基本单元电路

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电子线路基础(梁明理)第3章

第3章集成运算放大电路
3.4 基本运算电路 3. 积分电路
v1 i1 = = iC R1
iC = −C
dvo dt
1 1 vo =- ∫ iC dt = ∫ vi dt C R1C
第3章集成运算放大电路
3.4 基本运算电路 4. 微分电路
vo =-iR = − RC dvi dt
第3章集成运算放大电路
第3章集成运算放大电路
3.1 集成运放的基本单元电路
集成运放是一个高放大倍数的多级直接耦合放大电路。集成运放是一个高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
vo = Avo (vP − vN )
第3章集成运算放大电路
输入级
3.1 集成运放的基本单元电路
第3章集成运算放大电路
中间级
3.1 集成运放的基本单元电路
第3章集成运算放大电路
3.3 集成运放的基本电路 2. 同相放大电路
vP = vi
vn = R2 R1
R1 vo R1 + R2
Av = 1 +
第3章集成运算放大电路
3.3 集成运放的基本电路 3. 差分输入放大电路
vi1 − vn vi1 − vo = R1 R2 R2 vp = vi2 R1 + R2
R p =R1 // R2 // R3 // R4 ≈ 1.3kΩ
R4 R4 =5 R1 = = 20kΩ R1 5 R4 R4 =0.2 R3 = = 500kΩ R3 0.2
第3章集成运算放大电路
习题课
vI1 − vp R1 vI2 − vp R2 vI3 − vp R3
&# vI2 vI3 vp + + = + + R1 R2 R3 R1 R2 R3 令Rp = R1 // R2 // R3

电路单元知识点总结

电路单元知识点总结一、电路基础知识1. 电流、电压、电阻的概念及关系2. 串联电路和并联电路的特点及区别3. 电路的基本元件：电源、导线、电阻、电容、电感4. 安全用电知识：绝缘、漏电保护、过载保护等二、电阻电路1. 电阻的基本性质及分类2. 串联电阻、并联电阻的计算方法3. 电阻的等效电路4. 电阻的功率计算三、电容电路1. 电容的基本性质及分类2. 电容的充放电规律3. 电容的串联和并联4. 电容的能量计算四、电感电路1. 电感的基本性质及分类2. 电感的串联和并联3. 电感的能量存储4. 交流电路中的电感五、交流电路1. 交流电的基本概念2. 交流电的参数：频率、周期、有效值3. 交流电的基本电路：电容电路、电感电路、RLC电路4. 交流电的复数分析六、二极管和晶体管1. 二极管的基本特性2. 二极管的工作原理3. 晶体管的基本特性4. 晶体管的工作原理七、运算放大器1. 运算放大器的基本原理2. 运算放大器的输入输出特性3. 运算放大器的基本电路：放大电路、求和电路、积分电路4. 运算放大器的应用八、数字电路1. 逻辑门电路的基本概念2. 逻辑门电路的基本元件与符号3. 逻辑门电路的基本特性4. 组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本原理以上是电路单元的基本知识点总结，下面我将详细展开一些典型的知识点进行解释和说明。

首先我们来谈一谈电路基础知识。

在电路中，电流、电压、电阻是最基础且最重要的概念。

电流是电荷的流动，一般用符号“I”表示，单位是安培(A)；电压是电场的作用力，一般用符号“U”表示，单位是伏特(V)；电阻是阻碍电流流动的物理量，一般用符号“R”表示，单位是欧姆(Ω)。

它们之间有一个很重要的关系：欧姆定律。

根据欧姆定律，电压等于电流乘以电阻，即U=IR。

这是电路中最基本的公式之一，也是很多问题的起点。

电路单元中，最常见的电路分类是串联电路和并联电路。

串联电路是指电流只有一条路径，通过各个电阻、电容、电感等元件，而并联电路是指电流有多条路径，并行通过各个元件。

电路的基本元件

退出开始§1-4电路中的基本元件第2页电路元件是电路模型的基本单元，分为以下类型：元件分类线性元件：元件参数不随电流或电压变化非线性元件：元件的参数随着电流或电压的变化而变化有源元件：向外界提供能量的元件，如电压源、电流源无源元件：不能产生能量，如电阻、电容、电感二端元件：两个与外界相连的端钮多端元件：多个端钮第3页元件分类•也可以按照使用性质分类：•耗能元件，电阻•储能元件，电容（电场能）、电感（磁场能）•电源元件，电压源、电流源。

实际电源：如电池•受控源，如三极管、可控硅4页内容提要•电阻元件•独立电源•受控电源页在物理学中，用电阻（resistance）来表示导体对电流阻碍作用的大小。

导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。

页定义：如果一个元件的端电压u和通过的电流i是关联参考方向，其伏安关系（Voltage Current Relationship,7页1、电阻•实例：电阻器、灯泡、电路丝金属膜电阻碳质电阻线绕电阻线绕电位器碳膜电位器•电阻特点(2)•双向性：连接电阻时，两个端钮可互换位置•耗能性：无论何种情况，电阻总是吸收功率，为耗能元件•无记忆性：任意时刻的u、i与以前的取值无关•电阻在电路中的作用：分压、降压、限流、负载、分流、匹配等作用8页电阻元件是实际电阻器的抽象模型，只反映电阻器对电流呈现阻力的性能。

第9页3、电压电流关系(VCR-Voltage Current Relation)（伏安特性）伏安特性曲线：在u -i 平面(或i -u 平面)上绘出的元件的VCR 。

线性电阻元件的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。

电阻值决定了直线的斜率。

电阻元件是一种无记忆元件。

线性(linear)，非线性(nonlinear)第10页如果电阻的伏安特性曲线是过原点的在一、三象限且斜率固定的直线且不随时间变化，则这种电第11页如果电阻的伏安特性曲线不是过原点的直线，而类似于下图所示曲线，则这种电阻为非线性第12页Ru i R i u p 22=⋅=⋅=G i u G i u p 22=⋅=⋅=或第13页二、独立电源电路中只要含有能量消耗的元件，就必须有电源。

模拟集成电路基本单元

频率稳定性分析
分析电路在不同频率下的稳定性，确保电路在不同频率下都能正常工作。
04
CHAPTER
基本单元设计
设计流程
电路原理图设计
根据设计目标，选择合适的电路拓扑和元件，设计电路原理图。
参数提取与仿真验证
根据电路原理图，提取元件参数，建立数学模型，进行仿真验证，确保电路性能满足设计目标。
THANKS
谢谢
版图绘制与优化
将电路原理图转化为版图，进行布局和布线优化，提高电路的可制造性和可靠性。
确定设计目标
明确电路的功能、性能指标和限制条件，如功耗、尺寸、成本等。
可靠性分析
对版图进行可靠性分析，如工艺角分析、噪声容限分析等，确保电路在实际应用中的稳定性。
设计方法
手工设计
混合方法
根据经验和理论知识，手动选择和设计电路元件和拓扑结构。
比较器
总结词
比较器是模拟集成电路中的基本单元之一，用于比较两个输入信号的大小。
详细描述
比较器具有高灵敏度、低失调电压和低功耗等特点，能够快速准确地比较两个输入信号的大小关系，输出相应的逻辑状态，广泛应用于阈值检测、脉冲整形等电路中。
滤波器
总结词
滤波器是模拟集成电路中的基本单元之一，用于提取信号中的特定频率成分。
技术挑战
由于模拟电路元件的多样性和复杂性，模拟集成电路设计面临诸多技术挑战，需要不断探索和创新。
模拟集成电路的发展历程
01
早期发展
20世纪50年代，模拟集成电路开始出现，主要用于简单的放大和滤波
功能。
02
快速发展
20世纪60年代至70年代，随着半导体工艺的进步和集成电路设计技术

数字电路的基本单元

数字电路的基本单元一、数字电路基本单元概述1. 逻辑门- 与门（AND Gate）- 逻辑功能：当所有输入为高电平（逻辑1）时，输出才为高电平；只要有一个输入为低电平（逻辑0），输出就是低电平。

其逻辑表达式为Y = A· B（对于两个输入A和B的情况）。

在电路符号上，与门有多个输入引脚和一个输出引脚，常用的电路符号是一个长方形，输入在左边，输出在右边，中间有一个“&”符号表示与逻辑。

- 或门（OR Gate）- 逻辑功能：只要有一个输入为高电平，输出就为高电平；只有当所有输入都为低电平时，输出才为低电平。

逻辑表达式为Y=A + B（对于两个输入A和B的情况）。

电路符号也是长方形，输入在左，输出在右，中间有一个“≥1”的符号表示或逻辑。

- 非门（NOT Gate）- 逻辑功能：实现输入电平的取反操作，输入为高电平则输出为低电平，输入为低电平则输出为高电平。

逻辑表达式为Y=¯A。

电路符号是一个三角形，在三角形的输入端或者输出端有一个小圆圈，表示取反操作。

- 与非门（NAND Gate）- 逻辑功能：先进行与运算，然后再对结果取反。

逻辑表达式为Y=¯A· B。

与非门的电路符号是在与门符号的基础上，在输出端加上一个小圆圈，表示取反。

- 或非门（NOR Gate）- 逻辑功能：先进行或运算，然后再取反。

逻辑表达式为Y = ¯A + B。

或非门的电路符号是在或门符号的基础上，在输出端加上一个小圆圈。

- 异或门（XOR Gate）- 逻辑功能：当两个输入电平不同时，输出为高电平；当两个输入电平相同时，输出为低电平。

逻辑表达式为Y=A⊕ B = A·¯B+¯A· B。

异或门的电路符号是一个长方形，中间有一个“=1”的符号。

- 同或门（XNOR Gate）- 逻辑功能：与异或门相反，当两个输入电平相同时，输出为高电平；当两个输入电平不同时，输出为低电平。

9-数字集成电路基本单元与版图

NMOS传输门(续)
假定： = 0 —— V = 0
= 1 —— V = Vdd I = 0 —— Vi = 0 I = 1 —— Vi = Vdd
则传输门的输出电压Vo特性为，
=0 —— VO= VO =1 —— VO= min(Vi， V -Vtn)
NMOS传输门(续)
7
CMOS反相器的转移特性
NMOS：
Vi < Vtn Vi > Vtn
截止导通
PMOS：VVii
> <
Vdd Vdd
-
|Vtp| |Vtp|
截止导通
PMOS视为NMOS的负载，可以像作负载线一样，把PMOS的特性作在NMOS的特性曲线上
整个工作区分为五个区域
ABCDE
8
CMOS反相器的转移特性(续1)
R1B
A
T1A
T2A T2B
T1B
B
Re2
R4
T4
D L
T3
A
B
GND
（a）
GND
≥1
L AB
（b）
5
第九章数字集成电路基本单元与版图
9.1 TTL基本电路 9.2 CMOS基本门电路及版图实现 9.3 数字电路标准单元库设计 9.4 焊盘输入输出单元 9.5 了解CMOS存储器
6
9.2.1 CMOS反相器
处于饱和区，等效一个电流源：
Idsp =
p
2
(Vi
Vdd
Vtp )2
NMOS强导通，等效于非线性电阻
Idsn

n

Vi
Vtn

Vdsn

逻辑门：数字电路的基本单元

逻辑门：数字电路的基本单元数字电路的基本结构数字电路是电子电路中的一种用于处理数字信号（由高和低电平表示）的电路。

它由数字逻辑门和其他辅助元件组成，可以执行各种逻辑和算术操作。

数字电路在计算机、通信、控制系统等领域得到广泛应用。

数字电路主要处理离散的、离散的数字信号，与模拟电路相对。

数字信号是以离散时间和离散幅度的形式表示信息的信号。

数字电路使用逻辑门来操作和处理这些数字信号，逻辑门根据输入信号的逻辑关系产生输出信号。

逻辑门是由晶体管、集成电路或其他逻辑元件组成的电路，用于执行布尔逻辑运算和控制信号的处理。

逻辑门具有特定的输入端和输出端，根据输入信号的逻辑状态产生相应的输出信号。

常见的基本逻辑门包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）等。

与门在所有输入为高电平时输出高电平，其他情况输出低电平；或门在任一输入为高电平时输出高电平，全为低电平时输出低电平；非门将输入信号进行取反操作；异或门在奇数个输入信号为高电平时输出高电平，偶数个输入信号为高电平时输出低电平。

逻辑门是数字电路中的基本构建块，它们按照逻辑运算规则产生输出信号，从而实现各种数据处理和逻辑运算。

逻辑门的设计和应用是数字电路设计的核心内容，它们通过不同的逻辑组合和电路连接方式实现多种功能。

例如，通过级联多个逻辑门可以实现多位加法器、多路选择器、寄存器等功能。

这些逻辑单元在计算机系统、通信系统、控制系统和数字电子设备中起着重要作用。

数字电路的基本元素：逻辑门1.与门（AND）与门（AND）是数字电路中最基本的逻辑门之一。

它具有两个或多个输入端和一个输出端。

当且仅当所有输入信号同时为高电平（1）时，输出为高电平；否则，输出为低电平（0）。

与门的工作原理基于布尔代数的运算规则。

在布尔代数中，逻辑与运算的结果仅在所有输入都为真（1）时为真（1），否则为假（0）。

与门利用逻辑电平的高低来实现这种逻辑运算。

在基本的二输入与门电路中，通常采用两个输入端，表示为A和B，并具有一个输出端。

基本单元电路

ห้องสมุดไป่ตู้i Ck Rik
k 1
N
Di R 1C 1 R 1C 2 (R 1 R 3 ) C 3 (R 1 R 3 ) C 4 (R 1 R 3 R i ) Ci
无分支的RC链（梯形链）：
在节点i处的Elmore延时为：
Di R1C1 ( R1 R2 )C2 ( R1 R2 Ri )Ci
过渡区的宽度近似为一段增益等于开关阀值VM处的增益g与VOH、VOL的交点，误差很小
VM
VOL VIL VIH
Vin
图9 对VTC进行逐段线性近似简化了VIL和VIH的推导
结论：在过渡区有较高的增益是我们所希望的
器件参数变化
2.5 2 Vout(V) 1.5 1 0.5 00 0.5 Good NMOS Bad PMOS
– 门本身的内部扩散电容
• 漏扩散区的面积越小越好
– 互连线电容
– 扇出电容
• 增加晶体管的W/L比 – 设计者手中最有力和最有效的性能优化工具 – 注意自载效应! – 一旦本征电容(即扩散电容)开始超过由连线和扇出形成的外部负载，增加门的尺寸就不再对减少延时有帮助，只是加大了门的面积
传播延时表达式
求解VM的情形是电源电压足够高，所以这两个器件可被假设为都处于速度饱和，同时忽略沟长调制效应
针对长沟道器件或低电源电压的反相器开关阈值
开关阈值(VM)
开关阈值VM定义为Vin = Vout的点(在此区域由于VDS = VGS ， PMOS和NMOS总是饱和的)
比值r:PMOS和NMOS相对驱动强度的比
M4
Vout
CGD12 M1 CDB1 Cw CG3 M3

第八章数字集成电路基本单元及版图

§7.数字电路标准单元库设计简介

基本设计思想用人工设计好的各种成熟的、优化的、版图等高的单元电路，存储在一个单元数据库中。根据用户的要求，把电路分成各个单元的连接组合。通过调用单元库的这些单元，以适当方式把它们排成几行，使芯片成长方形，行间留出足够的空隙作为单元行间的连线通道。利用EDA工具，根据已有的布局、布线算法，可以自动布出用户所要求的IC。
TTL基本电路及版图实现

IC的版图设计已把电路与工艺融为一体，所以一般较复杂的电路都是先设计实验电路（或单元电路），根据实验电路的测试结果获得有关电路功能和电路参数的第一手资料。掌握了这些资料，就可以根据元件的不同要求，在设计中采取相应措施，保证电路达到设计目标。必要时还要调整个别工艺或工艺参数。当然设计出的版图要经过实践不断加以改进，一个成熟的产品一般都要经过几次改版才行。
υ1
T3 Re2
负载
v0 －
－
GND
TTL基本电路
（1）电路组成该电路由三部分组成： 1）由双极型晶体管T1和电阻Rb1组成电路输入级。 2）由T2、Re2和Rc2组成中间驱动电路，将单端信号 υB2转换为双端信号υB3和υB4。 3）由T3、T4、Rc4和二级管D组成输出级。（2）工作原理输入为高电平时，输出为低电平。输入为低电平时，输出为高电平。
CMOS反相器

瞬态特性
我们希望反相器的上升时间和下降时间近似相等，则需要使PMOS管的沟道宽度必须加宽到NMOS管沟道宽度的 n / p倍左右。 V (t)
i
+VDD 0 t Vo(t) +VDD 0.9VDD 0.1VDD 0
td tf tr

数字集成电路基本单元

4
三态门版图
2020/3/1
4
驱动电路
驱动电路的结构示意图
2020/3/1
4
驱动电路版图
2020/3/1
4
9.3 数字电路标准单元库设计
基本原理
设计者或高级综合设计系统
功能定义与说明用户设计逻辑图
标准单元设计流程图
逻辑图输入
单元逻辑符号库
逻辑模拟、时序模拟
单元电路功能库
标准单元设计系统
2020/3/1
2
3. CMOS反相器的瞬态特性
研究瞬态特性与研究静态特性不同的地方在于必须考虑负载电容（下一级门的输入电容）的影响。
脉冲电路上升，下降和延迟时间的定义，即如图所示。
tr ： (Vo=10%VomaxVo=90%Vomax) tf ： (Vo=90%VomaxVo=10%Vomax) td ： (Vi=50%VimaxVo=50%Vomax)
布局、布线提取布线寄生参数
单元拓扑库工艺、电学参数
生成测试向量
逻辑模拟、时序模拟
转换拓扑图为掩模版版图
2020/3/1
9
转移特性（续）
整个工作区可以分为五个区域来讨论：
1. A区：0 Vi Vtn
NMOS截止 Idsn = 0
PMOS导通 Vdsn = Vdd Vdsp = 0
等效电路如右图所示。
2020/3/1
1
转移特性（续）
2. B区： Vtn Vi ½ Vdd NMOS导通，处于饱和区，等效于一个电流源：
on
C On+ on+
D On on++
E off on+++

常见基本经典电路详解1——电源部分

常见基本经典电路详解一、电源电路单元一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。

其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。

好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。

同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。

因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。

按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。

下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。

让我们从电源电路开始。

1、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。

电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。

常见的家用电器中多数要用到直流电源。

直流电源的最简单的供电方法是用电池。

但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。

电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从220V市电变换成直流电，应该先把 220V交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。

有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。

因此整流电源的组成一般有四大部分，见图1，其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。

图1整流电源电路2、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。

（1）半波整流半波整流电路只需一个二极管，见图2（a）。

在交流电正半周时D导通，负半周时D截止，负载 RL 上得到的是脉动的直流电。

图2（a）半波整流电路的电路及电压波形（2）全波整流全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。

时序电路的基本单元电路

时序电路的基本单元电路时序电路是由基本单元电路组成的，它们是实现数字信号处理和控制的重要组成部分。

在数字电路中，时序电路通常用于在特定时间执行特定操作。

例如，计数器、寄存器、触发器等都是常见的时序电路。

一、什么是时序电路？时序电路是指能够在特定时间执行特定操作的数字电路。

它们通常由基本单元电路组成，这些基本单元电路可以被设计为计数器、寄存器或触发器等。

二、什么是基本单元电路？基本单元电路是构成时序电路的最小单位。

它们通常由逻辑门或其他数字逻辑组件构成。

以下是一些常见的基本单元电路：1.逻辑门：逻辑门包括与门、或门、非门和异或门等。

它们可以用于实现各种数字逻辑功能。

2.触发器：触发器是一种存储设备，可以在输入信号满足某些条件时改变输出状态。

例如，SR触发器可以用于存储一个位状态，并且只有在输入信号满足某些条件时才能改变状态。

3.计数器：计数器是一种能够对输入信号进行计数的设备。

它们通常用于实现定时器或其他需要对时间进行计数的应用程序。

4.寄存器：寄存器是一种能够存储一些数据值的设备。

它们通常用于在数字信号处理中存储数据或状态信息。

三、基本单元电路的实现方法基本单元电路可以通过多种方式实现。

以下是一些常见的实现方法：1.离散逻辑门：逻辑门可以通过使用离散逻辑门来实现。

这种方法通常需要大量的线缆和连接器，并且不太适合大规模集成电路。

2.可编程逻辑器件：可编程逻辑器件（PLD）是一种数字电路，可以被重新编程以执行不同的任务。

例如，复杂程序可以使用PLD来实现计数器或其他时序电路。

3.场可编程门阵列：场可编程门阵列（FPGA）是另一种数字电路，它可以被重新编程以执行不同的任务。

FPGA通常比PLD更灵活，并且可以支持更复杂的时序电路设计。

四、总结时序电路是数字电路中重要的组成部分，它们通常由基本单元电路组成，这些基本单元电路可以被设计为计数器、寄存器或触发器等。

基本单元电路可以通过多种方式实现，包括离散逻辑门、可编程逻辑器件和场可编程门阵列。

单元电路(串联阻抗、并联导纳、无耗传输线)的基本网络参量(Z矩阵、Y矩阵、A矩阵、S矩阵、T巨矩阵)

单元电路的网络参量，可以直接根据未归一化网络参量的定义求得。

也可以根据网络参量间的互换关系，由另一组网络参量转推得到。

一、串联阻抗图 1 串联阻抗由图 1，根据基尔霍夫定律，有：12121I I U U ZI =-⎧⎨=+⎩ (1-1) 1.1 Y 矩阵根据导纳矩阵定义：11111222211222I Y U Y U I Y U Y U =+⎧⎨=+⎩ (1.1-1)将式（1-1）代入，有2111011U I Y U Z ===，1112021U I Y U Z ===-，2221011U I Y U Z===-，1222021U I Y U Z===则[]11122122111=11Y Y Y Y Y Z -⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦(1.1-2)1.2 A 矩阵根据转移矩阵定义：11121221212222U A U A I I A U A I =-⎧⎨=-⎩ (1.2-1)将式（1-1）代入，有2111021I U A U ===，211202-U U A Z I ===，2121020I I A U ===，2122021U I A I ===-则[]111221221=01A A Z A A A ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ (1.2-2)1.3 S矩阵根据S矩阵和a矩阵的转换关系：[]11121112212211221221212211122122111221222()12()21=12221111S S a a a a a a a aSS S a a a aa a a aZZ ZZZR ZR Z Z R+---⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥--+-+++⎣⎦⎣⎦⎤⎥⎥⎢⎥⎢⎢⎣⎡⎤⎥⎥=⎥⎢⎢⎣⎡⎤+-=⎢⎥++-+⎢⎥⎣⎦(1.3-1)考虑Z01=Z02情况，此时R=1，则[]2122ZSZ Z⎡⎤=⎢⎥+⎢⎥⎣⎦(1.3-2) 1.4 T矩阵根据S矩阵和T矩阵的转换关系：[]2211212111111(1)(1)41(1)1111STS SSZ RZ R ZR Z R Z Z R RR Z R ZR Z R ZR Z R Z-⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦⎡⎤-+-⎢⎥++⎥=⎥+--+--++⎥++++⎢⎥⎣⎦⎡⎤++--=⎥+--+⎥⎦(1.4-1)考虑Z01=Z02情况，此时R=1，则[]2122Z ZTZ Z⎡⎤+-=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦(1.4-2)二、并联导纳图 2 并联导纳由图 2，根据基尔霍夫定律，有：12121U U I I YU =⎧⎨+=⎩ (2-1) 2.1 Z 矩阵根据阻抗矩阵定义，有：11111222211222U Z I Z I U Z I Z I =+⎧⎨=+⎩ (2.1-1) 将式（2-1）代入，有2111011I U Z I Y===，1112021I U Z I Y ===，2221011I U Z I Y ===，1222021I U Z I Y===(2.1-2)即[]1112212211111ZZ Z Z Z Y ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(2.1-3)2.2 A 矩阵根据转移矩阵定义：11121221212222U A U A I I A U A I =-⎧⎨=-⎩ (2.2-1)将式（1-1）代入，有2111021I U A U ===，2112020-U U A I ===，212102I I A Y U ===，2122021U I A I ===-则[]1112212210=1AA A A A Y ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ (2.2-2)2.3 S矩阵根据S矩阵和a矩阵的转换关系：[]11121112212211221221212211122122111221222()12()21=12221111S S a a a a a a a aSS Sa a a aa a a aYRYRR YRR YR R YR+---⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥--+-+++⎣⎦⎣⎦⎤⎥⎢⎥⎢⎢⎣⎡⎤⎥⎥=⎥⎢⎢⎣⎡⎤--=⎢++--⎢⎣⎦⎥⎥(2.3-1)考虑Y01=Y02情况，此时R=1，则[]2122YSY Y⎡⎤-=⎢⎥+-⎢⎥⎣⎦(2.3-2) 2.4 T矩阵根据S矩阵和T矩阵的转换关系：[]2211212111111(1)(1)41(1)1111STS SSYR RYR R YRR YR R YR YR R RR YR R YRR YR R YRR YR R YR-⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦⎡⎤+-⎢⎥++⎥=⎥------+--⎢⎥++++⎢⎥⎣⎦⎡⎤+++-=⎥---+⎥⎦(2.4-1)考虑Y01=Y02情况，此时R=1，则[]2122Y YTY Y⎡⎤+=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦(2.4-2)三、无耗传输线段图 3 无耗传输线段根据传输线方程的解：00()cos sin ()cos sin L L L L U z U z jI Z z U I z I z j z Z ββββ=+⎧⎪⎨=+⎪⎩(3-1)根据传输线方程的关系，22,,L L z U U I I θβ===-，则12202120cos sin sin cos U U jI Z U I j I Z θθθθ=-⎧⎪⎨=-⎪⎩(3-2) 3.1 Z 矩阵根据阻抗矩阵定义，有：11111222211222U Z I Z I U Z I Z I =+⎧⎨=+⎩ (3.1-1)将式（3-2）代入有：212110021cos cot sin I U U Z jZ U I j Z θθθ====- (3.1-2)11120csc I U Z jZ I θ===- (3.1-3)2221001csc I U Z jZI θ===-(3.1-6) 1222002cot I U Z jZ I θ===- (3.1-7)即[]001112002122cot csc csc cot jZ jZ ZZ Z jZ jZ Z Z θθθθ--⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦(3.1-8)3.2 Y 矩阵根据导纳矩阵定义：11111222211222I Y U Y U I Y U Y U =+⎧⎨=+⎩ (3.2-1)将式（3-2）代入，根据定义，U 2=0时，将式（3-2）两式相除，有2121101200cos 1cot sin U I I Y j U jI Z Z θθθ====- (3.2-2)根据定义，U 1=0时，由式（3-2_1）有22200cos 1cot sin U I j j U Z Z θθθ=-=-，代入式（3-2_2）有221200011sin (cot )cos sin U U I j j U j Z Z Z θθθθ=--=，进而1112021csc U I Y jU Z θ=== (3.2-3) 根据定义，U 2=0时，由式（3-2_1）有 2221011csc U I Y jU Z θ=== (3.2-4) 根据定义，U 1=0时，由式（3-2_1）有12220200cos 1cot sin U I Y j U jZ Z θθθ====- (3.2-5)由式（3.2-2）-式（3.2-5）有：[]00111221220011cot csc =11csc cot j j Z Z Y Y Y Y Y j j Z Zθθθθ⎡⎤-⎢⎥⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦-⎢⎥(3.2-6)将式（3.1-8）和式（3.2-6）相乘，有 [][]00000000222211cot csc cot csc csc cot 11csc cot 10csc cot 0010csc cot j jZ Z jZ jZ Z Y jZ jZ j j Z Z θθθθθθθθθθθθ⎡⎤-⎢⎥--⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥--⎣⎦-⎢⎥⎣⎦⎡⎤-⎡⎤==⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦ (3.2-14)根据式（3-2）以及A 矩阵定义，有211102cos I U A U θ===，2112002sin -U U A jZ I θ===，21210201sin I I A jU Z θ===，212202cos U I A I θ===-。

第4章-基本单元电路

1 2(VDD
VTN
)
ln
1.9VDD 2VTN 0.1VDD
2CL KN
VTN 0.1VDD VDD VTN 2
1 2(VDD VTN )
ln
1.9VDD 2VTN 0.1VDD
下降时间是反相器旳2倍(n输入则增大n倍)。
或非门旳上升时间增大。
负载电容：
N
CL CDBN nCDBP (WN WP )i LCox
解：考虑到0.13μm工艺旳版图设计规则和工艺参数，对于一般宽长比（W/L）不不小于10旳MOS管，其漏区pn结电容大约在1fF左右，为了简化计算，在外部负载电容较大旳情况下，能够忽视输出节点旳pn结电容。根据式（4.1-20）旳上升时间公式和给定旳参数，能够求出使上升时间为40ps所要求旳KP,eff, 即
1 1 1 1
K P,eff
K
A
KB
KD
K N ,eff
1
K
A
1 KC
1
，
或
K N ,eff
1
K
B
1 1
KC
tr
CL K Peff
VTP 0.1VDD VDD VTP 2
1 2(VDD
VTP
)
ln
1.9VDD 2VTP 0.1VDD
t f
CL K N ,eff
假设VA=VB=Vin，两个NMOS管旳阈值电压相等。
IDN,1 =KN,1[(Vin -VTN )2 -(Vin -VTN -VX )2 ] IDN,2 =KN,2[(Vin -VTN -VX )2 -(Vin -VTN -Vout )2 ]
IDN =KN,eff [(Vin -VTN )2 -(Vin -VTN -Vout )2 ]

第三章集成运算放大器

ro rof 0 1 AF
阻RP为vi=0时反相输入端的等效电阻： RP= R1// RF，称为补
偿电阻或平衡电阻。
反相放大器的特点：

运放的反相输入端虚地，其共模输入电压可视为零，因此，电路对运放的共模抑制比要求不高。由于并联负反馈的作用，使反相放大器的输入电阻减小。虽然实际运放的输出电阻不为零，但由于电压负反馈的作用，使反相放大器的输出电阻很小，近似为零。因此，反相放大器的带负载能力很强。
vo AV 0 (v v )
而AV 0 , vo为有限值, 所以， v ) 0, (v 故 v v
v+ v-
i+
+ -
vo A
i-
“虚短”：运放的同相输入端和反相输入端的电位“无穷”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。
因为rid , vi v v为有限值, 所以，i i 0
本节主要内容: 理想运放的特性；理想运放工作于线性区的“两虚”的现象；三种基本放大器。
3.4 基本运算电路
3.4.1 加、减法电路
一、加法电路类似反相放大器，电路处于深度负反馈条件下，虚短（虚地）和虚断成立。
iF i1 i2 i3
反相加法电路
vO iF RF (
结论： • 三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。 • 由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。
2 R RW (vi 2 vi1 ) RW
R2 vo ( vo 2 vo1 ) R1
R2 2 R RW vo (vi 2 vi1 ) R1 RW
3.4.2积分和微分运算电路
A2组成差分输入放大器，有

电路的基本组成

电路的基本组成电路是由电子元件和导线等基本构成要素组成的，用来传输、控制和处理电信号的系统。

它是现代电子科技的基础，广泛应用于各个领域，包括通信、计算机、医疗、交通等。

本文将介绍电路的基本组成要素，包括电源、电子元件和导线。

一、电源电源是电路的能量供给装置，它提供所需的电力以保证电路正常运行。

电源可以分为直流电源和交流电源两种。

直流电源常见的有电池、电池组和直流稳压电源等。

电池是将化学能转换成电能的装置，常见的有干电池和蓄电池。

直流稳压电源能够提供稳定的直流电压，用于满足对电压稳定性要求较高的电路。

交流电源是通过电网供电，常见的有交流稳压电源和交流发生器等。

交流电源能够产生稳定的交流电压，用于满足对频率稳定性要求较高的电路。

二、电子元件电子元件是电路中起到特定功能的器件，包括主动元件和被动元件两种。

主动元件是能够放大信号或产生电能的器件，常见的有晶体管、场效应管和集成电路等。

晶体管是一种常用的放大器件，其中的三极管是最基本的结构单元，用于放大电流或电压信号。

集成电路是在单个芯片上集成了多个功能模块的器件，广泛应用于电子设备。

被动元件是不能放大信号或产生电能的器件，常见的有电阻、电容和电感等。

电阻用于限制电流的流动，电容用于储存电荷，电感用于储存磁能。

三、导线导线是将电子元件连接起来，形成闭合路径的材料。

它是电流在电路中流动的通道，常见的导线材料有铜、铝和金属合金等。

导线的选择应根据电流大小、导线长度、电路频率和电压等因素进行。

较大电流通常需要较粗的导线，较长的导线会引起电阻和信号衰减，频率较高的电路则需要考虑导线的阻抗。

总结：电路的基本组成包括电源、电子元件和导线。

电源提供电路所需的电力，可以是直流电源或交流电源。

电子元件是电路中起到特定功能的器件，分主动元件和被动元件。

导线将电子元件连接起来，形成闭合路径，用来传输电流和信号。

电路的设计和搭建是电子工程师的重要任务，需要考虑电源的选取、元件的功能和导线的布局等因素。

四年级下册第二单元电路知识要点

四年级下册第二单元电路知识要点一、电路的基本概念电路就像是一个神奇的小世界，里面有好多有趣的东西呢。

电路就是电流所流经的路径，就像小火车的轨道一样，电流这个小乘客就在这个轨道上跑来跑去。

电路有四个基本组成部分，电源、导线、开关和用电器。

电源就像小火车的动力源，提供电能，就好比是电池或者发电厂；导线呢，就是电流的跑道，让电流可以顺利地在各个部分之间穿梭；开关就像是小火车轨道上的道闸，可以控制电流的通断；用电器是消耗电能的设备，像灯泡、电视啥的，它们把电能转化成其他形式的能，灯泡就把电能转化成光能啦。

二、电路的连接方式1. 串联电路。

这就好比是小朋友们手拉手连成一串，在串联电路里，电流只有一条路径。

用电器依次相连，一个接一个的。

这里面有个很有趣的现象哦，如果其中一个用电器坏了，那整个电路就不通啦，就像小朋友的队伍里有一个小朋友走丢了，整个队伍就断啦。

2. 并联电路。

这就像是好多条小路并列着，电流有好多条路径可以走。

各个用电器之间是并列连接的，互不影响呢。

要是其中一个用电器坏了，其他的还能正常工作，就像一条小路上堵车了，其他小路还能走一样。

三、电流、电压和电阻1. 电流。

电流就像小水流一样，是电荷的定向移动形成的。

电流的单位是安培，简称安，就像长度单位米一样。

我们可以想象电流就像一群小蚂蚁在按照一定的方向移动，电流的大小就取决于单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少。

2. 电压。

电压就像是小蚂蚁移动的动力，推动电荷定向移动。

电压的单位是伏特，简称伏。

就好比是小瀑布的高度差，有了这个高度差，水才能流下来，有了电压，电流才能在电路里流动。

3. 电阻。

电阻就像是小蚂蚁在路上遇到的障碍物，会阻碍电流的通过。

电阻的单位是欧姆，简称欧。

不同的导体电阻不一样，像铁丝的电阻就比铜丝的电阻大一些。

电阻的大小和导体的材料、长度、横截面积都有关系呢。

四、电路中的安全问题电路虽然好玩，但是也有危险哦。

如果电流过大，就可能会引起火灾或者烧坏用电器。

基本单元电路

电子线路基础(梁明理)第3章

电路单元知识点总结

电路的基本元件

模拟集成电路基本单元

数字电路的基本单元

9-数字集成电路基本单元与版图

逻辑门：数字电路的基本单元

基本单元电路

第八章 数字集成电路基本单元及版图

数字集成电路基本单元

常见基本经典电路详解1——电源部分

时序电路的基本单元电路

单元电路(串联阻抗、并联导纳、无耗传输线)的基本网络参量(Z矩阵、Y矩阵、A矩阵、S矩阵、T巨矩阵)

第4章-基本单元电路

第三章 集成运算放大器

电路的基本组成

四年级下册第二单元电路知识要点

第八章数字集成电路基本单元及版图

第三章集成运算放大器