電子技術(shù)基礎(chǔ)康華光演講人：日期:目錄CATALOGUE02放大電路分析03集成運(yùn)算放大器04數(shù)字邏輯基礎(chǔ)05電源轉(zhuǎn)換技術(shù)06系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例01半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)01半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)PARTPN結(jié)形成原理摻雜內(nèi)建電場擴(kuò)散平衡狀態(tài)在半導(dǎo)體材料中摻入少量的雜質(zhì)元素，使其電子或空穴濃度發(fā)生變化，從而形成PN結(jié)。將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸，由于濃度差異，電子和空穴會(huì)相互擴(kuò)散，形成空間電荷區(qū)?？臻g電荷區(qū)內(nèi)的正負(fù)電荷產(chǎn)生電場，稱為內(nèi)建電場，阻礙電子和空穴的繼續(xù)擴(kuò)散。擴(kuò)散和漂移最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成穩(wěn)定的PN結(jié)。二極管特性與參數(shù)伏安特性擊穿電壓反向電流正向壓降二極管具有單向?qū)щ娦?，正向電壓下?dǎo)通，反向電壓下截止，且正向電壓和電流呈指數(shù)關(guān)系。當(dāng)反向電壓增加到一定程度時(shí)，二極管會(huì)突然導(dǎo)通，此時(shí)的電壓稱為擊穿電壓。二極管反向截止時(shí)，仍有一定微小的電流流過，稱為反向電流。二極管正向?qū)〞r(shí)，兩端電壓降低的數(shù)值稱為正向壓降。雙極型晶體管由三個(gè)摻雜不同的半導(dǎo)體區(qū)域組成，分別為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。三層結(jié)構(gòu)摻雜濃度較低，且很薄，電子在此區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散并與空穴復(fù)合。摻雜濃度最高，用于發(fā)射電子。010302雙極型晶體管結(jié)構(gòu)摻雜濃度較高，但面積較大，用于收集從基區(qū)擴(kuò)散過來的電子。通過控制基極電流的大小，可以控制集電極電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)電流放大作用。0405集電區(qū)發(fā)射區(qū)電流控制原理基區(qū)02放大電路分析PART靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置直流偏置電路為放大電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使其工作在放大區(qū)，同時(shí)避免失真。01直流工作點(diǎn)計(jì)算通過計(jì)算電路的輸入、輸出特性曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)，確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。02靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性選擇合適的偏置電路和元件參數(shù)，保證靜態(tài)工作點(diǎn)隨溫度、電源電壓等因素的變化而保持穩(wěn)定。03小信號(hào)等效模型小信號(hào)放大原理在放大電路的輸入端加入一個(gè)小信號(hào)，通過線性放大得到輸出端的放大信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。小信號(hào)等效電路頻率特性分析將放大電路中的非線性元件進(jìn)行線性化處理，得到小信號(hào)等效電路，用于分析電路的增益、輸入阻抗、輸出阻抗等參數(shù)。通過小信號(hào)等效電路，分析放大電路的幅頻特性和相頻特性，確定電路的帶寬、增益平坦度等頻率響應(yīng)指標(biāo)。123頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)的基本概念頻率失真的類型及解決方法頻率響應(yīng)的分析方法描述放大電路對不同頻率信號(hào)的放大能力，主要包括幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)兩個(gè)方面。通過繪制幅頻特性曲線和相頻特性曲線，分析放大電路的頻率響應(yīng)特性，確定電路的帶寬、增益、相位延遲等頻率響應(yīng)指標(biāo)。放大電路的頻率失真包括幅頻失真和相頻失真兩種類型，需要通過選擇合適的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、元件參數(shù)和工作頻率范圍等方法進(jìn)行補(bǔ)償和校正。03集成運(yùn)算放大器PART差分放大電路原理差分放大電路是一種能抑制共模信號(hào)、放大差模信號(hào)的電路，由兩個(gè)參數(shù)相同、極性相反的基本放大器輸入端并聯(lián)、輸出端串聯(lián)構(gòu)成。差分放大電路的基本概念當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，由于兩個(gè)輸入端信號(hào)相同，因此產(chǎn)生的輸出信號(hào)也相同，從而在輸出端相互抵消；當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，兩個(gè)輸入端信號(hào)相反，因此產(chǎn)生的輸出信號(hào)也相反，從而在輸出端得到放大的差模信號(hào)。差分放大電路的工作原理能有效抑制零點(diǎn)漂移、抑制溫漂、提高輸入阻抗等。差分放大電路的優(yōu)點(diǎn)典型運(yùn)放結(jié)構(gòu)輸入級中間級輸出級偏置電路通常采用差分放大電路作為輸入級，以減小零點(diǎn)漂移和抑制共模信號(hào)。通常采用共射放大電路或共集放大電路作為中間級，以提高電壓增益和驅(qū)動(dòng)能力。通常采用共集放大電路或互補(bǔ)對稱功率放大電路作為輸出級，以提高電路的帶負(fù)載能力和穩(wěn)定性。為各級放大器提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證電路的穩(wěn)定性和線性度。當(dāng)運(yùn)放的輸出為零時(shí)，兩個(gè)輸入端之間的電壓差。輸入失調(diào)電壓運(yùn)放的增益與帶寬的乘積，表示運(yùn)放的頻率響應(yīng)能力。當(dāng)運(yùn)放的輸出為零時(shí)，兩個(gè)輸入端之間的電流差。010302主要性能指標(biāo)運(yùn)放從正電源電壓到負(fù)電源電壓或從負(fù)電源電壓到正電源電壓的轉(zhuǎn)換速度，反映運(yùn)放的瞬態(tài)響應(yīng)能力。運(yùn)放在無輸入信號(hào)時(shí)，輸出端的電壓波動(dòng)大小，反映運(yùn)放的抗干擾能力。0405轉(zhuǎn)換速率輸入失調(diào)電流噪聲電壓增益帶寬積04數(shù)字邏輯基礎(chǔ)PART布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則6px6px6px與、或、非三種基本運(yùn)算，以及它們的組合運(yùn)算，如與非、或非等?；具\(yùn)算布爾代數(shù)中的基本運(yùn)算律，如交換律、結(jié)合律、分配律等，以及它們的具體應(yīng)用。運(yùn)算律布爾代數(shù)中的運(yùn)算優(yōu)先級，如先與后或、先非后與等。運(yùn)算優(yōu)先級010302利用布爾代數(shù)表示邏輯函數(shù)，化簡邏輯表達(dá)式。邏輯函數(shù)表示04組合邏輯電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路特點(diǎn)輸出狀態(tài)僅與當(dāng)前輸入狀態(tài)有關(guān)，與輸入前的狀態(tài)無關(guān)。02040301組合邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例加法器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等典型組合邏輯電路的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。組合邏輯電路分析方法根據(jù)輸入條件，通過邏輯運(yùn)算，求出輸出狀態(tài)。組合邏輯電路優(yōu)化通過簡化邏輯表達(dá)式、減少邏輯元件數(shù)量等方法，優(yōu)化組合邏輯電路的性能。時(shí)序邏輯元件分類觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的時(shí)序邏輯元件，包括RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器等。寄存器由觸發(fā)器組成的能夠存儲(chǔ)多位二進(jìn)制信息的時(shí)序邏輯元件，包括數(shù)碼寄存器、移位寄存器等。計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)功能的時(shí)序邏輯元件，可按照預(yù)定的規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)，包括二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。時(shí)序邏輯電路分析方法根據(jù)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)系，分析電路的輸出狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況。05電源轉(zhuǎn)換技術(shù)PART整流濾波原理整流濾波常見整流電路濾波電路類型將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程，利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)。通過電容、電感等元件，去除整流后的脈動(dòng)成分，使輸出直流電更加平滑。半波整流、全波整流、橋式整流等。電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波等。線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理常見線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)線性穩(wěn)壓電源的應(yīng)用通過調(diào)整電路中的電阻、穩(wěn)壓二極管等元件，使得輸出電壓在負(fù)載變化或輸入電壓波動(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定。輸出電壓穩(wěn)定、紋波小、可靠性高。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、并聯(lián)型穩(wěn)壓電路、三端穩(wěn)壓器等。電子設(shè)備中的穩(wěn)壓電源、實(shí)驗(yàn)室電源等。開關(guān)電源原理通過控制開關(guān)器件的通斷，將輸入電源的能量傳遞給負(fù)載，實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓。常見開關(guān)電源拓?fù)浣祲盒停˙uck）、升壓型（Boost）、升降壓型（Buck-Boost）等。開關(guān)電源的特點(diǎn)效率高、體積小、重量輕、輸出電壓可調(diào)等。開關(guān)電源的應(yīng)用電子設(shè)備中的電源適配器、LED驅(qū)動(dòng)電源等。開關(guān)電源拓?fù)?6系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例PART信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)放大通過放大電路將微弱的信號(hào)增強(qiáng)至足夠的幅度，以便后續(xù)電路處理。01信號(hào)濾波去除信號(hào)中的噪聲或不需要的頻率成分，提高信號(hào)質(zhì)量。02信號(hào)轉(zhuǎn)換將一種形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種形式，如電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)等。03功率驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)確保電路能夠提供足夠的功率來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如電機(jī)、燈泡等。驅(qū)動(dòng)能力通過合理的電路設(shè)計(jì)，減少功率損耗，提高能源利用效率。效率優(yōu)化確保功率驅(qū)動(dòng)電路在各種條件下都