電子技術(shù)基礎(chǔ)三學(xué)習(xí)

1.1.1電路和電路模型

1.電路的組成

什么是電路？

電路是為了某種需要由若干電工設(shè)備或元件按一定方式組成的總體，是電流的

通路。

電路一般由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)組成。

2.電路的作用

(1)實(shí)現(xiàn)電能的輸送和變換

(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理

3.電路模型

一種電路元件往往兼有兩種以上的電磁特性，為了便于對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行數(shù)學(xué)描

述和分析，我們常需要將實(shí)際元件理想化或模型化，即在一定條件下突出其主

要的電磁性質(zhì)，忽略其次要的因素，把它近似的看作理想電路元件。

1.1.2直流電與交流電

1.直流電

一般來說我們把方向不隨時(shí)間變的電壓(電流)都稱為直流電壓(電流)。

2.交流電

交流電是指大小和方向都隨時(shí)間變化的電壓或電流。

1.1.3模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

1.模擬信號(hào)

模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)。處理模擬信號(hào)的電路就叫作模

擬電路。

2.數(shù)字信號(hào)

數(shù)字信號(hào)是指隨時(shí)間斷續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)。處理數(shù)字信號(hào)的電路就叫作

數(shù)字電路。

1.1.4電路的基本物理量及其參考方向

1.電流及其參考方向

(1)電流

正電荷移動(dòng)的方向(或負(fù)電荷移動(dòng)的反方向)規(guī)定為電流的實(shí)際方向。電流的

大小(強(qiáng)弱)用電流強(qiáng)度來衡量，它定義為單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體某橫截面電荷

量，用字母i表示。

i=dq/dt

式中dq為在極短時(shí)間dt內(nèi)通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量。

(2)電流的參考方向

在分析和計(jì)算較為復(fù)雜的電路時(shí)，往往事先難于判斷某支路中電流的實(shí)際方向，

我們可能任意選定某一方向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?也稱正方向)。

2.電壓、電動(dòng)勢(shì)及其參考方向

(1)電壓和電動(dòng)勢(shì)

電壓表明了電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的能力，用公式表示為

u=dW/dq

(2)電壓和電動(dòng)勢(shì)的參考方向

對(duì)于電壓和電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向，我們首先作如下的規(guī)定：電壓的實(shí)際方向規(guī)定

為由高電位端指向低電位端，即為電位降低的方向；而電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向是指

在電源內(nèi)部低電位端指向高電位端，即為電位升高的方向。

在電路圖中我們常需要對(duì)某個(gè)元件作電壓U和電流工的參考方向的設(shè)定，我們

習(xí)慣于將電壓U和電流工的參考方向取為一致，這稱為關(guān)聯(lián)參考方向，否則就

稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。

3.功率與能量

(1)功率

功率定義為單位時(shí)間內(nèi)能量的變化，也就是能量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，即

P=dW/dt=udq/dt=ui

當(dāng)電壓U和電流工采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，有

P=UI

若算得P>0,這說明是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，表明元件此時(shí)在吸收或消耗功率，

它在實(shí)際電路中起負(fù)載作用；如果P<0,這說明是外力對(duì)電荷做功，表明元件

此時(shí)是在產(chǎn)生或者是在釋放功率，它在實(shí)際電路中起電源作用。

(2)電能

如果用電設(shè)備的功率為P,使用的時(shí)間為t,則該設(shè)備消耗的電能為

W=Pt=Ult

(3)功率的平衡

電路在實(shí)際工作時(shí)，各電源元件產(chǎn)生或發(fā)出的功率之和必定等于各負(fù)載元件吸

收或消耗的功率之和，這就是功率的平衡。

4.電路基本物理量的額定值

(1)額定電流工N

(2)額定電壓UN

(3)額定功率PN

1.2電阻、電感和電容

1.2.1電阻元件

電阻元件是實(shí)際電阻器的理想化模型。

在u和i關(guān)聯(lián)參考方向下，歐姆定律可寫為

U

1.2.2電感元件

電感元件是實(shí)際電感器的理想化模型。

2

WL=l/2Li(t)

電感元件具有的一個(gè)十分重要的特性，即電感元件中電流的變化具有連續(xù)性，

一般不能發(fā)生躍變。

1.2.3電容元件

電容元件是實(shí)際電容器的理想化模型。

C=q/u

Wc=l/2Cu2(t)

電容元件具有的一個(gè)十分重要的特性，即電容元件兩端電壓變化具有連續(xù)性，

一般不能發(fā)生躍變。

1.3電源元件

1.3.1電壓源

1.理想電壓源

理想電壓源是實(shí)際電源的一種理想化模型。

理想電壓源一般具有以下特性：

(1)電壓的函數(shù)是固定的，不會(huì)因?yàn)樗B接的外電路的不同而改變(負(fù)載不

能短路)。如果電壓源沒有接外電路，這時(shí)電壓源處于開路狀態(tài)，工為零值，電

壓源兩端的電壓此時(shí)就稱為開路電壓。

(2)電壓源的電流隨與之連接的外電路的不同而不同，也就是說電壓源的電流

隨負(fù)載的大小而變化。

(3)電壓源的內(nèi)阻為零，一個(gè)端電壓為零的電壓源僅相當(dāng)于一條短路線。

(4)在功率允許范圍內(nèi)，相同頻率的電壓源串聯(lián)時(shí)可等效為一個(gè)同頻率的電壓

源。

(5)一般情況下，電壓源是不允許并聯(lián)的，尤其是當(dāng)電壓函數(shù)不同時(shí)更應(yīng)該注

意，因?yàn)檫@時(shí)可能會(huì)引起電壓源之間的短路以致?lián)p壞電壓源。

2.實(shí)際電壓源

嚴(yán)格的說理想電壓源并不存在，這是因?yàn)閷?shí)際電壓源的內(nèi)部總存在一定的內(nèi)電

阻。

1.3.2電流源

1.理想電流源

理想電流源是實(shí)際電源的另一種理想化模型。

理想電流源一般具有以下特性：

(1)輸出電流始終保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，與負(fù)載的情無關(guān)(負(fù)載不能開

路)。

(2)電流源兩端電壓的大小由負(fù)載確定。

(3)電流源的內(nèi)阻為無窮大，因此，輸出電流為零的電流源就相當(dāng)于開路。

(4)對(duì)于多個(gè)電流源的并聯(lián)，我們可以用一個(gè)等效的電流源來代替；而對(duì)于多

個(gè)電流源一般是不允許串聯(lián)的。另外，我們需要注意的是電流源的外電路不允

許開路，否則端電壓就趨近于無窮大，這是不允許的。

2.實(shí)際電流源

實(shí)際電流源可以用一個(gè)電流源和一個(gè)內(nèi)電阻的并聯(lián)組合來代替。

1.4串聯(lián)電路與并聯(lián)電路

1.4.1電阻的串聯(lián)

電路中兩個(gè)或更多個(gè)電阻順序相連，稱為電阻的串聯(lián)。

R=Ri+Ra+......+Rn

1.4.2電阻的并聯(lián)

電路中有兩個(gè)或更多個(gè)電阻連接在兩個(gè)公共的節(jié)點(diǎn)之間，稱為電阻的并聯(lián)。

R=1/Ri+1/R2+......+1/Rn

1.5直流電路分析與計(jì)算

1.5.1歐姆定律

通常流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，這就是歐姆定律。

U/I=R

1.5.2基爾霍夫定律

1.基爾霍夫電流定律(KCL)

對(duì)于電路中任一節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)

的電流之和，或者說電路中任一節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和恒等于零。

2.基爾霍夫電壓定律(KVL)

對(duì)于電路中任一回路，在任一時(shí)刻，沿某閉合回路的電壓降之和等于電位升之

和，或者說沿某閉合回路所有元件上電壓的代數(shù)和恒等于零。

1.5.3疊加原理

任何線性網(wǎng)絡(luò)中，若含有多個(gè)獨(dú)立電源，則網(wǎng)絡(luò)中任一支路中的響應(yīng)電流(或

電壓)等于電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路中所產(chǎn)生的電流(或電壓)

的代數(shù)和。

1.6正弦交流電路

1.6.1正弦交流電的基本概念

1.正弦交流電概述

如果在電路中含有一個(gè)或幾個(gè)頻率相同并按正弦規(guī)律變化的交流電源，我們就

稱這種電路為正弦交流電路。

2.正弦交流電的方向

3.正弦交流電的基本參數(shù)

正弦交流電的三要素：幅值、頻率、初相位。

(1)正弦量的瞬時(shí)值、幅值和有效值

有效值與幅值之間的關(guān)系

U=U,n/V2I=Im/V2

其中U、工為用效值，Um、工m為幅值

(2)正弦量的頻率與周期

f=1/T

w=2?i/T=27vf

(3)正弦量的初相位和相位差

1.6.2正弦交流電的相量表示法

1.有向線段與正弦函數(shù)

2.正弦量的相量表示法

(1)代數(shù)形式

A=a+jb

(2)三角形式

A=rcos\|/+jrsinv

(3)指數(shù)形式

A=re*

(4)極坐標(biāo)形式

A=rZ\|/

3.相量圖及相量運(yùn)算

(1)相量圖

(2)相量的四則運(yùn)算

(3)j的物理意義

1.6.3正弦交流電路的簡(jiǎn)單分析與計(jì)算

1.基爾霍夫定律的相量形式

(1)KCL的相量形式

(2)KVL的相量形式

2.R、L、C單一元件的正弦交流電路

(1)電阻元件

電壓與電流的相量關(guān)系

有功功率(平均功率)P

(2)電感元件

電壓與電流的相量關(guān)系

電壓超前電流90°

感抗XL=U/I

電感元件的瞬時(shí)功率及無功功率

電感元件的有功功率或平均功率為0

為了衡量能量交換的規(guī)模或程度，可用無功功率Q來表示

Q=UI=I*2XL=U/V2/XL單位為乏或千乏

(3)電容元件

電壓與電流的相量關(guān)系

電流超前電壓90°

容抗Xc=l/wC

U=-jXcI

電容元件的瞬時(shí)功率及無功功率

電容元件的平均功率或有功功率為0

Qc表明電容元件與電源之間交換能量的規(guī)模或程度

Qc=-UI=-I*2Xc=-U*2/Xc

3.RLC串聯(lián)交流電路

4.復(fù)阻抗電路

(1)阻抗的串聯(lián)

(2)阻抗的并聯(lián)

5.正弦交流電的功率

(1)瞬時(shí)功率和有功功率

P=UIcos\g

(2)無功功率

Q=UIsinv

(3)視在功率和功率三角形

S=UI

6.電路中的串聯(lián)諧振

(1)串聯(lián)諧振的條件

當(dāng)電路中容抗與感抗相等時(shí)，電路呈電阻性，稱發(fā)生了串聯(lián)諧振。

(2)串聯(lián)諧振的特性

A諧振時(shí)，Xc=XI,電阻為R。

B在電源電壓不變的情況下，因阻抗值最小，故這時(shí)電流達(dá)到最大值。

C由于Xc=XI,所以電感兩端與電容兩端的電壓效值大小相等，相位相反。

b因諧振時(shí)電流與總電壓同相，故阻抗角w為0。.

E發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，電感電壓或電容電壓的有效值與總電壓的有效值之比等于

電路的品質(zhì)因數(shù)Q.

7、正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析

對(duì)于較為復(fù)雜的正弦交流電路，不管電路的結(jié)構(gòu)怎樣，電路中的有關(guān)電流相量

和電壓相量都應(yīng)遵守相應(yīng)的KVL和KCL的相量形式。

第2章放大電路原理

2.1半導(dǎo)體器件

2.1.1晶體二極管

1.半導(dǎo)體基本知識(shí)

2.半導(dǎo)體的特性

(1)半導(dǎo)體的熱敏特性

(2)半導(dǎo)體的光敏特性

(3)摻雜特性

3.本征半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

4.雜質(zhì)半導(dǎo)體

(1)P型半導(dǎo)體，又稱為空穴型半導(dǎo)體

(2)N型半導(dǎo)體，又稱為電子型半導(dǎo)體

5.PN結(jié)及其特性

(1)PN結(jié)的形成

(2)PN結(jié)的特性

PN結(jié)的正向?qū)ㄐ阅?/p>

PN結(jié)的反向截止?fàn)顟B(tài)

6.晶體二極管

(1)結(jié)構(gòu)及分類

點(diǎn)接觸型、面接觸型

硅管、錯(cuò)管

(2)二極管的伏安特性及主要參數(shù)

1、二極管的伏安特性

是指二極管兩端電壓和流過二極管電流之間的關(guān)系曲線。

正向特性

一般硅二極管的死區(qū)電壓約為0.5V,錯(cuò)二極管的死區(qū)電壓約為0.2V。

二極管導(dǎo)通時(shí)，正向?qū)▔航?，一般硅管約為0.7V,錯(cuò)管約為0.3V。

反向特性

在二極管兩端加反向電壓時(shí)，一般硅管的工為幾微安以下，錯(cuò)管的工為幾十到

幾百微安。

2、主要參數(shù)

最大整流電流

最高反向工作電壓

最大反向工作電流

(3)二極管的應(yīng)用舉例

整流電路

箝位電路

限幅電路

7.特殊二極管

(1)穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管及其伏安特性

穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)

穩(wěn)定電壓

穩(wěn)定電流

最大耗散功率

動(dòng)態(tài)電阻

(2)光電二極管

(3)發(fā)光二極管

2.1.2晶體三極管

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)和分類

晶體三極管有三個(gè)區(qū)，兩個(gè)PN結(jié)，從三個(gè)區(qū)分別引出三個(gè)電極而構(gòu)成。

晶體三極管內(nèi)部的三個(gè)區(qū)，分別稱為發(fā)射區(qū)，基區(qū)和集電區(qū)，從三個(gè)區(qū)分別引

出的電極稱為發(fā)射極E,基極B,集電極C,基區(qū)與發(fā)射區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)

射結(jié)，基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。

按三個(gè)區(qū)的摻雜形式可分為PNP管和NPN管兩種。

晶體三極管按材料可分為硅三極管和錯(cuò)三極管。根據(jù)工作頻率特性可分為低頻

管和高頻管。根據(jù)功率可分為大，中，小功率管等。

2.晶體三極管電流分配和放大作用

(1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子形成發(fā)射極電流慶

(2)基區(qū)中電子和空穴的復(fù)合形成工b

(3)集電區(qū)收集電電子形成工c

Ie=Ib+Ic

Ic=plbB為直流電流放大系數(shù)

Ie=(1+p)lb

3.晶體三極管的特性曲線

晶體三極管的特性曲線是說明三極管各極電壓和電流之間的關(guān)系曲線。

(1)輸入特性曲線

是指晶體三極管集-射之間電壓為一定值時(shí)，基極電流iB與基-射之間電壓uBE

的關(guān)系曲線。

(2)輸出特性曲線

是指晶體三極管的基極電流為一定值時(shí)，集電極電流iC與集-射之間電壓uCE

的關(guān)系曲線。

輸出特性曲線分為三個(gè)工作區(qū)域

截止區(qū)

發(fā)射結(jié)，集電結(jié)均處于反向偏置

放大區(qū)

集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏

飽和區(qū)

集電極和發(fā)射結(jié)均處于正向偏置

4.晶體三極管的主要參數(shù)

(1)使用參數(shù)

電流放大系數(shù)B和p

B為直流放大系數(shù)，p為交流電流放大系數(shù)

集電極-基極之間反向飽和電流IcBO

(2)集電極-發(fā)射極之間的反向飽和電流工CE。

(3)極限參數(shù)

集電極最大允許電流工CM

反向擊穿電壓UCEO

集電極最大允許耗散功率PcM

2.1.3場(chǎng)效應(yīng)三極管

1.絕緣柵N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)工作原理

(1)結(jié)構(gòu)

(2)原理和特性

工作原理

特性曲線

2.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)

(1)開啟電壓和夾斷電壓

(2)飽和漏極電流

(3)低頻跨導(dǎo)

(4)最大漏極電流

(5)漏源擊穿電壓

(6)最大耗散功率

3.場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管的性能比較

(1)場(chǎng)效應(yīng)管為電壓控制電流器件，其輸入阻抗高；晶體三極管為電流控制電

流器件，其輸入阻抗小，但都可獲得較大的電壓放大倍數(shù)。

(2)場(chǎng)效應(yīng)管工作電壓范圍寬，熱穩(wěn)定性較好；晶體三極管工作電壓范圍較小,

熱穩(wěn)定性較差。

(3)場(chǎng)效應(yīng)管制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)錢便宜，廣泛用于制造大規(guī)模集成電路。

(4)場(chǎng)效應(yīng)管不用時(shí)，各電極應(yīng)短接在一起，防止外界靜電感應(yīng)產(chǎn)生高壓使其

損壞。

2.2基本放大器工作原理

放大器是構(gòu)成各種電子線路的基本單元電路。所謂放大，就是將輸入的微弱信

號(hào)去控制直流電源提供的能量，并使輸出按照輸入的小信號(hào)變化規(guī)律而變化的

過程。

2.2.1放大電路的基本要求和性能指標(biāo)

1.放大電路的基本要求

(1)外接直流電源必須使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，使其工作在放大

區(qū)。

(2)選擇電路參數(shù)使三極管有一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。

(3)輸入電壓信號(hào)作用在三極管的輸入回路中，并能轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)電流，以

控制集電極電流。

(4)輸出信號(hào)電流盡可能的轉(zhuǎn)化為輸出電壓信號(hào)。

2.放大電路的主要性能指標(biāo)

(1)放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)，電流放大倍數(shù)，功率放大倍數(shù)。

(2)輸入電阻

(3)輸出電阻

(4)通頻帶

(5)最大輸出幅值

(6)最大輸出功率

(7)效率

(8)非線性失真系數(shù)

2.2.2共發(fā)射極放大電路

1.固定偏置式共射放大電路

(2)工作原理

當(dāng)ui=O時(shí)，放大電路所處的狀態(tài)稱為直流狀態(tài)或靜止工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。此

時(shí)三極管的輸入特性與輸出特性曲線上有一個(gè)確定的靜態(tài)工作點(diǎn)，我們稱之為

Q點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)有一定的工BQ,UBEQ,1：CQ和UCEQ。

當(dāng)放大電路加有輸入交流信號(hào)時(shí),如ui=Umsinwt時(shí),此時(shí)電路為動(dòng)態(tài)工作狀態(tài),

此時(shí)uBE為ui與UBEQ之和，即uBE=ui+UBEQ,iB=IBQ+ib

iC=ICQ+icuCE=UCEQ-icRc=UCEQ-uO

(3)靜態(tài)分析

靜態(tài)分析用于確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，它是保證動(dòng)態(tài)性能好壞的重要依據(jù)。

①用工程估算法確定靜態(tài)工作點(diǎn)

靜態(tài)工作點(diǎn)由放大電路的直流通路進(jìn)行分析。直流通路如圖示。

IBQ=(VCC-UBEQ)/RB

ICQ=BIBQ

UCEQ=VCC-ICQRC

②用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)

由于三極管放大電路為非線性電路，采用圖解法也可確定靜態(tài)工作點(diǎn)。

基極回路電壓方程：uBE=VCC-iBRB

該直線方程與三極管輸入特性曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)。

輸出回路電壓方程：uCE=VCC-iCRC

由于工CQ=BIBQ,在三極管輸出回路中就有一條確定的輸出特性。

(4)動(dòng)態(tài)分析

①交流通路和交流負(fù)載線

外接輸入信號(hào)后，電路處于動(dòng)態(tài)工作方式，可由放大電路的交流通路進(jìn)行分析。

放大電路在工作時(shí)，輸出端通常加有外接負(fù)載電阻RL,此時(shí)輸出回路的電壓方

程為：uCE=UCEQ-(iC-ICQ)R

從上式可看出，動(dòng)態(tài)時(shí)iC與uCE的關(guān)系仍為過Q點(diǎn)的一條直線，稱為交流負(fù)

載線。

②圖解動(dòng)態(tài)分析

設(shè)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置適當(dāng)，外加輸入信號(hào)ui=Umsinwt為幅值較小的正

弦信號(hào)。該信號(hào)疊加在靜態(tài)UBEQ上使電路工作在輸入特性曲線的線性段，引

起基極電流變化量ib疊加在工BQ上隨ui的變化規(guī)律變化。

變化的基極電流ib又控制集電極電流ic使之也發(fā)生相應(yīng)的變化并疊加在靜態(tài)

工CQ值上，且沿交流負(fù)載線移動(dòng)，得到相同變化規(guī)律的uce,uce也疊加在直流

壓降UCEQ上。

(5)靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響

①截止失真

如果靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置偏低，當(dāng)輸入信號(hào)加入時(shí)，其負(fù)半周的部份波形會(huì)進(jìn)入截

止區(qū)而不被放大，造成輸出波形相應(yīng)的部份產(chǎn)生截止失真。

②飽和失真

如果靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置偏高，當(dāng)輸入信號(hào)加入時(shí)，其正半周部份波形會(huì)進(jìn)入飽和

區(qū)，也會(huì)造成輸出波形相應(yīng)部份產(chǎn)生飽和失真。

③雙向失真

如果靜態(tài)工作點(diǎn)適當(dāng)，但輸入信號(hào)電壓的幅值較大，正，負(fù)半周的部分波形分

別進(jìn)入飽和區(qū)，截止區(qū)，可引起輸出波形的嚴(yán)重失真。

(6)微變等效電路分析法

①晶體三極管的微變等效電路

晶體三極管輸入特性雖然為非線性，但在小信號(hào)作用情況下，靜態(tài)工作點(diǎn)附近

的工作區(qū)域可近似的認(rèn)為是直線，因此三極管B,E之間可用一個(gè)交流線性等效

電阻rbe代替，如圖示

②固定偏置式共射放大電路的微變等效電路

微變等效電路分析方法只能用于分析放大電路的動(dòng)態(tài)情況，而不能用于靜態(tài)分

析。

共射電路的特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)較大，輸入電壓與輸出電壓反相位變化，輸入

電阻較小，輸出電阻較大。

2.分壓偏置式共射放大電路

(1)影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的因素

溫度的上升會(huì)使反向飽和電流工CBO增大

溫度的上升會(huì)使電流放大系數(shù)B增大

溫度的上升將造成發(fā)射結(jié)電壓減小

(1)電路的結(jié)構(gòu)及靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

它在固定偏置放大電路的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)下偏置電阻Rb2和發(fā)射極電阻Reo

利用Rbl和Rb2的分壓可穩(wěn)定基極電位VB。

Q點(diǎn)的穩(wěn)定過程可動(dòng)態(tài)表示如下：

溫度上升［一五八--Ie--(Ube=Vb-Ve)Ubev--Ie1--Ic|

靜態(tài)分析

靜態(tài)工作點(diǎn)由直流通路進(jìn)行近似計(jì)算

VB=Rb2/(Rbl+Rb2)*VCC

ICQ=IEQ=(VB-UBEQ)/RE=VB/RE

IBQ=ICQ/B

UCEQ=VCC-ICQ(RC+RE)

動(dòng)態(tài)分析

根據(jù)微變等效電路進(jìn)行計(jì)算

輸入電壓：Ui=Ib[rbe+(l+3)Re]

輸出電壓：U0=-3IbRLl

放大倍數(shù)：Au=UO/Ui=-B[RLl/rbe+(l+B)Re]

輸入電阻：Ri=Rbl//Rb2//[rbe+(l+P)Re]

輸出電阻：RO=Rc

2.2.3共集電極電路

工作原理

(1)靜態(tài)分析

直流通路

I----------------|vcc

rlRb

IBQ”ICQ

UBEQ

ReIEQ

IBQ=VCC/[Rb+(l+3)Re]

ICQ=BIBQ=IEQ

UCEQ=VCC-ICQRe

(2)動(dòng)態(tài)分析

共集電極放大路的微變等效電路如圖示

電壓放大倍數(shù)：Au=(l+3)Rl/[rbe+(l+P)Rl]

Rl=Re//RL

輸入電阻：Ri=Rb//[rbe+(l+P)Rl]

輸出電阻：R0=Re//(rbe+R2)R2=Rs//Rb

共集電極放大電路具有電壓放在倍數(shù)小于1、輸出電壓與輸入電壓同相位、電壓

跟隨特性好、輸入電阻高、輸出電阻低、有電流放大和功率放大等特點(diǎn)。

應(yīng)用簡(jiǎn)介

(1)作為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，利用其輸入阻抗高的特點(diǎn)來提高放大電路

接收信號(hào)的能力。

(2)作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，利用其輸出阻抗低的特點(diǎn)來改善放大電路

帶負(fù)載的能力。

(3)作為多級(jí)放大電路的中間緩沖級(jí)，利用UO=Ui的特點(diǎn)隔離前后級(jí)的相互

影響，解決阻抗變換和信號(hào)傳輸?shù)葐栴}。

2.2.4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路

1?分壓式偏置共源放大電路

靜態(tài)分析

動(dòng)態(tài)分析

D

IE

RD.RL

UO

Ui=Ugs

UO=-Id*R=-gm*Ugs*R(R=RL〃RD)

Au=UO/Ui=-gm*R

輸入電阻：Ri=RG3+(RGl〃RG2)

輸出電阻：RO=RD

2.3多級(jí)與差動(dòng)放大器

電容耦合方式多用于交流信號(hào)放大電路；變壓器耦合方式一般用于功率放大電

路；直接耦合方式常用于交、直流放大電路或中、大規(guī)模集成電路中。

2.3.1直接耦合多級(jí)放大電路的特點(diǎn)及存在的問題

1.直接耦合多級(jí)放大電路的特點(diǎn)

可以放大變化緩慢的電信號(hào)，既可放大直流信號(hào)，也可放大交流信號(hào)。

2.直接耦合方式存在的問題

(1)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響

(2)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象

2.3.2直接耦合多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析

1.電壓放大倍數(shù)

2.輸入電阻

3.輸出電阻

2.3.3差動(dòng)放大器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1.基本結(jié)構(gòu)

2.工作原理

(1)零點(diǎn)漂移的抑制

(2)信號(hào)的輸入

共模信號(hào)的輸入

差模信號(hào)的輸入

2.3.4差動(dòng)放大器的其他幾種輸入與輸出方式

1.雙端輸入-雙端輸出

2.雙端輸入-單端輸出

3.單端輸入-雙端輸出

4.單端輸入-單端輸出

2.3.5差動(dòng)放大器的電壓放大倍數(shù)和共模抑制比

1.雙端輸出電路

2.單端輸出電路

3.共模抑制比

用來衡量差動(dòng)放大器能有效地放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力

2.4放大器中的負(fù)反饋

2.4.1負(fù)反饋的概念及類型

1.反饋的定義

將放大器輸出信號(hào)(電壓或電流)的一部分(或全部)，經(jīng)過一定的電路(稱為

反饋網(wǎng)絡(luò))送回到輸入回路，與原來的輸入信號(hào)(電壓或電流)共同控制放大

器，這樣的作用過程稱為反饋。

2.反饋的分類及判別

(1)正反饋與負(fù)反饋

根據(jù)反饋信號(hào)的不同，可將反饋分為正反饋與負(fù)反饋。

(2)直流反饋和交流反饋

如果信號(hào)中只含有直流成分，則為直流反饋；如果信號(hào)中只含有交流成分，則

稱為交流反饋；如果信號(hào)中既含有直流成分，又含有交流成分，則稱為交直流

反饋。

(3)電壓反饋和電流反饋

按反饋在輸出端的取樣形式分類，可分為電壓反饋和電流反饋。

(4)并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋

按基本放大器輸入端與反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端之間的連接方式，反饋可分為并聯(lián)反

饋和串聯(lián)反饋。

負(fù)反饋的電路框圖

(1)信號(hào)基本關(guān)系

2.4.2放大電路中負(fù)反饋的判斷

2.4.3負(fù)反饋對(duì)放大電路的性能影響

L提高電路及其增益的穩(wěn)定性

2.減少非線性失真

3.擴(kuò)展通頻帶

4.改變輸入電阻和輸出電阻

第3章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

3.1集成運(yùn)算放大器概述

3.1.1集成運(yùn)算放大器概念

1.集成運(yùn)放大器的組成及基本特點(diǎn)

集成電路按功能不同可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路。

集成運(yùn)放按其指標(biāo)、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，可分為通用型和專用型兩大類。

通用型集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)

集成運(yùn)算放大器的電路符號(hào)

2.集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)

(1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud

(2)輸入失調(diào)電壓U工。

(3)輸入失調(diào)電流工工O

(4)最大差模輸入電壓U1DM

(5)最大共模輸入電壓U1CM

(6)差模輸入電阻Rid

(7)輸出電阻RO

(8)最大輸出電壓幅度UOPP

(9)共模抑制比KCMR

3.1.2理想集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)

1.理想集成運(yùn)算放大器應(yīng)具備的條件

(1)開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aud--8

(2)差模輸入電阻Rid--oo

(3)輸出電阻R0-0

(4)共模抑制比Kcmr--8

(5)帶寬BW--a)

(6)失調(diào)及零漂均趨于零

2.理想集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)

集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)

(1)集成運(yùn)算放大器同相輸入端和反相輸入端的電位相等

(2)集成運(yùn)算放大器同相輸入端和反相輸入端的輸入電流等于0

集成運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)

(1)u->u+時(shí)，uO=UO-

u-<u+時(shí)，uO=UO+

(2)j-=i+=O

3.2集成運(yùn)算放大器組成的基本運(yùn)算電路

3.2.1反相比例運(yùn)算

uO=-(Rf/Rl)*ui

反相例運(yùn)算放大器的特點(diǎn)

(1)它是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，它的輸入電阻不高，輸出是阻很低

(2)輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且方向相反

(3)調(diào)節(jié)Rf,R1的值可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)Auf,比值IAufI與集成電路內(nèi)部各

參數(shù)無關(guān)，其值可大于1,也可小于1。若Rf=Rl,則Auf=-1,此電路便構(gòu)成

反相器

(4)u-=u+=O,即有虛地的特點(diǎn)

3.2.2同相比例運(yùn)算放大器

uO=(1+Rf/Rl)ui

同相比例運(yùn)算放大器的特點(diǎn)

(1)它是深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，輸入電阻趨于無窮大，輸出電阻很低，

不存在虛地

(2)調(diào)節(jié)Rf,R1的值可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)Auf,比值IAufI與集成電路內(nèi)部各

參數(shù)無關(guān)，其值恒大于或等于1

(3)u-=u+=ui說明此時(shí)運(yùn)放的共模信號(hào)不為零

3.2.3多路加減運(yùn)算

1.反相輸入加法運(yùn)算

uO=-Rf(uil/Rl+ui2/R2)

2.同相輸入加法運(yùn)算

uO=(1+Rf/Rl){{(R3//R4)/[R2+(R3//R4)]}*uil+{(R2//R4)/[R3+

(R2//R4)]}*ui2}

3.減法運(yùn)算

uO2=(1+Rf/Rl)*[R3/(R2+R3)]*ui2

uO=uOl+uO2

3.2.4微分運(yùn)算與積分運(yùn)算

1.微分運(yùn)算

2.積分運(yùn)算

3.3集成運(yùn)算放大器應(yīng)用

3.3.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用

1.電壓可調(diào)的恒壓源

U0=-(R2/R1)Uz

2.比例積分調(diào)節(jié)器

3.3.2集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用

1.電壓比較器

VCC

遲滯比較器

(1)集成運(yùn)算放大器性能的擴(kuò)展

(2)集成運(yùn)算放大器的保護(hù)

電源接反保護(hù)

輸入保護(hù)

輸出保護(hù)

(3)集成運(yùn)算放大器使用注意事項(xiàng)

?使用前應(yīng)認(rèn)真查閱有關(guān)手冊(cè)，了解所用集成運(yùn)放各引腳排列位置，外接電路特

別要注意正，負(fù)電源端，輸出端及同相，反相輸入端位置

?集成運(yùn)放接線要正確可靠

?輸入信號(hào)不能過大

?電源電壓不能過高

?集成運(yùn)放的調(diào)零

3.3.3常用集成運(yùn)算放大器芯片選用與介紹

1.常用集成運(yùn)算放大器芯片選用

(1)從物美價(jià)廉考慮

(2)從結(jié)構(gòu)緊湊考慮

2.常用集成運(yùn)算放大器芯片介紹

(1)LM741與LM324(通用型集成運(yùn)放)

(2)OP07(低失調(diào)集成運(yùn)放)

(3)ICL7650(斬波穩(wěn)零集成運(yùn)放)

(4)AD508(高精度集成運(yùn)放)

(5)UA348(通用型四運(yùn)放)

(6)LF347(JEFT輸入高阻型四運(yùn)放)

(7)AD602(寬帶增益可調(diào))

(8)INA118(精密儀表放大器)

(9)INA2128(低電壓雙通道通用儀表放大器)

第四章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流與濾波電路

1.單相半波整流電路

單相半波整流電路的參數(shù)

(1)輸出電壓平均值UO(AV)

UO(AV)=0.45U2

(2)輸出電流平均值工0(AV)

10(AV)=ID(AV)=0.45U2/RL

(3)二極管電流平均值工D(AV)

ID(AV)=10(AV)=0.45U2/RL

(4)二極管承受的最高反壓URM

URM=V2U2

2.單相橋式整流電路

(1)輸出電壓平均值UO(AV)

UO(AV)=O.9U2

(2)二極管電流平均值H5(AV)

ID(AV)=l/2*I0(AV)=0.45*U2/R

(3)二極管承受的最高反壓URM

URM=V2U2

4.1.2濾波電路

1.電容濾波

C----------------|OUO

c=kcn

—T—R

當(dāng)負(fù)載開路時(shí)，UO(AV)=V2U2

為了取得良好的濾波效果，一般取RC>=(3~5)T/2

此時(shí)輸出電壓平均值為UO(AV)=1.2U2

流過二極管的電流仍是工D(AV)=l/2*I0(AV)=0.45*U2/R

2.其他形式濾波電路

(1)RCn型濾波器

UinOOUO

*ClI+C2

(2)LC“型濾波器

UtnOouo

L

上Cl.I+.C2

4.2線性直流穩(wěn)壓電源

4.2.1直流穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)

1.電壓調(diào)整率SU

2.電流調(diào)整率5工

3.溫度系數(shù)ST

4.2.2硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

1.穩(wěn)壓原理

只要通過穩(wěn)壓管的電流Iz在最小穩(wěn)定電流Izmin和最大穩(wěn)定電流Izmax之間,

那么其兩端電壓基本上是恒定的，為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz,因此輸出電壓也就

恒定。

2.電路參數(shù)選擇

(1)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的選擇

(2)穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流的選擇

(3)輸入電壓的選擇

(4)限流電阻的選擇

4.2.3普通線性集成穩(wěn)壓器

集成穩(wěn)壓器的種類很多，可分為多端式和三端式，正壓輸出和負(fù)壓輸出，固定

輸出和可調(diào)輸出，普通型和低壓差型，線性和開關(guān)型。

1.內(nèi)部電組成

三端線性集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路主要由取樣電路，基準(zhǔn)電壓，比較放大，調(diào)整管

組成，此外還有過流，過壓，過熱保護(hù)電路，啟動(dòng)電路等附屬電路。

2.基本應(yīng)用

圖為CW7800的基本應(yīng)用電路。

其輸入電壓應(yīng)小于40V,輸入輸出電壓差3?5V,電容C1用來減少輸入紋波,

C2用于改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲。

4.2.4低壓差集成穩(wěn)壓器

1.低壓差集成穩(wěn)壓器的品種

低壓差集成穩(wěn)壓器也有三端和多端，固定輸出和可調(diào)輸出，正電壓輸出和負(fù)電

壓輸出。

2.應(yīng)用舉例

下圖為三端固定輸出低壓差集成穩(wěn)壓器LM2937的典型應(yīng)用電路

4.3開關(guān)型集成穩(wěn)壓器

開關(guān)型集成穩(wěn)壓器是為提高效率，減小體積而設(shè)計(jì)的一個(gè)系列集成穩(wěn)壓器。開

關(guān)型集成穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)：當(dāng)調(diào)整管截止時(shí)，其管壓降雖高，

但電流為0;當(dāng)調(diào)整管飽和時(shí)，其電流雖大，但管壓降近于0,所以其管耗小,

效率高，一般可達(dá)80%?90%

開關(guān)型集成穩(wěn)壓器的系列品種較多，有串聯(lián)型和并聯(lián)型，自激式和他激式。

4.3.1串聯(lián)型脈寬調(diào)制式開關(guān)穩(wěn)壓電源工作原理

下圖是脈寬調(diào)制式開關(guān)穩(wěn)壓器的組成框圖，它由取樣電路，LC濾波電路，續(xù)流

二極管，調(diào)整管，脈寬調(diào)制器組成。

4.3.2應(yīng)用舉例

下圖是一個(gè)將+1.5V升為+5V輸出的DC-DC升壓型穩(wěn)壓電源

L是儲(chǔ)能電感，D是續(xù)流二極管，C是濾波電容

第五章數(shù)字電路基礎(chǔ)

5.1數(shù)制與編碼

我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的數(shù)的表示方法是十進(jìn)制，也就是用。?9這10個(gè)數(shù)

字符號(hào)去表示。?9的數(shù)，比9大的數(shù)采取逢十進(jìn)位的方法。所謂數(shù)制就是以表

示數(shù)值所用的數(shù)字符號(hào)個(gè)數(shù)來命名的。

5.1.1十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制計(jì)數(shù)法是用。?9這10個(gè)數(shù)字符號(hào)來表示。?9的數(shù)，對(duì)于比9大的數(shù)

采取逢十進(jìn)位的方法。

(365)10=3*10*2+6*10*1+5*10*0

10表示365是十進(jìn)制數(shù)，1(T2,1CT1,l(T0稱為位權(quán)，10稱為十進(jìn)制的基

數(shù)。

5.1.2二進(jìn)制數(shù)

1.與十進(jìn)制數(shù)的定義方法相同，二進(jìn)制數(shù)僅有0和1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)，可以直接

表示0和1兩個(gè)數(shù)值，數(shù)值2就必須進(jìn)位，表示成10,讀作“壹零”或“幺零”。

(10)2=1*2^1+0*2*0

任意一個(gè)二進(jìn)制整數(shù)bn-1bn-2........b0可以按權(quán)展開成如下的多項(xiàng)式：

(bn-lbn-2.......b0)2=bn-l*2*n-1+bn-2*2*n-2+......+b*2*0

其中bi(i=n-l,n-2……0)=0,1

2.二進(jìn)制中，數(shù)字通常稱為“位”，又稱比特(bit),是binarydigit的縮寫。

在8位二進(jìn)制數(shù)中，位權(quán)為2-0的位稱為最低有效位，位權(quán)為2-7的位稱為最

高有效位。

3.將下式右邊的加法按十進(jìn)制加法去運(yùn)算求和，就能求得與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的十

進(jìn)制數(shù)值。

(1011)2=1*2*3+0*2*2+1*2*1+1*2*0=8+0+2+1=(11)10

4.同十進(jìn)制數(shù)一樣，二進(jìn)制數(shù)前面添加0,不會(huì)影響數(shù)值的大小，因此如果要求

二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)是4,那么在整數(shù)前而添加0即可。

5.常用的前16個(gè)（。?15）二進(jìn)制整數(shù)

十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

0000081000

1000191001

20010101010

30011111011

40100121100

50101131101

60110141110

70111151111

5.1.3十六進(jìn)制數(shù)

1.十六進(jìn)的定義與十進(jìn)制和二進(jìn)制的定義完全一致

2.十六進(jìn)制的符號(hào)有16個(gè)，包括。?9十個(gè)數(shù)字符號(hào)和A~F六個(gè)字母符號(hào)

3.前16個(gè)十六進(jìn)制正整數(shù)與十進(jìn)制數(shù)，二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)

數(shù)

000000810008

100011910019

200102101010A

300113111011B

401004121100C

501015131101b

601106141110E

701117151111F

4.任意一個(gè)十六進(jìn)制整數(shù)an-lan-2……aO可以按權(quán)展開成如下的多項(xiàng)式:

(an-lan-2......aO)16=an-l*16*n-l+an-2*16^n-2……+00*16^0

其中ai(i=n-l,n-2，.…O)=O,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1O(A),11(B),12(C),13(D),

14(E),15(F)。

5.十六進(jìn)制數(shù)的讀法與二進(jìn)制數(shù)的讀法相同：即按照從高位到低位的順序逐位

讀出相應(yīng)數(shù)字，例如(2A45)16讀作十六進(jìn)制數(shù)二A四五

6.將下式右邊的加法按十進(jìn)制加法去運(yùn)算求和，就能求得與十六進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的

十進(jìn)制數(shù)值。

(1C3)16=1*16^2+C*16^1*3*16<'O=1*256+12*16+3*1=(451)1O

5.1.4數(shù)制轉(zhuǎn)換

不同的數(shù)制只是以不同的的方式來表示數(shù)據(jù)。

1.二進(jìn)制數(shù)，十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)

01.方法：將要轉(zhuǎn)換數(shù)寫成按權(quán)展開的多項(xiàng)式，計(jì)算該多項(xiàng)式的值就可以得到

相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。

02.(10100101)2=1*2-7+0*2-6+1*2-5+0*2-4+0*2-3+1*2-2+

0*2*1+1*2^0=128+0+32+0+0+4+0+1=(165)10

03.在二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的過程中，凡是“0”的位，不論它的位權(quán)值有

多大，最終參與加法運(yùn)算的都是0,不會(huì)影響轉(zhuǎn)換結(jié)果，只有“1”的位及該位

的位權(quán)值決定轉(zhuǎn)換的結(jié)果，因此可以直接計(jì)算二進(jìn)制數(shù)中“1”的位權(quán)值的和，

就可以得到相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

2.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，十六進(jìn)制數(shù)

01.十進(jìn)數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

A.方法：將被轉(zhuǎn)換的數(shù)除以2取余數(shù)，商繼續(xù)除以2,再取余數(shù)，直到商為0

為止，然后將余數(shù)按照先取的作為低位，后取的作為高位的順序?qū)懗鰜?，就?/p>

到轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)。

B.(105)10=(1101001)2

C.十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)方法：整數(shù)部份與上述相同，小數(shù)部份通常采用

乘2取整法，將被轉(zhuǎn)換的小數(shù)乘以2取整數(shù)，余下的小數(shù)繼續(xù)乘以2,再取整

數(shù)，直到滿足要求為止，然后按照將小數(shù)部分所求的整數(shù)按先取的作為高位，

后取的作為低位的順序?qū)懗鰜恚偷玫睫D(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)。

0.(0.625)10=(0.101)2

0.625*2取整數(shù)1高位

0.250*2取整數(shù)0

0.50*2取整數(shù)1低位

02十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)

A.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)采用除16取余法，具體運(yùn)算過程與除2取余法

相同。

B.(254)10=(FE)16

人跑4t

#心)5F

o

3.二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換

A.方法：從二進(jìn)制數(shù)的最低位開始，每4位分成一組，若最高位的一組不足4

位，則在其左邊添。補(bǔ)足4位，然后用每組4位二進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)

取代該組的4位二進(jìn)制數(shù)，就可以得到對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。

B.(101U01001)2=(2E9)16

二進(jìn)制數(shù)0010,1110,1001

十六進(jìn)制數(shù)2E9

C.(5C7A)16=(101110001111010)2

十六進(jìn)制數(shù)5C7A

二進(jìn)制數(shù)0101110001111010

D.轉(zhuǎn)換結(jié)果中最高位的?？梢允÷裕挥绊憯?shù)值大小。但中間的。絕對(duì)不可以

省略。

5.1.5有符號(hào)數(shù)的表示方法

1.數(shù)的符號(hào)表示方法

01.為了表示一個(gè)有符號(hào)數(shù)，除了數(shù)值以外還應(yīng)指定符號(hào)位，通常以這個(gè)數(shù)的最

高位為符號(hào)位。

02.8位有符號(hào)數(shù)的編碼格式如下表示，D7為符號(hào)位，“0”為正數(shù)的符號(hào)

“1”表示負(fù)數(shù)的符號(hào)

D7D6D5D4D3D201D0

符號(hào)位數(shù)值位數(shù)值位數(shù)值位數(shù)值位數(shù)值位數(shù)值位數(shù)值位

03.數(shù)的符號(hào)也在機(jī)器中數(shù)字化了，符號(hào)位和數(shù)值位一起完整地表示有符號(hào)二進(jìn)

制數(shù)。我們把一個(gè)數(shù)在機(jī)器中的表示形式稱為機(jī)器數(shù)，而把它們的實(shí)際數(shù)值稱

為機(jī)器數(shù)的真值。

2.原碼表示法

01.如果正數(shù)的符號(hào)位用0表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示，數(shù)值位的編碼規(guī)則與

前面的無符號(hào)數(shù)編碼規(guī)則相同，這種表示方法稱為原碼表示法。

02.寫出Xl=(-20)10的原碼

解：XI=(-20)10=10010100

符號(hào)位數(shù)值位

03.寫出X2=(+32)10的原碼

解：X2=(+32)10=00100000

符號(hào)位數(shù)值位

04.數(shù)0的原碼有兩種表現(xiàn)形式

[+0]原=00000000[-0]原=10000000

另外，8位二進(jìn)制原碼所能表示的數(shù)值范圍為-127?+127

05.有符號(hào)數(shù)的原碼表示既簡(jiǎn)單又易于理解，與真值轉(zhuǎn)換方便，也解決了有符號(hào)

數(shù)的正負(fù)符號(hào)在計(jì)算機(jī)中的表示問題，這是它的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是原碼在進(jìn)行加減

運(yùn)算時(shí)非常麻煩，為僅要考慮數(shù)的符號(hào)，還要考慮數(shù)值的大小，使運(yùn)算器設(shè)計(jì)

非常復(fù)雜。

3.補(bǔ)碼表示法

01.正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，對(duì)于正數(shù)X而言，下面式子成立

兇原=兇補(bǔ)

02.負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼可以從原碼求得，方法：將負(fù)數(shù)原碼除符號(hào)位之外的數(shù)按位取反,

即1變0,0變1,再在最低位上加1,就可以得到該數(shù)的補(bǔ)碼

03.寫出十進(jìn)制數(shù)-105的補(bǔ)碼

解：[-105]原=11101001

原碼：11101001

將原碼除符號(hào)位外各位取反10010110

在最低位加1,得到補(bǔ)碼10010111

[-105]#=10010111

04.0的補(bǔ)碼只有唯一的形式，符號(hào)位和數(shù)值們均為008位二進(jìn)制補(bǔ)碼所能表

示的數(shù)值范圍為-128?+127。

058位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的無符號(hào)數(shù)，有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)原碼及補(bǔ)碼的值如下表示

二進(jìn)制數(shù)碼無符號(hào)二進(jìn)制數(shù)有符號(hào)數(shù)原碼有符號(hào)數(shù)補(bǔ)碼

000000000+00

000000011+1+1

000000102+2+2

..............................................

10000000128-0-128

..............................................

11111111255-127-1

5.1.6十進(jìn)制的二進(jìn)制編碼（BCD）

1.用于表示不同的數(shù)字符號(hào)或特定事件的一組n位二進(jìn)制數(shù)碼，稱為一種編碼

(code)o用于表示十進(jìn)數(shù)的二進(jìn)制編碼稱為BCD(binarycodeddecimal)

碼。

2.在BCD編碼方式中，十進(jìn)制數(shù)字0-9的編碼是用4位二進(jìn)制數(shù)0000-0001

來表示的，如下表所示。

十進(jìn)制數(shù)字符號(hào)十進(jìn)制數(shù)字符號(hào)

BCD(8421)碼BCD(8421)碼

0000081000

1000191001

20010

30011

40100

50101

60110

70111

3.BCD碼采用的是前10個(gè)二進(jìn)制正整數(shù)來表示十進(jìn)制的10個(gè)數(shù)字符號(hào)，這種

編碼有時(shí)也稱為8421BCD碼。BCD碼與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法是：每個(gè)十進(jìn)字

數(shù)位用相應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)碼直接代替即可。

注意：BCD碼只是一種表現(xiàn)示形式，與該十進(jìn)制數(shù)的值沒有關(guān)系。

4.將十進(jìn)制45轉(zhuǎn)換成BCD碼。

解：十進(jìn)制數(shù)：45

BCD碼：01000101

(45)10=(01000101)BCt)

5.1.7格雷碼

1.格雷碼(Graycode),又稱為反射碼，循環(huán)碼。4位格雷碼與自然二進(jìn)制編

碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。

十進(jìn)制自然二進(jìn)格雷碼十進(jìn)制自然二進(jìn)制格雷碼

制編碼編碼

000000000810001100

100010001910011101

2001000111010101111

3001100101110111110

4010001101211001010

5010101111311011011

6011001011411101001

7011101001511111000

2.格雷碼的編碼規(guī)律是：

(1)相鄰兩個(gè)編碼之間只有一位不同。

(2)格雷碼中的每一位代碼從上到下的排列順序是以固定周期進(jìn)行循環(huán)的。

(3)格雷碼按照最高位的0與1之間的位軸對(duì)折，除了最高位的反射位不同外,

其它3位都相同。

3.格雷碼主要用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，可以從編碼形式上杜絕瞬間狀

態(tài)的模糊現(xiàn)象，從而避免邏輯差錯(cuò)，是比較常用的可靠性編碼。

4.除了自然二進(jìn)制編碼，BCD碼，格雷碼外，還有很多其它編碼方式，例如余

3碼，校驗(yàn)碼等。

5.2二進(jìn)制邏輯變量的電壓表示

數(shù)字電路中使用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，二進(jìn)制有兩個(gè)數(shù)字符號(hào)。和1,在電路中我

們稱為邏輯0狀態(tài)和邏輯1狀態(tài)。

5.2.1用電壓表示二進(jìn)制邏輯變量

數(shù)字電路中采用兩個(gè)不同的電壓范圍來定義邏輯。狀態(tài)和邏輯1狀態(tài)。

5.2.2正邏輯與負(fù)邏輯

用低電壓表示邏輯0,而用高電壓表示邏輯1,這樣的約定稱為正邏輯；與之相

反，用高電壓表示邏輯0,而用低電壓表示邏輯1的狀態(tài)稱為負(fù)邏輯。

5.3基本邏輯運(yùn)算和基本門電路

數(shù)字電路又稱為數(shù)字邏輯電路，它描述電路的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。

邏輯電路常用的基本概念：邏輯變量，邏輯表達(dá)式(邏輯函數(shù))，輸入變量，輸

出變量等。

5.3.1邏輯變量和邏輯表達(dá)式

1.邏輯變量

數(shù)字電路中我們研究的對(duì)象的取值只能是邏輯0或者邏輯1,如果用不同的字符

來定義這些研究對(duì)象，那么這些字符代表的變量的取值也只能是邏輯0或者邏

輯1,因此把取值只能是邏輯0或邏輯1的變量稱為邏輯變量或二值變量。

2.邏輯表達(dá)式

當(dāng)電路中所有邏輯變量的的取值確定后，對(duì)應(yīng)的邏輯函數(shù)值也被唯一確定，它

也僅有"0"和"1"兩個(gè)取值，邏輯變量對(duì)應(yīng)的函數(shù)稱為邏輯函數(shù)或邏輯表達(dá)式。

3.數(shù)字電路的研究對(duì)象就是輸入變量和輸出變量之間的邏輯關(guān)系，一般用下式

表式

F=f(x0,xl,…xn)

5.3.2與(and)運(yùn)算及與門

1.運(yùn)算表達(dá)式F=A*B讀作F等于A與B

含義：只有當(dāng)決定一個(gè)事件的所有條件全部具備時(shí)，這個(gè)事件才會(huì)發(fā)生，邏輯

與也叫邏輯乘。

2.運(yùn)算規(guī)則

0*0=00*1=01*0=01*1=1

3.在邏輯電路中，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算的基本單元叫做與門，其邏輯符號(hào)如圖示

4.真值表

ABF

000

010

100

111

5.3.3或(or)運(yùn)算及或門

1.運(yùn)算表達(dá)式F=A+B讀作F等于A或B

含義是在決定一個(gè)事件的所有條件中只要有一個(gè)或一個(gè)以上的條件具備時(shí)，這

個(gè)事件就發(fā)生，邏輯或也叫邏輯加。

2.運(yùn)算規(guī)則

0+0=00+1=11+0=11+1=1

3.在邏輯電路中，實(shí)現(xiàn)或運(yùn)算的基本單元稱為或門，邏輯符號(hào)如圖示

>1

4.真值表

ABF

000

011

101

111

5.3.4非(not)運(yùn)算及非門

1.運(yùn)算表達(dá)式

F=A讀作F等于A非

含義：當(dāng)條件俱備時(shí)，事件不發(fā)生。當(dāng)條件不具備時(shí)，事件卻發(fā)生。

2.運(yùn)算規(guī)則

6=1i=o

3.在邏輯電路中，實(shí)現(xiàn)非運(yùn)算的基本單元叫做非門，其邏輯符號(hào)如圖示

4.真值表

AF

01

10

5.3.5復(fù)合邏輯及復(fù)合邏輯門

1.與非邏輯(NAND)及與非門

(1)運(yùn)算表達(dá)式

讀作F等于A與非B

邏輯功能描述：當(dāng)兩個(gè)輸入變量A,B只要有0時(shí)，輸出變量F為1；當(dāng)兩個(gè)輸

入變量A,B均為1時(shí)，輸出F才為0。

(2)實(shí)現(xiàn)與非邏輯運(yùn)算的電路稱為與非門，邏輯符如圖示。

A

F

B&

(3)真值表

ABF

001

011

101

110

2.或非邏輯(nor)及或非門

(1).運(yùn)算表達(dá)式

F=A+B讀作F等于A或非B

邏輯功能描述：

當(dāng)兩個(gè)輸入變量A,B中有1時(shí)，輸出變量F為0；當(dāng)兩個(gè)輸入變量A,B均為

。時(shí)，輸出變量F才為lo

(2).實(shí)現(xiàn)或非邏輯運(yùn)算的電路稱為或非門，邏輯符號(hào)如圖示。

A

F

B>1>—

(3).真值表

ABF

001

010

100

110

3.異或邏輯(XOR)及異或門

(1)運(yùn)算表達(dá)式

F=AB+AB或F=AG)B(讀作A異或B)

異或運(yùn)算邏輯含義：當(dāng)輸入變量A,B相同時(shí)，輸出F為。；當(dāng)輸入變量A,B不

同時(shí)，輸出F為1.

(2)實(shí)現(xiàn)異或邏輯運(yùn)算的電路稱為異或門，其邏輯符號(hào)如圖示

4_

R=1

（3）真值表

ABF

000

011

101

110

4.同或邏輯（XNOR）

（1）運(yùn)算表達(dá)式

F=AB+AB或F=AOB（讀作A同或于B）

同或運(yùn)算邏輯含義：當(dāng)輸入變量A,B相同時(shí)，輸出F為，當(dāng)輸入變量A,B

不同時(shí)，輸出F為0.

（2）實(shí)現(xiàn)同或邏輯運(yùn)算的電路稱為同或門，結(jié)構(gòu)如圖示。

△

(3)真值表

ABF

001

010

100

111

(4)異或和同或互為非運(yùn)算

F=AOB=A?B

5.4邏輯代數(shù)的基本定律及規(guī)則

5.4.1邏輯代數(shù)的基本定律

1.邏輯代數(shù)的公理

(1)1=00=1

(2)1*1=10+0=0

(3)1*0=0*1=01+0=0+1=1

(4)0*0=01+1=1

(5)邏輯代數(shù)的二值性

如果AW0,貝如果AW1,則A=0.

如果A=0,則A=l；A=l,則A=0.

2.邏輯代數(shù)的代數(shù)定律

(1)交換律A*B=B*AA+B=B+A

(2)結(jié)合律A(BC)=(AB)CA+(B+C)

(3)分配律

A(B+C)=AB+ACA+BC=(A+B)(A+C)

(4)01律

1*A=A0+A=A0*A=01+A=1

(5)互補(bǔ)律

A*A=0A+A=l

(6)重疊律

A*A=AA+A=A

(7)反演律一德.摩根定律

A*B=A+B

A+B=A*B

(8)吸收律

A+AB=AA(A+B)=A

A+AB=A+BA(A+B)=AB

(9)還原律

T__