电工学-电子技术期末复习-总结知识点

集成工艺 不易大规模集成
第 2篇
数字电路和系统
1.“与”逻辑关系及运算 决定结果成立的所有条件都具备时，结 果才成立，这种条件与结果之间的关系称 为“与”逻辑。 以二只串联开关控制一只电灯为例，只有当 二只开关都闭合时，电灯才亮。
令开关闭合和灯亮为逻辑 “1”，开关断开和灯暗为逻 辑“0”时，有如表所示的真
五、TTL其它逻辑门电路 或非门、集电极开路与非门（OC）、 三态输出门（TS）等 1.TTL或非门
L A B
2.TTL集电极开路与非门（OC门）
L1
L2
OC门的线与连接
L L1 L2 AB CD
OC门电路符号
3.TTL三态输出门 EN 使能控制端
EN 0 三态门使能，即D1、D2截止，
放大区 发射结正偏，集电结反偏
i B 0, vCE 0.7V
特征是 iC仅受 iB控制，与 vCE的大小基本无关。 等效电路
iC i B
输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区 BE结正偏，BC结反偏， IC=IB , 且 IC = IB (2) 饱和区 BE结正偏，BC结正偏 ，即UCEUBE ， IB>IC， UCE0.3V (3) 截止区
UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0
VCC vCE iC Rc iC f (vCE , iB )
iC , vCE
输出回路方程
输出特性曲线
双极型和场效应型三极管的比较
双极型三极管 结构 NPN型 PNP型 场效应三极管 结型耗尽型 N沟道 P沟道 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒置使用 D与S有的型号可倒置使用
结构，导电机理 外特性，主要电参数 放大电路、开关电路组 成及其电路分析 结构，导电机理 外特性，主要电参数
放大电路、开关电路组 成及其电路分析
第一章 半导体二极管及电路分析
1.1.1 半导体二极管的结构、特性与参数
一、二极管的结构与类型
二极管由一个PN结， 加相应的电极引线 （P） （N） 和管壳封装而成。 电路符号
逻辑实现。
第二章
集成逻辑门电路
本章讨论的是实现各种功能逻辑功能 的具体电子电路。如实现“与”逻辑功 能的具体电路，“或非”逻辑功能的具 体电路等等。由于“与”、“或”、 “非”、“与非”、“或非”、“与或 非”等逻辑功能已经了解。所以，我们 只介绍两种主要的电路类型和结构。即 电路的基本类型 、结构、定性的工作原 理、电路的外特性、以及使用时的注意 事项等。
A (B C) A B A C
荻魔根定律
A B C A B C
A B C A B C
其中后四个定律可以用前四个进行证明成立，
也可用真值表证明等式成立。
（1）真值表表示 令开关合上为“1”，不合为“0”，灯亮为 “1”，暗为“0”时真值表
A 0 0 0 0 B 0 0 1 1 C 0 1 0 1 L 0 0 0 1 A 1 1 1 1 B 0 0 1 1 C 0 1 0 1 L 0 1 0 1
L f ( A, B) A B A B AB
条件A B 0 0 0 1 1 0 1 1 结果 L 1 0 0 1
逻辑符号
（3）复合逻辑关系 它由“与”、“或”、“非”三种基本逻 辑关 系组合而成。
L A B
L A B
L A B C D
分配律
A B C ( A B)( A C )
电工学电子技术下册
期末总复习
第一篇 电子器件与 电子电路基础
本篇的主要内容
半导体材料本征半导体P型、N型半导体
PN结半导体二极管 半导体二极管 （一个PN结） 二极管的外特性、主要电参数 二极管电路组成及电路分析
晶体三极管 （二个PN结） CCCS
场效应管 （电场控制 器件） VCCS
稳压二极管
稳压二极管符号 + 当稳压二极管工作 在反向击穿状态下 ,当工作电流IZ在 Izmax和 Izmin之间时, 其两端电压近似为 常数 稳压二极管特性曲线 I 稳定 正向同 电压 二极管 UZ U IZmin IZ IZmax
稳定 电流
二极管的用途： 1.整流：将正弦交流信号变为单向信号 2.检波：将周期非正弦信号变为单向信号 3.钳位：二极管一端与固定电位相连接，另一端 不高于（低于）该电位。 不同方向钳位构成限幅电路 4.开关：用于数字电路 5.元件保护：二极管反向并联，限制其端电压 6.温度补偿：利用半导体的温度特性
值表。
A 0 0 1
B 0 1 0
L 0 0 0
该“与”逻辑关系也可写成逻 辑表达式形式。 L f ( A, B) A B 从逻辑运算上，是逻辑乘关系， 0×0=0，0 ×1=0，1 ×0=0，1 ×1=1 “与”逻辑关系用“与”门逻 辑符号表示：
1
1
1
2.“或”逻辑关系及运算
决定结果成立的所有条件只要有一个具 备时，结果就成立，这种条件与结果之 间的关系称为“或”逻辑。 这种关系在日常生活中也是非常普遍的。以二 只并联开关控制一只电灯为例，当其中一只开 关闭合时，电灯就亮。 A 令开关闭合和灯亮为逻辑 220 B L “1”，开关断开和灯暗为逻 辑“0”时，有如表所示的真 值表。
§ 3.1 概述
组合逻辑电路 逻 辑 电 路 时序逻辑电路
现时的输出仅取 决于现时的输入
除与现时输入有 关外还与原状态 有关
组合逻辑电路分析 电路 结构 分析步骤： 1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。 输入输出之间 的逻辑关系
2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进 行化简。 3.列出输入输出状态表并得出结论。
饱和区 发射结正偏，集电结正偏 vBE 0, VCB 0
ICS IBS
VCES
当集电结零偏(vCB=0)时称为临界饱和。VCES称饱 和压降，ICS称集电极饱和电流，IBS称基极临界饱 和电流。当iB＞IBS时，三极管进入深饱和。
饱和区模型
等效电路
简化等效电路
临界饱和：VCES＝0.7V，深度饱和：VCES≈0.3V
特别注意：不能把多余输入端悬空。对 TTL电路，悬空虽相当于高电平，但易 引入干扰；对CMOS电路，悬空低电位， 使相应管子截止，破坏了逻辑关系，也 会引入干扰。
第3章 组合逻辑电路
组合逻辑电路的特点是：在任何 时刻的输出状态（结果），只决定 于该时刻的输入取值。一旦输入取 值确定后，输出结果就可以明确确 定。它的电路框图如图所示：
+ + + + + +
+ + + + + + 内电场越强，就使漂 移运动越强，而漂移 + + + + + + 使空间电荷区变薄。 + + + + + +
扩散运动
伏安特性 I
I
U
+
反向击穿电 压U(BR)
导通压降: 硅 管0.6~0.7V,锗 管0.2~0.3V。
E
U
反向漏电流 （很小，A级） 死区电压 硅管 0.5V,锗管0.2V。
1 0
4.复杂和复合逻辑关系
（1）异或逻辑关系 二个条件相同时，结果不成立，二个条件相 异时，结果成立。
函数式
L f ( A, B) A B A B A B
条件A B 0 0 0 1 1 0 1 1
结果 L 0 1 1 0
逻辑符号
（2）同或逻辑关系
二个条件相同时，结果成立，二个条件相异 时，结果不成立。 函数式
空心三角形箭头表示实际电流方向： 电流从P流向N。
本征半导体的电特性 硅单晶体的原子 结构排列的非常整 齐； 每个原子外层的 四个电子与相邻四 周的原子外层电子 形成稳定的共价键 结构； 绝对零度时，价电子无法争脱本身原子核 束缚，此时本征半导体呈现绝缘体特性；
在室温下，本征半导体非常容易受热 激发产生电子—空穴对；这时的载流子 浓度称本征浓度，
当UCE大于一定的数 值时，IC只与IB有关， IC=IB , 且 IC = 100A IB 。此区域称为线性 放大区。 80A 60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
3
6
9
截止区
发射结和集电结均反偏
v BE Vth 硅管0.5V，锗管0.1V
等效电路
i B 0, iC 0
ni pi
本征浓度随温 度的上升而增 大，所以本征 载流子浓度是 温度的函数。
二极管

杂质半导体
N型半导体（主要载流子为电子，电 子半导体） P型半导体（主要载流子为空穴，空 穴半导体）
PN结处载流子的运动
漂移运动 P型半导 体 N型半导 内电场E 体
－ － － － － －
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － 扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 荷区越宽。
A和L实现了反相输出， L A =1，在A=0或1这两种情况下，
EN ；
注意：三态输出门的电路符号有多种：
A
EN
1
L
数据A 1 0 1 输出L 1 0 高阻态
EN
1 1 0
0
0
三态门的应用
总线结构
信号双向传输
2.2.3 各类门电路应用时的注意事项 一、多余输入端的处理 （1）对于与非门电路：把多余输入端接正 电源或者与有用端并联使用； （2）对于或非门电路：把多余输入端接 地或与有用端并联使用，通过电阻接地时， 对TTL这只串联电阻阻值只能在500欧姆以 下；
真值表
A B L
逻辑关系式为：
L f ( A, B) A B
0 0
1 1
0 1
0 1
0 1
1 1
逻辑运算为逻辑加： 0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=1 逻辑符号如下：
3.“非”逻辑关系及运算
条件具备时，结果不成立，条件不具备 时结果成立，这种条件与结果之间的关 系称为“非”逻辑 逻辑式为： 真值表 L A 是求反运算 条件 A 结果 L 0 1 逻辑符号如下：
（2）函数表达式表示
L f ( A, B, C) ABC ABC ABC AC BC ABC ( A B)C
（3）逻辑图和波形图表示
（4）卡诺图→ 2.逻辑函数的标准“与—或”表达式 三开关控制一只电灯的逻辑问题的三种表达式
L f ( A, B, C) ABC ABC ABC AC BC ABC ( A B)C
例：设计三人表决电路（A、B、C）。每人 一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。 结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮， 否则不亮。
三极管特性曲线 IB A RB V B UBE
IC mA
C E V RC USC
UCE
USB
实验线路(共发射极接法)
输出特性 此区域中 UCEUBE,集 电结正偏，IB>IC， IC(mA ) UCE0.3V称为饱和区。 4
3
2
此区域中 : 1, IB=0 , IC=ICEO UBE< 死区电 压,，称为截止 区。
例2. 卡诺图化简
Z 2 ( A, B, C, D) BC BCD ACD BC D ABC ABD
画出四变 量卡诺图 结果为: Z 2 ( A, B, C, D)
AC CD B D ABC
卡诺图化简时的一般原则和规律： n 2 1.只能对 个相邻方格实施包围，包围圈 越大，式子越简； 2.小方格可以重复包围，但每一包围必须 含有一个未被包围过的方格，否则多余； 3.包围“1”格得原函数，包围“0”格得反函 数， 经二次求反后分别可用“与非”逻辑和“或 非”
载流子
输入量 控制
多子扩散少子漂移
电流输入 电流控制电流源CCCS(β)
多子漂移
电压输入 电压控制电流源VCCS(gm)
双极型三极管 噪声 较大
场效应三极管 较小 较小，可有零温度系数点 几兆欧姆以上
温度特性 受温度影响较大 输入电阻 几十到几千欧姆
静电影响
不受静电影响
易受静电影响
适宜大规模和超大规模集成
例：分析下图的逻辑功能。Βιβλιοθήκη Baidu
A B
A
&
AB
&
A B A B
F
&
B
A B
F A B A B A B A B A B A B
§ 组合逻辑电路设计
任务 要求 最简单的 逻辑电路
分析步骤：
1.指定实际问题的逻辑含义，列出真值 表，进而写出逻辑表达式。
2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进 行化简。 3.列出输入输出状态表并画出逻辑电路 图。