《電子技術基礎》復習資料

第第頁《電子技術基礎》復習資料第一章半導體器件半導體基礎知識本征半導體(1)自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。(2)有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。(3)另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。(4)半導體的導電機理不同于其它物質，所以它具有不同于其它物質的特點。比如：當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化;往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。(5)現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。（6）完全純凈的、結構完整的半導體晶體，稱為本征半導體。（7）在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子），它的導電能力為0，相當于絕緣體。（8）在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。（9）本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素。（10）一定溫度下，本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴對，與復合的自由電子和空穴對數(shù)目相等，達到動態(tài)平衡。理論分析表明：ni和pi表示自由電子和空穴的濃度（cm－3）（11）本征半導體的導電性很差，且與環(huán)境密切相關。本征半導體的這種對溫度的敏感性，既可用來制作熱敏和光敏器件，又是造成半導體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。1.1.2雜質半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質，就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。使自由電子濃度大大增加的雜質半導體稱為N型半導體（電子半導體），使空穴濃度大大增加的雜質半導體稱為P型半導體（空穴半導體）。（1）在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相臨的半導體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。N型半導體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征激發(fā)成對產(chǎn)生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。（2）在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相臨的半導體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。P型半導體中的載流子是什么？1、由受主原子提供的空穴，濃度與受主原子相同。2、本征半導體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，空穴濃度遠大于自由電子濃度?？昭ǚQ為多數(shù)載流子（多子），自由電子稱為少數(shù)載流子（少子）。（3）N型半導體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導體中受激產(chǎn)生的電子只占少數(shù)。N型半導體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質濃度相等。（4）P型半導體中空穴是多子，電子是少子。1.1.3PN結及其單向導電性（1）PN結的形成：在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結。（2）空間電荷區(qū)內正負電荷相等，因此，當P區(qū)和N區(qū)雜質濃度相等時，正離子區(qū)和負離子區(qū)寬度相等，稱為對稱結；當P區(qū)和N區(qū)雜質濃度不同時，濃度高一側的離子區(qū)寬度低于濃度低的一側，稱為不對稱PN結。（3）絕大部分空間電荷區(qū)內自由電子和空穴數(shù)目都非常少，在分析PN結特性時常忽略載流子的作用，只考慮離子區(qū)的電荷，這種方法稱為“耗盡層近似”，故稱空間電荷區(qū)為耗盡層。（4）注意：1、空間電荷區(qū)中沒有載流子。2、空間電荷區(qū)中內電場阻礙P中的空穴、N中的電子（都是多子）向對方運動（擴散運動）。3、P中的電子和N中的空穴（都是少子），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。（5）、PN結的單向導電性：當外加電壓使PN結中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。PN結加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴散電流；PN結加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結論：PN結具有單向導電性。（6）PN結V-I特性表達式其中：IS——反向飽和電流UT——溫度的電壓當量且在常溫下（T=300K）1.2二極管（1）二極管的伏安特性正偏：體電阻、外引線——同樣電壓，I偏小反偏：表面漏電流——Is數(shù)值增大二極管的伏安特性表達式可用PN結伏安特性表達式表示：（2）溫度對二極管伏安特性的影響：溫度升高，正向特性左移，反向特性下移。室溫附近，溫度每升高1℃，正向壓降減少2—2.5mV。室溫附近，溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。（3）二極管的參數(shù)最大整流電流If：二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。反向擊穿電壓UBR和最大反向工作電壓UR：二極管反向擊穿時的電壓值為UBR。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至過熱而燒壞。最高反向工作電壓UR一般是UBR的一半。反向電流IR：指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流，此時二極管未被擊穿。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。最高工作頻率fM：超過此值時，由于結電容的作用，二極管不能很好地體現(xiàn)單向導電性。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應用是主要利用它的單向導電性包括整流、限幅、保護等。下面介紹兩個交流參數(shù)。例：已知圖中電路穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V。計算UI為12V、30V三種情況下輸出電壓UO的值。解：UI為12V，經(jīng)兩個電阻分壓，URL=4V<UZ，DZ截止，故UO＝4V。UI為30V，兩個電阻分壓，URL能得到10V電壓>UZ，DZ反向擊穿，穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，UO鉗位在6V。1.3雙極型晶體管（BJT)(1)結構特點：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。例：電路如圖所示，晶體管導通時UBE＝0.7V，β=50。試分析uI為1.5V、3V情況下晶體管的工作狀態(tài)及輸出電壓uO的值。(2)電流放大倍數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：(3)工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為iB，相應的集電極電流變化為iC，則交流電流放大倍數(shù)為：(4)集電極最大電流ICM集電極電流IC在一定范圍內不變，但大到一定數(shù)值會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。(5)集-射極反向擊穿電壓晶體管的某一電極開路時，另兩個電極間所允許加的最高反向電壓即為極間反向擊穿電壓，超過此值的管子會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。當集射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。(6)集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC流過三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導致結溫上升，所以PC有限制。PCPCM(7)絕緣柵型場效應晶體管的主要參數(shù)柵—源直流輸入電阻RGS柵一源擊穿電壓UGS(BR)最大漏極電流IDM和最大耗散功率PDM低頻跨導gm習題一、選擇題：1．在雜質半導體中,少子濃度主要取決于()(A)摻入雜質的濃度、(B)材料、(C)溫度2．測得某PNP型三極管各極點位為:UB=-3VUE=-4VUC=-6V,則該管工作于()(A)放大狀態(tài)、(B)飽和狀態(tài)、(C)截止狀態(tài)3．在基本共射放大電路中，若更換晶體管使β值由50變?yōu)?00,則電路的放大倍數(shù)()(A)約為原來的1/2倍(B)約為原來的2倍(C)基本不變4．在OCL電路中，引起交越失真的原因是()(A)輸入信號過大(B)晶體管輸入特性的非線性(C)電路中有電容5．差動放大器中,用恒流源代替長尾Re是為了()(A)提高差模電壓增益(B)提高共模輸入電壓范圍(C)提高共模抑制比6．若A+B=A+C，則（）(A)B=C；(B)B=；(C)在A=0的條件下，B=C7．同步計數(shù)器中的同步是指（）（A）各觸發(fā)器同時輸入信號；（B）各觸發(fā)器狀態(tài)同時改變；（C） 各觸發(fā)器受同一時鐘脈沖的控制8．由NPN管組成的單管基本共射放大電路，輸入信號為正弦波，輸出電壓出現(xiàn)頂部被削平的失真，這種失真是（）（A）飽和失真（B）截止失真（C）頻率失真9．對PN結施加反向電壓時，參與導電的是（）（A）多數(shù)載流子（B）少數(shù)載流子（C）既有多數(shù)載流子又有少數(shù)載流子10．當溫度增加時，本征半導體中的自由電子和空穴的數(shù)量（）（A）增加（B）減少（C）不變二、填空題：1．N型半導體中多數(shù)載流子是_______少數(shù)載流子是______。2．PN結具有_________特性。3．三極管具有放大作用的外部條件是________、_________。4．集成運放的輸入級一般采用__________放大電路。5．正弦波振蕩的相位平衡條件是_____________幅度平衡條件是_________。6．電壓串聯(lián)負反饋可以穩(wěn)定輸出_______并能使輸入電阻________。7．串聯(lián)型穩(wěn)壓電源由基準、取樣、________、_______四部分組成。8．F=A⊕B用與或式表示為____________。9．CMOS門電路中不用的輸入端不允許______通過大電阻接地的輸入端相當于_______。10．二進制數(shù)1100轉換成十進制是_________，十六進制是__________。三、判斷（每題1分，共10分）1．穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中，限流電阻可以取消。（）2．半導體中多數(shù)載流子的濃度是由摻雜濃度決定的（）3．反饋具有穩(wěn)定輸出量的作用。 （）4．在運算放大器的運用電路中，若存在反饋則運放工作在線性狀態(tài)。（）5．某放大器不帶負載時的輸出電壓為1.5V，帶上RL=5KΩ的負載后，測得輸出電壓下降為1V，則放大器的輸出電阻RO=2.5KΩ。（）6．差動放大電路中，恒流源的作用是提高共模抑制比（）7．在基本放大器的圖解分析中，若負載斷開時，則交流負載線和直流負載線重合。（）8．放大電路的A<0，說明接入的一定是負反饋。（）9．最小項是構成邏輯函數(shù)的最小單元。（）10．TTL與非門多余的輸入端不容許接地。（）習題答案一、選擇題：1、C2、C3、C4、B5、C6、C7、C8、B9、B10、A二、填空題：1、自由電子、空穴2、單向導電3、發(fā)射結正偏、集電結反偏4、差動5、φA+φF=2nπ（n=0、1、2……）、AF=16、電壓、電阻7、放大、調整8、A+B9、懸空、低電平10、12C三、判斷1、×2、√3、×4、×5、√6、×7、√8、×9、√10、√第二章電力電子器件1電力電子器件與主電路的關系（1）主電路：指能夠直接承擔電能變換或控制任務的電路。（2）電力電子器件：指應用于主電路中，能夠實現(xiàn)電能變換或控制的電子器件。2電力電子器件一般都工作于開關狀態(tài)，以減小本身損耗。3電力電子系統(tǒng)基本組成與工作原理（1）一般由主電路、控制電路、檢測電路、驅動電路、保護電路等組成。（2）檢測主電路中的信號并送入控制電路，根據(jù)這些信號并按照系統(tǒng)工作要求形成電力電子器件的工作信號。（3）控制信號通過驅動電路去控制主電路中電力電子器件的導通或關斷。（4）同時，在主電路和控制電路中附加一些保護電路，以保證系統(tǒng)正?？煽窟\行。4電力電子器件的分類根據(jù)控制信號所控制的程度分類（1）半控型器件：通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷的電力電子器件。如SCR晶閘管。（2）全控型器件：通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷的電力電子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。（3）不可控器件：不能用控制信號來控制其通斷的電力電子器件。如電力二極管。根據(jù)驅動信號的性質分類:（1）電流型器件：通過從控制端注入或抽出電流的方式來實現(xiàn)導通或關斷的電力電子器件。如SCR、GTO、GTR。（2）電壓型器件：通過在控制端和公共端之間施加一定電壓信號的方式來實現(xiàn)導通或關斷的電力電子器件。如MOSFET、IGBT。根據(jù)器件內部載流子參與導電的情況分類:（1）單極型器件：內部由一種載流子參與導電的器件。如MOSFET。（2）雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參數(shù)導電的器件。如SCR、GTO、GTR。（3）復合型器件：有單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件。如IGBT。5半控型器件—晶閘管SCR將器件N1、P2半導體取傾斜截面，則晶閘管變成V1-PNP和V2-NPN兩個晶體管。晶閘管的導通工作原理:（1）當AK間加正向電壓，晶閘管不能導通，主要是中間存在反向PN結。（2）當GK間加正向電壓，NPN晶體管基極存在驅動電流，NPN晶體管導通，產(chǎn)生集電極電流。（3）集電極電流構成PNP的基極驅動電流，PNP導通，進一步放大產(chǎn)生PNP集電極電流。（4）與構成NPN的驅動電流，繼續(xù)上述過程，形成強烈的負反饋，這樣NPN和PNP兩個晶體管完全飽和，晶閘管導通。2.3.1.4.3晶閘管是半控型器件的原因:（1）晶閘管導通后撤掉外部門極電流，但是NPN基極仍然存在電流，由PNP集電極電流供給，電流已經(jīng)形成強烈正反饋，因此晶閘管繼續(xù)維持導通。（2）因此，晶閘管的門極電流只能觸發(fā)控制其導通而不能控制其關斷。2.3.1.4.4晶閘管的關斷工作原理:滿足下面條件，晶閘管才能關斷：（1）去掉AK間正向電壓；（2）AK間加反向電壓；（3）設法使流過晶閘管的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下。2.3.2.1.1晶閘管正常工作時的靜態(tài)特性（1）當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。（2）當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導通。（3）晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導通。（4）若要使已導通的晶閘管關斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。2.4.1.1GTO的結構（1）GTO與普通晶閘管的相同點：是PNPN四層半導體結構，外部引出陽極、陰極和門極。（2）GTO與普通晶閘管的不同點：GTO是一種多元的功率集成器件，其內部包含數(shù)十個甚至數(shù)百個供陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極在器件內部并聯(lián)在一起，正是這種特殊結構才能實現(xiàn)門極關斷作用。2.4.1.2GTO的靜態(tài)特性（1）當GTO承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。（2）當GTO承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導通。（3）GTO導通后，若門極施加反向驅動電流，則GTO關斷，也即可以通過門極電流控制GTO導通和關斷。（4）通過AK間施加反向電壓同樣可以保證GTO關斷。2.4.3電力場效應晶體管MOSFET（1）電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它是電壓型器件。（3）當大于某一電壓值時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，從而使P型半導體反型成N型半導體，形成反型層。2.4.4絕緣柵雙極晶體管IGBT（1）GTR和GTO是雙極型電流驅動器件，其優(yōu)點是通流能力強，耐壓及耐電流等級高，但不足是開關速度低，所需驅動功率大，驅動電路復雜。（2）電力MOSFET是單極型電壓驅動器件，其優(yōu)點是開關速度快、所需驅動功率小，驅動電路簡單。（3）復合型器件：將上述兩者器件相互取長補短結合而成，綜合兩者優(yōu)點。（4）絕緣柵雙極晶體管IGBT是一種復合型器件，由GTR和MOSFET兩個器件復合而成，具有GTR和MOSFET兩者的優(yōu)點，具有良好的特性。（1）IGBT是三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E。IGBT由MOSFET和GTR組合而成。習題一、選擇題1．通用型集成運放的輸入級采用差動放大電路，這是因為它的（）A、輸入電阻高B、輸出電阻低C、共模抑制比大D、電壓放大倍數(shù)大2．對于橋式整流電路，正確的接法是()13．將代碼(10000011)8421BCD轉換成二進制數(shù)為（）A、(01000011)2B、(01010011)213．將代碼(10000011)8421BCD轉換成二進制數(shù)為（）3．將代碼(10000011)8421BCD轉換成二進制數(shù)為（）A、(01000011)2B、(01010011)2C、(10000011)2 D、(000100110001)24．N個變量的邏輯函數(shù)應該有最小項（）A、2n個B、n2個C、2n個D.、(2n-1)個5．函數(shù)F=+AB轉換成或非－或非式為（）A、B、C、D、6．圖示觸發(fā)器電路的特征方程Qn+1=（）A.B.+TQnC.D.7．多諧振蕩器有（）A、兩個穩(wěn)定狀態(tài)B、一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)態(tài)C、兩個暫穩(wěn)態(tài)D、記憶二進制數(shù)的功能8．本征半導體電子濃度______空穴濃度，N型半導體的電子濃度______空穴濃度，P型半導體的電子濃度______空穴濃度（）A、等于、大于、小于B、小于、等于、大于C、等于、小于、大于9．穩(wěn)壓管構成的穩(wěn)壓電路，其接法是（）A、穩(wěn)壓二極管與負載電阻串聯(lián)B、穩(wěn)壓二極管與負載電阻并聯(lián)。C、限流電阻與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)后，負載電阻再與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)10．輸入失調電壓UIO是（）A、兩個輸入端電壓之差B、輸入端都為零時的輸出電壓C、輸出端為零時輸入端的等效補償電壓。二、填空題1．JK觸發(fā)器具有清0、置1、_______，_______四種功能。2．描述觸發(fā)器邏輯功能的方法有____________、______________、驅動表、狀態(tài)轉換圖。3．設計一位BCD碼計數(shù)器，至少用________個觸發(fā)器。4．將數(shù)字信號轉換成模擬信號，應采用_______轉換。5．模/數(shù)轉換過程為取樣、______、量化與_______。6．利用半導體材料的某種敏感特性，如_______特性和_______特性，可以制成熱敏電阻和光敏元件。7．雙極型三極管的電流放大作用是較小的_______電流控制較大的_______電流，所以雙極型三極管是一種_______控制元件。8．畫放大器直流通路時，_______視為開路，畫交流通路時，藕合電容、旁路電容和直流電壓視為_______。9．多級放大器的極間耦合方式有_______________，_______________，______________。10．理想運放的輸出電阻是________，輸入電阻是________。三、判斷題1．硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓是利用二極管的反向截止區(qū)。（）2．負反饋電路是不可能產(chǎn)生自激振蕩的。（）3．雙、單極型三級管都是電流控制元件。（）4．三級管只要工作在線性放大區(qū)就有Vc>Vb>Ve（）5．三級管放大電路中，加入Re一定可穩(wěn)定輸出電流。（）6．正弦波振蕩電路的起振條件是||=1。（）7．TTL或門電路不使用的輸入端可以接地。（）8．CMOS邏輯與門電路，多余的輸入端可以懸空。（）9．CMOS傳輸門，具有雙向傳輸特性。（）10．在基本放大器的圖解分析中，若負載斷開時，則交流負載線和直流負載線重合（）四、簡答題用公式法將下列函數(shù)化簡成最簡與或表達式（1）Y=ABC+ABC+ABC+ABC（2）Y=ABC+AC+B+C（3）Y=（A+B）*（A+B）+A（4）Y=ABC+BC+ACD習題答案一、1、C2、B3、B4、C5、B6、A7、C8、A9、C10、C二、1、取反保持2、特征方程狀態(tài)轉換真值表3、44、D/A5、保持編碼6、熱敏特性光敏特性7、基極集電極電流8、電容短路9、直接耦合電容耦合變壓器耦合10、零無窮大三、1、×2、×3、×4、×5、×6、×7、√8、×9、√10、√四、（1）=解：等式左邊等式右邊==0（2）ABC+ABC=解：ABC+ABC==（3）AB+BC+CA=(A+B)*(B+C)*(C+A)解：(A+B)*(B+C)*(C+A)=(AB+AC+B+BC)*(C+A)=(AC+B)*(C+A)=AC+BC+AB（4）解：左式==第三章整流電路（1）整流電路定義：將交流電能變成直流電能供給直流用電設備的變流裝置。3.1.1單相半波可控整流電路（4）觸發(fā)角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起，到施加觸發(fā)脈沖為止的電角度，稱為觸發(fā)角或控制角。（7）幾個定義①“半波”整流：改變觸發(fā)時刻，和波形隨之改變，直流輸出電壓為極性不變但瞬時值變化的脈動直流，其波形只在正半周內出現(xiàn)，因此稱“半波”整流。②單相半波可控整流電路：如上半波整流，同時電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，因此為單相半波可控整流電路。3.1.1.3電力電子電路的基本特點及分析方法（1）電力電子器件為非線性特性，因此電力電子電路是非線性電路。（2）電力電子器件通常工作于通態(tài)或斷態(tài)狀態(tài)，當忽略器件的開通過程和關斷過程時，可以將器件理想化，看作理想開關，即通態(tài)時認為開關閉合，其阻抗為零；斷態(tài)時認為開關斷開，其阻抗為無窮大。3.1.2單相橋式全控整流電路3.1.2.1帶電阻負載的工作情況（1）單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的原理圖①由4個晶閘管（VT1~VT4）組成單相橋式全控整流電路。②VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成一對橋臂。（2）單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的波形圖①：VT1~VT4未觸發(fā)導通，呈現(xiàn)斷態(tài)，則、、。，。②：在角度時，給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，此時a點電壓高于b點，VT1和VT4承受正向電壓，因此可靠導通，。電流從a點經(jīng)VT1、R、VT4流回b點。，，形狀與電壓相同。③：電源過零點，VT1和VT4承受反向電壓而關斷，（負半周）。同時，VT2和VT3未觸發(fā)導通，因此、、。④：在角度時，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，此時b點電壓高于a點，VT2和VT3承受正向電壓，因此可靠導通，。VT1陽極為a點，陰極為b點；VT4陽極為a點，陰極為b點；因此。電流從b點經(jīng)VT3、R、VT2流回b點。，。（3）全波整流在交流電源的正負半周都有整流輸出電流流過負載，因此該電路為全波整流。（4）直流輸出電壓平均值（5）負載直流電流平均值（6）晶閘管參數(shù)計算①承受最大正向電壓：②承受最大反向電壓：③觸發(fā)角的移相范圍：時，；時，。因此移相范圍為。④晶閘管電流平均值：VT1、VT4與VT2、VT3輪流導電，因此晶閘管電流平均值只有輸出直流電流平均值的一半，即。3.1.2.2帶阻感負載的工作情況（1）單相橋式全控整流電路帶阻感負載時的原理圖（2）單相橋式全控整流電路帶阻感負載時的波形圖分析時，假設電路已經(jīng)工作于穩(wěn)態(tài)下。假設負載電感很大，負載電流不能突變，使負載電流連續(xù)且波形近似為一水平線。①：在角度時，給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，此時a點電壓高于b點，VT1和VT4承受正向電壓，因此可靠導通，。電流從a點經(jīng)VT1、L、R、VT4流回b點，。為一水平線，。VT2和VT3為斷態(tài)，②：雖然二次電壓已經(jīng)過零點變負，但因大電感的存在使VT1和VT4持續(xù)導通。，，，。③：在角度時，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，此時b點電壓高于a點，VT2和VT3承受正向電壓，因此可靠導通，。由于VT2和VT3的導通，使VT1和VT4承受反向電壓而關斷。VT1陽極為a點，陰極為b點；VT4陽極為a點，陰極為b點；因此。電流從b點經(jīng)VT3、L、R、VT2流回b點，。為一水平線，。④：雖然二次電壓已經(jīng)過零點變正，但因大電感的存在使VT2和VT3持續(xù)導通。，，，，。（3）直流輸出電壓平均值（4）觸發(fā)角的移相范圍時，；時，。因此移相范圍為。（5）晶閘管承受電壓：正向：；反向：3.1.2.3帶反電動勢負載時的工作情況（1）單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載時的原理圖①當負載為蓄電池、直流電動機的電樞（忽略其中的電感）等時，負載可看成一個直流電壓源，即反電動勢負載。正常情況下，負載電壓最低為電動勢。②負載側只有瞬時值的絕對值大于反電動勢，即時，才有晶閘管承受正電壓，有導通的可能。（2）單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載時的波形圖①：在角度時，給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，此時，說明VT1和VT4承受正向電壓，因此可靠導通，，。②：在角度時，，說明VT1和VT4已經(jīng)開始承受反向電壓關斷。同時，由于VT2和VT3還未觸發(fā)導通，因此，。③：此過程為VT2和VT3導通階段，由于是橋式全控整流，因此負載電壓與電流同前一階段，，。3.2三相可控整流電路3.2.1三相半波可控整流電路3.2.1.1電阻負載（1）三相半波可控整流電路帶電阻負載時的原理圖①變壓器一次側接成三角形，防止3次諧波流入電網(wǎng)。②變壓器二次側接成星形，以得到零線。③三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其所有陰極連接在一起，為共陰極接法。（2）三相半波不可控整流電路帶電阻負載時的波形圖將上面原理圖中的三個晶閘管換成不可控二極管，分別采用VD1、VD2和VD3表示。工作過程分析基礎：三個二極管對應的相電壓中哪一個的值最大，則該相所對應的二極管導通，并使另兩相的二極管承受反壓關斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓。①：a相電壓最高，則VD1導通，VD2和VD3反壓關斷，。②：b相電壓最高，則VD2導通，VD3和VD1反壓關斷，。③：b相電壓最高，則VD2導通，VD3和VD1反壓關斷，。④按照上述過程如此循環(huán)導通，每個二極管導通。⑤自然換向點：在相電壓的交點、、處，出現(xiàn)二極管換相，即電流由一個二極管向另一個二極管轉移，這些交點為自然換向點。（3）三相半波可控整流電路帶電阻負載時的波形圖（）自然換向點：對于三相半波可控整流電路而言，自然換向點是各相晶閘管能觸發(fā)導通的最早時刻（即開始承受正向電壓），該時刻為各晶閘管觸發(fā)角的起點，即。①：a相電壓最高，VT1開始承受正壓，在時刻觸發(fā)導通，，而VT2和VT3反壓關斷。，。②：b相電壓最高，VT2開始承受正壓，在時刻觸發(fā)導通，，而VT3和VT1反壓關斷。，，VT1承受a點-b點間電壓，即。③：c相電壓最高，VT3開始承受正壓，在時刻觸發(fā)導通，，而VT1和VT2反壓關斷。，，VT1承受a點-c點間電壓，即。（4）三相半波可控整流電路帶電阻負載時的波形圖（）定義：時刻為自然換向點后，和時刻依次間距。①：a相電壓最高，VT1已經(jīng)承受正壓，但在時刻（即）時開始觸發(fā)導通，，而VT2和VT3反壓關斷。，。②：雖然已到a相和b相的自然換向點，b相電壓高于a相電壓，VT2已經(jīng)開始承受正壓，但是VT2沒有門極觸發(fā)脈沖，因此VT2保持關斷。這樣，原來已經(jīng)導通的VT1仍然承受正向電壓（）而持續(xù)導通，，，。③：b相電壓最高，VT2已經(jīng)承受正壓，時刻（即）時開始觸發(fā)導通VT2，，這樣VT1開始承受反壓而關斷。，，VT1承受a點-b點間電壓，即。④：c相電壓最高，VT3已經(jīng)承受正壓，時刻（即）時開始觸發(fā)導通VT3，，這樣VT2開始承受反壓而關斷。，，VT1承受a點-c點間電壓，即。（5）三相半波可控整流電路帶電阻負載時的波形圖（）定義：時刻為自然換向點后，和時刻依次間距。①：a相電壓最高，VT1在時刻（即）時開始觸發(fā)導通，即使過了自然換向點，但因VT2未導通及，而使VT1持續(xù)導通，，而VT2和VT3反壓關斷。，。②：a相電壓過零變負（），而使VT1承受反壓關斷，而VT2（未觸發(fā)導通）和VT3仍為關斷。，。③及期間情況分別為VT2和VT3導通過程，與上述相同。（6）三相半波可控整流電路帶電阻負載不同觸發(fā)角工作時的情況總結①當時，負載電流處于連續(xù)狀態(tài)，各相導電。②當時，負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各相仍導電。③當時，負載電流處于斷續(xù)狀態(tài)，直到時，整流輸出電壓為零。④結合上述分析，三相半波可控整流電路帶電阻負載時角的移相范圍為，其中經(jīng)歷了負載電流連續(xù)和斷續(xù)的工作過程。（7）數(shù)值計算①時，整流電壓平均值（負載電流連續(xù)）：當時，最大，。②時，整流電壓平均值（負載電流斷續(xù)）：當時，最小，。③負載電流平均值：。④晶閘管承受的最大反向電壓：為變壓器二次側線電壓的峰值，⑤晶閘管承受的最大正向電壓：如a相，二次側a相電壓與晶閘管正向電壓之和為負載整流輸出電壓，由于最小為0，因此晶閘管最大正向電壓。2.2.1.2阻感負載（1）三相半波可控整流電路帶阻感負載時的原理圖①當阻感負載中的電感值很大時，整流獲得的電流波形基本是平直的，即流過晶閘管的電流接近矩形波。②當時，整流電壓波形與電阻負載時相同，因為兩種負載情況下，負載電流均連續(xù)。（2）三相半波可控整流電路帶阻感負載時的波形圖（）定義：時刻為自然換向點后，和時刻依次間距。①：VT1承受正壓并觸發(fā)導通，過自然換向點后a相電壓仍大于0，VT1仍持續(xù)導通。a相過零點后，由于電感的存在，阻止電流下降，因而VT1仍持續(xù)導通。，，，。②：當時刻，b相電壓最高，同時觸發(fā)導通，則VT2導通，這樣VT1承受反壓關斷，由VT2向負載供電。，，，。③：工作過程與上述相同。，，，。（3）三相半波可控整流電路帶阻感負載不同觸發(fā)角工作時的情況總結①阻感負載狀態(tài)下，由于大電感的存在，使負載電流始終處于連續(xù)狀態(tài)，各相導電。②當時，負載電壓波形將出現(xiàn)負的部分，并隨著觸發(fā)角的增大，使負的部分增多。③當時，負載電壓波形中正負面積相等，平均值為0。④結合上述分析，三相半波可控整流電路帶阻感負載時角的移相范圍為。（4）數(shù)值計算①整流電壓平均值（負載電流始終連續(xù)）：。②晶閘管承受的最大正反向電壓：為變壓器二次側線電壓的峰值，3.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路原理圖：（1）由6只晶閘管組成，形成三個橋臂，其中每個橋臂連接一相電源。（2）陰極連接在一起的3只晶閘管（VT1、VT3、VT5）稱為共陰極組，處于橋臂上端。（3）陽極連接在一起的3只晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽極組，處于橋臂下端。（4）晶閘管的導通順序：VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。3.2.2.1帶電阻負載時的工作情況（）（1）基本說明①自然換向點仍為a、b、c相的交點。②將時刻（自然換向點）后的一個電源周期分成6段，每段電角度為，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。（2）波形圖分析①階段Ⅰ：a相電壓最大，b相電壓最小，觸發(fā)導通VT1（事實上，VT6已經(jīng)導通），，。②階段Ⅱ：a相電壓最大，c相電壓最小，觸發(fā)導通VT2，則VT6承受反壓（）而關斷，VT1持續(xù)導通。，，。③階段Ⅲ：b相電壓最大，c相電壓最小，觸發(fā)導通VT3，則VT1承受反壓（）而關斷，VT2持續(xù)導通。，，。④階段Ⅳ：b相電壓最大，a相電壓最小，觸發(fā)導通VT4，則VT2承受反壓（）而關斷，VT3持續(xù)導通。，，。⑤階段Ⅴ：c相電壓最大，a相電壓最小，觸發(fā)導通VT5，則VT3承受反壓（）而關斷，VT4持續(xù)導通。，，。⑥階段Ⅵ：c相電壓最大，b相電壓最小，觸發(fā)導通VT6，則VT4承受反壓（）而關斷，VT5持續(xù)導通。，，。（3）總結①對于共陰極組的3個晶閘管來說，陽極所接交流電壓值最高的一個導通；對于共陽極組的3個晶閘管來說，陰極所接交流電壓值最低的一個導通。②每個時刻均需2個晶閘管同時導通，形成向負載供電的回路，其中1個晶閘管是共陰極組的，1個是共陽極組的，且不能為同1相的晶閘管。③對觸發(fā)脈沖的要求：6個晶閘管的脈沖按VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的順序，相位依次差。④共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差，共陽極組VT2、VT4、VT6的脈沖依次差。⑤同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差。⑥整流輸出電壓一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈沖整流電路。3.2.2.2帶電阻負載時的工作情況（）（1）基本說明①自然換向點仍為a、b、c相的交點。②時刻為a相觸發(fā)角位置，將該時刻后的一個電源周期分成6段，每段電角度為，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。（2）波形圖分析①階段Ⅰ：a相電壓最大，b相電壓最小，觸發(fā)導通VT1（事實上，VT6已經(jīng)導通）當過b、c相交點后，雖然b電壓高于c相電壓，但是由于未觸發(fā)導通VT2，且a相電壓仍高于b相，因此整個階段I中，VT1和VT6持續(xù)導通。，，。②階段Ⅱ：分析過程同階段I，VT1和VT2持續(xù)導通。，，。③階段Ⅲ：分析過程同階段I，VT2和VT3持續(xù)導通。，，。④階段Ⅳ：分析過程同階段I，VT3和VT4持續(xù)導通。，，。⑤階段Ⅴ：分析過程同階段I，VT4和VT5持續(xù)導通。，，。⑥階段Ⅵ：分析過程同階段I，VT5和VT6持續(xù)導通。，，。（3）總結①與時相比，晶閘管起始導通時刻推遲了，組成的每一段線電壓因此推遲，平均值降低。②VT1處于通態(tài)的期間，變壓器二次側a相電流，波形與同時段的波形相同。VT4處于通態(tài)的期間，波形與同時段的波形相同，但為負值。3.2.2.3帶電阻負載時的工作情況（）（1）波形圖分析①階段Ⅰ：a相電壓最大，c相電壓最小，通過以往經(jīng)驗知道VT6已經(jīng)導通，此時觸發(fā)導通VT1，不觸發(fā)VT2，則整個階段I中，VT1和VT6持續(xù)導通。，。②階段Ⅱ：b相電壓最大，c相電壓最小，此時觸發(fā)導通VT2，則VT6承受電壓而關斷，而a相電壓仍比c相大，因此VT1和VT2持續(xù)導通。，。③階段Ⅲ：分析過程同階段Ⅱ，VT2和VT3持續(xù)導通。，。④階段Ⅳ：分析過程同階段Ⅱ，VT3和VT4持續(xù)導通。，。⑤階段Ⅴ：分析過程同階段Ⅱ，VT4和VT5持續(xù)導通。，。⑥階段Ⅵ：分析過程同階段Ⅱ，VT5和VT6持續(xù)導通。，。（2）總結①與時相比，晶閘管起始導通時刻繼續(xù)向后推遲，平均值繼續(xù)降低，并出現(xiàn)了為零的點。②當時，波形均連續(xù)，對于電阻負載，波形與波形的形狀一樣，保持連續(xù)。3.2.2.4帶電阻負載時的工作情況（）（1）時整流電路觸發(fā)脈沖要求①時，負載電流將出現(xiàn)斷續(xù)狀態(tài)，這樣為確保電路的正常工作，需保證同時導通的2個晶閘管均有觸發(fā)脈沖。②方法一：采用寬脈沖觸發(fā)，即觸發(fā)脈沖的寬度大于，一般取~。③方法二：采用雙脈沖觸發(fā)，即在觸發(fā)某個晶閘管的同時，給序號緊前的一個晶閘管補發(fā)脈沖。即用兩個窄脈沖代替寬脈沖，兩個窄脈沖的前沿相差，脈寬一般為~。（2）波形圖分析①階段Ⅰ：前半段內，，通過以往經(jīng)驗知道VT6已經(jīng)導通，此時觸發(fā)導通VT1，不觸發(fā)VT2，則VT1和VT6導通。，。后半段內，，出現(xiàn)a、b相交點，則過交點后VT6和VT1承受反壓關斷。，。②階段Ⅱ：前半段內，，此時觸發(fā)導通VT2，同時采用寬脈沖或雙脈沖方式觸發(fā)VT1導通。，。后半段內，，出現(xiàn)a、c相交點，則過交點后VT1和VT2承受反壓關斷。，。③階段Ⅲ：前半段內，VT2和VT3持續(xù)導通。，，。后半段內，，。④階段Ⅳ：前半段內，VT3和VT4持續(xù)導通。，，。后半段內，，。⑤階段Ⅴ：前半段內，VT4和VT5持續(xù)導通。，，。后半段內，，。⑥階段Ⅵ：前半段內，VT5和VT6持續(xù)導通。，，。后半段內，，。（3）總結①當時，負載電流將出現(xiàn)斷續(xù)狀態(tài)。②當時，整流輸出電壓波形全為零，因此帶電阻負載時的三相橋式全控整流電路角的移相范圍是。3.2.2.7三相橋式全控整流電路的定量分析（1）帶電阻負載時的平均值①特點：時，整流輸出電壓連續(xù)；時，整流輸出電壓斷續(xù)。②整流電壓平均值計算公式：以所處的線電壓波形為背景，周期為。③輸出電流平均值計算公式：。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)3.7.1逆變的概念3.7.1.1什么是逆變？為什么要逆變？（1）逆變定義：生產(chǎn)實踐中，存在著與整流過程相反的要求，即要求把直流電轉變成交流電，這種對應于整流的逆向過程，定義為逆變。（3）逆變電路定義：把直流電逆變成交流電的電路。（4）有源逆變電路：將交流側和電網(wǎng)連結時的逆變電路，實質是整流電路形式。（5）無源逆變電路：將交流側不與電網(wǎng)連結，而直接接到負載的電路，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調頻率的交流電供給負載的電路。（6）有源逆變電路的工作狀態(tài)：只要滿足一定條件，可控整流電路即可以工作于整流狀態(tài)，也可以工作于逆變狀態(tài)。3.7.1.3逆變產(chǎn)生的條件（1）單相全波電路（相當發(fā)電機）-電動機系統(tǒng)（2）單相全波電路（整流狀態(tài)）-電動機（電動狀態(tài)）系統(tǒng)①電動機處于電動運行狀態(tài)，全波電路處于整流工作狀態(tài)（），直流輸出電壓，而且，才能輸出電樞電流。②能量流向：交流電網(wǎng)輸出電功率，電動機輸入電功率。（3）單相全波電路（有源逆變狀態(tài)）-電動機（發(fā)電回饋制動）系統(tǒng)①電動機處于發(fā)電回饋制動運行狀態(tài)，由于晶閘管單向導電性，電路內的方向依然不變。②這樣，要保證電動機有電動運行變成發(fā)電回饋制動運行，必須改變的極性，同時直流輸出電壓也改變極性（，）。③此時，必須保證，，才能把電能從直流側送到交流側，實現(xiàn)逆變。④能量流向：電動機輸出電功率，交流電網(wǎng)吸收電功率。⑤全波電路有源逆變工作狀態(tài)下，為什么晶閘管觸發(fā)角處于，仍能導通運行？答：主要由于全波電路有外接直流電動勢的存在且，這是電動機處于發(fā)電回饋制動狀態(tài)時得到的，這樣能夠保證系統(tǒng)得到很大的續(xù)流，即使晶閘管的陽極電位大部分處于交流電壓為負的半周期，但是仍能承受正向電壓而導通。（4）有源逆變產(chǎn)生的條件①變流電路外側要有直流電動勢，其極性必須和晶閘管的導通方向一致，其值應大于變流電路直流側的平均電壓。②要求晶閘管的控制觸發(fā)角，使為負值。習題選擇題1．抑制溫漂（零漂）最常用的方法是采用（）電路A、差放B、正弦C、數(shù)字2．下列邏輯電路中為時序邏輯電路的是（）A、變量譯碼器B、加法器C、數(shù)碼寄存器3．下列關于異或運算的式子中不正確的是（）A、⊕A=0B、⊕=1C、A⊕0=A4．下列門電路屬于雙極性的是（）A、OC門B、PMOCC、CMOC5．對于鐘控RS觸發(fā)器，若要求其輸出“0”狀態(tài)不變，則輸入的RS信號（）A、RS=X0B、RS=0XC、RS=X1二、填空題1．功率管工作在甲乙類狀態(tài)的目的是__________________。2．在常溫下，硅二極管的開啟電壓是__________V，導通后在較大電流下時正向壓降約_________V。3．RC橋式振蕩電路中，ω0=1/RC時，F(xiàn)u=________。4．石英晶體有____個諧振頻率，當電路的工作頻率大于fs而小于fp時，晶體呈_______。5．如果對鍵盤上108個符號進行二進制編碼，則至少要______位二進制數(shù)碼。6．在TTL門電路的一個輸入端與地之間接一個10K電阻，則相當于在該輸入端輸入______電平；在CMOS門電路的輸入端與電源之間接一個1K電阻，相當于在該輸入端輸入______電平。7．TTL電路的電源電壓為______V，CMOS電路的電源電壓為______V。8．74LS138是3線—8線譯碼器，譯碼為輸出低電平有效，若輸入為A2A1A0=110時，輸出應為______。9．將一個包含有32768個基本存儲單元的存儲電路設計16位為一個字節(jié)的ROM，該ROM有______根地址線。10．能夠實現(xiàn)“線與”的TTL門電路叫______。三、簡答題1．求下列函數(shù)的對偶式Y’及反函數(shù)Y（1）Y=A（B+C）（2）（3）Y=AB+BC+C（A+D）2．用卡諾圖法化簡下列函數(shù)式為最簡與或式（1）==A（2）=（3）Y==A+C+BD（4）3．正確連接多余端，實現(xiàn)Y=A+B的邏輯關系。AB5VYAAB5VYAB5VY(b)(a)&1習題答案選擇題1、A2、C3、B4、A5、A二、填空題1、克服交越失真2、0.5V0.7V3、1/34、2感性5、76、高高7、5V3—18V8、101111119、1110、OC門三、簡答題1．（1）Y=A（B+C）解：Y’=A+BC；Y=A+BC（2）解：（3）Y=AB+BC+C（A+D）解：Y’=（A+B）（B+C）（C+AD）；Y=（A+B）（B+C）（C+AD）3.（a）多余端接電源或與A或B接在一起（b）多余端接地或與A或B接在一起第四章逆變電路（1）逆變定義：將直流電能變成交流電能。（2）有源逆變：逆變電路的交流輸出側接在電網(wǎng)上。（3）無源逆變：逆變電路的交流輸出側直接和負載相連。4.2電壓型逆變電路（1）逆變電路分類：根據(jù)直流側電源性質可以分為電壓（源）型逆變電路和電流（源）型逆變電路。（2）電壓（源）型逆變電路VSI：直流側為電壓源。（3）電流（源）型逆變電路CSI：直流側為電流源。（4）電壓型逆變電路舉例：①直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈低阻抗。②由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。③當交流側為阻感負載時，需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。④圖中逆變橋各臂都并聯(lián)反饋二極管，為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道。4.2.1單相電壓型逆變電路4.2.1.1半橋逆變電路（1）電路原理圖①由兩個橋臂組成，其中每個橋臂均包含一個可控器件和一個反并聯(lián)二極管。②直流輸入側接有兩個相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個電容的連接點為直流電源的中點。③負載連接在直流電源中點和兩個橋臂連接點之間。（2）柵極驅動信號①開關器件V1和V2的柵極信號在一個周期內半周正偏，半周反偏，且二者互補。②：V1柵極高電平，V2柵極低電平。③：V2柵極高電平，V1柵極低電平。④：V1柵極高電平，V2柵極低電平。（3）電壓與電流波形圖①：V1柵極高電平，V2柵極低電平，因此V1為通態(tài)，V2為斷態(tài)，則負載電壓。②時刻：V1開始關斷，但感性負載中的電流不能立即改變方向，于是VD2導通續(xù)流（稱為續(xù)流二極管），則負載電壓。直到時刻降為零時，VD2截止，V2開始導通，負載電壓仍為，反向。③其他時刻同理。（4）有功功率與無功功率①當V1或V2為通態(tài)時，負載電流與電壓同方向，直流側向負載提供能量。②當VD1或VD2為通態(tài)時，負載電流與電壓反向，則負載電感中儲存的能量向直流側反饋，即負載電感將其吸收的無功能量反饋回直流側，反饋回的能量暫時儲存在直流側電容中，直流側電容器起著緩沖這種無功能量的作用。（5）應用說明①上述電路中開關器件若為晶閘管，則需要使用強迫換流電路。②半橋逆變電路優(yōu)點是結構簡單，使用器件少，但缺點是輸出交流電壓幅值僅為，且直流側需要兩個電容器串聯(lián)。③半橋逆變電路常使用在幾千瓦以下的小功率逆變電源中。4.2.2三相電壓型逆變電路4.2.2.1三相電壓型橋式逆變電路（1）電路圖①開關器件為IGBT。②直流側由兩個電容器組成，電壓中點為。③直流電壓為，因此“+”電壓為，“—”電壓為。④負載側中點為N。（2）工作方式（導電方式）①每個橋臂（上或下）的導電角度為，同一相上下兩個橋臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差。V1V1V1V4V4V4V6V6V3V3V3V6V5V2V2V2V5V5②任一瞬間，將有三個橋臂同時導通，可能是上面一個橋臂下面兩個橋臂，也可能是上面兩個橋臂下面一個橋臂同時導通。③每一次換流都是在同一相上下兩個橋臂之間進行，即縱向換流。（3）負載線電壓波形①針對U相，當橋臂1導通時，，當橋臂4導通時，，因此是幅值為的矩形波，V、W兩相的情況與U相類似。②、、相位依次相差。③負載線電壓公式：，幅值為的矩形波，相位依次相差。（4）負載相電壓及中點電壓波形①負載相電壓公式：其中，為負載中點與直流電源中點之間的電壓。②上式中，通過求解才能得出負載相電壓將上式相加：則：考慮負載側為三相對稱負載，即因此：③中點電壓的波形：矩形波，頻率為的3倍，幅值為的1/3倍，即。④負載相電壓波形：，階梯波，幅值為，三相互差。4.3電流型逆變電路（1）定義：直流電源為電流源的逆變電路，一般情況下為大電感形式的直流電流源。（2）電流型三相橋式逆變電路：（3）電流型逆變電路的特點：①直流側串聯(lián)大電感，相當于電流源。直流側電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。②電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側輸出電流為矩形波，并且與負載阻抗角無關。交流側輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。③當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電感起緩沖無功能量的作用。習題填空題1．差分放大電路，若兩個輸入信號uI1=uI2，則輸出電壓，uO=0；若uI1=100V，uI2=80V則差模輸入電壓uId=20V；共模輸入電壓uIc=90V。2．邏輯電路按其輸出信號對輸入信號響應的不同，可以分為_________，_________兩大類。3．二極管的最主要特性是_________，它的兩個主要參數(shù)是反映正向特性的_________和反映反向特性的_________。4．并聯(lián)反饋的反饋量以_________形式饋入輸入回路，和輸入_________相比較而產(chǎn)生凈輸入量。5．電源電壓為+18V的555定時器，接成施密特觸發(fā)器，則該觸發(fā)器的正向閥值電位V+為________，負向閥值電位V－為________。二．選擇題1．將交流電變換為脈動直流電的電路稱為：（）A.整流電路B.濾波電路C.穩(wěn)壓電路D.放大電路2．固定偏置共發(fā)射極放大電路中，三極管工作在放大區(qū)，如果將Rc增大，此時三極管為放大狀態(tài)，則集電極電流Ic將：（）A.顯著減小B.不變C.顯著增加D.無法確定3．放大器若要提高輸入電阻，降低輸出電阻，應引入的反饋類型是：（）電壓并聯(lián)負反饋B.電壓串聯(lián)負反饋C.電流并聯(lián)負反饋D.電流串聯(lián)負反饋4．單管功率放大器，在阻抗匹配時，輸出的不失真交流功率達到最大，此時功率放大器的效率為：（）A.100％B.75％C.50％D.25％5．已知某差動放大電路的差模放大倍數(shù)為100，共模放大倍數(shù)為2，則共模抑制比KCMR為（）A.100B.50C.1/50D.1/1006．正弦波振蕩器的振蕩頻率f取決于（）放大電路的放大倍數(shù)B.反饋網(wǎng)絡元件的參數(shù)C.正反饋的強弱D.電源電壓的高低A7．右圖TTL電路中1端輸入數(shù)字A信號，2，3端懸空，則Y=（）A.0B.1C.AD.8．要表示十進制數(shù)的十個數(shù)碼需二進制數(shù)碼的位數(shù)至少為（）A.2位B.3位C.4位D.5位9．已知某邏輯門的真值表如圖所示，則對應的門的邏輯符號是（）A.B.C.D.10．將JK觸發(fā)器JK兩端短接，就可以接成（）A.RS觸發(fā)器B.D觸發(fā)器C.T觸發(fā)器D.T’觸發(fā)器三、簡答題1．寫出下圖電路的狀態(tài)方程并畫時序圖（觸發(fā)器初始狀態(tài)為0）。（4分）（a）（b）2（a）（b）3．如圖所示的限幅電路中，已知輸入信號為V,,二極管為理想器件。試畫出電壓的波形。習題答案一、1、020902、組合邏輯電路時序邏輯電路3、單向導電性平均整流電流反向工作電壓4、電流電流5、12V6V二、1A2B3B4C5C6B7B8C9C10C三、1．分析下列時序邏輯電路，寫出狀態(tài)方程、列狀態(tài)轉換真值表、畫狀態(tài)轉換圖。2．試畫出用3線—8線譯碼器74LS138和門電路產(chǎn)生如下多輸出邏輯函數(shù)的邏輯圖。3.第五章基本放大電路放大電路的本質是能量控制和轉換。電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。電子電路放大的基本特征是功率放大。這樣，在放大電路中必須有能夠控制能量的元件，即有源元件，如晶體管等。放大的前提是不失真，此時放大才有意義。（1）放大電路的性能指標放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)電壓對電流放大倍數(shù)電流對電壓放大倍數(shù)(2)輸入電阻ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。輸入電阻：(3)輸出電阻ro放大電路對其負載而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維寧等效電路（“一個含獨立電源、線性電阻和受控源的一端口，對外電路而言，可以用一個電壓源和電阻的串聯(lián)組合等效置換”），這個戴維寧等效電路的電阻就是輸出電阻。2.1基本共射極放大電路三極管放大電路有三種形式：共射放大電路；共基放大電路；共集放大電路。直流通道是直流電源作用下直流電流流經(jīng)的通路，也是靜態(tài)電流流經(jīng)的通道，用于研究靜態(tài)工作點。直流通路：①電容視為斷路②電感視為短路。③信號源視為短路，但應保留其內阻。交流通道是輸入信號作用下交流信號流經(jīng)的通路，用于研究動態(tài)參數(shù)。交流通路：①耦合電容視為短路。②無內阻的直流電源視為短路。2.2放大電路的靜態(tài)分析當ui＝0時，IB、IC、UBE、UCE稱為放大電路的靜態(tài)工作點，常記為IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。近似估算中，取|UBEQ|=0.7V（硅管），|UBEQ|＝0.2V(鍺管）。2.3放大電路的動態(tài)分析（1）輸入電阻的計算放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。輸入電阻：電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。（2）輸出電阻的計算：對于負載而言，放大電路相當于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。在電路的計算中求ro的方法：所有的電源置零；加壓求流法。2.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由和ICEO決定，這些參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。總之：固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。2.5基本共集放大電路靜態(tài)分析：動態(tài)分析：（1）將共集放大電路放在電路的首級，可以提高輸入電阻。（2）將共集放大電路放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能。（3）將共集放大電路放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。2.6場效應管放大電路組成原則：(1).靜態(tài)：適當?shù)撵o態(tài)工作點，使FET工作在恒流區(qū)，場效應管的偏置電路相對簡單。(2).動態(tài):能為交流信號提供通路。分析方法：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。例：靜態(tài)分析：設：UG>>UGS則：UGUS而：IG=0所以：2.7差放電路接法四種接法比較（1）單入：共模＋差模差模：單入效果上等于雙入共模：雙出：對稱時UOC＝0單出:UOC≠0（2）Ad：僅與輸出方式有關雙出：Ad＝Ad1單出:Ad＝Ad1/2（3）Ri：與輸入方式無關Ri＝2（Rb＋rbe）（4）R0與輸出方式有關單出：R0＝RC雙出：R0＝2RC2.8功率放大電路功率放大器的特點：做放大電路的輸出級，以驅動執(zhí)行機構。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉等。例1：擴音系統(tǒng)例二：溫度控制R1-R3:標準電阻Ua:基準電壓Rt:熱敏電阻A：電壓放大器（1）分析功放電路應注意的問題功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM、UCEM、PCM。電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。電源提供的能量盡可能轉換給負載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。（2）射極輸出器效率低的原因一般射隨靜態(tài)工作點（Q）設置較高（靠近負載線的中部），信號波形正負半周均不失真*。電路中存在的靜態(tài)電流（ICQ），在晶體管和射極電阻中造成較大靜態(tài)損耗，致使效率降低。設Q點正好在負載線中點，若忽略晶體管的飽和壓降，則有：UCEQ=1/2USCICQ=USC/2RL。這種工作方式稱為甲類放大。習題一．填空題1、N型半導體又稱型半導體，它主要靠導電。3、NPN型晶體三極管工作在放大狀態(tài)時，三個極中電位最高的是極。PNP型晶體三極管工作在放大狀態(tài)時，三個極中電位最高的是極4、單級共射放大器對信號有和兩個作用。6、負反饋能提高放大器的輸入電阻，負反饋能降低放大器的輸入電阻。7、差分放大器可以放大信號，抑制信號。8、（25）10=（）29、邏輯函數(shù)F=ABC+A+B+C的邏輯值為。10、時序邏輯電路的特點是電路任何時刻的輸出狀態(tài)不僅取決于該時刻的，而且還取決于。二、選擇題1．半導體二極管的重要特性之一是。（A）溫度穩(wěn)定性（B）單向導電性（C）放大作用（D）濾波特性2．在由NPN型BJT組成的單管共發(fā)射極放大電路中，如靜態(tài)工作點過高，容易產(chǎn)生

失真。（A）截止失真（B）飽和v失真（C）雙向失真（D）線性失真3．多級放大電路與組成它的任何一個單級放大電路相比，通頻帶。（A）變寬 （B）變窄（C）不變（D）與單級放大電路無關4．電流源電路的特點是輸出電流恒定，交流等效電阻。（A）等于零（B）比直流等效電阻?。–）等于直流等效電阻（D）遠遠大于直流等效電阻5．放大電路產(chǎn)生零點漂移的主要原因是。（A）采用了直接耦合方式 （B）采用了阻容耦合方式（C）采用了正、負雙電源供電 （D）增益太大6．二階壓控電壓源低通有源濾波器通帶外幅頻響應曲線的斜率為。（A）20dB/十倍頻程 （B）-20dB/十倍頻程（C）40dB十倍頻程 （D）-40dB/十倍頻程7．當有用信號的頻率低于100Hz時，應采用濾波電路。（A）低通（B）高通（C）帶通（D）帶阻三、簡答題1．分析下面組合邏輯電路的邏輯功能（要求寫出函數(shù)表達式，列出真值表）。C1Rb1Rb2UiRc+VGC2UoReCe2.分壓式偏置電路如圖所示，已知硅管VC1Rb1Rb2UiRc+VGC2UoReCe⑴分別畫出直流通路和交流通路；V V⑵V V⑶求放大電路的輸入電阻，輸出電阻和電壓放大倍數(shù)。習題答案一、1、電子、自由電子；2、c、e；3、放大、反相；4、串聯(lián)并聯(lián)；5、差模共模；6、11001；7、1；8、輸入狀態(tài)、電路的原有狀態(tài)；9、1；10、寄存器二、1.B2.B3.B4.D5.A6.D7.A三、1、解：Y=A+A+B+B+A+B=（A+）（B+）=（A+）（B+）=AB+ABY0010101001112、解：直流電路交流電路UBCe=Rb2UQ/(Rb1+Rb2)=10×12/(50+10)=2VUEQ=UBQ-UBEQ=1.3VICQ=IEQ=UEQ/Re=1.3/0.5=2.6mAUCEQ=UQ-ICQRC-IEQRe=12-2.6×(3+0.5)=2.9VIBQ=ICQ/β=2.6/40=0.065Ma(3)ri=Rb1//Rb2//rbe=rbe=300+(1+β)26mV/IEmA=300+（1+40）26/2.6=0.7KΩrc=RC=3kΩAv=-βRC/rbc=-40×3/0.7=-17第六章集成運算放大電路3.1集成運算放大電路（1）集成電路:將整個電路的各個元件做在一個半導體基片上。優(yōu)點:工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。分類:模擬集成電路、數(shù)字集成電路，小、中、大、超大規(guī)模集成電路（2）集成電路內部結構的特點1、電路元件制作在一個芯片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。2、電阻元件由硅半導體構成，范圍在幾十到20千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。3、幾十μF以下的小電容用PN結的結電容構成、大電容要外接。4、二極管一般用三極管的發(fā)射結構成。（3）運放的特點：ri高:幾十k幾百kKCMR很大ro?。簬资畘幾百Aod很大:104以上~107（4）理想運放：riKCMRro0Aod在運放的線性應用中，運放的輸出與輸入之間加了負反饋，運放工作于線性狀態(tài)。（6）運放線性運用信號的放大、運算有源濾波電路恒壓源、恒流源電路由于集成運放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，稱其所謂的理想運放。3.3集成運放在信號運算方面的應用(1)理想運放的性能指標輸入電阻ri共模抑制比KCMR輸出電阻ro0開環(huán)差模增益Aod上限截止頻率fH開環(huán)差模增益Aod，所以輸入電阻ri，所以輸入端電流為零。電路的輸入電阻：Ri=R1反饋方式：電壓并聯(lián)負反饋輸出電阻很?。P=R1//R2例：同相比例運算放大器uN=uP=ui電壓串聯(lián)負反饋輸入電阻高。共模電壓：ui；沒有虛地概念。例：采用二極管的對數(shù)運算例：采用三極管的對數(shù)運算3.3理想集成運放的非線性應用—電壓比較器所謂非線性應用是指，由運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關系uo=f(ui)是非線性函數(shù)。電路特征：開環(huán)或正反饋電路中的運放處于非線性狀態(tài)。比如：運放開環(huán)應用特點：uo有兩種可能狀態(tài)uon或-uonrid趨向∞，iid=0，虛斷路電壓比較器簡介功能：比較兩個電壓大小用途：越限報警、模數(shù)轉換、波形變換發(fā)生。特性：輸入電壓uI是模擬信號，輸出電壓uO不是高電平UOH，就是低電平UOL。使uO從UOH躍變?yōu)閁OL或從UOL躍變?yōu)閁OH的輸入電壓稱為閾值電壓UT。例：一般單限比較器習題一、選擇題1.觸發(fā)器與組合邏輯電路比較（）A.兩者都有記憶能力B.只有組合邏輯電流有記憶能力C.只有觸發(fā)器有記憶能力D.兩者都沒有記憶能力2.與非門構成的基本RS觸發(fā)器，輸入信號=0,=1，其輸出狀態(tài)是（）A.置1B.置0C.不定D.保持3.RS觸發(fā)器不具備功能（）A.置1B.置0C.保持D.翻轉4.某計數(shù)器邏輯功能每5個時鐘脈沖循環(huán)一次，且在每次循環(huán)過程中每來一個脈沖計數(shù)器新態(tài)加1，則該計數(shù)器是（）A.二進制加法器B.五進制加法器C.十進制加法器D.五進制減法器5.8421BCD碼是常見的二—十進制碼，下列是8421BCD碼禁用碼（）A.1001B.0111C.1010D.01016.下列說法正確的是（）A.Q=0稱觸發(fā)器處于0態(tài)B.Q=0稱觸發(fā)器處于1態(tài)C.=0稱觸發(fā)器處于0態(tài)D.=1稱觸發(fā)器處于1態(tài)7.JK觸發(fā)器在時鐘脈沖作用下，觸發(fā)器置1，其輸入信號為（）A.J=1，K=1B.J=0，K=0C.J=1，K=0D.J=0，K=18.D觸發(fā)器在CP脈沖作用下，=（）A.1B.DC.0D.9.五位二進制數(shù)能表示十進制數(shù)的最大值是（）A.31B.32C.10 D.510.n個觸發(fā)器可以構成最大計數(shù)長度為的計數(shù)器（）A.n

B.2nC.n2

D.2n二、填空題1.JK觸發(fā)器可避免RS觸發(fā)器狀態(tài)出現(xiàn)。與RS觸發(fā)器比較，JK觸發(fā)器增加了功能；2.寄存器存放數(shù)碼的方式有和兩種方式；3.二極管的伏安特性曲線反映的是二極管的關系曲線；4.常見的濾波器有、和；5.現(xiàn)有穩(wěn)壓值為5V的鍺穩(wěn)壓管兩只，按右圖所示方法接入電路，則V0=。三、簡答題1．已知下圖異步二進制計數(shù)器，各觸發(fā)器的初態(tài)均為0，根據(jù)輸入的波形畫出各輸出端Q0Q1Q2的波形，并說明它是加法計數(shù)器還是減法計數(shù)器。4.如圖所示電路，已知VZ=8V，R1=20KΩ，R2=10KΩ，R=10KΩ，求：⑴當VI=12V時，VO為多少？⑵當VI=6V時，VO為多少？習題答案一、1-5.CADBC6-10.ACBBC二、1.不確定，翻轉2.并行和串行3.VD-ID4.電容、電感、復式5.5.3V三、1、解：異步二進制加法記數(shù)器2、解；（1）當UI=12V時，UO=-R2UZ/R1=-10×8/20=-4V(2)當UI=6V時,UO=-R2UI/（R+R1）=-10×6/（20+10）=-2V

電子技術基礎模擬試題（一）一、單項選擇題（本大題共15小題，每小題2分，共30分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的表格內錯選、多選或未選均無分。1.觸發(fā)器與組合邏輯電路比較（）A.兩者都有記憶能力B.只有組合邏輯電流有記憶能力C.只有觸發(fā)器有記憶能力D.兩者都沒有記憶能力2.與非門構成的基本RS觸發(fā)器，輸入信號=0,