量轉(zhuǎn)換為電信號，送給ECU,ECU根據(jù)該信號計(jì)算出廢氣中的含氧量，從而得到可燃混合氣的空燃比；（2）安裝位置：安裝在排氣管上；（3）氧傳感器的必要性七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用（4）工作原理：（4）工作原理：七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用濃度濃度濃度濃度濃度濃度廢氣中的氧含量廢氣中的氧含量高高適中適中很低很低可燃混合氣狀況可燃混合氣狀況可燃混合氣中氧可燃混合氣中氧過量，燃油少量，過量，燃油少量，混合氣過稀混合氣過稀混合氣燃油和氧混合氣燃油和氧比例適中，接近比例適中，接近理論空燃比理論空燃比燃油過量，混合燃油過量，混合氣過濃氣過濃鋯管兩

34、側(cè)（大氣鋯管兩側(cè)（大氣與廢氣）的氧濃與廢氣）的氧濃度差度差小小大大鋯管兩側(cè)電壓鋯管兩側(cè)電壓小（?。?.1V-0.3V）0.45V大（大（0.6V-0.9V）七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用（4）工作原理：七.運(yùn)放在汽車中的應(yīng)用3. 蓄電池電壓過低報(bào)警電路七.數(shù)字電路1.數(shù)字電路（1）概念用于傳輸和處理數(shù)字信號(高低電平)的電路。數(shù)字電路就是用于傳輸和處理數(shù)字電路就是用于傳輸和處理0V和和5V信號的電路。信號的電路。前提條件：用前提條件：用0V表示低電平（表示低電平（0），用），用5V表示高電平（表示高電平（1）通俗地理解：通俗地理解：七.數(shù)字電路（2）數(shù)字信號的傳輸方式兩種：并行傳輸和串行傳輸并行傳輸：

35、串行傳輸：有一根導(dǎo)線，數(shù)字信號在這根導(dǎo)線上以位為單位按時(shí)間順序逐位傳輸?shù)姆绞接卸喔鶎?dǎo)線，數(shù)字信號的每個(gè)位占一根導(dǎo)線，然后同時(shí)傳輸?shù)姆绞剑?.二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制：逢十進(jìn)一；二進(jìn)制：逢二進(jìn)一；二進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制0011311100410210152.邏輯門電路的基本概念七.數(shù)字電路（1）門電路概念：對數(shù)字信號進(jìn)行處理（邏輯運(yùn)算）的電路；（2）3種門電路：與門電路、或門電路、非門電路門電路與門或門非門輸入信號A輸出信號基本門電路輸入信號B七.數(shù)字電路（3）門電路的作用：與門電路：對數(shù)字信號進(jìn)行與邏輯運(yùn)算；或門電路：對數(shù)字信號進(jìn)行或邏輯運(yùn)算；非門電路：對數(shù)字信號進(jìn)行非邏輯運(yùn)算；FA B七

36、.數(shù)字電路與邏輯運(yùn)算對兩個(gè)輸入信號A和B按照以下表格中的與運(yùn)算法則進(jìn)行運(yùn)算，會(huì)得到一個(gè)運(yùn)算結(jié)果F，然后將運(yùn)算結(jié)果F輸出。與、或、非的邏輯運(yùn)算ABF000010100111與運(yùn)算真值表FA B七.數(shù)字電路當(dāng)決定事物發(fā)生的所有條件（A和B）都具備時(shí)，事件F才發(fā)生對與邏輯運(yùn)算的理解：邏輯表達(dá)式：ABF000010100111與運(yùn)算真值表：七.數(shù)字電路或邏輯運(yùn)算對兩個(gè)輸入信號A和B按照以下表格中的或運(yùn)算法則進(jìn)行運(yùn)算，會(huì)得到一個(gè)運(yùn)算結(jié)果F，然后將運(yùn)算結(jié)果F輸出。ABF000011101111或運(yùn)算表達(dá)式：FAB七.數(shù)字電路對或邏輯運(yùn)算的理解：當(dāng)決定事物發(fā)生的所有條件（A和B）中，只要有一個(gè)或一個(gè)以上的條

37、件具備時(shí)，事件F就發(fā)生；或運(yùn)算表達(dá)式：ABF000011101111或邏輯真值表：FAB七.數(shù)字電路非邏輯運(yùn)算決定事物發(fā)生的條件（A）具備了，事件F不發(fā)生，條件（A）不具備，事件F發(fā)生；或運(yùn)算表達(dá)式：AF0110非邏輯真值表：FA七.數(shù)字電路3.門電路的搭建（1）二極管與門電路ABF000010100111與運(yùn)算真值表：七.數(shù)字電路（2）二極管或門電路ABF000011101111或運(yùn)算真值表：七.數(shù)字電路（2）三極管非門電路AF0110非運(yùn)算真值表：FA B七.數(shù)字電路4.基本門電路的組合（1）與非門電路ABAB0001010110011110與非運(yùn)算真值表：A BFAB七.數(shù)字電路（2）或

38、非門電路ABA+B0001011010101110或非運(yùn)算真值表：ABFABABFABABABAB七.數(shù)字電路（3）異或門電路AB00000010111010111000異或運(yùn)算真值表：實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)算的門電路稱為異或門電路。ABABAB異或門電路由以下基本門電路組合而成：七.數(shù)字電路七.數(shù)字電路5.門電路的模塊化將各種門電路做成芯片（或叫模塊），在設(shè)計(jì)電路時(shí)直接使用，降低了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。七.數(shù)字電路6.門電路的意義各種門電路的排列組合構(gòu)成了數(shù)字電路。門電路是數(shù)字電路最基本的運(yùn)算單元；所有的數(shù)字電路模塊（或芯片）都是由門電路組成。CPU運(yùn)算器七.數(shù)字電路寄存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)D觸發(fā)器寄存器七.數(shù)字電路

39、D觸發(fā)器結(jié)構(gòu)組成D觸發(fā)器七.數(shù)字電路5.邏輯代數(shù)運(yùn)算在進(jìn)行邏輯代數(shù)運(yùn)算中：“1”相當(dāng)于閉合的開關(guān)，相當(dāng)于閉合的開關(guān)， “0”相當(dāng)于斷開的開關(guān)；相當(dāng)于斷開的開關(guān)；“A”相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，開關(guān)狀態(tài)不確定（要么閉合，要么斷相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，開關(guān)狀態(tài)不確定（要么閉合，要么斷開）；開）；乘：相當(dāng)于開關(guān)串聯(lián)；乘：相當(dāng)于開關(guān)串聯(lián)；加：相當(dāng)于開關(guān)并聯(lián)；加：相當(dāng)于開關(guān)并聯(lián)；5.邏輯代數(shù)運(yùn)算七.數(shù)字電路與運(yùn)算：或運(yùn)算：非運(yùn)算：0 1 ,1 000, 1 0,0AAAA AAA A A0 00, 0 1 0,1 1 1 0 0 0,0 1 0,1 1 1 0,1 1,1AA AA A A A A (2)基本代數(shù)法則七.

40、數(shù)字電路交換律：結(jié)合律：分配律：()()ABCABCABC()()A B CAB CA BC()A B CAB AC() ()A BA CA BC() ()+(B+C)+BC=A1+(B+C)+BC=A+BCA BA CA A證明：A BB AABBA七.數(shù)字電路吸收律：+(A+A)(A+B)=A+BA ABAB ABA(A + B )(A + B )= A(A+B)(A+B)=AA+BB=A+A(B+B)=AAB AB(A+B)=AA(A+B)=A+AB=A(1+B)=AA(A + B )= A BA+A ABA證明：a.b.c.d.e.f.證明：七.數(shù)字電路摩根定律：+A B A B +A

41、 B A B 例題1，證明等式：+AB AC BCAB C+(A+B)=AB+CAB AC BCAB CA BAB C 證明:應(yīng)用運(yùn)算法則化簡（1）并項(xiàng)法七.數(shù)字電路應(yīng)用1A A 將兩項(xiàng)合并為一項(xiàng)，可消去一個(gè)變量；()()()YABCABCABCABCAB CCAB CCABABA BBA七.數(shù)字電路（2）配項(xiàng)法應(yīng)用與某乘積項(xiàng)相乘，然后展開、合并；()A A()(1)(1)YABACBCABACBC AAABACABCABCABCACBABAC()B BA A將七.數(shù)字電路（3）加項(xiàng)法應(yīng)用在邏輯式中加相同的項(xiàng)，然后合并、化簡；AAA()()YABCABCABCABCABCABCABCBC A AAC B BBCAC七.數(shù)字電路（4）吸收法應(yīng)用消除多余因子；+(D+E)=+(D+E)=YBC ABCBC BC ABCA AB AA AB A