段電路與電子技術(shù)期末大作業(yè)

1、大作業(yè) 1載流子少，導(dǎo)電能力低下，摻 雜質(zhì)可提高其導(dǎo)電性 本征半導(dǎo)體 N 型半導(dǎo)體 型半導(dǎo)體 單向?qū)щ娦詷O管的反向特性 N 結(jié) 極管的反向擊穿 最大整流電流最高反向工作電壓 主要參數(shù) 雜質(zhì)半導(dǎo)體 反向電流 限幅續(xù)流 半導(dǎo)體的作用 濾波 特殊 極管 伏安特性最小最主要參數(shù)電壓溫度系數(shù)子主題 穩(wěn)壓電路半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí) 第一章 半導(dǎo)體器件 N N N 放大 結(jié)構(gòu)飽和 工作狀態(tài) 截止硅穩(wěn)壓 極管子主題特性曲線 半導(dǎo)體 極管子主題電流放 倍數(shù)b穿透電流集電極最大 電流反向擊穿電壓主要參數(shù) 溫度的影響 不失真的放大輸入信號(hào)的電壓電流功率 子主題 基本原理 放 電路使接在放大電 路輸出端負(fù)載上得到的輸出信號(hào)

2、，與輸入端所加信號(hào)源信號(hào)的 化規(guī)律相同，而輸出信號(hào)的幅度和功率比輸入信號(hào) 得多。放大電路的功能 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放 電路 估算法 找出 極管的輸 特性曲線和電源的伏安特性曲線，交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn) 圖解法畫出放 電路的交流通路；2 畫出 極管微變等效電路；3 畫出放大電路的微變等效電路；4 利用放 電路的微變等效電路，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，即求電壓放大倍數(shù) 、 分析小信號(hào)(微 )：信號(hào)較大時(shí)，參數(shù)將發(fā)生變化；析低頻信號(hào)：200 Hz 300 kHz 使用條件 極管微變等效電路 析交流量：不能用于 靜態(tài)值； 交流電路 基本放大電路的微變等效電路 際電路和電路模型 共發(fā)射極放 電路 參考方向一致為正，反之相反

3、 電源電壓和的電流的參考方向相反 電流和電壓的參考 向 電阻 歐姆定律 i=G =u/R 率的計(jì)算 W=uidt p>0 為消耗 率 恒壓源 電流由外電路決定 電壓源和電流源 恒流源 KC i1 i2+ 3 基爾霍夫定律 KV SU=0 參考點(diǎn)的確定電位的計(jì)算 檢 電路故障分析步驟 動(dòng)態(tài)分析 動(dòng)態(tài)分析 簡(jiǎn)化電路圖 電氣設(shè)備的額定值和工作狀態(tài)將支路電流作為待 量，運(yùn)用基 霍 定律結(jié) 歐姆定律列出電路方程，解出各支路電流的方法 子主題 支路電流法 節(jié)點(diǎn)電位法 加色和參考點(diǎn)電勢(shì)為零用節(jié)點(diǎn)電壓求出各支路電流 輸出電阻r=RC 溫度升高基極電流會(huì)變大 溫度 高 IC E VE BEIBIC 多 電

4、源共同作用的線性電路中，某一條路的電流等于每 電源單獨(dú)作用在這一條 僅限于電壓電流的計(jì)算路所產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。 疊加原理 理想電流源短路，理想電流源 路 矢量疊加 用N 來(lái)表示 端網(wǎng)絡(luò)無(wú)源 端網(wǎng)絡(luò)的等效 換 等效電路法溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放 電路 輸 回 路與輸出回路以集電 極為公共點(diǎn)，故稱為 共集電極電路 外加電源 用kc kvl 求出支路電流以得到等效電阻 并聯(lián)的電阻可以 略 電壓源 串聯(lián)的電阻可以 成電流源和電阻的并聯(lián) 串聯(lián)的電阻可以 略 電流源 并聯(lián)的電阻可以 成電壓源和電阻的串聯(lián) 戴維 定理 諾頓定理 電源模型的等效替換 共集電極放 電路 戴維 定理和諾頓定理

5、=C* u/dt =1/ Cu2 e=- * i/dt w 1/2 i2 電容 =q/u 電容 電感元件 電感 =Y/i突變 ：電感的電流不能突變，電容的電壓不能突變換路定律 電容u不變電感i 不變特點(diǎn)：電壓放 倍數(shù)小于 ，但近似等于1。輸出電壓與輸入電壓同相，具有跟隨 作用。輸 電阻高。輸出電阻低采用直流 反饋。采用溫度補(bǔ)償?shù)霓k法，如用 敏元件補(bǔ)償 晶體管參數(shù)隨溫度變解決零點(diǎn)漂移 初始值用基爾霍夫定律 以及換路定律的性質(zhì)來(lái)確定化對(duì)放大器工作性能的影響。采用特性和參數(shù)基本相同的兩 極管 差動(dòng) 差動(dòng)放 電路利用對(duì)稱性抵消共模輸出信號(hào) 利用 尾電阻的強(qiáng) 反饋?zhàn)饔脺p小共模輸 出信號(hào) 子主題能夠輸出盡

6、可能大的功率，即同時(shí)輸出大 的電壓和大的電流。出的電壓、電流信號(hào)要基本不失真。有高的效率，以提高直流電源的利用率 零輸 響應(yīng)子主題功率放 電路RC 電路的響應(yīng) 零狀態(tài)響應(yīng)子主題電路與電子技術(shù) 輸 級(jí)差動(dòng)放 器 中間級(jí)電壓放大器 輸出級(jí)射極輸出器或互補(bǔ)對(duì)稱功率放 器 偏置電路由鏡像恒流源等電路組成 開(kāi)環(huán)電壓放 倍數(shù)Auo 無(wú)窮大 結(jié)構(gòu) 響應(yīng)子主題 開(kāi)環(huán)差模輸 電阻rid 無(wú)窮大環(huán)輸出電阻ro 接近0 零輸 響應(yīng)理想模型特性 環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo 環(huán)差模輸入電阻rid 環(huán)輸出電阻ro 最大輸出電壓UOM 零狀態(tài)響應(yīng)子主題 運(yùn)放的結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù) R 電路的響應(yīng) 參數(shù) 響應(yīng)子主題“虛斷路”原則

7、對(duì)于理想運(yùn)放rid 無(wú)窮大。相當(dāng)于兩輸 端斷路。 有 =0“虛短路”原則 理想運(yùn)放Auo 窮 ， i=0。相當(dāng)于兩輸 端之間短路 “虛地”的概 。反相輸入端為 “虛地” 非線性區(qū)：當(dāng)輸入信號(hào) 化時(shí)，輸出信號(hào)并不隨之 化。 析依據(jù)：“虛斷路”原則仍然成立子主題運(yùn)放工作 性區(qū)的分析依據(jù) 析方法 u =-( F/R )*u1 在靜態(tài)時(shí)，從運(yùn)放 的兩 輸 端向外看去 所接的電阻應(yīng)相等。 反相比例運(yùn)算電路 初相位 相位差正弦量 要素 幅值 有效值周期頻率 20s n(1 0t 120°) 220【cos（- 20）+js n（-120 】 向量表示法 計(jì)算 歐拉公式ej= OS +js n 回

8、顧R C 電壓 電流同頻率、同相位 電壓與電流相量表達(dá)式 U R·I 單一參數(shù)的交流短路 瞬時(shí) 率p = ui UI1 c s2(t+ ) 同相比例運(yùn)算電路 運(yùn)放在模擬運(yùn)算 面的應(yīng)用 u0 ui 輸出電壓 uo 與輸入電壓ui 同相且相等，故稱為同相 跟隨器或電壓跟隨器，而且性能更加優(yōu)良。2 同相跟隨器的輸 電阻很高 約為運(yùn)放的 環(huán)輸入電阻) 幾 不 同相跟隨器從信號(hào)源吸取電流；3 輸出電阻很低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。 電感U= *X X 為感抗） p ui= Isi 2(t+ ) 電容U I*XC p ui= Isi 2t 若> ，則電壓超前電流，電路呈電感性。若 <0，則電流

9、超前電壓，電路呈電容 性。若= ，則電流與電壓同相，電路呈電阻性 正弦交流電路的 析 熟練運(yùn)用基爾霍夫、R C 電路的定律 阻抗的串聯(lián) 有功 率 = /T*ui t=U cosj 無(wú)功 率 Q =U sin 差動(dòng)比例運(yùn)算電路 輸出電壓與輸入電壓反相；輸出電壓與輸入電壓的和成比例。 將放大器輸出信號(hào)的一部分 或 部經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)送回輸 端 什么是反饋 正加強(qiáng) 正 反饋 削弱 A x0/ d 開(kāi)環(huán)放 系數(shù) F xf/ 0 反饋系數(shù)S = UI 視在 率 正弦交流電路的 率 有功功率 = U cos 無(wú)功 率 Q = U sin 電源設(shè)備的容量將不能充分利用 率因數(shù)低引起的問(wèn)題 增加輸電線路和發(fā)電機(jī)繞組

10、的功率損耗 調(diào)節(jié)電路的 參數(shù)( 或C 或電源的頻率，使電壓與電流同相 閉環(huán)放 系數(shù) 放大電路中的 反饋 反饋降低了放大倍數(shù)，但也帶來(lái)放 器性能的當(dāng)輸出信號(hào)減小， 反饋信號(hào)也隨之 減小，凈輸 信 號(hào)相對(duì)增大，使 放大器輸串聯(lián)諧振 阻抗模最小 電流最大電路中的諧振電路呈電阻性出信號(hào) 的下降程度減小， 放 倍數(shù)相應(yīng)提高。 擴(kuò)展通頻帶并聯(lián)諧振加入負(fù)反饋使放 器的通頻帶展寬。將模擬輸 信號(hào)ui 與某參考電壓UR 進(jìn)行比較 當(dāng) 者相等時(shí) uo 產(chǎn)生躍變 應(yīng)用用于波形產(chǎn)生和 換、模數(shù)轉(zhuǎn)換及越限 等場(chǎng)合 電壓比較器 運(yùn)放在信號(hào)處理 面的應(yīng)用 當(dāng) R=0 時(shí)，即輸 電壓和零電 比較，稱為 過(guò)零比較器。反相輸 電

11、壓比較器一次電源次電源 分類 蓄電池電源將交流電 為直流電整流電路將直流電 為交流電逆 電路將一種直流電變?yōu)榱硪环N直流電這種變 換能實(shí)現(xiàn)直流電的幅值或極性的改變 功率變換電路（如斬波）；將一種交流電變?yōu)榱硪环N交流電這種變 換能實(shí)現(xiàn)交流電的大小和頻率的變化（如變頻）最大輸出電流最 工作電流 電源技術(shù)的基本內(nèi)容 輸出電壓 其調(diào)節(jié) 圍按 載需要來(lái)選擇； 效率輸出功率與輸入 率之比，即 = o/ i； 電壓調(diào)整率 市電變化時(shí)，Su | o/U |； 紋波系數(shù)輸出電 流 量的大小 溫度系數(shù)Uo 對(duì)溫度的穩(wěn)定性 T=| Uo/ T| 第四章 電源技術(shù) 指標(biāo) 直流穩(wěn)壓電源 串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源由采樣、基準(zhǔn)、比

12、較放大 和調(diào)整四 環(huán) 組成。 同時(shí)輸出正 電壓的穩(wěn)壓電路 提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路 輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路 端集成穩(wěn)壓器的幾種應(yīng)用電路擴(kuò) 輸出電流的穩(wěn)壓電路數(shù)字電路中的信號(hào)在時(shí)間上是離散的脈沖信號(hào)， 而模擬電路中的信號(hào)是隨時(shí)間連數(shù)字電路所研 的是電路的輸入，輸出之間的邏輯 系，而模擬電路則是研 電路 數(shù)字電路和模擬電路不同點(diǎn) 的輸 輸出之間的 小和相位等問(wèn)題在兩種電路中，晶體管的工作狀態(tài)不同。數(shù)字電路中晶體管工作在開(kāi) 狀態(tài)，也就是交替地工在飽 和 截止兩種狀態(tài)，而在模擬電路中晶體管多工作在放大狀態(tài)。邏輯關(guān)系： 決定 的各 條件 部具備之后， 才會(huì)發(fā)生。或邏輯關(guān)系： 決 的各 條件中有一 或一 以

13、上具備之后， 就會(huì)發(fā)生非邏輯 系：決定 的條件只有一 ，當(dāng)條件具備時(shí)， 發(fā)生，條件不口訣： 有0 出1， 1 出 與門和非門非門 邏輯 系 口訣：有 1 出 ，全0 出 或門和非門 非門 Y= B+CD 與或非門 異或門Y=A B = B+AB 同或門Y=A B= B+AB 有 0 出0，全 1 出 極管與門電路 極管與門電路極管或門電路 分立元件門電路 邏輯門電路 晶體管非門電路TT 非門組件就是將若干 與非門電路， 經(jīng)過(guò)集成電路工藝制作在同一 上 TT 集成門電路 態(tài)輸出門電路邏輯代數(shù)：按一定邏輯規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算的代數(shù)。 邏輯代數(shù)不代表數(shù)，而是代表兩種相互對(duì)立的狀態(tài)。 邏輯代數(shù)中的變量稱為邏輯

14、變量。它只能取“0”或“1”第 章組合邏輯電路 邏輯函數(shù)基本定律運(yùn)算 則沒(méi)有減法和除法，不能進(jìn)行移項(xiàng)和約分 子主題 浮動(dòng)主題 在輸入 量的任何取值下 必有一 最 項(xiàng) 而 僅有一 最小項(xiàng)取值為1 b在n 量邏輯函數(shù)中，若m 為包含n 因子的乘 積項(xiàng)，而且這n 變量均以原任意兩 最小項(xiàng)的乘積為0 c 體最小項(xiàng)之和為 1。 最小項(xiàng)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(xiàng)。諾圖將邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)按一定規(guī)律填入一 框內(nèi)，此方框稱為卡諾圖。幾何相鄰性：卡諾圖 的重要原則：幾何相鄰性：即兩 幾何位置相鄰的單元其輸入變量的取值 只能有一位不同。 對(duì)稱相鄰性：即任意兩 對(duì)稱 的單元其輸入

15、變量的取值也只 能有一位不同 邏輯函數(shù)的標(biāo)識(shí) 其化簡(jiǎn) 諾圖法（ ）每 矩形組應(yīng)包含盡可能多的最小項(xiàng)；（2）矩形組的數(shù)目應(yīng)盡可能少； 3各最小項(xiàng)可以重 使用，即同一 單元可以被圈在不同的矩形組內(nèi)；（ ）所有等于 一般步驟 組 邏輯電路：邏輯電路在某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)僅由該時(shí)刻電路的輸入信號(hào)所決定 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)分析步驟1）根據(jù)邏輯圖，寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式 2）對(duì)邏輯函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn) 3）根據(jù)最簡(jiǎn)表達(dá)式列出真值表 4）由真值表確定邏輯電路的功能。組合邏輯電路是將門電路按一定規(guī)律連接組 ， 具有特定 能的邏輯電路。常用的有加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)值比較器、奇偶校驗(yàn)電路、數(shù)據(jù)選擇器和 配 常用的

16、集成組合邏輯電路 集成運(yùn)算放 器第 章 交流放大電路第一章 電路的基本概 和基本定律第四章 正弦交流電路第 章 電路的暫態(tài)分析第 章 電路 析方法大作業(yè) 2前言：這次大作業(yè)我結(jié)合了我們本學(xué)期的專業(yè)課程，為吸收塔的蓄水池設(shè)計(jì)了一個(gè)間斷性供水系統(tǒng)，從塔低源源不斷的流入回流液，蓄水池中的傳感器可以識(shí)別蓄料池中的料液濃度，進(jìn)行間斷供水，既可以保證出池的濃度滿足吸收率，又可以清水的用量，從而降低操作費(fèi)，以保證最高的效益。題干：現(xiàn)有一蓄料池，主要用于 SO2 尾氣吸收塔的吸收，其中料液為回流液體與清水的混合物，回流料液源源不斷的從塔中流到蓄料池中，為保證吸收率，現(xiàn)要求蓄料池中料液濃度低于500mg/L，現(xiàn)

17、要求設(shè)計(jì)如下系統(tǒng)以保證蓄料池的濃度符合要求：1. SO2 液體傳感器是一款新型傳感器，其檢測(cè) so2 濃度的精度是 5mg/L，用于在蓄料池水中so2 濃度，電壓范圍010（V），對(duì)應(yīng)so2 含量變化范圍為01000（mg/L），要求在濃度高于 500mg/L 時(shí)，系統(tǒng)止供水。供水系統(tǒng)工作，直至濃度低于 500ml 時(shí)停2.終端分系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)水閥的、蓄料池料液濃度的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示。3.供電分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則需要考慮輸入電源的類型，是交流電還是直流電？大小是多少？功率要求多大？解：模型如下：顯示器：實(shí)質(zhì)就是一個(gè)電壓表，電壓范圍 010（V），對(duì)應(yīng) SO2 含量變化范圍為 01000（mg/L）供電系統(tǒng)：直流穩(wěn)壓電源 U1=+5V， 直流穩(wěn)壓電源 U2=+10V 直流穩(wěn)壓電源 U3=+10V 交流電源U4=220V直流穩(wěn)壓電源 U5=+5V原理：1.電壓比較器負(fù)責(zé)傳感器的電壓；2.當(dāng) UM<5V 時(shí)，電壓比較器輸出低電平，UBE<0.5V,NPN 三極管處于截止?fàn)顟B(tài),繼電器處于開(kāi)路的狀態(tài)，供水系