电子学课件5
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山东大学数字电子技术基础课件第5章触发器
第一节 SR锁存器
第五章 触发器
第一节 SR锁存器 第二节 电平触发的触发器 第三节 脉冲触发的触发器 第四节 边沿触发的触发器 第五节 触发器的逻辑功能及其描述方法
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第一节 SR锁存器
第一节 SR锁存器
❖ 概述 ❖ 电路结构与工作原理 ❖ 动作特点
推出 下页 总目录
2
一、概述
第一节 SR锁存器
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18
第二节 电平触发的触发器
[例5.2.2] 若用 CMOS传输门组成 的电平触发D触发 器的CLK和输入端 D的电压波形如右 图中所给出，画出 Q和Q'端的电压波 形。假定触发器的 初始状态为Q=0
19
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第三节 脉冲触发的触发器
因为触发器的新状态Q*（也叫做次态）不仅与输入状态有关，
而且与触发器原来的状态Q（也叫做初态）有关，
所以把Q也作为一个变量列入了真值表，并将Q称为状态变量,
这种含有状态变量的真值表叫做触发器的特性表（功能表）。
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7
第一节 SR锁存器
[例5.1.1]已知基本RS触发器输入信号的波形，
画出输出信号波形。
SD
SD
Q
O
t
RD
Q
RD
O
Q
t
SD RD Q
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
Q*
0 1 1 1 0 0 1* 1*
8
O
t
第五章 触发器
第一节 SR锁存器 第二节 电平触发的触发器 第三节 脉冲触发的触发器 第四节 边沿触发的触发器 第五节 触发器的逻辑功能及其描述方法
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第一节 SR锁存器
第一节 SR锁存器
❖ 概述 ❖ 电路结构与工作原理 ❖ 动作特点
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2
一、概述
第一节 SR锁存器
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18
第二节 电平触发的触发器
[例5.2.2] 若用 CMOS传输门组成 的电平触发D触发 器的CLK和输入端 D的电压波形如右 图中所给出，画出 Q和Q'端的电压波 形。假定触发器的 初始状态为Q=0
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第三节 脉冲触发的触发器
因为触发器的新状态Q*（也叫做次态）不仅与输入状态有关，
而且与触发器原来的状态Q（也叫做初态）有关，
所以把Q也作为一个变量列入了真值表，并将Q称为状态变量,
这种含有状态变量的真值表叫做触发器的特性表（功能表）。
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第一节 SR锁存器
[例5.1.1]已知基本RS触发器输入信号的波形，
画出输出信号波形。
SD
SD
Q
O
t
RD
Q
RD
O
Q
t
SD RD Q
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
Q*
0 1 1 1 0 0 1* 1*
8
O
t
电子课件-电工学(第五版)完全版
电路中任意两点之间的电位差就等于这 两点之间的电压，即Uab = Ua－Ub，故电压又 称电位差。
电路中某点的电位与参考点的选 择有关，但两点间的电位差与参考点 的选择无关。
准备知识 认识电工实训室
下图所示电路中，已知E1 =24V ，E2 =12V ，电 源内阻可忽略不计，R1 = 3Ω，R2=4Ω，R3 =5Ω，分别
若电流的大小和方向都随时间作相应变化的，称 为交流，用符号AC表示。
准备知识 认识电工实训室
直流电路
交流电路
准备知识 认识电工实训室
电流的分类
准备知识 认识电工实训室
参考方向：在分析和计算较为复杂的直流电路时， 经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这 时可先任意假定电流的参考方向，然后根据电流的参 考方向列方程求解。
电压、电位、电动势
准备知识 认识电工实训室
4．电压的测量
选D 点和E 点为参考点，试求A、B、D、E 四点的电
位及UAB和UED的值。
准备知识 认识电工实训室
3．电动势
电源将正电荷从电源负极经电源内部移到 正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E， 单位为V。
电动势的方向规定为在电源内部由负极指 向正极。
对于一个电源来说，既有电动势，又有端 电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则 是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极 指向负极。
准备知识 认识电工实训室
（4）合理选择电流表的量程
每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表 的量程。
一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上， 读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流 大小，以便选择适当量程的电流表。
若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量， 当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量， 直到测得正确数值为止。
电路中某点的电位与参考点的选 择有关，但两点间的电位差与参考点 的选择无关。
准备知识 认识电工实训室
下图所示电路中，已知E1 =24V ，E2 =12V ，电 源内阻可忽略不计，R1 = 3Ω，R2=4Ω，R3 =5Ω，分别
若电流的大小和方向都随时间作相应变化的，称 为交流，用符号AC表示。
准备知识 认识电工实训室
直流电路
交流电路
准备知识 认识电工实训室
电流的分类
准备知识 认识电工实训室
参考方向：在分析和计算较为复杂的直流电路时， 经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这 时可先任意假定电流的参考方向，然后根据电流的参 考方向列方程求解。
电压、电位、电动势
准备知识 认识电工实训室
4．电压的测量
选D 点和E 点为参考点，试求A、B、D、E 四点的电
位及UAB和UED的值。
准备知识 认识电工实训室
3．电动势
电源将正电荷从电源负极经电源内部移到 正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E， 单位为V。
电动势的方向规定为在电源内部由负极指 向正极。
对于一个电源来说，既有电动势，又有端 电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则 是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极 指向负极。
准备知识 认识电工实训室
（4）合理选择电流表的量程
每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表 的量程。
一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上， 读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流 大小，以便选择适当量程的电流表。
若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量， 当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量， 直到测得正确数值为止。
浙江大学电工电子学实验课件实验5常用电子仪器的使用
函数选择
频率显示窗口
直流偏置
函数/计数
衰减器开 关
频率调节旋
钮 电源开关与
幅度调节
同步信号输出 压控振荡输入
信号输出 端
频率计返数回输入
HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源
从电流或电压输出显示
主电流或电压输出显示
输出2调节
控制开关
输出1调节
电源开关
可调从输出
可调主输出
固返定回输出
MDZ－2型模拟电子技术实验箱
2。
表5-2
信号发生器输出 频率/kHz
0.2 1 5 10
3T 示波器测得的原始数据
4T 一周期格数 扫描开关
div
t/div
测量值
周期
频率
2）用示波器分别测量正弦波信号的幅度(注意“Y轴输入 灵敏度微调开关”必须置于“校准”，而“X轴扫描速率 微调开关” 不必）。将测得的数据填入表5-3。
峰-峰值
二、实验设备
1、XJ4318型双踪示波器 2、DF2172B型交流电压表 3、XJ1631数字函数信号发生器 4 、 HY3003D-3 型 可 调 式 直 流 稳 压 稳 流 电
源 5、10kΩ电阻和0.01μF电容各一个
三、实验内容
1、用示波器检测机内“校正信号”波形 “微调”旋钮
垂直方向约
置于校正位置
有效值以晶体 管毫伏表测量
表5-3
信号发生器输 出电压（有效
值）/V
0.5 1 2 3
示波器测得的原始数据
峰峰格数div
Y轴灵敏度 V/div
实测峰-峰值 Uop-p/V
3、用示波器测量两信号的相位差
实验电路如图所示。 (注意“Y轴微调开关” 和 “X轴微调开关” 不必置于“校准” ）
5-磁性器件-PPT课件
交变磁化分量小、损耗小。
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
② 含较大直流分量，为使磁芯不饱和，必须加适当的 气隙。 ③ 此类磁芯希望其最大储能大，要求最大磁感应强度 大。
三 常用磁性材料
* 按磁滞回线宽窄，把磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材 料两大类。 * 如果磁滞回线很宽，即Hc 很高，需要很大的磁场强度才能 将磁材料磁化到饱和，同时需要很大的反向磁场强度才能将材料 中磁感应强度下降到零，我们称这类材料为硬磁材料。 * 如铝镍钴，钐钴，钕铁硼合金等永久磁铁，常用于电机激 磁和仪表产生恒定磁场。这类材料磁化曲线宽，矫顽磁力高。
（3）材料性能
① 电阻率(ρ ) 锰锌铁氧体0.1～20Ωm、镍锌铁氧 体为104～106Ωm。 电阻率还与温度和测量频率有关。 ② 磁化曲线 右图是某型号铁氧体的低频磁滞回线
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
由于在铁氧体中存在粘结剂，与磁粉芯类似的原因，饱和过 程是缓慢的。 磁化曲线与温度的关系，在100℃时，饱和磁感应强度由常 温（25℃）的0.42T 下降到0.34T。因此，在选择磁芯时应考虑 这一因素。 ③ 损耗 磁芯损耗和工作频率与磁感应强度变化范围有关，可参 考赵修科《开关电源中磁性元器件》。
② 磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下）；
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
③ 价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或 者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁芯； ④ 例如漏电开关、互感器。 * 钴基非晶合金： ① 由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的 性能还添加其它元素； ② 由于含钴，价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强 度一般在1T以下），但磁导率极高； ③ 一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感 等，替代坡莫合金和铁氧体。 * 铁基纳米晶合金（超微晶合金）： ① 它们由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成， 其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素；
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
② 含较大直流分量，为使磁芯不饱和，必须加适当的 气隙。 ③ 此类磁芯希望其最大储能大，要求最大磁感应强度 大。
三 常用磁性材料
* 按磁滞回线宽窄，把磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材 料两大类。 * 如果磁滞回线很宽，即Hc 很高，需要很大的磁场强度才能 将磁材料磁化到饱和，同时需要很大的反向磁场强度才能将材料 中磁感应强度下降到零，我们称这类材料为硬磁材料。 * 如铝镍钴，钐钴，钕铁硼合金等永久磁铁，常用于电机激 磁和仪表产生恒定磁场。这类材料磁化曲线宽，矫顽磁力高。
（3）材料性能
① 电阻率(ρ ) 锰锌铁氧体0.1～20Ωm、镍锌铁氧 体为104～106Ωm。 电阻率还与温度和测量频率有关。 ② 磁化曲线 右图是某型号铁氧体的低频磁滞回线
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
由于在铁氧体中存在粘结剂，与磁粉芯类似的原因，饱和过 程是缓慢的。 磁化曲线与温度的关系，在100℃时，饱和磁感应强度由常 温（25℃）的0.42T 下降到0.34T。因此，在选择磁芯时应考虑 这一因素。 ③ 损耗 磁芯损耗和工作频率与磁感应强度变化范围有关，可参 考赵修科《开关电源中磁性元器件》。
② 磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下）；
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
③ 价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或 者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁芯； ④ 例如漏电开关、互感器。 * 钴基非晶合金： ① 由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的 性能还添加其它元素； ② 由于含钴，价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强 度一般在1T以下），但磁导率极高； ③ 一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感 等，替代坡莫合金和铁氧体。 * 铁基纳米晶合金（超微晶合金）： ① 它们由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成， 其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素；
电子技术基础(模拟部分)第五版课件(全部)
值，k为正整数。
end
2.1 集成电路运算放大器
2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
§引 言
➢在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和 连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。
• 电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大 电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级 与级之间用直接耦合；
• 二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管 短路其中一个PN结构成。
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
(+60μV,+12V)
Avo=2×105
解：取a点（+60μV,+12V）， b点（60μV,-12V），连接a、b两点得ab线 段，其斜率Avo=2×105, ∣vP-vN∣<60 μV时，电路工作在线性区； ∣vPvN∣>60 μV，则运放进入非线性区。 运放的电压传输特性如图所示。
(-60μV,-12V)
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vt it
1.5 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
vt
R o
vs 0,RL
it
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.5 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量
end
2.1 集成电路运算放大器
2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
§引 言
➢在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和 连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。
• 电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大 电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级 与级之间用直接耦合；
• 二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管 短路其中一个PN结构成。
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
(+60μV,+12V)
Avo=2×105
解：取a点（+60μV,+12V）， b点（60μV,-12V），连接a、b两点得ab线 段，其斜率Avo=2×105, ∣vP-vN∣<60 μV时，电路工作在线性区； ∣vPvN∣>60 μV，则运放进入非线性区。 运放的电压传输特性如图所示。
(-60μV,-12V)
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vt it
1.5 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
vt
R o
vs 0,RL
it
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.5 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量
电子课件-《电工学(第五版)》-A02-9025 dgx
准备知识认识电工实训室第一章直流电路§1-1 电路及基本物理量§1-2 电阻§1-3 全电路欧姆定律§1-4 电功和电功率§1-5 电阻的连接§1-6 基尔霍夫定律第二章磁场与电磁感应§2-1 磁场§2-2 电磁感应§2-3 自感和互感第三章单相交流电路§3-1 交流电的基本概念§3-2 纯电阻交流电路§3-3 纯电感交流电路§3-4 纯电容交流电路§3-5 RLC串联电路§3-6 提高功率因数的意义和方法§3-7 常用照明电路第四章三相交流电路§4-1 三相交流电§4-2 三相负载的连接方式§4-3 发电、输电和配电常识§4-4 安全用电常识第五章变压器与交流异步电动机§5-1 变压器的作用、构造和工作原理§5-2 三相异步电动机的构造和工作原理§5-3 单相异步电动机第六章工作机械的基本电气控制电路§6-1 三相异步电动机的直接启动控制线路§6-2 继电接触器点动正转控制线路§6-3 继电接触器连续正转控制线路§6-4 三相异步电动机正反转控制线路§6-5 工作台的限位和自动往返控制电路§6-6 三相异步电动机的制动控制§6-7 普通机床典型控制电路分析§6-8 控制电路常见故障及简易处理方法§6-9 可编程控制器§6-10 变频器第七章常用电子元器件及应用电路§7-1 二极管§7-2 三极管§7-3 集成运算放大器§7-4 直流稳压电源§7-5 晶闸管§7-6 数字集成电路§7-7 555时基电路。
最新第五讲纳米电子学PPT课件
第三代 中小规模集成电路计算机
1965年到1970年的第三代计 算机采用了集成电路，这段 时期计算机被称为“中小规 模集成电路计算机”。集成 电路是将由几千个晶体管元 件构成的完整电子电路做在 比手指甲还小的一个晶片上 。 所以，第三代计算机的体积 更加小型化，而且大大降低 了功耗；运算速度提高到每 秒几十万次到几百万次
器件功耗过大也是微电子学技术进一步发展的一个主 要限制。
当今的微电子器件（如场效应晶体管），由于本身的 功耗太大，已经很难适应更大规模集成的需要。特别是随 着芯片的集成度和时钟速度大幅度提高后，电子在电路中 流动的速度越来越快，功耗也会成倍增大，并最终导致芯 片不能正常工作。同时，功耗太大出现的芯片过热还会造 成芯片的使用寿命缩短，可靠性降低等问题。所以，能够 满足“更冷”要求的低能耗芯片技术的开发是芯片得以进 一步发展的当务之急。由 IBM公司发展的芯片 SOI技术可 以在一定程度上降低芯片的能耗。
来加工未来的集成电路，同样必须解决加工
速度的问题。
微电子学技术除了在光刻加工技 术上存在着急待突破的技术限制 以外，它还受到了器件内电子行 为的限制和器件功耗过大的限制。
首先以芯片微处理器为例来讨论电子行 为对微电子学技术限制。
芯片微处理器是通过逻辑“门”的开或 关来工作的，而“门”的开或关的状态，取 决于有无电流流过。目前，微处理器中的逻 辑门正常工作时需要数百上千个电子的电流， 而随着芯片集成度和时钟速度的进一步的提 高，所需的电子数还会进一步增加。但是， 芯片内线宽的减小却会导致单位时间内流过 逻辑门的电子数大幅度减少，当电子数减至 数十个数量级时，逻辑门在判断“开”或 “关”时就会处于不确定状态，无法正常工 作。
原子力显微镜的基本原理
STM只能在导电材料的样品表面上分辨出单 个的原子并得到原子结构的三维图像。对于非导 电材料，STM将无能为力。为了弥补STM的不足， 达到分辨不导电物体表面上的单个原子，1986 年 ， Binnig 等 发 明 了 原 子 力 显 微 镜 （ Atomic Force Microscopy, AFM) 。 AFM 是 一 种 类 似 于 STM的显微技术，它的许多元件与STM是共同的， 如用于三维扫描的压电陶瓷系统以及反馈控制器 等。
电子学课件5
5.2 半导体结面积小、 结面积小、 结电容小、 结电容小、正 向电流小。 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。 等高频电路。 (b)面接触型 (b)面接触型 结面积大、 结面积大、 正向电流大、 正向电流大、 结电容大， 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。 整流电路。
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。 无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
5.1.3 PN结及其单向导电性 PN结及其单向导电性
1. PN结的形成 PN结的形成
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动 P 型半导体
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
P
内电场 外电场
N
–
+
(2) PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正 结加反向电压（反向偏置） 接负、
PN 结变宽
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
5.1.2
N型半导体和 N型半导体和 P 型半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素） 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, 形成杂质半导体。 形成杂质半导体。 在常温下即可 变为自由电子 掺入五价元素 掺杂后自由电子数目 Si Si 多 大量增加， 余 大量增加，自由电子导电 电 成为这种半导体的主要导 p+ Si Si 电方式， 子 电方式，称为电子半导体 型半导体。 或N型半导体。 失去一个 电子变为 正离子 在N 型半导体中自由电子 型半导体中自由电子 磷原子 是多数载流子， 是多数载流子，空穴是少数 载流子。 载流子。
电工电子技术模块5课件
内通过导体截面的电荷为1库仑(C)时，则电流为lA，即 1A=1C／s。在计量大电流时，用千安(kA)为计量单位；计 量微小电流时，用毫安(mA)或微安(µA)为计量单位。其换算 关系为：
1kA=10A 1mA=10A 1µA=10mA=10A
(3)电流的方向 电流的方向有实际方向和参考方向之分。 电流的实际方向是指正电荷运动的方向或负电荷运动的
在今后学习中，所分析的都是指电路模型，简称电 路。在电路图中，各种电路元件用规定的图形符号表示。
如常用的手电筒，其电路模型如下图所示，电路中灯 泡用电阻元件表示，其参数为电阻R，电池是电源元件， 其电动势可用E，电池与灯泡的连接还有筒体和开关，其 电阻微小忽略不计，认为是一个无电阻的理想导体。
电工电子技术(模块(5)课件
图1-2 手电筒电路模型
二、电路的主要物理量
1．电流
(1)电流的概念
带电粒子（电子）在电场力作用下有规则的定向移动就
形成电流。在金属导体中流动的电流是自由电子在电场力作
用下定向运动而形成的。人们把单位时间内通过某一导体横 截面的电荷量定义为电流强度(简称电流)，它是衡量电流强 弱的物理量。
如图1-3所示，设在极短的时间dt内，通过导体ab横截面
S的微小电荷量为dq，则电流为
i = dq
dt
式中的i表示随时间而变化的电流在某一瞬时的瞬时值。
如果电流不随时间变化，则dq/dt为一常数，这种电流称为
恒定电流，简称直流，常用大写字母I表示，即
I=
dq dt
=
Q t
电工电子技术(模块(5)课件
图1-3 导体中的电流
电工电子技术(模块(5)课件
(2)电流的单位 电流的国际单位单位是Biblioteka 培，简称安(A)。当1秒(s)时间
1kA=10A 1mA=10A 1µA=10mA=10A
(3)电流的方向 电流的方向有实际方向和参考方向之分。 电流的实际方向是指正电荷运动的方向或负电荷运动的
在今后学习中，所分析的都是指电路模型，简称电 路。在电路图中，各种电路元件用规定的图形符号表示。
如常用的手电筒，其电路模型如下图所示，电路中灯 泡用电阻元件表示，其参数为电阻R，电池是电源元件， 其电动势可用E，电池与灯泡的连接还有筒体和开关，其 电阻微小忽略不计，认为是一个无电阻的理想导体。
电工电子技术(模块(5)课件
图1-2 手电筒电路模型
二、电路的主要物理量
1．电流
(1)电流的概念
带电粒子（电子）在电场力作用下有规则的定向移动就
形成电流。在金属导体中流动的电流是自由电子在电场力作
用下定向运动而形成的。人们把单位时间内通过某一导体横 截面的电荷量定义为电流强度(简称电流)，它是衡量电流强 弱的物理量。
如图1-3所示，设在极短的时间dt内，通过导体ab横截面
S的微小电荷量为dq，则电流为
i = dq
dt
式中的i表示随时间而变化的电流在某一瞬时的瞬时值。
如果电流不随时间变化，则dq/dt为一常数，这种电流称为
恒定电流，简称直流，常用大写字母I表示，即
I=
dq dt
=
Q t
电工电子技术(模块(5)课件
图1-3 导体中的电流
电工电子技术(模块(5)课件
(2)电流的单位 电流的国际单位单位是Biblioteka 培，简称安(A)。当1秒(s)时间
第五章 纳米电子学
2.电子器件、电路、系统设计
纳米结构 量子阱 量子线
物理效应 共振隧穿效应 高迁移率一维电子气
应用 谐振晶体管、电路和系统 超高速逻辑开关、电路和系统
量子点 量子点接触
可集蓄电子原理
极大容量存贮器
库仑阻塞效应、单电子 单电子晶体管、电路和系统(包 振荡和单电子隧穿效应 含单电子开关和单电子存贮器)
扫描探针显微镜（SPM）技术、分子自组装合成技术以及 特种超微细加工技术
3.4.1 三束光刻加工技术
1、光学光刻技术
光学光刻是IC产业半导体加工的主流技术。通过光 学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件结 构图形“刻”在涂有光刻胶硅片上的技术。
减小光源的波长是提高光刻分辨率的最有效途径。 光刻蚀使用240nm的深紫外光波，能否突破100nm成 为现有光学光刻技术所面临的最为严峻的挑战。
1、RT>RK; 2、e2/2C>> KBT。
➢ 1、RT>RK的物理意义：当一个隧道结两端施以偏压U
时，电子的隧穿几率Γ＝U/(eR)，那么两次隧穿事件的时间 间隔为1/Γ=eR/U，而由测不准原则所决定的一次隧穿事件的 周期为h/(eU)。因此，必须满足eR/U＞＞h/eU，即R ＞＞h/e2。 这意味着两次隧穿事件不重叠发生，从而保证电子是一个一 个地隧穿。
光刻技术——X射线刻蚀、电子束刻蚀、软X射线刻蚀、
聚焦离子束刻蚀等
微细加工——扫描探针显微镜(SPM)作为工具的超微细
加工技术
第二节 纳米电子器件的分类
2.1纳米器件与纳米电子器件
2、纳米电子器件
➢纳米电子器件满足两个条件——
1、器件的工作原理基于量子效应； 2、都具有相类似的典型的器件结构——隧穿势垒包围“岛” （或势阱）的结构。
电子课件-《电工学(第六版)》-A02-3525 §5-6
当电动机旋转时，带动与其同轴连接的速度继电器的 转子旋转，一旦达到速度继电器的动作转速（一般不低于 100～300r/min），其触点动作，为制动做好准备。
当转子转速减小到低于速度继电器的复位转速（一般 在100r/min以下）时，其触点复位，将被控接触器的线圈 断电，实现了对电动机反接制动的控制映转速和转向的继电器，与接触器配合，实现对电动
机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。
外形
符号
第五章 电力拖动控制电路
（1）速度继电器的结构
主要由转子、触点及定子三部分组成。
（2）速度继电器的工作原理
将速度继电器的转子与电动机的转子安装在同一根轴 上；将其常开触点串接在被控电路的接触器线圈回路中。
第五章 电力拖动控制电路 断电制动型电磁抱闸制动器
外形
结构
符号
第五章 电力拖动控制电路
1.工作原理
线圈得电后，衔铁被吸动并克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向 上移动，从而使闸瓦与闸轮分开，闸轮与电动机转子就可以自 由转动。一旦线圈断电，衔铁则释放并在弹簧的拉力下，迫使 制动杠杆向下移动，闸瓦紧紧的将闸轮抱住，使电动机被迅速 制动，实现断电刹车。
2.安装方法
将闸轮的轴与电动机同轴相联，线圈并接在电动机的进线端 子上。使制动器与电动机同时得失电。
3.适用范围
适用于需要断电制动的场合。特别是在起重装卸机械上被广 泛采用。
第五章 电力拖动控制电路 二、电气制动控制电路
利用电动机本身的电磁转矩使电动机断开 电源后迅速停转的制动方法称为电气制动。 常用的方法有反接制动和能耗制动。
第五章 电力拖动控制电路 §5-6 三相异步电动机的制动控制电路
机械制动 通过机械摩擦力来迫使电动机迅速停转。
当转子转速减小到低于速度继电器的复位转速（一般 在100r/min以下）时，其触点复位，将被控接触器的线圈 断电，实现了对电动机反接制动的控制映转速和转向的继电器，与接触器配合，实现对电动
机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。
外形
符号
第五章 电力拖动控制电路
（1）速度继电器的结构
主要由转子、触点及定子三部分组成。
（2）速度继电器的工作原理
将速度继电器的转子与电动机的转子安装在同一根轴 上；将其常开触点串接在被控电路的接触器线圈回路中。
第五章 电力拖动控制电路 断电制动型电磁抱闸制动器
外形
结构
符号
第五章 电力拖动控制电路
1.工作原理
线圈得电后，衔铁被吸动并克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向 上移动，从而使闸瓦与闸轮分开，闸轮与电动机转子就可以自 由转动。一旦线圈断电，衔铁则释放并在弹簧的拉力下，迫使 制动杠杆向下移动，闸瓦紧紧的将闸轮抱住，使电动机被迅速 制动，实现断电刹车。
2.安装方法
将闸轮的轴与电动机同轴相联，线圈并接在电动机的进线端 子上。使制动器与电动机同时得失电。
3.适用范围
适用于需要断电制动的场合。特别是在起重装卸机械上被广 泛采用。
第五章 电力拖动控制电路 二、电气制动控制电路
利用电动机本身的电磁转矩使电动机断开 电源后迅速停转的制动方法称为电气制动。 常用的方法有反接制动和能耗制动。
第五章 电力拖动控制电路 §5-6 三相异步电动机的制动控制电路
机械制动 通过机械摩擦力来迫使电动机迅速停转。
大学知识课件(作为考研考试参考)：电力电子技术基础5—可控整流
假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不 可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应的二 极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出 整流电压即为该相的相电压
一周期中，在t1~t2期间，VD1导通，ud=ua 在t2~t3期间， VD2导通，ud=ub 在t3~ t4期间，VD3导通，ud=uc
PW = 2ms MCR3918-10A
V0-V
PER = 20ms V1 = 0
TR = 10ns
V 2 = 15
V+
0
V4
TD = 5ms TF = 10ns 0VPPWER==22m0sms V1 = 0 TR = 10ns V 2 = 15
V 0V
R1
200
100V
第三部分 电力电子变换电路
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——单相全桥全控整流电路的特点
克服了单相半波可控整流电路 的缺点：电流脉动小，消除了 变压器的直流分量，提高了变 压器的利用率。
在小容量设备里边得到应用。
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻性负载
VT3
VT1
工作原理及波形分析 VT1和VT4组成一对 桥臂，在u2正半周承 受电压u2，得到触发 脉冲即导通，当u2过 零时关断 VT2和VT3组成另一 对桥臂，在u2正半周 承受电压-u2，得到触 发脉冲即导通，当u2 过零时关断
2R
1 sin 2
2
I VT
1I 2
★晶闸管电流平均值为负载电流平均值的一半
I dVT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1
cos
2
★功率因数
cos P UI2 1 sin2
一周期中，在t1~t2期间，VD1导通，ud=ua 在t2~t3期间， VD2导通，ud=ub 在t3~ t4期间，VD3导通，ud=uc
PW = 2ms MCR3918-10A
V0-V
PER = 20ms V1 = 0
TR = 10ns
V 2 = 15
V+
0
V4
TD = 5ms TF = 10ns 0VPPWER==22m0sms V1 = 0 TR = 10ns V 2 = 15
V 0V
R1
200
100V
第三部分 电力电子变换电路
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——单相全桥全控整流电路的特点
克服了单相半波可控整流电路 的缺点：电流脉动小，消除了 变压器的直流分量，提高了变 压器的利用率。
在小容量设备里边得到应用。
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻性负载
VT3
VT1
工作原理及波形分析 VT1和VT4组成一对 桥臂，在u2正半周承 受电压u2，得到触发 脉冲即导通，当u2过 零时关断 VT2和VT3组成另一 对桥臂，在u2正半周 承受电压-u2，得到触 发脉冲即导通，当u2 过零时关断
2R
1 sin 2
2
I VT
1I 2
★晶闸管电流平均值为负载电流平均值的一半
I dVT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1
cos
2
★功率因数
cos P UI2 1 sin2
电工电子学(全)ppt课件
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注 (1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
(2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包 括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。
（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 方向不变。
编辑版pppt
30
§1.1.3 电路的功率和能量
• 传递和处理信号。
• 保证信号传递质量。
音频信号：16Hz~20kHz 正弦、方波、三角波 处理：放大、变换 、滤波 …
信号 源
非 电 信 号
电 信 号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
编辑版pppt
功率低 (10-3w)
负载
电
非
信
电
号
信
号
7
二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
Δt0Δt dt
编辑版pppt
20
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1Hale Waihona Puke A=10-6A方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题 复杂电路或电路中的电流随时间变化时，
电流的实际方编向辑版往pp往pt 很难事先判断
§1.3 独立电源元件
§1.4 电路的工作编状辑态版pp和pt 电器设备的额定值
2
第一章 电路和电路元器件
本章内容摘要
学习电工电子技术中的——电路基本组成 及常用的电路元件，是学习以下各章节的基础。 介绍电阻元件，电感元件，电容元件，独立电 源元件，半导体二极管和三极管等器件的工作 原理、特性曲线和参数。
注 (1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
(2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包 括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。
（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 方向不变。
编辑版pppt
30
§1.1.3 电路的功率和能量
• 传递和处理信号。
• 保证信号传递质量。
音频信号：16Hz~20kHz 正弦、方波、三角波 处理：放大、变换 、滤波 …
信号 源
非 电 信 号
电 信 号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
编辑版pppt
功率低 (10-3w)
负载
电
非
信
电
号
信
号
7
二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
Δt0Δt dt
编辑版pppt
20
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1Hale Waihona Puke A=10-6A方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题 复杂电路或电路中的电流随时间变化时，
电流的实际方编向辑版往pp往pt 很难事先判断
§1.3 独立电源元件
§1.4 电路的工作编状辑态版pp和pt 电器设备的额定值
2
第一章 电路和电路元器件
本章内容摘要
学习电工电子技术中的——电路基本组成 及常用的电路元件，是学习以下各章节的基础。 介绍电阻元件，电感元件，电容元件，独立电 源元件，半导体二极管和三极管等器件的工作 原理、特性曲线和参数。
电工电子学 5.戴维宁定理
_ E2
E
I3
R3
R0
b
[解] 上图可以化为
b
右图所示的等效电路。
戴维宁定理
等效电源的电动势 E 可由图 a 求得：
+ +
I
R1
R2
a
E1 b _U0
_
+ _ E2
(a)
I E1 E2 140 90 A 2 A R1 R2 20 5
于是
E = U0 = E1 R1I = (140 20 2) V = 100 V
3.确定网孔数c，列写KVL方程；
RI51 R I3 3
R2 R I4 4
E
4.联立所有的方程求解。
可得3个KCL方程，3个KVL方程，方程数太多求解复杂，期望 能有更简单的求解方法。
应用戴维宁定理求解复杂电路。
电工电子学
戴维宁定理
电工电子学
教学目的
了解二端网络的相关概念 掌握戴维宁定理的表述 应用戴维宁定理求解电路
或
E = U0 = E2 + R2I = (90 + 5 2) V = 100 V
戴维宁定理
等效电源的内阻 R0 可 由图(b)求得
R1
R2
a
b
(b)
R0
R1 R2 R1 R2
20 5 20 5
4
则
I3
E R0 R3
100 46
A
10 A
电工电子学 小结：
二端网络的相关概念。
戴维宁定理。
应用戴维宁定理求解电路。
戴维宁定理
电工电子学 1、叠加定理的表述：
戴维宁定理
在多个电源共同作用的线性电路中，某一支路的电压(电流)等于每 个电源单独作用， 在该支路上所产生的电压(电流)的代数和。
半导体光电子学课件下集5.5半导体激光器的光谱线宽6
由于QW的DBF－LD的α很小 → 啁啾很小
α：线宽提高因子
0
vg2hgnspm (1 2 )K 8P0
vg :光子群速
g:增益
m :腔面损耗
K:象散因子
0为与功率无关的线宽，来源于： ①有源区载流子的热起伏 ②调频噪声谱中1/f分量 ③多模竞争中的分交叉耦合拍频 ④温度引起的载流子波动
增益饱和对Δν的影响 当I↑,G↓,出现增益烧孔效应，主模受到抑阈值以上自发发射趋于稳定，因此随着功 率的增加，激光线宽将减少。
❖ 考虑：
①不完全的粒子数反转所产生的自发发射光 子引起波动。 nsp ：自发发射因子
②载流子浓度的变化使折射率波动 → 相位强度波动 (1 2 ) 倍 → 谱线展宽
线宽增强因子
dn
dN
dg dN
N (t) n (t) N (t) g(t)
§5.5 半导体激光器的光谱线宽
❖ 目的：通信系统容量 相干通信中 相干探测系统
1
1% dB
dt
100KHz
LD激光器跃迁发生在两个能带之间
→
线宽宽
0.2
~
2
❖ 肖洛－汤斯线宽
ST
1
c
RSP
4I
RSP －自发发射速率（光子数/秒）
ST
hQc
P0
极限线宽（激光原理）
P0－功率 Qc －无缘谐振腔线宽
机械电子学-第5章 信号隔离电路
开关量的隔离方法
• 光电耦合器
– 特点
• 电信号传输具有单向性，具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。 • 输入端属于电流型工作的低阻元件，具有很强的共模抑制能力。 • 在远距离传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比（隔噪）。 • 在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增
加计算机系统工作的可靠性。 • 响应快、寿命长。 • 用作线性传输时失真小、工作频率高； • 用作光电开关时无机械触点疲劳，可靠性高。
开关量的隔离方法
• 固态继电器的应用
开关量的隔离方法
• 固态继电器的应用
计算机控制单相交流电机正反接的接口及驱动电路
开关量的隔离方法
• 使用固态继电器注意事项
– 切忌将负载两端短路，以避免造成永久性损坏； – 如果外部运行环境温度高，选用的SSR必须留有较
大的余量； – 当用SSR控制感性负载时，应接上氧化锌压敏电阻
应用2. 光耦合器组成的开关电路
高低电平
低VCC电1 平 高低电平
功能： （1）实现脉冲传输； （2）实现电平转换。
开关量的隔离方法
• 光电耦合器的主要技术参数
– 二极管正向压降 – 正向电流 – 电流传输比 CTR – 输出侧供电电压 – 输出侧最大输出电流 – 输入输出之间最大的隔离电压BV – 导通时间 – 关断时间 – 输出侧最大耐压值
– 以光为媒介传输电信号的一种电—光—电转换 器件。由发光源和受光器两部分组成
发光器件 +
LED
–
c
受光器件 光电二极管
e 光电三极管
实现 电 - 光 - 电 传输和转换
开关量的隔离方法
• 光电耦合器
– 类型1：光电二极管型、光电三极管型、光敏 电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成 电路型。
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AD9618、SL541等。
15
（3）低功耗型
要求其功耗为微瓦数量级。电流几十微安，电源 电压在几伏以下。 典型产品有CA3078、PC253、ICL7641等。 （4）大功率型 大功率型集成运放的电源电压为正负几十伏，输 出电流几十安培，输出功率为几十瓦左右。
典 型 产 品 有 LH0021 、 MCEL165 、 HA2645 、
集成电路制造工艺
制造集成电路时，要在硅片上经过氧化、光刻、扩 散、外延、蒸铝等工艺过程，把晶体管、电阻及电容等
电路元器件和它们之间的连线，全部集成在同一块半导
体基片上，最后再封装，做成一个完整的电路。集成电 路外形通常有三种：双列直插式、圆壳式和扁平式。
10
集成电路的特点
1、元器件的对称性好；
R3
Ｔ１ uo
RL
Ｔ２
-UCC
消除交越失真的OCL 互补对称功率放大器 3
第四章 集成运算放大器
§4.1 集成运放的组成与性能
§4.2 基本运算放大器 §4.3 集成运放的应用
4
本章要求
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解并掌握运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器并掌握其基本分析方法。 3. 掌握用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算 电路的工作原理，理解电压比较器的工作原理和应用。 4. 了解有源滤波器的工作原理。
LM143、ICH8515等。
16
集成运放应用范围
dx x 、 、 、 、 ln x 、 e 、 、 运算 — dt
放大 — 信号传递， AV、AI、AR
按功能分类 处理 — 滤波、峰值、有效值、绝对值
比较 — 判断电压大小（电压比较器）
三、1959年集成电路——第三代；
四、1974年大规模集成电路——第四代；
集成电路分类
集成电路按其功能的不同，可以分成为数字集成电 路和模拟集成电路。模拟集成电路按类型分，可以分成
集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、
集成比较器、集成稳压器、集成数/模和模/数转换器以 及集成锁相环等；
9
四、1973年HA2900——第四代（大规模集成电路、场效应管作
输入级）；
集成运放从原理上说，实质上是一个具有高放大 倍数的多级直接耦合放大电路。
12
特殊的集成运算放大器 反映集成运放性能的好坏有几十个参数，一种 运放要想在各种指标上都达到很高的性能是不容易 的，也是不必要的。通用型（GPIC）运放，各种参 数指标都不算太高，但比较均衡，适用于量大面广，
电路结构特点
(1) 单电源UCC，T2的集电极 接地，每个功率管的实际 工作电源电压为UCC /2。 (2) 输出端串联大电容C， 使负载上仅获得交流信号。
+UCC
Ｔ
１
＋
C
u
o
ui
Ｔ ２
io
RL
2
克服交越失真的措施: 甲乙类互补对称功率放大器
+UCC R1
静态时: R2 T1、T2两管发射结电压分别 D1 为二极管D1、 D2的正向导通 压降，致使两管均处于微弱 ui D2 导通状态－甲乙类工作状态 由于电路对称，静态时两管 中电流大小相等方向相反， 负载上无静态电流，故uo＝0
没有特殊要求的场合。特殊类型（参数一般。用户可以从特殊类型集成运放的系列中
进行选择，以满足某些方面的特殊要求。
13
（1）高输入阻抗型 这种类型的集成运放差模输入电阻往往大于109W，
输入偏置电流通常为pA数量级。 这种类型的集成运放，输入级经常采用结型场效应 管JFET与BJT相结合构成差动输入级，称为双极场效 应晶体管（ BIFET ），或采用超管与 BJT结合的电路，
构 成 差 动 输 入 级 。 其 典 型 产 品 有 5 G28 、 F3140 、
ICH8500A、LF356、CA3130、AD515、LF0052等。
14
（2）高速型
高速运放一般要求转换速率 SR 大于几十伏 ∕ 微秒，
单位增益带宽BW >10MHZ。
主要应用在高速数据采集系统、高速A∕D和D∕A转换 器，高速锁相环及视频放大系统中，性能优良的高 速运放转换速率已可达到几千伏∕微秒。 高速型运放的典型产品有 A715 、 LH002 、 AD845 、
5
集成电路简要概述
电子技术发展的重要方向——实现集成化。
本次课主要介绍集成运放的基本组成、主要
技术指标、提出理想运放的概念和特点。
集成电路（Integrated Circuit）是60年代初期发
展起来的一种半导体器件。主题思想是利用半导体 工艺，将各种元器件和连线等集成在一张硅片上。 特点：密度高、引线短、外部接线大为减少，提高 了电子设备的可靠性和灵活性，降低了成本。
2、电阻阻值有局限性——几十欧姆到几十千欧姆；
3、三极管代替电阻； 4、放大级之间采用直接耦合方式； 5、PNP管做成横向的；
运算放大器——高增益的直流放大器。集成
运放和分立器件的直接耦合放大电路工作原理基本
相同，但是电路结构上二者存在较大差别。
11
集成运放的发展
一、1964年F001、1965年FC3（ 709 ）为代表——第一代 （微电流的恒流源、共模负反馈）； 二、1966年F007（741）为代表——第二代（有源负载）； 三、1972年4E325为代表——第三代（超管）；
6
电子系统的组成
电子系统：产生、传输或处理电信号及信息的电路实体。
信号的 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的 执行
电子系统框图
电子系统的类型： 数字系统；模拟系统；模拟/数字混合系统； 微机系统。
7
电子系统实例：手机系统
8
电子技术发展
一、1904年电真空器件（真空三极管）——第一代； 二、1948年半导体器件（半导体三极管）——第二代；
互补对称功率放大器
1、OCL (output capacitorless)互补对称功率放大器
电路结构特点
(1) 由NPN型、PNP型三 极管构成两个对称的射 ui 极输出器对接而成。 (2) 双电源供电。
(3) 输入输出端不加隔直电容。
+UCC Ｔ １ u
o
Ｔ ２
－
io
RL
UCC
1
2、OTL (output transformerless)互补对称功率放大器