模拟电路与数字电路 寇戈 蒋立平(1章课件)
模拟电子技术基础课件1章
白
高,基本按指数规律增加。
14
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
一、 N 型半导体(Negative)
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素,如
第 磷、锑、砷等,即构成 N 型半导体(或称电子型
四 版
半导体)。
童
诗 白
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
15
本征半导体掺入 5 价元素后,原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子,其中 4 个与硅构成共价键,多余一个电子只受 自身原子核吸引,在室温下即可成为自由电子。
尽层的交界处
图 1.1.12
33
综上所述:
PN 结总的结电容 Cj 包括势垒电容 Cb 和扩散电容 Cd 两部分。
2. 本征半导体中,自由电子和空穴总是成对出现,
称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi
表示,显然 ni = pi 。
第
4. 由于物质的运动,自由电子和空穴不断的产生又
四 不断的复合。在一定的温度下,产生与复合运动
版 会达到平衡,载流子的浓度就一定了。
童 诗
5. 载流子的浓度与温度密切相关,它随着温度的升
一、导体、半导体和绝缘体
导体:自然界中很容易导电的物质称为导体,金属 一般都是导体。
第 绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡
四
皮、陶瓷、塑料和石英。
版
童 半导体:另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘
诗
体之间,称为半导体,如锗、硅、砷化镓
白
和一些硫化物、氧化物等。
9
模拟电路与数字电路寇戈蒋立平章详解
课堂要求
• 认真听讲,做笔记,少睡觉 • 按时到教室听课 • 作业认真做
交作业安排
• 一班(21人): 1,8,9,13,15,22,24,25,26,31,35,39,45,46,48,52, 53,55,56,59,60
• 二班(25人): 11,13,15,18,20,22,23,26,27,29,30,31,36,37,40 ,44,47,48,50,55,56,57,59,63,64
第13章 脉冲信号的产生与整形
绪论
数字电路是指使用数字信号,并能对数字量 进行算术运算和逻辑运算的电路。
一、模拟量和数字量
模拟量:模拟量就是连续变化的量。自然界中可 测试的物理量一般都是模拟量,例如温 度,压力,距离,时间等。
数字量:数字量是离散的量。数字量一般是将模 拟量经过抽样、量化和编码后而得到的。
ec d
a fb g
ec d
a
电 路
位二
) 秒个
进制
位显
fb g
码
示码
ec
d
三、数字电路特点: 1) 工作信号是二进制表示的二值信号(具有“0”和“1”
两种取值); 2) 电路中器件工作于“开”和“关”两种状态,研究电路 的输出和输入的逻辑关系; 3) 电路既能进行“代数”运算,也能进行“逻辑”运算;
8.1 数制与BCD码 所谓“数制”,指进位计数制,即用进位的方法来计数.
数制包括计数符号(数码)和进位规则两个方面。 常用数制有十进制、二进制、八进制、十二进制、十 六进制、六十进制等。
8.1.1 常用数制 1. 十进制
(1) 计数符号: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. (2) 基数: 10. (3) 进位规则: 逢十进一.
模拟电路与数字电路 寇戈 蒋立平(2章课件).概要
主要参数
2.1
2.1.1
半导体的基本知识
本征半导体
• 导电性能介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。 • 常用的半导体有硅(Si)和锗(Ge)。 • 纯净的半导体称为本征半导体,其原子结构是晶体结 构,故半导体管又称晶体管。
共价键结构半导体的特点:
①共价键上的电子受原子核束缚较紧,不象自由电子那样活 泼。——半导体的导电性不如导体。
若计二极管的正向压降UF,则ID =UR/R=(-U1+U2UF)/R=2.65mA, UO= -UF - U1=-12.7V
2.2.3
晶体二极管的主要参数
1.最大整流电流Ir——二极管长期运行允许通过的最大正向 平均电流。 2. 最高反向工作电压 U RM —— 允许加在二极管上的反向电压的 最大值。 3.反向电流IR——室温下,二极管两端加上规定的反向电压时 的反向电流。 4.最高工作频率fm——二极管工作在高频时,电流容易从结 电容通过,使管子的单向导电性能变差,甚至可能失去单 向导电性,为此规定一个最高工作频率,它主要决定于 PN 结结电容的大小,结电容愈大,则fM愈低。 二极管的参数还有结电容及最高结温等
②共价键上的某些电子受外界能量激发(如受热或光照)后, 可挣脱共价键束缚,成为带负电荷的自由电子。自由电子在 电场力作用下,逆着电场方向作定向运动,形成电子流。— —电子是半导体的载流子之一。 ③共价键上的电子挣脱共价键束缚成为带负电荷的自由电子后, 在其原来的位置留下一个空位,称为空穴。空穴的出现是半 导体区别于其他导体的一个重要特点。
电子—空穴对 本征激发、复合
• 本征激发: 本征半导体受外界能量激发,产生电子—空穴 对的现象。 • 电子—空穴对: 本征半导体受外界能量激发,自由电子和空 穴成对出现。 • 复合: 自由电子和空穴也会重新结合,叫做复合。
模拟与数学电路
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
Hale Waihona Puke 本课程相关的基本概念电路模型: 对信号而言,任何放大电路均可看成二端口网络。
输出电流 输入电流
信号源 内阻
信号源
输入电压
输出电压
Auu
Au
U o U i
Aii
Ai
Io Ii
Aui
U o Ii
电压放大倍数是最常被研究和测试的参数
电子器件——电子电路——电子系统
扩声系统方框图
传
扬
声
声频放大器
声
器
器
自动计数系统方框图
物品 光源
数字信号 处理
光—电转换器
传送带 电源
数字显示 记录
电子系统的基本组成框图
非
电 信 号 输
传 感 器
入
信号处理 电路
非
再 生
电 信
器
号
输
出
电源
基本功能电路
信号产生电路 信号放大电路 信号变换电路 信号存储电路 信号运算与处理电路 电源电路
模拟电路与数字电路
本课程的简介
电子信息类专业重要的专业基础课 获得电子技术的基本理论、基本知识和基本技能 是培养硬件应用能力的工程类课程 是工程师训练的基本入门课程
先修课程
高等数学 普通物理 电路分析
本课程的主要内容
第一部分 模拟电路
第2章 半导体器件基础 第3章 放大电路基础 第4章 放大电路中的反馈 第5章 集成运算放大器 第7章 直流稳压电源
本课程相关的基本概念
分立元件电路:将单个的电子元件连接在一起的 电路。
模拟电路基础讲稿第一章
模拟电路基础讲稿第⼀章模拟电路基础讲稿⾃动化⼯程学院谭峰课程基本要求:授课学时:64 学分:4授课时间:周⼆7-8节;周五1-2节成绩构成:平时(20分)+期中(30分)+期末(50分)作业:每周⼀次教材:华成英,童诗⽩,《模拟电路基础》,⾼教出版社,第4版吴援明,唐军,《模拟电路分析与设计基础》,科学出版社,2006.8辅导材料:吴援明,唐军,曲健,《模拟电路分析与设计基础学习指导书》,科学出版社,2007.8 参考教材:刘光祜,饶妮妮,《模拟电路基础》,电⼦科技⼤学出版社,2003.1引⼊模拟电路与其它⼏门课程的关系,突出该课程的基础性和重要性模拟电路、数字电路的不同内容模拟电路:处理和分析模拟信号的电路,关注模拟信号的放⼤电路原理、结构和分析⽅法。
数字电路:处理和分析数字信号的电路,是模拟电路的后续课程。
低频模拟电路、⾼频模拟电路、微波毫⽶波电路本课程属于低频模拟电路范畴,⾼频模拟电路和微波毫⽶波电路是分析更⾼频率的涉及模拟信号的相关电路。
在⾼频模拟电路和微波毫⽶波电路中要考虑电抗元件对电路的影响,⽽低频模拟电路在分析时基本不设计电抗元件,即电路特性与频率⽆关(除第5章)。
本课程的主要内容:本课程是讲解中低频率下模拟放⼤电路的基本知识,是最基础、应⽤最⼴泛的电路。
主要介绍BJT及FET放⼤电路的基本知识,以基本放⼤电路为基础的差放、功放、恒流源电路及运放,还要重点介绍负反馈对放⼤电路的作⽤。
基础知识:半导体⼆极管、三极管(BJT、MOSFET)。
应⽤电路:电流源电路、差动放⼤电路、功率放⼤电路、负反馈电路,集成运放。
基本要求:掌握半导体晶体管(BJT和MOSFET)放⼤电路的基本概念、基本结构及基本分析⽅法,在此基础上掌握基本放⼤电路的应⽤电路(恒流源电路、差动放⼤电路、功率放⼤电路和集成运放),熟悉放⼤电路的频率特性及重要的电路结构-负反馈放⼤电路。
能运⽤所学知识进⾏相关电路的分析、设计。
第一章 常用半导体器件
书中有关符号的约定
大写字母、大写下标表示直流量。UCE、IC
大写字母、小写下标表示交流有效值。Uce、Ib
小写字母、大写下标表示总量(含交、直流)。uCE、iB 小写字母、小写下标表示纯交流量。uce、ib
I 上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。 U b ce
第一章 半导体器件基础
4. 教学目标
能够对一般性的、常用的电子电路进行分析,同时对较简单的单 元电路进行设计。
5. 学习方法
重点掌握基本概念、基本电路、基本方法。
6. 参考书
(1) 康华光主编,《电子技术基础》 模拟部分 第四版,高教出版社 (2) D.A.Neamen,《Electronic Circuit Analysis and Design》 Second Edition, McGraw-Hill (3)谢嘉奎 主编,《电子线路》线性部分 第四版,高教出版社
2、开关模型:正向导通时。相当于理想二极管串联一个0.7伏(导 通电压,非UON)的恒定电压源,特性曲线如图(b)所示。由于该 模型比较简单,在模拟电路里用得比较多。
ID
理想二极管符号
0
ID
开关模型等效电路
UD
(V)
0.7V
0 0.7
UD
(V)
(a)理想模型VA特性
(b)开关模型VA特性
3、折线模型:正向导通时。相 当于理想二极管串联一个等效 电阻rD和一个电压源UON ,特 性曲线如图(c)所示。
+4
空穴
+4
电子空穴对
与本征激发相反的 +4 +4 现象——复合 在一定温度下,本征激 自由电子 发和复合同时进行,达 到动态平衡。电子空穴 对的浓度一定。 +4 +4 常温300K时: 10 1 . 4 10 硅: cm3 电子空穴对的浓度
数字逻辑电路与系统设计课件 蒋立平PPT149页
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一, 也是成 功的利 器之一 。没有 它,天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ,徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿.丘吉 尔。 30、我奋斗,所以我快乐。--格林斯 潘。
拉
60、生活的道路一旦6、书不仅是生活,而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次,但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许,为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处, 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
模拟电路基础PPT课件
第14页/共45页
开关型稳压电源原理:
图中三角波发生器通过比较器产生一个方波VB,去控制调整管的通断。调整管导 通时,向电感充电。当调整管截止时,必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续 流续流二极管D即可起到这个作用,有利于保护调整管。
根据电路图的接线,当三角波的幅度小于比较放大器的输出时,比较器输出高电 平,对应调整管的导通时间为Ton;反之输出为低电平,对应调整管的截止时间Toff。
本节课程内容及学习目的
本节主要内容
1. 整流、滤波和稳压电路 2. 三极管放大电路 3. 场效应放大电路 4. 集成运算放大电路 5. 音频功率放大电路 6. 负反馈放大电路 7. 自动增益控制电路 8. 自动频率控制电路 9. 锁相环 电路 10.串并联谐振电路
学习目的
本课通过对常见模拟电路 及其系统的原理分析,获 得模拟电子技术方面的基 础知识和基本技能,为深 入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。
晶体管电路的三种连接方式:
E
uiCຫໍສະໝຸດ BB uo uiC
uo
E
共基极
共发射极
第18页/共45页
电 流 放 大 作 用 示 意 图
E
B
ui
uo
C
共集电极
共射极放大电路
电路组成:
C1:输入耦合电容,起隔直流作用; Rb1 、Rb2:基极偏置电阻,为基极提供偏 置电压; Re:射极偏置电阻(直流负反馈); Ce:射极旁路电容 Rc:集电极偏置电阻,具有把集输出电极 电流ie转化成集电极电压EC输出; C2:输出耦合电容,具有隔离作用,使放 大器与负载之间直流隔离,而交流耦合。
第1页/共45页
整流、滤波和稳压电路
模拟电子技术基础第一章--常用半导体器件 (2)
ui
AV1 V2
V3 BV4RL
uO
ui / V
15
O
t
《模拟电子技术基础》课程教学课件
uO/ V
15
O
t
若有条件,可 切换到 EWB 环境观 察桥式整流波形。
《模拟电子技术基础》课程教学课件
例 1.3.5 ui = 2 sin t (V),分析二极管的限幅作用。
ui 较小,宜采用恒压降模型
ui < 0.7 V V1、V2 均截止 uO = ui
IR P 区
N区 内电场 外电场
漂外移电运场动使加少强子形背成离反PN向结电移流动IR, IR = I少子 空0间电荷区变宽。
PN 结的单向导电性:正偏导通,呈小电阻,电流较大; 反偏截止,电阻很大,电流近似为零。
《模拟电子技术基础》课程教学课件
三、PN 结的伏安特性
I IS (eu /UT 1)
斜率1/ rDiD UD(on) U
I uD
rD
U I
rD1
UD(on)
《模拟电子技术基础》课程教学课件
例 1.3.1 硅二极管,R = 2 k,分别用二极管 理想模型和恒压降模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 时 IO 和 UO 的值。
UD(on)
《模拟电子技术基础》课程教学课件
反向饱 和电流
温度的 电压当量
当 T = 300(27C):
UT = 26 mV
加正向电压时
加反向电压时 i≈–IS
电子电量
玻尔兹曼 常数
kT UT q
I /mA
反 向
正向特性
u /V O
击
穿
《模拟电子技术基础》课程教学课件
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电子器件:实现信号的产生、放大、调制等处理(电子管/
晶体管/集成电路等)
电子电路:组成电子设备的基本单元,由电子元件连接而成,
具有一定的功能。
1.1.2 模拟信号与数字信号
信号是信息的载体
消息(Message): 人们常常把语言、文字、图像或数据等统称为消息。 消息涉及的内容极其广泛,包括天文、地理、历史、 政治、经济、科技、文化等。消息可以通过书信、 电话、广播、电视、互联网等多种媒体或方式进行 发布和传输。
传 声 器
扬 声 器
声频放大器
2) 热电偶温度测量系统
+ UT T
放 大 器
线性
补偿器
3) 炉温自动控制系统
使炉温UT上升到期望电压UI
1.2 电子技术的发展历史及其研究热点
也可以说是电子器件不断更新换代的历史
1.2.1 电子技术的发展历史
电子管 晶体管 集成电路
1869英国阴极射线管
1904.11英国,真空电子二极管 1906年美国,真空电子三极管 1930年末实验制出半导体器件 1947年底美国贝尔实验室,点接触型晶体三极管 1957年底美国贝尔实验室,面接触型晶体三极管 1958年美国得克萨斯仪器公司,第一块集成电路 内部有上千个元件 内部有上万个元件
大规模和超大规模 集成电路
1.2.2 与电子技术相关的研究热点 1.纳米电子技术
2.微电子机械系统 3.生物医学电子学
1.3 电路模型
电子元件或整个系统的一种表示方法
优点:易于采用数学方法和熟知的电路定律来处理问题。
RsRLIsIoAVO
+
RsRLIsIoAVO
+
VS
-
RsRLIsIoA VO
教材结构
第三部分 数字电路
第8章 数字逻辑基础 第9章 组合逻辑电路 第1O章 时序逻辑电路引论 第11章 时序逻辑电路的分析与设计 第12章 存储器和可编程逻辑器件 第13章 脉冲信号的产生与整形
附录A 国产半导体分立元件和集成电路型号命名方法 附录B 电子电路教学常用EDA软件简介 附录C 集成电路基础知识 附录D 常见电子电路术语中英文对照 附录E 习题参考解答
输出电压 电压增益
V V i s
Ri Rs Ri
输入电压
1.4 电子电路的特点及研究方法
电路特点
1.元件超前,理论滞后
2.电路众多,分类不多
3.同一功能,多种实现
研究方法
理论估算,实验校正
1.5 学习本课程的目的及方法
课程性质 :电子技术是高等学校非电专业 的一门技术基础课程. 教学目的:通过本课程的学习,获得电子技 术方面的基本理论、基本知识和基本技 能,了解电子技术和其他科技领域的相 互联系和相互促进的关系,为今后的专 业学习、特别是实验和研究工作奠定基 础。 学习方法:理论联系实际
1.1.3 模拟电路与数字电路
1.模拟电路:处理模拟信号的电子电路
例如:扩音系统、早期的广播、电视等
2.数字电路:处理数字信号的电子电路
例如:计算机、手机、数字广播、数字电视等
1.1.4 分立元件电路与集成电路
1.分立元件电路:
特点:成本、体积、重量和功耗大,可靠性差
2.集成电路:
特点:成本、体积、重量和功耗小,可靠性高
Digital Electronic Technique(数字电子技术) 数字信号和模拟信号 电 子 电 路 中 的 信 号 模拟信号 (Analog signal ) 随时间连续变化的信号
数字信号 (Digital signal) 时间和幅度都是离散的
正弦波信号 u
模拟信号
t
锯齿波信号
u t
研究模拟信号时,我们注重电路 输入、输出信号间的大小、相位关系。 相应的电子电路就是模拟电路,包括 交直流放大器、滤波器、信号发生器 等。 在模拟电路中,晶体管一般工作 在放大状态。
第四部分 附录
教材特点
本书注重基本概念、基本原理与基本计 算的介绍,力求叙述简明扼要,通俗易懂, 图形符号均采用了新国标,可以作为高等 学校非电类各专业的电子技术基础课程教 材,也可供有关技术人员参考。
第一部分
第 1章 绪 论
1.1 电子技术相关基本概念
1.1.1 电子技术
电子技术:研究电子器件电子电路及其应用的科学技术。
1.1.5 A/D和D/A转换电路
. . 采样 . . . . . . .
1.ADC:将模拟
信号转换成数字信号 的电路(模数转换器)
ADC 量化
DAC
2. DAC:将数字
信号转换成模拟信号 编码 的电路(数模转换器)
010 000 110 111 001
1.1.6 电子系统
由相互作用的基本电路和器件构成的能够完成某 种特定功能的电路整体。 1) 扩音系统
第1章 课后任务
•阅读电子技术发展历史相关资料 •理解模拟信号与数字信号的区别 •理解份立元件电路与集成电路的区别
•理解电路模型在分析电路中的意义
各位同学大家好!
很荣幸承担你们本课程的教学工作
模拟电路与数字电路
第 2版 寇戈、蒋立平主编
…
2009.3.6
本课程在电学中的位置
发电 电 工 技 术
电工学
输电
用电
电
电磁学
本书内容
学
电子学
模拟电路
数字电路
电 子 技 术
第一部分 第二部分 模拟电路
第1章 绪论 第2章 半导体器件基础 第3章 放大电路基础 第4章 放大电路中的反馈 第5章 集成运算放大器 第6章 正弦波振荡电路 第7章 直流稳压电源
• 信息(Information) 一般指消息中赋予人们的新知识、新概念。 电信号是应用最广泛的物理量,如电压、电 流、电荷、磁通等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信号(Signal) 指消息的表现形式与传送载体,消息是信 号的传送内容。一般表现为随时间变化的某 种物理量或物理现象。例如电信号传送声音、 图像、文字等。
Analog Electronic Technique(模拟电子技术)
V i
-
放 大 电 路
+
Vo
-
RsRLIsIoA VO
放大电路表示方法
RsRLIsIoAVO
+
电压放大电路模型
RsRLIsIoAVO
+ +
VS
-
RsRLIsIoA VO
V i R i
-
Ro
+
V A VO i
-
Vo
-
RsRLIsIoA VO
R V R L O L A A V A V V VO o VO i V R R R i L o L R o
数字信号: 产品数量的统计。 数字表盘的读数。 数字电路信号: u t
研究数字电路时注重电路输出、输 入间的逻辑关系,因此不能采用模 拟电路的分析方法。主要的分析工 具是逻辑代数,电路的功能用真值 表、逻辑表达式或波形图表示。
在数字电路中,三极管工作在开关 状态下,即工作在饱和状态或截止 状态。