電工學(xué)2(復(fù)習(xí)課)

復(fù)習(xí)1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識

把純凈的具有共價鍵結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體單晶稱為本征半導(dǎo)體。它是共價鍵結(jié)構(gòu)。

空穴導(dǎo)電的實質(zhì)是共價鍵中的束縛電子依次填補空穴形成電流。故半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子。

自由和空穴

1.1.1本征半導(dǎo)體復(fù)習(xí)1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體1.N型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的五價元素,如磷,則形成N型半導(dǎo)體。

在N型半導(dǎo)中,電子是多數(shù)載流子,空穴是少數(shù)載流子。2.P型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的三價元素,如硼,則形成P型半導(dǎo)體。

在P型半導(dǎo)中,電子是少數(shù)載流子,空穴是多數(shù)載流子。復(fù)習(xí)1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.1.3PN結(jié)1.PN結(jié)的形成P型半導(dǎo)體區(qū)域和N型半導(dǎo)體區(qū)域的交界處就形成PN結(jié)。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、PN結(jié)加正向電壓：內(nèi)外電場不一致，PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為正向?qū)?，其特點：PN結(jié)正向電流大，PN結(jié)電阻小。相當(dāng)于開關(guān)閉合S2、PN結(jié)加反向電壓：內(nèi)外電場一致，PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為反向截止，其特點：PN結(jié)反向電流小，PN結(jié)電阻大。相當(dāng)于開關(guān)打開復(fù)習(xí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.1二極管的基本結(jié)構(gòu)1.2.2二極管的伏安特性600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V正向特性反向擊穿特性硅管的伏安特性反向特性死區(qū)電壓復(fù)習(xí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.3二極管的主要參數(shù)最大整流電流IOM

最大整流電流是指二極管長時間使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。反向工作峰值電壓URWM

它是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是反向擊穿電壓的一半或三分之二。反向峰值電流IRM

它是指二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。復(fù)習(xí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.2二極管的主要應(yīng)用1.二極管限幅2.二極管整流（1）單相半波整流電路UO=0.45U2uO的電壓平均值：負載

的電流平均值：截止時二極管所承受的最高反向電壓為：復(fù)習(xí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.2二極管的主要應(yīng)用1.二極管限幅2.二極管整流（2）單相橋式整流電路

U2是變壓器副方交流電壓u2的有效值。

截止管所承受的最高反向電壓為每個二極管通過的平均電流UO=0.9U2復(fù)習(xí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.2二極管的主要應(yīng)用3.濾波電路（1）電容濾波uou2uDioDRLTu1C半波整流電容濾波電路估算公式:

UO=1.0U2

2UDRM=2U2注意:復(fù)習(xí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.2.2二極管的主要應(yīng)用3.濾波電路（1）電容濾波uoRLC+uCu2u1+++io全波整流電容濾波電路UO=1.2U2放電時間常數(shù)

=RLC越大,脈動越小,輸出電壓平均值越高,一般要求（2）電感濾波復(fù)習(xí)1.3硅穩(wěn)壓二極管1.3.1硅穩(wěn)壓二極管的伏安特性符號:

穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。DZI/mAU/V0UZIZIZmax+正向+反向UZIZUZminIZmin復(fù)習(xí)1.3硅穩(wěn)壓二極管1.穩(wěn)定電壓UZUZ是穩(wěn)壓管反向擊穿后，穩(wěn)壓管兩端的穩(wěn)壓值。不同型號的穩(wěn)壓管具有不同的穩(wěn)壓值，同一型號穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也略有差別。1.3.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)4.動態(tài)電阻RzrZ是穩(wěn)壓管在工作區(qū)電壓變化量UZ與電流變化量IZ的比值，即：

2.最小穩(wěn)定電流IZminIZmin是保證穩(wěn)壓管具有正常穩(wěn)壓性能的最小工作電流，當(dāng)穩(wěn)壓管的反向電流小于IZmin時，穩(wěn)壓管尚未擊穿，輸出電壓不穩(wěn)定。3.最大穩(wěn)定電流IZmaxIZmax是穩(wěn)壓管允許流過的最大工作電流。復(fù)習(xí)1.3硅穩(wěn)壓二極管1.3.3穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路RLCRIRIZDZIo+Uo+Ui~+限流電阻UoRL不變：u2UiUoIZIRUR

（1）交流電源電壓變化

（2）負載電流發(fā)生變化u2不變：RLIRUOURIZUoURIRIO復(fù)習(xí)1.3硅穩(wěn)壓二極管1.3.3穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

（3）參數(shù)選擇

選擇穩(wěn)壓管時一般取：UZ=Uo，Ui=(2~3)Uo，Izmax=(2~3)Iomax（1）在穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管為反接；（2）使用穩(wěn)壓管時必須串聯(lián)限流電阻。注意：復(fù)習(xí)

（1）NPN型1.4半導(dǎo)體三極管1.4.1半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)ECB符號集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極C基極B發(fā)射極ENNP復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.2

三極管的工作狀態(tài)（1）

UBE

>0，

UBC

<

0（2）IC=IB條件特征（1）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)反向偏置。ECRCIC

UCECEBUBEEBRBIBIE1.三極管的電流放大狀態(tài)復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.2

三極管的工作狀態(tài)（1）IB增加時，IC基本不變，且IC

UC/RC

（2）UCE0

晶體管C、E之間相當(dāng)于短路即UCE<

UBE

條件特征（1）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)正向偏置。2.三極管的飽和狀態(tài)ECRCIC

UCECEBUBEEBRBIBIE

UCE=UCC-RCIC，且ICS

UC/RC

復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.2

三極管的工作狀態(tài)ECRCIC

UCECEBUBEEBRBIBIE

集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反向偏置，即UBE<0（1）

IB=0、IC

0（2）

UCE

EC晶體管C、E之間相當(dāng)于開路條件特征3.三極管的截止?fàn)顟B(tài)復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管工作狀態(tài)的分析方法：發(fā)射結(jié)正偏截止截止?fàn)顟B(tài)放大狀態(tài)飽和狀態(tài)臨界飽和假定法放大狀態(tài)假定法1.4.2

三極管的工作狀態(tài)例2：三極管電極的判斷。用萬用表測得某放大器電路中三極管三個極對地的電位分別為V1=-7V，V2=-2V，V3=-2.7V，試判斷此三極管的類型和引腳名稱。思路：1、基極一定居于中間電位2、按照可找出發(fā)射極e，并可確定出鍺管或硅管3、余下的第三腳必為集電極4、若則為NPN管，若則為PNP管解：1腳為集電極2腳為發(fā)射極3腳為基極管子類型為PNP型硅管復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.3三極管的特性曲線1.三極管的輸入特性IBUBE0UCE

≥

1V死區(qū)電壓IB

=f(UBE)UCE=常數(shù)EC輸出回路輸入回路公共端RCIC

UCECEBUBEEBRBIBIE復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.3三極管的特性曲線2.三極管的輸出特性IC

/mAUCE

/V0放大區(qū)IB=

0μA20μA40μA截止區(qū)飽和區(qū)60μA80μAUCE小IC小復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.4三極管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)

(1)直流電流放大系數(shù)

(2)交流電流放大系數(shù)

=

IC

IB

2.穿透電流ICEO

3.集電極最大允許電流ICM

4.集--射反向擊穿電壓U(BR)CEO

5.集電極最大允許耗散功率PCM極限參數(shù)

=

IC

IBIC=ICEO+IB復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.5三極管的微變等效電路OIB

UBE

UCEIB

QIBUBErbe稱為晶體管的輸入電阻，在小信號的條件下，rbe是一常數(shù)，由它確定ube和ib之間的關(guān)系。因此，晶體管的輸入電路可用rbe等效代替。低頻小功率晶體管輸入電阻的常用下式估算rbe是對交流而言的一個動態(tài)電阻。復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.5三極管的微變等效電路QIC

UCE

IBICICUCE即為晶體管的電流放大系數(shù)，在小信號的條件下，是一常數(shù)，由它確定ic受ib的控制關(guān)系。因此，晶體管的輸出電路可用一受控電流源ic=ib等效代替。復(fù)習(xí)1.4半導(dǎo)體三極管1.4.5三極管的微變等效電路QIC

UCE

IBICICUCEUCE稱為晶體管的輸出電阻，在小信號的條件下，rce也是一常數(shù)，在等效電路中與

ib并聯(lián)，復(fù)習(xí)EBCrceicrbe

ibib+uce+ubeCBE+ube+uceicibT由于rce的阻值很高，可以將其看成開路。EBCicrbe

ibib+uce+ube––復(fù)習(xí)1.5

絕緣柵型場效應(yīng)管1.5.1

絕緣柵場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu)1.

N溝道增強型2.

P溝道增強型3.N溝道耗盡型4.P溝道耗盡型1.5.2場效應(yīng)管的工作原理1.增強型NMOS管1.5.3場效應(yīng)管的特性曲線1.5.4場效應(yīng)管的微變等效電路復(fù)習(xí)1.6電力半導(dǎo)體器件作用：進行電能轉(zhuǎn)換，功率控制與處理的核心器件。要求：一方面它必須要有高電壓，大電流的承受能力，另一方面必須以開關(guān)模式運行。1.6.1晶閘管1.晶閘管的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2.晶閘管的特性曲線3.晶閘管的主要參數(shù)1.6.2晶閘管的應(yīng)用1.6.3晶閘管的觸發(fā)電路1.6.4全控型開關(guān)器件復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路2.1.1放大電路的基本概念1.放大電路的功能2.放大電路的組成框圖3.放大電路的分類4.放大電路的主要性能指標(biāo)(1)電壓放大倍數(shù)(2)電流放大倍數(shù)(4)輸入電阻(5)輸出電阻(去掉負載)(3)功率放大倍數(shù)AP=Po/Pi=Au·

Airi=ro=復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路2.1.2

基本放大電路的工作原理1.放大電路組成的原則為了不失真的放大交流電壓信號，必須給放大電路設(shè)置 合適的靜態(tài)工作點；在輸入回路加入輸入信號ui

應(yīng)能引起uBE

的變化，從而引起基極電流iB和集電極電流iC

的變化；輸出回路的接法應(yīng)當(dāng)將集電極電流的變化，盡可能多地轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端的負載RL中去。不同符號的意義靜態(tài)值：IBICIE

UBE

UCE交流有效值：IbIcIe

Ube

Uce交流瞬時值：ibicie

ube

uce交直流總量：iBiCiEuBEuCE復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路2.1.2

基本放大電路的工作原理2.放大電路的組成RB

RC

T+UCC簡單畫法CEBUBBUCC省去一個直流電源共發(fā)射極接法放大電路RCRBT復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路2.1.2

基本放大電路的工作原理RLRSuS+–3.放大電路中各元件的作用+UCCRBRCT耦合電容偏置電阻集電極負載電阻直流電源—提供能量—將放大的電流變成電壓—提供靜態(tài)工作點C2uo+C1ui+++––負載信號源放大器復(fù)習(xí)負載信號源放大器在放大器內(nèi)部(C1,C2之間)各電壓電流均為直流+交流；在放大器外部(C1左邊,C2右邊)輸入、輸出電壓只有交流。uo++UCCRBRCC2TC1ui+++––RLRSuS+–+–uBE

+–uCEiB

iC

4.放大電路的工作原理uBE

ube

UBE

tiB

ib

IB

tuCE

uce

UCEtuS

tuotiC

ic

IC

t復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路2.1.2

基本放大電路的工作原理5.設(shè)置靜態(tài)工作點的必要性三極管不導(dǎo)通0iB/μAuBE/V604020006040200.580.60.62IBUBEttiBibib=iB=iB–IBube=

uiuBE/VuiQQ1Q2iB/μA

ube=uBE

=uBE

–UBE設(shè)靜態(tài)工作點復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.1.3放大電路的靜態(tài)分析

靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)工作點（直流量）UBE、IB、IC

和UCE?？捎梅糯箅娐返闹绷魍穪矸治?。放大電路沒有輸入信號(ui=

0)時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。ui=

0C1TRLRCRB+UCCC2++復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路1.估算法畫出直流通路UCE

=UCC

–

IC

RCIC=

IB

硅管的UBE

約為0.6V鍺管的UBE約為0.2V三極管的UBE可估計為RCICUCEUBERBIB+UCCIE+–+–Tui=

0C1TRLRCRB+UCCC2++6.12.圖解法復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.12.圖解法60IB=0μA20μA40μA60μA80μA1231.524681012Q直流負載線IC/mAUCE

/VUCCMN靜態(tài)工作點復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.13.靜態(tài)工作點與電路參數(shù)的關(guān)系（1）UCC和RC不變,RB增大為RB'IB減小為IB，'工作點Q向右下方移動（2）UCC和RB不變,RC增大為RC'IC減小為

IC，'工作點Q向左方移動（3）RC和RB不變,UCC減小為UCC時'工作點Q向左下方移動復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.16.1.4放大電路的動態(tài)分析

放大電路有輸入信號(ui

0)時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。放大器中各電壓和電流都是直流分量和交流分量的疊加。6.1.4.1微變等效電路分析法分析步驟：1.畫出放大電路的交流通路；2.畫出三極管微變等效電路；3.畫出放大電路的微變等效電路；4.利用放大電路的微變等效電路，進行動態(tài)分析，即求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻ri、輸出電阻ro。熟練后可省去復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.1例1、如圖7-22所示分壓式偏置放大電路中，已知RC＝3.3KΩ，RB1＝40KΩ，RB2＝10KΩ，RE＝1.5KΩ，β=70。求靜態(tài)工作點IBQ、ICQ和UCEQ。（圖中晶體管為硅管）＋25VRCRB1C1C2＋＋uiu0圖

例1電路圖RB2RECE復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.1＋25VRCRB1C1C2＋＋uiu0圖

例1電路圖RB2RECE解：靜態(tài)工作點為：復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.1＋25VRCRB1C1C2＋＋uiu0圖

例1電路圖RB2RECE2、畫出圖例1所示電路的微變等效電路，并對電路進行動態(tài)分析。要求解出電路的電壓放大倍數(shù)Au，電路的輸入電阻ri及輸出電阻r0。uiRB1RB2iiibu0βibrbeRC復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.12、畫出圖例1所示電路的微變等效電路，并對電路進行動態(tài)分析。要求解出電路的電壓放大倍數(shù)Au，電路的輸入電阻ri及輸出電阻r0。uiRB1RB2iiibu0βibrbeRC動態(tài)分析：ri=RB1//RB2//rbe=40000//10000//943≈843Ωr0=RC=3.3KΩ復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.16.1.4放大電路的動態(tài)分析

放大電路有輸入信號(ui

0)時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。放大器中各電壓和電流都是直流分量和交流分量的疊加。6.1.4.2圖解法分析步驟：1.畫出放大電路的交流通路；2.在輸入特性上作圖，確定uBE和iB的變化范圍；3.在輸出特性上作直流負載線(放大器輸出端開路時)

或交流負載線(放大器輸出端接負載時)，根據(jù)iB的

變化范圍，確定iC和uCE的變化范圍；4.求電壓放大倍數(shù) 。復(fù)習(xí)2.1共發(fā)射極放大電路6.16.1.4放大電路的動態(tài)分析

放大電路有輸入信號(ui

0)時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。放大器中各電壓和電流都是直流分量和交流分量的疊加。6.1.4.2圖解法用圖解法分析非線性失真（1）靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真（2）工作點偏低引起截止失真（3）輸入信號過大引起非線性失真復(fù)習(xí)2.2工作點穩(wěn)定的放大電路2.2.1溫度對靜態(tài)工作點的影響UCE/VUCE/VICEO40μAQQ2040μAIB=

02060608012332125C60CICEO溫度升高引起ICEO和

增加而IC=

IB

+

ICEO，所以溫度升高時將引起IC

增加。工作點上移，靠近飽和區(qū)。IC/mAIC/mA固定不變，在基本交流放大電路中，00IB=

0復(fù)習(xí)2.2工作點穩(wěn)定的放大電路2.2.2分壓式偏置電路1.電路的組成RB2CE++UCCRCC1C2TRL++RB1uoRSuS+–+–ui+–

與基本放大電路相比，增加了三個元件：RB2、RE、CE。2.穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理VBIBI1I2由

UBE=VB–VE，有調(diào)整過程溫度升高IC

IEVEUBE

IBIC

設(shè)電路滿足I1>>

IB，

I2>>

IB，有基極電位基本不變這種穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用，稱為直流負反饋RE復(fù)習(xí)2.2工作點穩(wěn)定的放大電路3.靜態(tài)分析（2）用估算法求靜態(tài)值IB、IC

和UCE。

（1）畫出直流通路；4.動態(tài)分析（1）畫出微變等效電路；（2）求、ri

、ro

。

復(fù)習(xí)2.3共集電極放大電路

從發(fā)射極和地之間取輸出電壓，亦稱為射極輸出器。UCE=UCC–IEREIE

=(1+

)IB2.3.1電路的組成+UCCTRBREIBUCEIE+–2.3.2靜態(tài)分析畫出直流通路+UCCC1C2TRL++RBuo+–ui+–RERSuS+–+15V150k3k3k0.5k=60=(1+60

)

43.24=2.64mA=15

–2.643=7.08V例：復(fù)習(xí)2.3共集電極放大電路微變等效電路1.電壓放大倍數(shù)2.3.3動態(tài)分析

由圖可見，輸入回路與輸出回路以集電極為公共點，故稱為共集電極電路。rbe

EBCriRLRB+–roRE+–RS+–2.輸入電阻ri=RB//[rbe+(1+)RL]'3.輸出電阻復(fù)習(xí)2.3共集電極放大電路4.射極輸出器的特點：（1）電壓放大倍數(shù)小于1，但近似等于1。（2）輸出電壓與輸入電壓同相，具有跟隨作用。（3）輸入電阻高。（4）輸出電阻低。2.3.3動態(tài)分析復(fù)習(xí)2.4多級放大電路2.4.1多級放大電路及其耦合方式1.采用多級放大電路的必要性

—–提高放大倍數(shù)2.對級間耦合電路的要求3.級間耦合方式阻容耦合—交流電壓放大電路變壓器耦合—率放大電路光電耦合—較強的抗干擾能力直接耦合—集成電路(1)各級電路的靜態(tài)工作點互不影響；(2)不失真地傳輸信號；(3)有效地傳輸信號—盡量減小在耦合電路上的損失。復(fù)習(xí)2.4多級放大電路以兩級阻容耦合放大電路為例2.4.2阻容耦合多級放大電路的分析+?RSRLuoRC1C2C1RB1uS++CERE1RB2+UCCT1T2++C3RB3RC2+?1.分析方法(1)靜態(tài)分析兩級分別計算。(2)動態(tài)分析

ri=ri1

ro=ro2

電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻或

RL1=ri2'例:畫出微變等效電路，求:,ri,ro

12V3.9k3.9k300k3.9k30k10k2.2kβ1=50β2=40rbe1=1.6kΩrbe2=1kΩ復(fù)習(xí)2.5差動放大電路在集成電路中，通常采用直接耦合的多級放大電路。直接耦合：各級放大電路之間用導(dǎo)線直接相連。直接耦合放大電路具有較寬的通頻帶(

fL=0)。fBW=

0~f0ff00AuAu00.707Au0直接耦合存在兩個問題：1.前后級靜態(tài)工作點相互影響(配置電路參數(shù)時，統(tǒng)一考慮前后級靜態(tài)工作點解決)2.零點飄移復(fù)習(xí)2.5差動放大電路2.5.1直接耦合放大電路的零點漂移+–V直接耦合放大電路ui=0+–uotuo0

利用測試電路，可測得放大電路

uo的零點漂移。1.零點漂移

當(dāng)輸入信號ui=0時，輸出電壓

uo常數(shù)，隨時間呈現(xiàn)不規(guī)則的變化。2.零點漂移產(chǎn)生的原因3.抑制零點漂移的方法主要是溫度變化引起的。（1）直流負反饋：減小溫度變化對靜態(tài)工作點的影響；（2）溫度補償：熱敏元件補償三極管參數(shù)隨溫度的變化；（3）差動放大電路：可有效地抑制零點漂移的電路形式。復(fù)習(xí)2.5差動放大電路2.5.2差動放大電路的工作原理1.原理電路的組成2.抑制零點漂移的原理

由T1和T2為核心的兩個共發(fā)射極電路組成。要求兩個管子的特性和參數(shù)相同，兩邊的電路結(jié)構(gòu)對稱，因此靜態(tài)工作點也相同。T↑→uo=VC1–VC2=0IB1↑→IC1↑→VC1↓IB2↑→IC2↑→VC2↓設(shè)零點漂移為溫度漂移，當(dāng)溫度T升高，調(diào)整過程為：當(dāng)電路結(jié)構(gòu)對稱時，零點漂移得到了完全的抑制。RBuoRBui1RC+UCCT1+RC–T2ui2+–+–復(fù)習(xí)2.5差動放大電路2.5.2差動放大電路的工作原理ui1=–ui2=uid(1)差模信號大小相等，方向相反ui1=ui2=uic(2)共模信號大小相等，方向相同(3)任意信號大小、方向任意任意信號可以分解為一對差模信號和一對共模信號3.輸入信號之間的關(guān)系uid=

(ui1–ui2)uic=(ui1+

ui2)RBuoRBui1RC+UCCT1+RC–T2ui2+–+–2.5.3差動放大電路的輸入輸出方式復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)3.1.1集成運放的結(jié)構(gòu)和參數(shù)集成運放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器.輸入級偏置電路輸出級中間級輸入級—差動放大器輸出級—射極輸出器或互補對稱功率放大器中間級—電壓放大器偏置電路—由鏡像恒流源等電路組成1.集成運放的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)3.1.1集成運放的結(jié)構(gòu)和參數(shù)（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo；(Auo>104)

運放線性工作狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)（2）開環(huán)差模輸入電阻rid；(rid>105

)（3）開環(huán)輸出電阻ro；(ro<102

)（4）最大輸出電壓UOM；(UOM

=VCC–(1~2)V)（5）共模抑制比KCMR；(KCMR>104，或80dB

)（6）通頻帶fBW3.集成運放的主要參數(shù)

運放的性能指標(biāo)用以下參數(shù)來表示，運放的參數(shù)繁多，只介紹涉及差模特性和共模特性的主要參數(shù)。

復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)3.1.2集成運放的理想化模型1.開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo→

2.開環(huán)差模輸入電阻rid→

3.開環(huán)輸出電阻ro→

04.共模抑制比KCMR→

5.通頻帶fBW

→

運放的理想化模型是一組理想化的參數(shù)，是將實際運放等效為理想運放的條件。復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)3.1.3集成運放的電壓傳輸特性和分析依據(jù)1.運放的電壓傳輸特性實際運放理想運放

定義：uo=f(ui

)，其中ui

=u+–

u–

UOM–UOMuoui0UOM–UOMUim–Uimuiuo0uiuou++u––++–線性區(qū)非線性區(qū)在開環(huán)條件下，運放的線性區(qū)非常窄，Uim為V量級。問題:若定義

ui

=u––u+，電壓傳輸特性有何變化？復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)2.運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)相當(dāng)于兩輸入端之間短路。對于理想運放rid即

u–

u+相當(dāng)于兩輸入端之間斷路。有ii

0（2）“虛短路”原則（1）“虛斷路”原則+iiuiriduo–+–++iiuiuo–+–+對于理想運放Auo，ui

0運放在線性區(qū)符合運算關(guān)系uo=Auoui復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)2.運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)（3）“虛地”的概念由“虛斷路”原則ii

=0,有u+=

0

u_

u+=0結(jié)論：反相輸入端為“虛地”。當(dāng)同相輸入端接地時，由“虛短路”原則u++iiuo–+R1RFR2u_ui（3）“虛地”的概念即

u–

u+有ii

0（2）“虛短路”原則（1）“虛斷路”原則

u_

u+=0復(fù)習(xí)3.1集成運算結(jié)構(gòu)、特性和分析依據(jù)1.運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)反相輸入端為“虛地”。當(dāng)同相輸入端接地時，（3）“虛地”的概念即

u–

u+有ii

0（2）“虛短路”原則（1）“虛斷路”原則

u_

u+=0

2.運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)+iiuiuo–+–+非線性區(qū)：當(dāng)輸入信號變化時，輸出信號并不隨之變化。ui>

Uim時，uo=+

UOMui<

–

Uim

時，uo=–

UOMUOM

=VCC–(1~2)V復(fù)習(xí)3.2運放在模擬運算方面的應(yīng)用一、運放線性應(yīng)用的分析方法反相輸入2.同相輸入3.差動輸入再代入KCL方程，導(dǎo)出uo與ui的關(guān)系再代入方程u+=u-

，導(dǎo)出uo與ui的關(guān)系利用虛地原則，導(dǎo)出ui、uo與電流的關(guān)系，利用虛斷路原則，導(dǎo)出ui與u+的關(guān)系，uo與u-的關(guān)系'利用疊加原理，分別求反相輸入的輸出分量uo

"和同相輸入的輸出分量uo在輸出端疊加uo=uo+uo"'以上分析方法不僅可用于比例運算，也可用于其它線性電路.復(fù)習(xí)3.2運放在模擬運算方面的應(yīng)用二、比例運算電路

(分析方法的運用)1.反相比例運算電路i1ifidauouiR2R1RF++–輸出與輸入的關(guān)系1.輸出電壓與輸入電壓反相；2.比例系數(shù)為–

RF/

R1。結(jié)論:2.同相比例運算電路

uouiR2R1RF++––

uf+idu+u–輸出與輸入的關(guān)系1.輸出電壓與輸入電壓同相；2.比例系數(shù)為1+

RF/

R1。結(jié)論:復(fù)習(xí)3.2運放在模擬運算方面的應(yīng)用二、比例運算電路

(分析方法的運用)利用疊加原理進行分析3.差動比例運算電路

ui2ui1'ui2ui1單獨作用時，輸出分量為ui2單獨作用時，輸出分量為'ui1RFR2R1++–u+R3uoui1

和ui2共同作用時，輸出為復(fù)習(xí)3.3放大電路中的負反饋3.3.1反饋的基本概念A(yù)Fxoxixdxfxi—總輸入信號xd—凈輸入信號1.什么是反饋

將放大器輸出信號的一部分或全部經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)送回輸入端。反饋框圖放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)2.開環(huán)和閉環(huán)開環(huán)：信號只有正向傳輸閉環(huán)：信號既有正向傳輸，也有反向傳輸，即存在反饋。xo—輸出信號xf—反饋信號x—既可以是電壓，也可以是電流。正反饋xd

=xi

+xf負反饋xd=xi

–xf3.正反饋和負反饋加強了輸入信號削弱了輸入信號復(fù)習(xí)3.3放大電路中的負反饋3.3.1反饋的基本概念當(dāng)1+AF>>1時，（即深度負反饋）—用來估算放大倍數(shù)深度負反饋時的閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達式1+AF—稱為反饋深度AF—稱為環(huán)路增益AFxoxixdxf4.負反饋放大器的一般分析開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)復(fù)習(xí)3.3放大電路中的負反饋3.3.2

負反饋的四種典型組態(tài)電壓反饋輸出端電流反饋輸入端串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋3.3.3反饋類型的判別

反饋類型的判別：是指判別正、負反饋；串聯(lián)、并聯(lián)反饋；電壓、電流反饋，重點討論交流反饋類型的判別。1.正反饋和負反饋的判別—反饋性質(zhì)的判別

對于單級運放，若反饋元件從運放輸出端連接到反相輸入端時，構(gòu)成負反饋。這是由于輸出信號與輸入信號極性相反，必然削弱輸入信號，使xd<xi，因此形成負反饋；

同理，若反饋元件從運放輸出端連接到同相輸入端時，必然加強輸入信號，使xd>

xi，因此形成正反饋。對于多級電路，則需用瞬時極性法進行判別。復(fù)習(xí)3.3放大電路中的負反饋2.串聯(lián)負反饋和并聯(lián)負反饋的判別

一般來說，若xf與xi分別接到運放的兩個輸入端時,二者必以電壓形式在輸入端進行比較，即凈輸入信號ud=ui–uf。所以凡以電壓形式進行比較的，即是串聯(lián)反饋；

若xf與xi接到運放的同一個輸入端時，二者必以電流分流的形式在輸入端進行比較,即凈輸入信號id=ii–if。所以凡以電流形式在進行比較的，即是并聯(lián)反饋?！谳斎攵诉M行3.電壓負反饋和電流負反饋的判別—在輸出端進行

在放大電路輸出端，根據(jù)反饋信號的采樣方式來區(qū)別電壓負反饋或電流負反饋。

一種簡單的判別方法：設(shè)將負載RL兩端對交流短路，或在負載RL上并聯(lián)一個大容量電容，使輸出電壓uo=0，若負反饋消失，為電壓負反饋；否則，為電流負反饋。復(fù)習(xí)3.3放大電路中的負反饋3.3.4負反饋對放大電路性能的影響1.提高放大器放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

負反饋降低了放大倍數(shù),但也帶來放大器性能的改善。2.擴展通頻帶

3.減小非線性失真

4.負反饋對輸入電阻的影響

（1）串聯(lián)負反饋提高輸入電阻（2）并聯(lián)負反饋降低輸入電阻5.負反饋對輸出電阻的影響

（1）電壓負反饋降低輸出電阻

rof

<ro（2）電流負反饋提高輸出電阻

rof

>ro復(fù)習(xí)3.4運放在信號處理方面的應(yīng)用3.4.2電壓比較器1.電壓比較器的概念功能

將模擬輸入信號ui與某參考電壓UR進行比較。應(yīng)用

用于波形產(chǎn)生和變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換及越限報警等場合分析方法

利用理想運放的電壓傳輸特性

uo=f(ui)。運放的工作狀態(tài)

運放大多處于開環(huán)狀態(tài)或正反饋狀態(tài)復(fù)習(xí)3.4運放在信號處理方面的應(yīng)用3.4.2電壓比較器2.電壓比較器UOM–UOMuiuo（1）反相輸入過零比較器0R1R2uoui+–+當(dāng)ui<

0時，uo=+UOMui>

0時，uo=–UOM由理想運放開環(huán)的性質(zhì)得畫出比較器的電壓傳輸特性–UZUZR3±UZDZ即ui<

0時，uo=+UZui>

0時，uo=–UZ若接入雙向穩(wěn)壓管DZ(R3)，即可實現(xiàn)雙向限幅。穩(wěn)壓值±(UZ+

UD)±

UZ復(fù)習(xí)3.4運放在信號處理方面的應(yīng)用3.4.2電壓比較器（2）反相輸入電壓比較器±UZDZR1R2uoui+–+R3若加入?yún)⒖茧妷篣R，有0ui/Vuo/VURui<

UR

時，uo=+UZui>

UR

時，uo=–UZ–3–885復(fù)習(xí)3.4運放在信號處理方面的應(yīng)用3.4.2電壓比較器3.電壓比較器的分析方法（1）輸出電壓躍變的條件u+=u–電壓ui即是電壓比較器的門限電平UT。對于過零比較器門限電平UT=0（2）電壓傳輸特性u+>u–時，uo>0；輸出端不接

DZ時，

uo

=

UOM輸出端接

DZ限幅時，uo

=

UZu+<u–時，uo<

0；對于電壓比較器門限電平UT=UR

滿足u+=u–時對應(yīng)的輸入復(fù)習(xí)3.4運放在信號處理方面的應(yīng)用3.4.2電壓比較器4.過零滯回比較器UZ–UZUT2UT10uiuoR1R2uoui+–+R3±UZDZRFabcdef回差決定了滯回比較器的抗干擾能力。取uo=UZ，得上門限電平UT1取uo=

–UZ，得下門限電平UT2定義：回差U=UT1–UT2復(fù)習(xí)3.4運放在信號處理方面的應(yīng)用5.滯回電壓比較器

u+=u–=ui,并令

ui=UTR1R2uoui+–+R3±UZDZRF回差U=UT1–UT2UR求門限電平：利用疊加原理，求u+：上門限電平下門限電平復(fù)習(xí)3.5信號產(chǎn)生電路功能：信號發(fā)生器（或稱振蕩器）是一種不需要外加輸入信號即能產(chǎn)生一定頻率和幅度的信號波形的電路。1.產(chǎn)生自激振蕩的條件3.5.1.1自激振蕩的產(chǎn)生和條件3.5.1正弦波振蕩器

當(dāng)放大器滿足一定條件時,不需外加輸入信號,在輸出端卻有一定頻率和幅度的信號產(chǎn)生,這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。

結(jié)論:相位和幅值條件必須同時滿足,才能產(chǎn)生等幅振蕩。條件為：（1）相位平衡條件（2）幅值平衡條件

=

A

+F=2n即Uf=Ud，有(n=0,1,2,……)復(fù)習(xí)3.5信號產(chǎn)生電路2.振蕩的建立和穩(wěn)定在振蕩建立時應(yīng)滿足：Uf

>Ud

—起振條件即振蕩器形成等幅振蕩。當(dāng)滿足：3.5.1.2RC正弦波振蕩電路1.反饋型正弦波振蕩電路的組成（3）選頻網(wǎng)絡(luò)：決定了振蕩頻率f0的高低（1）放大電路（2）正反饋網(wǎng)絡(luò)三極管放大器、差動放大器和運放等電阻R、電感L、電容C和變壓器等正弦波振蕩器的一般分析方法1.判斷相位條件:是否引入正反饋2.判斷幅值條件：將f=f0帶入AF

的表達式但增益太大，波形嚴(yán)重失真；且振蕩穩(wěn)定，波形較好；3.求振蕩頻率f=f0——選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率若則電路不能產(chǎn)生振蕩；則電路能產(chǎn)生振蕩，則電路能產(chǎn)生振蕩，≥

1=A+

F=2n(n=0,1,2,……)復(fù)習(xí)3.5信號產(chǎn)生電路復(fù)習(xí)3.5信號產(chǎn)生電路3.5.2方波發(fā)生器

1.電路的組成RDZuoR2R1++–uCUZCR3+–i放2.電路的工作原理

UZ0

UZuotFUZuC0FUZT/2TT/2TtT1T2

電路由兩部分組成：運放構(gòu)成的滯回電壓比較器和RC充放電回路構(gòu)成的積分器。復(fù)習(xí)3.5信號產(chǎn)生電路3.5.2方波發(fā)生器

3.方波發(fā)生器的主要參數(shù)周期幅度Uom=UZ占空比對方波發(fā)生器D=50%頻率f=1/T復(fù)習(xí)第4章電源技術(shù)4.1電源技術(shù)的基本內(nèi)容(1)將交流電變?yōu)橹绷麟姡瑢崿F(xiàn)這一功能的電路稱為整流電路。(2)將直流電變?yōu)榻涣麟?，實現(xiàn)這一功能的電路稱為逆變電路。(3)將一種直流電變?yōu)榱硪环N直流電，這種變換能實現(xiàn)直流電的幅值或極性的改變。(4)將一種交流電變?yōu)榱硪环N交流電，這種變換能實現(xiàn)交流電的大小和頻率的變化。功率變換電路可分為4類：復(fù)習(xí)第4章電源技術(shù)4.2直流穩(wěn)壓電源

4.2.1直流穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)及種類1.直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)2.直流穩(wěn)壓電源的種類:(1)按電源中調(diào)整元件與負載的連接方式分，有并聯(lián)式穩(wěn)壓電源和串聯(lián)式穩(wěn)壓電源。(2)按調(diào)整元件的工作狀態(tài)分，有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。復(fù)習(xí)第4章電源技術(shù)4.2.2串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源變壓整流濾波穩(wěn)壓負載交流電交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程示意圖串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源由采樣、基準(zhǔn)、比較放大和調(diào)整四個環(huán)節(jié)組成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路T2DZR4T1RLR1R2RPRPUZRPR3+UiUo++UB2+UfUCE2IC2UCE1UBE1+復(fù)習(xí)第4章電源技術(shù)4.2.2串聯(lián)式線性穩(wěn)壓電源T2DZR4T1RLR1R2RPRPUZRPR3+UiUo++UB2+UfUCE2IC2UCE1UBE1+(4)調(diào)整環(huán)節(jié)：由工作在線性區(qū)的功率管（調(diào)整管）T2組成。若某種原因使輸出電壓升高，其穩(wěn)壓過程為：UoUfUBE1UCE1UB2ICUCE2Uo

復(fù)習(xí)第4章電源技術(shù)4.2.3集成穩(wěn)壓器

常用的集成穩(wěn)壓器有下列幾種：(1)多端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。(2)三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。(3)三端固定式集成穩(wěn)壓器。W7800系列、W7900系列。(1)正負電壓同時輸出的穩(wěn)壓電路。三端固定式集成穩(wěn)壓器的幾種應(yīng)用電路(2)提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路。(3)輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路。（4）擴大輸出電流的穩(wěn)壓電路復(fù)習(xí)

數(shù)字電路分為兩類：組合邏輯電路和時序邏輯電路。5.1邏輯關(guān)系第5章組合邏輯電路5.1.1基本邏輯關(guān)系1.與邏輯運算與邏輯關(guān)系的表達式為Y=A·B。此式表示輸出Y與輸入A、B之間為與運算，也稱邏輯乘。ABY&與邏輯符號ABY000001100111與邏輯真值表表示邏輯關(guān)系的狀態(tài)表稱為真值表復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路2.或邏輯運算或邏輯關(guān)系，可用邏輯表達式Y(jié)=A+B表示，輸出Y與輸入A、B之間為或運算，也稱邏輯加。ABY001011100111或邏輯真值表ABY或邏輯符號≥

1上述兩種基本運算也可以推廣到多輸入變量的情況，例如：Y

=

A

BCD，Y

=

A+B+C等等。5.1邏輯關(guān)系復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路3.非運算

若某事件的發(fā)生，取決于條件的否定，即條件滿足事件不發(fā)生，條件不滿足事件發(fā)生。這種邏輯關(guān)系稱為邏輯非。REAY右圖中，當(dāng)開關(guān)A閉合時燈滅，而開關(guān)A打開時燈亮。非邏輯關(guān)系的表達式可寫為A1Y非邏輯符號AY0011非邏輯真值表5.1邏輯關(guān)系復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.1.2復(fù)合邏輯關(guān)系名稱邏輯表達式邏輯符號功能說明與門Y=A·B輸入全1，輸出為1輸入有0，輸出為0

或門Y=A+B輸入有1，輸出為1輸入全0，輸出為0非門輸入為1，輸出為0輸入為0，輸出為1表5.1.4常用邏輯關(guān)系及其門電路符號&ABY≥1ABY1AY

任何復(fù)雜的邏輯關(guān)系都可由三種基本邏輯關(guān)系組合而成，常用的邏輯關(guān)系有與非、或非、與或非、異或、同或等等。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.1.2復(fù)合邏輯關(guān)系名稱邏輯表達式邏輯符號功能說明與非門輸入有0，輸出為1輸入全1，輸出為0

或非門輸入有1，輸出為0輸入全0，輸出為1異或門輸入相異，輸出為1輸入相同，輸出為0同或門

=AB

輸入相同，輸出為1輸入相異，輸出為0與或非門相與有1，輸出為0相與全0，輸出為1&ABY≥1ABY=1ABY=ABY&ABY≥1CD續(xù)表復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2邏輯門電路

實現(xiàn)某種邏輯運算的電路稱為門電路。

門電路有很多不同的種類。按使用元器件可分為二極管-晶體管邏輯（DTL）門電路、晶體管-晶體管邏輯（TTL）門電路和互補型絕緣柵場效應(yīng)管（CMOS）門電路。按功能可分為與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門等；按制造方法可分為分立元件門電路和集成門電路。5.2.1分立元件門電路1.與門的工作原理

+12VABDADBYR與門工作波形AYB復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.1分立元件門電路2.或門的工作原理DA

–12VYABDBR或門工作波形AYB3.非門的工作原理復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.1分立元件門電路3.非門的工作原理IBIC+UCCRC+UCE-–UBBRB2RB1AY+3VDT非門工作波形AY復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.1分立元件門電路4.與非門的工作原理+UCCRC–UBBRB2RB1Y+3VDABCDADBDCRTCBCAY與非門工作波形復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.2TTL集成門電路5.2.2.1TTL與非門1.TTL與非門的工作原理+5VABCT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4YT1等效電路+5VA

B

CR1C1B1多發(fā)射極晶體管B1C1(1)“有0出1”的分析(2)“全1出0”的分析復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.2TTL集成門電路5.2.2.1TTL與非門2.電壓傳輸特性Uo

UiUOHUOL0abcdTTL與非門的電壓傳輸特性復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路Uo

UiUOHUOLUOFFUTUIH0UIL

UNLUNHabcdTTL與非門的電壓傳輸特性3.主要參數(shù)（1）輸出高電平UOH和低電平UOL一般要求UOH≥2.7V，UOL≤0.35V。（2）開門電平UON和關(guān)門電平UOFF典型產(chǎn)品規(guī)定UON≤1.8V。UOFF≥0.8V。（3）噪聲容限(或抗干擾容限)電壓高電平噪聲容限電壓UNH=UIH

UON

低電平噪聲容限電壓UNL=UOFF

UIL

UON（4）閾值電壓UT（5）扇出系數(shù)No復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路（6）平均傳輸延遲時間tpd50%tpd250%tpd1輸出輸入平均延遲時間的定義tpd是表示門電路開關(guān)速度的參數(shù),tpd數(shù)值越小，其工作速度越高。典型產(chǎn)品規(guī)定tpd≤40ns。4.與非門的應(yīng)用（1）多余輸入端的處理將閑置端接高電平1將閑置端與使用聯(lián)將閑置端懸空，等效于接無窮大的電阻，相當(dāng)于接高電平。（a）Y&1AB&（b）BAY&（c）BAY復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.2.2三態(tài)輸出門電路（TSL門）三態(tài)門有三種輸出狀態(tài)：高電平、低電平和高阻狀態(tài)。1.三態(tài)與非門的結(jié)構(gòu)和工作原理+5VABT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4Y?EDE=1時，稱有效狀態(tài)。E=0時，稱禁止態(tài)。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.2.2.2三態(tài)輸出門電路（TSL門）2.三態(tài)門的應(yīng)用三態(tài)門的一個重要用途是向總線上分時傳送數(shù)據(jù)。總線Y&A0B0E0&A1B1E1&AnBnEnG0G1Gn5.2.2.4集成與非門的結(jié)構(gòu)和外引線排列TTL集成門電路組件，是在同一芯片上制作若干個門電路。7400與非門外引線排列圖123456714

13

12

11

10

9

8UCC

4B

4A

4Y

3B3A3Y1A1B

1Y

2A

2B

2Y

地&&&&復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.3邏輯函數(shù)的表示及其化簡

5.3.1邏輯代數(shù)的基本定律和運算規(guī)則

1.基本定律

邏輯代數(shù)所表示的是邏輯關(guān)系，不是數(shù)量關(guān)系，這是它與普通代數(shù)本質(zhì)上的區(qū)別。

邏輯代數(shù)也稱布爾代數(shù)，邏輯代數(shù)和普通代數(shù)一樣，也可以用字母表示變量。但變量的取值只有“1”和“0”兩種。這里的1和0不是具體的數(shù)值，而是代表兩種相反的邏輯狀態(tài)。

根據(jù)與、或、非三種基本運算規(guī)則，可導(dǎo)出邏輯運算的基本定律。

在數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計過程中必須使用邏輯函數(shù)對電路的輸入、輸出關(guān)系進行描述，邏輯代數(shù)是研究邏輯關(guān)系的一種數(shù)學(xué)工具。本節(jié)介紹邏輯代數(shù)的基本規(guī)律、邏輯函數(shù)的表示和化簡方法。表5.3.1邏輯代數(shù)的基本定律序號名稱基本定律10-1律0+A=A1+A=11A=A0A=02重疊律A+A=AAA=A4交換律A+B=B+AAB=BA(A+B)+C=A+(B+C)5結(jié)合律(AB)

C=A(BC)6分配律A(B+C)=AB+ACA+BC=(A+B)(A+C)7吸收律3互補律原變量

A+AB=AA(A+B)=A反變量

混合變量吸收律8還原律

9反演律

復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路2.三個基本規(guī)則（1）代入規(guī)則

對于任意一個含有變量A的等式，若將所有出現(xiàn)A的位置都用一個邏輯函數(shù)F代替，則等式仍然成立，這個規(guī)則稱為代入規(guī)則。（2）反演規(guī)則

對于任意一個函數(shù)表達式Y(jié)，如果將Y中所有的“”換成“+”，“+”換成“”；“0”換成“1”，“1”換成“0”；原變量換成反變量，反變量換成原變量，那么所得到的表達式就是Y的反函數(shù)。這個規(guī)則叫做反演規(guī)則。例5.3.2設(shè)邏輯函數(shù)，求Y的反函數(shù)。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路2.三個基本規(guī)則（3）對偶規(guī)則對偶式：對任一邏輯函數(shù)Y，如果將Y中的“與”換成“或”，“或”換成“與”，“0”換成“1”，“1”換成“0”。變量不變，得到一個邏輯函數(shù)式Y(jié)

，Y

稱為Y的對偶式。對偶規(guī)則：若兩個邏輯函數(shù)相等，如Y=F，則它們的對偶式也相等，即Y

=F

。

Y

=A+BC，F(xiàn)

=(A+B)(A+C)例5.3.4邏輯函數(shù)Y=A(B+C)，F(xiàn)=AB+AC，求它們的對偶式。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.3.2邏輯函數(shù)的表示方法邏輯函數(shù)可以用五種方法來表示：邏輯表達式、真值表、邏輯圖、波形圖和卡諾圖。220V~LAB1100燈的兩地控制真值表ABL000110111001邏輯表達式=ABL（a）=1AB1L（c）（b）ABL11&&≥1邏輯圖復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.3.3邏輯函數(shù)的化簡一個邏輯函數(shù)可以有多種不同形式的表達式，例如同或邏輯關(guān)系有:與或表達式或與表達式 與非表達式或非表達式與或非表達式

最簡與或表達式的標(biāo)準(zhǔn)是：（1）與項的項數(shù)最少；（2）各與項中變量個數(shù)也最少。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.3.3邏輯函數(shù)的化簡1.公式化簡法（1）合并項法

利用邏輯代數(shù)的基本運算規(guī)則0-1律、互補律等，合并兩項，可消去一個變量。（2）配項法將某一項乘以展開成為兩項，再與其它項合并，達到化簡目的。（3）吸收法利用原變量吸收律A+AB=A，反變量吸收律，及混合變量吸收律消去多余項。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.3.3邏輯函數(shù)的化簡1.公式化簡法（4）添加項法利用重疊律A+A=A，在表達式中加入相同的項，然后分別合并化簡。2.卡諾圖化簡法（1）最小項

最小項是由全部輸入變量組成的乘積項，每個變量在乘積項中以原變量或反變量出現(xiàn)一次，且僅出現(xiàn)一次。任意邏輯函數(shù)可以用最小項之和來表示，可采用配項法或列真值表的方法實現(xiàn)這一目的，它是該邏輯函數(shù)唯一的標(biāo)準(zhǔn)“與或”表達式。復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路5.3.3邏輯函數(shù)的化簡（2）用最小項表示邏輯函數(shù)最小項的個數(shù)與真值表的行數(shù)相同，因此可以將真值表內(nèi)輸出變量與輸入變量的對應(yīng)關(guān)系用卡諾圖表示。AB0101m0m3m2m1ABABC0001111001m0m1m3m2m4m5m7m6ABC

（a）n變量卡諾圖有2n個小方格，圖中每一個小方格對應(yīng)一個輸入變量的最小項?？ㄖZ圖的構(gòu)造規(guī)則為：（b）任意相鄰的兩個小方格，其輸入變量的取值只能有一位不同，且這一位不同是互為取“反”的，這一點稱為邏輯相鄰性，由此可以將卡諾圖看成是一個球面的展開圖。第5章組合邏輯電路

（3）用卡諾圖表示邏輯函數(shù)卡諾圖的左邊和上邊為輸入變量的取值，內(nèi)部為輸出變量Y與2n個最小項相對應(yīng)的取值。對某一邏輯函數(shù)來說，由于用最小項表示的標(biāo)準(zhǔn)“與或”表達式是唯一的，所以卡諾圖也是唯一的。先將邏輯函數(shù)Y表示成最小項之和，再根據(jù)最小項編號找到相應(yīng)的小方格，填入對應(yīng)的輸出值。

另一種方法是列出邏輯函數(shù)的真值表，再用同樣方法填入卡諾圖。例5.3.14用卡諾圖表示：邏輯函數(shù)Y=AB+BC+AC。解：由例5.3.13，已得出邏輯函數(shù)Y的最小項表達式為Y=AB+BC+ACABC0001111001001001

1

1復(fù)習(xí)第5章組合邏輯電路（4）卡諾圖化簡法利用邏輯代數(shù)中的互補律，將卡諾圖中邏輯相鄰的兩個輸出為1的方格合并，即可消去一個變量。

畫合并圈：將相鄰的“1”格按2n個格（n為整數(shù)，如21個格、22個格、23個格等）圈為一組，直到所有的“1”格全部被覆蓋為止。（a）化簡步驟：

畫出該邏輯函數(shù)的卡諾圖。

相鄰的2n個格子圈為一組，消去n個變量，如：2個格消去1個變量，4個格消去2個變量，8