電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)電子技術(shù)作為現(xiàn)代科技的基石，其應(yīng)用遍及通信、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、能源、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。掌握電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于理解和設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)至關(guān)重要。本文旨在對(duì)電子技術(shù)的核心基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性梳理與歸納，為學(xué)習(xí)和實(shí)踐提供有益的參考。一、電路的基本概念與基本定律1.1電路的組成與作用電路是電流流通的路徑，通常由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)（導(dǎo)線、開關(guān)、保護(hù)裝置等）三部分組成。電源提供電能，負(fù)載消耗電能并將其轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，中間環(huán)節(jié)則起到連接、控制和保護(hù)的作用。電路的主要作用包括電能的傳輸與分配、信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、處理與存儲(chǔ)。1.2電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)及功率電流（I）是電荷定向移動(dòng)形成的，其方向規(guī)定為正電荷移動(dòng)的方向，單位為安培（A）。電壓（U）是衡量電場(chǎng)力對(duì)電荷做功能力的物理量，單位為伏特（V）。電動(dòng)勢(shì)（E）是電源內(nèi)部非靜電力將正電荷從負(fù)極移到正極所做的功與電荷量的比值，單位亦為伏特（V），其方向規(guī)定為從電源負(fù)極指向正極。功率（P）是電路中能量轉(zhuǎn)換的速率，P=UI，單位為瓦特（W）。1.3電阻、電容、電感的基本特性電阻（R）是反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量，遵循歐姆定律U=IR。電阻的阻值與材料、長(zhǎng)度、橫截面積及溫度有關(guān)。電容（C）是儲(chǔ)存電荷的元件，其基本特性是“隔直流、通交流”，能夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量。電容的容量C=Q/U，單位為法拉（F）。在交流電路中，電容的容抗Xc=1/(2πfC)，與頻率成反比。電感（L）是儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件，其基本特性是“通直流、阻交流”，通過(guò)電感的電流不能突變。電感的自感系數(shù)單位為亨利（H）。在交流電路中，電感的感抗XL=2πfL，與頻率成正比。1.4歐姆定律與基爾霍夫定律歐姆定律是電路分析的最基本定律之一，描述了電阻元件兩端電壓與通過(guò)電流的關(guān)系：在一段電路中，流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比?；鶢柣舴蚨砂娏鞫桑↘CL）和電壓定律（KVL）。KCL指出，在集總參數(shù)電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，所有流入節(jié)點(diǎn)的支路電流的代數(shù)和等于零（或流入等于流出）。KVL指出，在集總參數(shù)電路中，任何時(shí)刻，沿任一閉合回路，所有支路電壓的代數(shù)和等于零。二、電路的基本分析方法與電路定理2.1電路的等效變換為簡(jiǎn)化電路分析，常采用等效變換的方法。例如，多個(gè)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)可以等效為一個(gè)總電阻；電壓源與電阻串聯(lián)的組合和電流源與電阻并聯(lián)的組合之間可以進(jìn)行等效變換（戴維南-諾頓等效）。等效變換的核心是保證變換前后，電路對(duì)外的電壓、電流關(guān)系不變。2.2線性電路的基本分析方法線性電路的基本分析方法包括支路電流法、回路電流法（網(wǎng)孔電流法）和節(jié)點(diǎn)電壓法。支路電流法以支路電流為未知量，直接應(yīng)用KCL和KVL列方程求解。回路電流法以假想的回路電流為未知量，對(duì)獨(dú)立回路列寫KVL方程。節(jié)點(diǎn)電壓法以節(jié)點(diǎn)電壓為未知量，對(duì)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)列寫KCL方程。2.3重要的電路定理除了基爾霍夫定律，一些重要的電路定理對(duì)于簡(jiǎn)化電路分析、理解電路特性具有重要意義。*戴維南定理：任何一個(gè)線性含源單口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路而言，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效替代。該電壓源的電壓等于此單口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，該電阻等于此單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立電源置零后的等效電阻（戴維南電阻）。*諾頓定理：任何一個(gè)線性含源單口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路而言，可以用一個(gè)電流源和一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效替代。該電流源的電流等于此單口網(wǎng)絡(luò)的短路電流，該電阻等于此單口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立電源置零后的等效電阻（諾頓電阻）。*疊加定理：在線性電路中，任一支路的電流或電壓，等于電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。*最大功率傳輸定理：當(dāng)負(fù)載電阻等于含源單口網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電阻時(shí)，負(fù)載獲得最大功率。三、正弦交流電路3.1正弦量的三要素正弦交流電路中的電壓和電流都是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，稱為正弦量。正弦量的三要素是：振幅（最大值）、角頻率（或頻率、周期）和初相位。它們分別表征了正弦量的大小、變化快慢和初始狀態(tài)。3.2相量法基礎(chǔ)為簡(jiǎn)化正弦交流電路的分析計(jì)算，引入相量法。相量是用復(fù)數(shù)表示正弦量的一種數(shù)學(xué)工具，它將時(shí)域中正弦量的運(yùn)算轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)域中的代數(shù)運(yùn)算。正弦量的相量表示包括模（對(duì)應(yīng)正弦量的有效值或最大值）和輻角（對(duì)應(yīng)正弦量的初相位）。3.3單一參數(shù)的正弦交流電路電阻、電感、電容元件在正弦交流電路中具有不同的伏安特性。*電阻元件：電壓與電流同相位，阻抗Z=R。*電感元件：電壓超前電流90度，感抗XL=ωL，阻抗Z=jXL。*電容元件：電流超前電壓90度，容抗Xc=1/(ωC)，阻抗Z=-jXc。3.4正弦交流電路的功率正弦交流電路的功率包括有功功率（P）、無(wú)功功率（Q）和視在功率（S）。*有功功率：電路實(shí)際消耗的功率，P=UIcosφ，單位為瓦特（W），cosφ為功率因數(shù)，φ為電壓與電流的相位差。*無(wú)功功率：與儲(chǔ)能元件（電感、電容）交換能量的規(guī)模，Q=UIsinφ，單位為乏（Var）。*視在功率：電壓有效值與電流有效值的乘積，S=UI，單位為伏安（VA）。三者關(guān)系為S2=P2+Q2。3.5三相交流電路三相交流電路由三相電源、三相負(fù)載和三相輸電線路組成。三相電源通常是對(duì)稱的，即三個(gè)相電壓的振幅相等、頻率相同、相位互差120度。三相負(fù)載有星形（Y）和三角形（Δ）兩種連接方式。對(duì)稱三相電路的分析可以化為一相電路進(jìn)行。四、半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，其導(dǎo)電性能受溫度、光照、雜質(zhì)等因素的顯著影響。本征半導(dǎo)體是純凈的半導(dǎo)體，其導(dǎo)電依靠本征激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴。在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)可形成N型半導(dǎo)體（多數(shù)載流子為電子）或P型半導(dǎo)體（多數(shù)載流子為空穴）。4.2PN結(jié)及其特性PN結(jié)是在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面處形成的特殊帶電薄層，是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕赫蚱茫≒區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)）時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通，呈現(xiàn)低電阻；反向偏置時(shí)，PN結(jié)截止，呈現(xiàn)高電阻。此外，PN結(jié)還具有擊穿特性、電容效應(yīng)等。4.3二極管二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，其核心特性就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴６O管的主要參數(shù)包括最大整流電流、最高反向工作電壓等。二極管廣泛應(yīng)用于整流、檢波、限幅、箝位、開關(guān)等電路中。特殊二極管如穩(wěn)壓二極管（利用PN結(jié)的反向擊穿特性）、發(fā)光二極管（將電能轉(zhuǎn)換為光能）、光電二極管（將光能轉(zhuǎn)換為電能）等也有各自獨(dú)特的應(yīng)用。4.4雙極型晶體管（BJT）雙極型晶體管由兩個(gè)PN結(jié)組成，分為NPN型和PNP型。它有三個(gè)電極：發(fā)射極（E）、基極（B）和集電極（C）。晶體管的基本工作原理是通過(guò)基極電流控制集電極電流（或發(fā)射極電流），實(shí)現(xiàn)電流放大或開關(guān)作用。其特性曲線主要有輸入特性曲線（IB與UBE的關(guān)系）和輸出特性曲線（IC與UCE的關(guān)系，分為放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)）。晶體管的主要參數(shù)包括電流放大系數(shù)、極間反向電流、極限參數(shù)等。4.5場(chǎng)效應(yīng)管（FET）場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制型半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電溝道由柵極電壓控制，只有一種載流子參與導(dǎo)電（多數(shù)載流子），故又稱單極型晶體管。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）。MOSFET又分為N溝道和P溝道，以及增強(qiáng)型和耗盡型。場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入電阻高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于放大電路、開關(guān)電路和集成電路中。五、基本放大電路5.1放大電路的基本概念與性能指標(biāo)放大電路的作用是將微弱的電信號(hào)不失真地放大到所需的幅度。其主要性能指標(biāo)包括：放大倍數(shù)（電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、功率放大倍數(shù)）、輸入電阻、輸出電阻、頻率響應(yīng)、非線性失真系數(shù)、最大輸出功率和效率等。5.2晶體管共射極、共集電極、共基極放大電路晶體管放大電路有三種基本組態(tài)：*共射極放大電路：以發(fā)射極為公共端，具有電壓放大作用和電流放大作用，輸入電阻和輸出電阻適中，應(yīng)用廣泛。*共集電極放大電路（射極輸出器）：以集電極為公共端，電壓放大倍數(shù)約為1（無(wú)電壓放大作用），但具有電流放大作用和功率放大作用，輸入電阻高，輸出電阻低，常用于輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。*共基極放大電路：以基極為公共端，具有電壓放大作用，電流放大倍數(shù)小于1（無(wú)電流放大作用），輸入電阻低，輸出電阻高，高頻特性好，常用于高頻放大電路或?qū)掝l帶放大電路。5.3場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路也有共源、共漏、共柵三種基本組態(tài)，其電路結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)與晶體管放大電路有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。共源放大電路類似共射放大電路，具有電壓放大作用；共漏放大電路（源極輸出器）類似共集放大電路，電壓放大倍數(shù)約為1，輸入電阻高，輸出電阻低；共柵放大電路類似共基放大電路，具有電壓放大作用，高頻特性好。場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的突出優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻極高。5.4多級(jí)放大電路單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)往往不能滿足實(shí)際需求，因此需要將多個(gè)單級(jí)放大電路連接起來(lái)構(gòu)成多級(jí)放大電路。級(jí)間耦合方式主要有阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積，輸入電阻為第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻為最后一級(jí)的輸出電阻。直接耦合放大電路可以放大直流信號(hào)和緩慢變化的信號(hào)，但存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題。5.5差分放大電路差分放大電路是構(gòu)成直接耦合放大電路的主要單元電路，它能夠有效地抑制零點(diǎn)漂移。其基本結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)參數(shù)對(duì)稱的單管放大電路組成，利用電路的對(duì)稱性來(lái)抵消零點(diǎn)漂移。差分放大電路有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，根據(jù)輸入輸出方式的不同，有四種連接方式。其主要性能指標(biāo)是差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)和共模抑制比（CMRR），CMRR越大，抑制共模信號(hào)（包括零點(diǎn)漂移）的能力越強(qiáng)。六、集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用6.1集成運(yùn)算放大器的基本特性集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱運(yùn)放）是一種高增益、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合多級(jí)放大電路。理想運(yùn)放具有“虛短”（兩個(gè)輸入端電位相等）和“虛斷”（兩個(gè)輸入端電流為零）的重要特性，這是分析運(yùn)放應(yīng)用電路的基本依據(jù)。實(shí)際運(yùn)放的主要參數(shù)包括開環(huán)差模電壓增益、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、共模抑制比、帶寬等。6.2運(yùn)放的線性應(yīng)用電路運(yùn)放在線性區(qū)工作時(shí)，通常引入深度負(fù)反饋。典型的線性應(yīng)用電路包括：*比例運(yùn)算電路：反相比例運(yùn)算、同相比例運(yùn)算、差分比例運(yùn)算。*加減運(yùn)算電路。*積分和微分運(yùn)算電路。*有源濾波電路：低通、高通、帶通、帶阻濾波器。*電壓比較器雖然運(yùn)放工作在非線性區(qū)，但其是重要的應(yīng)用，用于比較兩個(gè)輸入電壓的大小，輸出高電平或低電平。七、數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)7.1數(shù)字電路的基本概念數(shù)字電路處理的是離散的數(shù)字信號(hào)，通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”表示。與模擬電路相比，數(shù)字電路具有抗干擾能力強(qiáng)、精度高、邏輯關(guān)系明確、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字電路主要研究電路的輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。7.2邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)是分析和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路的數(shù)學(xué)工具?；具壿嬤\(yùn)算包括與、或、非三種。常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算有與非、或非、與或非、異或、同或等。邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則（如交換律、結(jié)合律、分配律、摩根定律等）是化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)、分析和設(shè)計(jì)邏輯電路的基礎(chǔ)。7.3邏輯門電路邏輯門電路是實(shí)現(xiàn)基本和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。常用的集成邏輯門有TTL門電路和CMOS門電路?；具壿嬮T包括與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門等。門電路的主要參數(shù)有扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、傳輸延遲時(shí)間、噪聲容限等。7.4組合邏輯電路組合邏輯電路的輸出狀態(tài)僅取決于當(dāng)前的輸入狀態(tài)，與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。其分析方法是根據(jù)邏輯圖寫出邏輯表達(dá)式，化簡(jiǎn)并列出真值表，從而確定其邏輯功能。常用的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、比較器等。7.5時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)前的輸入狀態(tài)，還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)，因此電路中必須包含存儲(chǔ)單元（觸發(fā)器）。觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元，具有記憶功能，按邏輯功能可分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器等。時(shí)序邏輯電路的分析需要考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)換，常