?電子技術(shù)根底(gēndǐ)?

電子教案主編范國偉中等職業(yè)教育(jiàoyù)電類專業(yè)規(guī)劃教材第一頁，共133頁。1電子(diànzǐ)技術(shù)根底第一章半導(dǎo)體二極管和三極管第二章根本放大電路第三章集成運(yùn)算放大器第四章直流穩(wěn)壓電源第五章晶閘管電路第六章門電路及組合(zǔhé)邏輯電路第七章觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路第八章數(shù)字技術(shù)的常用電路第二頁，共133頁。2第1章半導(dǎo)體二極管和三極管1．1半導(dǎo)體的根本知識(shí)在我們?nèi)粘＝佑|的物質(zhì)中，一類是電阻率很小，容易導(dǎo)電的金屬，如金、銀、銅、錫等，這類物質(zhì)叫做導(dǎo)體；另一類是電阻率很大，幾乎不能導(dǎo)電的物質(zhì)，如橡膠、陶瓷、玻璃等，這類物質(zhì)叫絕緣體。但是在自然界里面，還有一些(yīxiē)物質(zhì)，它們的導(dǎo)電本領(lǐng)即電阻率，處在導(dǎo)體和絕緣體之間，這種物質(zhì)我們叫它為半導(dǎo)體。目前用來制造晶體管的材料主要有鍺、硅等。第三頁，共133頁。31．1．1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電(dǎodiàn)方式半導(dǎo)體中載流子有兩種：一種是帶負(fù)電的自由電子(diànzǐ)，另一種是帶正電的空穴，它們數(shù)目相等，但總數(shù)不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬導(dǎo)體中載流子的數(shù)量，所以半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能比導(dǎo)體差而比絕緣體好。在金屬導(dǎo)體中導(dǎo)電的是自由電子(diànzǐ)，而在半導(dǎo)體中，電子(diànzǐ)和空穴是同時(shí)參與導(dǎo)電的，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的重要特征。第四頁，共133頁。41．1．2、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體1、N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體，又稱為(chēnɡwéi)電子型半導(dǎo)體。是在純潔半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元素〔如磷元素〕制成的，其中含有數(shù)量較多的帶負(fù)電的自由電子，還有少量的帶正電的粒子〔稱為(chēnɡwéi)空穴〕。即在N型半導(dǎo)體中電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。2、P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體，又稱為(chēnɡwéi)空穴型半導(dǎo)體。是在純潔半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素〔如硼元素〕制成的，其中含有數(shù)量較多的帶正電的粒子〔稱為(chēnɡwéi)空穴〕，還有少量的帶負(fù)電的自由電子。即在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。第五頁，共133頁。51．1．3、PN結(jié)及其單向(dānxiànɡ)導(dǎo)電性PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)在未加外電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)處于動(dòng)態(tài)平衡，通過PN結(jié)的電流為零。當(dāng)電源(diànyuán)正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)時(shí)，稱為給PN結(jié)加正向電壓或正向偏置;

當(dāng)電源(diànyuán)正極接N區(qū)、負(fù)極接P區(qū)時(shí)，稱為給PN結(jié)加反向電壓或反向偏置。第六頁，共133頁。61．2半導(dǎo)體二極管1．2．1、二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)和類型二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，即將一個(gè)PN結(jié)加上兩條電極引線做成管芯，并用管殼封裝而成。P型區(qū)的引出線稱為正極或陽極，N型區(qū)的引出線稱為負(fù)極或陰極，它的文字符號(hào)為“V〞，圖形符號(hào)如圖1—4所示，圖形中箭頭(jiàntóu)表示PN結(jié)正向電流的方向。第七頁，共133頁。7二極管的符號(hào)(fúhào)和類型二極管有許多類型，根據(jù)制作(zhìzuò)材料的不同，二極管可分為硅管和鍺管；按工藝可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型；按用途可分為整流二極管、檢波二極管、光電二極管、開關(guān)二極管、激光二極管等。第八頁，共133頁。81．2．2、二極管的伏安特性(tèxìng)曲線1、正向特性當(dāng)正向電壓升高到一定值Uth以后內(nèi)電場(chǎng)被顯著減弱，正向電流才有明顯增加,Uth被稱為門限電壓或閥電壓。Uth視二極管材料和溫度的不同而不同，常溫下，硅管一般為0.5V左右(zuǒyòu)，鍺管為0.2V左右(zuǒyòu)。2、反向特性當(dāng)二極管兩端外加反向電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)進(jìn)一步增強(qiáng)，使擴(kuò)散更難進(jìn)行。這時(shí)只有少數(shù)載流子在反向電壓作用下的漂移運(yùn)動(dòng)形成微弱的反向電流IR。反向電流很小，常溫下，小功率硅管的反向電流在nA數(shù)量級(jí)，鍺管的反向電流在μA數(shù)量級(jí)。第九頁，共133頁。91．3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓二極管又叫穩(wěn)壓管，它是用特殊工藝制造的面接觸型硅半導(dǎo)體二極管，它既具有普通二極管的單向?qū)щ?dǎodiàn)特性，又可工作于反向擊穿狀態(tài)。在反向電壓較低時(shí)，穩(wěn)壓二極管截止；當(dāng)反向電壓到達(dá)一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然增大，穩(wěn)壓二極管進(jìn)入擊穿區(qū)，此時(shí)即使反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，穩(wěn)壓二極管兩端的反向電壓也能保持根本不變，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。其被反向擊穿后，當(dāng)外加電壓減小或消失時(shí)，PN結(jié)能自動(dòng)恢復(fù)而不至于損壞。但假設(shè)反向電流增大到一定數(shù)值后，穩(wěn)壓二極管那么會(huì)被徹底擊穿而損壞。穩(wěn)壓管主要用于電路的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和直流電源電路中，常用的有2CW型和2DW型。第十頁，共133頁。101．4半導(dǎo)體三極管1．4．1、三極管的結(jié)構(gòu)(jiégòu)、符號(hào)和類型半導(dǎo)體三極管也稱為晶體管，它是電子線路中的主要放大元件。三極管好似是兩個(gè)反向串聯(lián)的PN結(jié)。但是如果把兩個(gè)孤立的PN結(jié)，比方兩個(gè)二極管反向串聯(lián)起來，是不會(huì)有放大作用的。第十一頁，共133頁。111．4．2、三極管的電流(diànliú)放大作用1、具有放大作用的條件要使三極管具有電流放大作用，必須給三極管加上適宜的工作電壓，即：使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。也就是說發(fā)射結(jié)的P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源的正極。三極管放大電路不管采用哪種管型和哪種電路形式，都要滿足這個(gè)根本條件。即對(duì)于NPN型三極管，c、b、e三個(gè)電極的電位必須符合(fúhé)：UC＞UB＞UE；對(duì)于PNP型三極管，電源的極性與NPN型相反，應(yīng)符合(fúhé)UC＜UB＜UE。第十二頁，共133頁。122、電流放大(fàngdà)作用β就是三極管的共發(fā)射極電路的電流放大系數(shù)。在表1—4中，當(dāng)IB=0時(shí)，IC不等于零，這時(shí)的IC值叫做穿透電流，用ICEO表示。所謂穿透電流就是當(dāng)基極開路，在發(fā)射極與集電極之間加一電壓(diànyā)時(shí)流過集電極的電流。穿透電流對(duì)溫度很敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)，它就顯著增加。選擇三極管時(shí)，一般希望ICEO小，β選在40~100為宜。如有特殊需要可自行選擇。第十三頁，共133頁。131．4．3、三極管的伏安特性(tèxìng)曲線1、輸入特性曲線輸入特性曲線是指當(dāng)三極管的集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE保持一定時(shí)，加在基極(jījí)和發(fā)射極之間的電壓UBE和基極(jījí)電流IB之間的關(guān)系曲線。2、輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線是指當(dāng)基極(jījí)電流IB為常數(shù)時(shí)，三極管集電極電流與集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE之間的關(guān)系曲線。第十四頁，共133頁。141．5其他(qítā)半導(dǎo)體器件1．5．1、場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管是一個(gè)電壓控制器件，它是利用場(chǎng)效應(yīng)原理工作的晶體管，可分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。1．5．2、發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的光發(fā)射器件，簡(jiǎn)稱LED,它是由鎵、砷、磷等元素的化合物制成。這些材料構(gòu)成的PN加上正向電壓時(shí)，就會(huì)發(fā)出光來，光的顏色取決于制造所用的材料。1．5．3、光電二極管光電二極管又稱光敏二極管。它的管殼上備有一個(gè)玻璃窗口，以便于接受光照。其特點(diǎn)是，當(dāng)光線照射于它的PN結(jié)時(shí)，可以成對(duì)地產(chǎn)生自由電子和空穴，使半導(dǎo)體中少數(shù)載流子的濃度提高。還有開關(guān)二極管、變?nèi)?biànrónɡ)二極管、隧道二極管等。第十五頁，共133頁。15第2章根本放大(fàngdà)電路2．1根本放大電路(diànlù)的組成在三極管放大電路(diànlù)中，因?yàn)樗c外部電源、信號(hào)源及元件的電路(diànlù)組合方式不同，所以它的工作特性也不同。按照輸入電路(diànlù)與輸出電路(diànlù)的交流信號(hào)公共端的不同，三極管放大電路(diànlù)可分為共發(fā)射極、共基極和共集電極三種根本放大電路(diànlù)。這種接法上的改變使放大電路(diànlù)的性能發(fā)生了變化，并各具特色。第十六頁，共133頁。162．1．1、共發(fā)射極根本(gēnběn)放大電路三極管處于放大狀態(tài)時(shí)必須滿足發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置的外部條件，對(duì)三極管放大電路來說也是如此。由三極管V組成的共發(fā)射極放大電路〔又稱固定偏置電路〕。由以下圖可見電路中只有一個(gè)(yīɡè)放大器件，且以三極管的發(fā)射極作為輸入回路和輸出回路的公共電極，故稱為共發(fā)射極放大電路。第十七頁，共133頁。17共發(fā)射極放大電路(diànlù)的特點(diǎn)是：1、具有較高的放大倍數(shù)；2、輸入和輸出信號(hào)相位相反；3、輸入電阻不高；4、輸出電阻取決于Rc的數(shù)值。假設(shè)要減小輸出電阻，需要(xūyào)減小Rc的阻值，這將影響電路的放大倍數(shù)。第十八頁，共133頁。182．2共發(fā)射極放大電路(diànlù)的分析為了進(jìn)一步理解放大電路性能，需要對(duì)放大電路進(jìn)行必要的定量分析。分析方法較多，這里只介紹近似估算法和圖解分析法兩種。在放大電路中，直流量和交流(jiāoliú)量共存。由于電容、電感等電抗元件的存在，直流量所流經(jīng)的通路與交流(jiāoliú)信號(hào)所流經(jīng)的通路是不完全相同的。為了研究問題方便起見，常把放大電路分成直流通路和交流(jiāoliú)通路分開來研究。第十九頁，共133頁。192．3靜態(tài)(jìngtài)工作點(diǎn)的設(shè)置和穩(wěn)定信號(hào)在放大過程中，總是希望信號(hào)的幅值得到增大而信號(hào)的波形不變。假設(shè)信號(hào)經(jīng)過放大器后，輸出信號(hào)的波形與輸入信號(hào)相差很遠(yuǎn)，放大就顯得沒有意義了。輸出波形與輸入波形不完全一致稱為波形失真。由于特性曲線非線性引起的波形失真稱為非線性失真。產(chǎn)生(chǎnshēng)非線性失真的原因與靜態(tài)工作點(diǎn)選擇得是否適宜。第二十頁，共133頁。202．4阻容耦合多級(jí)放大(fàngdà)電路由于單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)有限，不能滿足實(shí)際的需要，因此實(shí)用的放大電路都是由多級(jí)組成的。多級(jí)放大器通常可分為兩大局部，即電壓(diànyā)放大(小信號(hào)放大)和功率放大(大信號(hào)放大)。第二十一頁，共133頁。212．5放大(fàngdà)電路中的負(fù)反響負(fù)反響在電子線路中的應(yīng)用十分廣泛，幾乎所有的實(shí)用放大器，都引入負(fù)反響。因此了解負(fù)反響對(duì)放大電路的影響，是十分必要的。反響：可描述為將放大電路的輸出量〔電壓或電流〕的一局部或全部，通過一定的方式送回放大電路的輸入端。我們有時(shí)(yǒushí)把引入反響的放大電路稱為閉環(huán)放大器，沒有引入反響的稱為開環(huán)放大器。第二十二頁，共133頁。22反響的極性與類型(lèixíng)的判斷判別反響極性通常采用電壓瞬時(shí)極性法。簡(jiǎn)單地說就是先將反響網(wǎng)絡(luò)與放大(fàngdà)電路的輸入段斷開，然后設(shè)定輸入信號(hào)有一個(gè)正極性的變化，再看反響回來的量是正極性的還是負(fù)極性的，假設(shè)是負(fù)極性，那么表示反響量是削弱輸入信號(hào)，因此是負(fù)反響。反之那么為正反響。負(fù)反響的四種根本形式1、電壓串聯(lián)負(fù)反響2、電流串聯(lián)負(fù)反響3、電壓并聯(lián)負(fù)反響4、電流并聯(lián)負(fù)反響第二十三頁，共133頁。232．6功率(gōnglǜ)放大器前面已經(jīng)介紹了一些根本放大電路，經(jīng)過這些放大電路處理后的信號(hào)，往往要送到負(fù)載，去驅(qū)動(dòng)一定的裝置。例如(lìrú)，收音機(jī)中揚(yáng)聲器的音圈、電動(dòng)機(jī)控制繞組、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或電視機(jī)的掃描偏轉(zhuǎn)線圈等。這時(shí)我們要考慮的不僅僅是輸出的電壓或電流的大小，而是要有一定的功率輸出，才能使這些負(fù)載正常工作。這類主要用于向負(fù)載提供功率的放大電路常稱為功率放大電路。第二十四頁，共133頁。242．6．1、對(duì)功率(gōnglǜ)放大器的要求1、輸出功率大：功率放大電路的任務(wù)是向負(fù)載提供足夠大的功率。2、效率(xiàolǜ)高：功率放大器的效率(xiàolǜ)是輸出功率與直流電源提供的直流功率之比。3、非線性失真小：為使輸出功率大，功率放大器采用的三極管均應(yīng)工作在大信號(hào)狀態(tài)下。第二十五頁，共133頁。252．6．2、功率(gōnglǜ)放大器的分類1、按放大電路的頻率可分為：低頻功率放大電路和高頻功率放大電路。2、按功率放大電路中三極管導(dǎo)通時(shí)間的不同可分為：甲類功率放大電路、乙類功率放大電路和甲乙類功率放大電路。3、按功率放大電路輸出端的(duāndì)特點(diǎn)可分為：有輸出變壓器功率放大電路、無輸出變壓器功率放大電路〔又稱OTL功率放大電路〕、無輸出電容器功率放大電路〔又稱OCL功率放大電路〕和橋接無輸出變壓器功率放大電路〔又稱BTL功率放大電路〕。第二十六頁，共133頁。262．7正弦波振蕩電路(zhèndànɡdiànlù)許多技術(shù)領(lǐng)域中都要用到不同大小、不同頻率的正弦信號(hào)。例如：在無線電通信、播送和電視中需要用正弦信號(hào)來作為載波，以便把語言、音樂和圖象信號(hào)調(diào)制(tiáozhì)到載波上，然后轉(zhuǎn)換為電磁波發(fā)射出去；又例如：在電子測(cè)量中也經(jīng)常需要用到各種頻段的正弦信號(hào)發(fā)生器。因此，就需要有一種便于產(chǎn)生各種不同大小的正弦信號(hào)的電路，這種電路就是我們?cè)谶@一節(jié)要討論的正弦波振蕩電路。第二十七頁，共133頁。272．7．1．振蕩(zhèndàng)的根本概念振蕩電路的根本組成〔1〕放大電路沒有放大就不可能產(chǎn)生正弦波振蕩，它是滿足幅值平衡條件必不可少的電路。放大電路必須結(jié)構(gòu)合理，靜態(tài)工作點(diǎn)選擇適當(dāng)，以保證放大電路具有放大作用。〔2〕正反響電路其作用主要用來滿足自激振蕩的相位條件。〔3〕選頻電路起振時(shí)，電路中激起的電壓和電流的變化往往是非正弦的，含有各種頻率的諧波分量，因此輸出(shūchū)的信號(hào)也將是含有不同諧波成分的非正弦波。〔4〕穩(wěn)幅電路其作用是使振蕩幅值穩(wěn)定，改善波形。第二十八頁，共133頁。28振蕩電路(zhèndànɡdiànlù)的種類LC正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路的構(gòu)成與RC正弦波振蕩電路相同，包括有放大電路、正反響網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。這里的選頻網(wǎng)絡(luò)是由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成。RC正弦波振蕩電路當(dāng)LC振蕩器用于低頻(dīpín)振蕩時(shí)，所需L和C的數(shù)值均應(yīng)加大，這種損耗小的大電感和大容量電容制作困難。而使用RC振蕩器卻顯得方便而經(jīng)濟(jì)。石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路具有非常穩(wěn)定的固有頻率。對(duì)于振蕩頻率的穩(wěn)定性要求高的電路,應(yīng)選用石英晶體作選頻網(wǎng)絡(luò)。第二十九頁，共133頁。29第3章集成(jíchénɡ)運(yùn)算放大器應(yīng)用半導(dǎo)體制造工藝把晶體管、電阻、電容以及電路的連線都做在同一塊硅片上，然后(ránhòu)封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，這樣制成的電子電路稱為集成電路。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，性能好，功耗低，而且元件之間引線短，焊點(diǎn)少，因而提高了工作的可靠性和靈活性，實(shí)現(xiàn)了元件、電路和系統(tǒng)的三結(jié)合，為電子技術(shù)的應(yīng)用開辟了一個(gè)新時(shí)代。第三十頁，共133頁。303．1集成(jíchénɡ)運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單介紹集成運(yùn)算放大器〔OperationalAmplifier〕簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放，是由多級(jí)直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路。它的增益高〔可達(dá)60~180dB〕，輸入電阻大〔幾十千歐至百萬(bǎiwàn)兆歐〕，輸出電阻低〔幾十歐〕，共模抑制比高〔60~170dB〕，失調(diào)與飄移小，而且還具有輸入電壓為零時(shí)輸出電壓亦為零的特點(diǎn)，適用于正，負(fù)兩種極性信號(hào)的輸入和輸出。第三十一頁，共133頁。313.1.1、集成(jíchénɡ)運(yùn)算放大器的組成與分類1、集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器的種類很多，電路也各不相同，但根本結(jié)構(gòu)一般都由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四個(gè)局部(júbù)組成2、集成運(yùn)算放大器的分類按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來分，集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類:〔1〕通用型運(yùn)算放大器〔2〕高阻型運(yùn)算放大器〔3〕低溫漂型運(yùn)算放大器〔4〕高速型運(yùn)算放大器〔5〕低功耗型運(yùn)算放大器〔6〕高壓大功率型運(yùn)算放大器第三十二頁，共133頁。323.1.2、集成(jíchénɡ)運(yùn)算放大器的主要參數(shù)1、輸入失調(diào)電壓Uio2、輸入失調(diào)電流Iio3、最大差模輸入電壓Uidm4、最大共模輸入電壓Uicm5、轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)速率Sr6、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Auo7、最大輸出電壓UOPP8、差模輸入電阻γid9、輸出電阻γO10、共模抑制比KCMR第三十三頁，共133頁。333.1.3、集成運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的傳輸特性集成運(yùn)放的傳輸特性就是集成運(yùn)放的輸出與輸入的關(guān)系特性。它可以分為兩個(gè)(liǎnɡɡè)區(qū)域：線性區(qū)和非線性區(qū)，如以下圖所示。1、線性區(qū)在線性區(qū)，構(gòu)成集成運(yùn)放的放大管工作在放大區(qū)，集成運(yùn)放傳輸特性呈放大關(guān)系，可以用公式來表示 Uo=Auo〔U+—U〕 U+——同相輸入端的電壓U——反相輸入端的電壓Auo——開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Uo——運(yùn)算放大器的輸出電壓由于集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)都非常大，而輸出又為有限值，所以集成運(yùn)放的線性區(qū)比較窄。圖3—3集成運(yùn)放的傳輸特性2、非線性區(qū)當(dāng)集成運(yùn)放的輸入信號(hào)較大時(shí)，構(gòu)成集成運(yùn)放的放大管那么工作在飽和區(qū)，所以集成運(yùn)放的輸出到達(dá)了正負(fù)最大值。這個(gè)區(qū)域稱為非線性區(qū)。此時(shí)，當(dāng)Ui＞0，即U+＞U時(shí)，Uo=+UoM，即正飽和。當(dāng)Ui＜0，即U+＜U時(shí)，Uo=—UoM，即負(fù)飽和。第三十四頁，共133頁。343.1.4、理想(lǐxiǎng)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)1、集成運(yùn)算放大電路的理想模型在分析運(yùn)算放大器時(shí)為了便于分析和計(jì)算，一般可將它視為一個(gè)理想運(yùn)算放大器。理想運(yùn)算放大器的主要條件為：開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)(bèishù)：Auo→∞差模輸入電阻：γid→∞輸出電阻：γO→0共模抑制比：KCMR→∞輸入偏置電流IB1=IB2=0第三十五頁，共133頁。352、理想集成運(yùn)算(yùnsuàn)放大器線性區(qū)的特點(diǎn)〔1〕因?yàn)槔硐脒\(yùn)算放大電路的輸入偏置電流為零和輸入電阻為無窮大，那么該電路不會(huì)向外部電路索取任何電流，所以流入放大器反相輸入端和同相輸入端的電流為零。也就是說集成運(yùn)算放大電路是與電路相連接的，但輸入電流又近似為零，相當(dāng)于斷開一樣，故通常稱為“虛斷〞。〔2〕因?yàn)殚_環(huán)差模電壓放大倍數(shù)為無窮大，所以當(dāng)輸出電壓為有限值時(shí)，差模輸入電壓=0，即。也就是說集成運(yùn)算放大電路兩個(gè)輸入端對(duì)地的電壓總是相等的。二者不接地，但電位又總相等，相當(dāng)于短路，通常稱為“虛短〞。如果(rúguǒ)同相輸入端接地〔或通過電阻接地〕，即，那么反相輸入端電位也為零，但又不接地，那么稱為“虛地〞。第三十六頁，共133頁。363．2根本(gēnběn)集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大器因信號(hào)(xìnhào)輸入的方式不同而分為反相輸入和同相輸入兩種根本電路。本節(jié)討論這兩種根本電路的特性，并通過對(duì)它們的討論說明集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)和分析方法。第三十七頁，共133頁。373.2.1、反相輸入(shūrù)比例集成運(yùn)算放大器反相輸入比例運(yùn)算放大電路(diànlù)的特點(diǎn)：〔1〕反相端為虛地，所以共模輸入可視為0，對(duì)運(yùn)放共模抑制比要求低；〔2〕輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)；〔3〕要求放大倍數(shù)較大時(shí)，反響電阻阻值高，穩(wěn)定性差；〔4〕如果要求放大倍數(shù)100，那么R1=100kΩ，Rf=10MΩ。第三十八頁，共133頁。383.2.2、同相輸入比例(bǐlì)集成運(yùn)算放大器同相比例運(yùn)算放大電路的特點(diǎn)：(1)輸入電阻高；(2)由于(yóuyú)UP=Ui=UN(電路的共模輸入信號(hào)高)，因此集成運(yùn)放的共模抑制比要求高。第三十九頁，共133頁。393．3集成運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的應(yīng)用集成運(yùn)算放大器最早用于模擬電子計(jì)算機(jī)中，完成對(duì)信號(hào)的加減、乘除、微分、積分等運(yùn)算。近代集成運(yùn)算放大器的開展，使得運(yùn)算放大器的應(yīng)用(yìngyòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出運(yùn)算范疇，而在各種模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)的測(cè)量、處理、產(chǎn)生、變換等方面都獲得廣泛的應(yīng)用(yìngyòng)。本節(jié)主要介紹運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算、處理、產(chǎn)生等方面的應(yīng)用(yìngyòng)電路。第四十頁，共133頁。403.3.1、集成(jíchénɡ)運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算

方面的應(yīng)用1、加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算又叫求和運(yùn)算，在反相比例運(yùn)算放大器的根底(gēndǐ)上增加幾個(gè)輸入支路便組成了反相加法運(yùn)算電路，也稱反相加法器。2、減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路是實(shí)現(xiàn)假設(shè)干個(gè)輸入信號(hào)相減功能的電路，常用差動(dòng)輸入方式來實(shí)現(xiàn)，第四十一頁，共133頁。413.3.2、集成(jíchénɡ)運(yùn)算放大器在信號(hào)處理

方面的應(yīng)用運(yùn)算放大器除了能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算外，還能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。信號(hào)處理電路的種類很多，這里只介紹電壓(diànyā)比較器。電壓(diànyā)比較器是將輸入端的模擬信號(hào)ui和一個(gè)參考電壓(diànyā)UR進(jìn)行幅度比較，輸出上下電平〔壓〕的電路，第四十二頁，共133頁。423.3.3、集成運(yùn)算放大器在波形產(chǎn)生(chǎnshēng)

方面的應(yīng)用集成運(yùn)算放大器與一些外接元件組合，可以靈活地產(chǎn)生各種不同波形、不同頻率的周期振蕩信號(hào)。這里只介紹集成運(yùn)放正弦波振蕩器。用集成運(yùn)算放大器來代替其中的兩級(jí)放大器同樣可組成正弦波振蕩電路，如圖3—12所示。圖中左邊的電路構(gòu)成RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，右邊那么為集成運(yùn)算放大電路。集成運(yùn)算放大電路和電阻R1與R2組成了電壓串聯(lián)負(fù)反響放大電路，其電壓放大倍數(shù)。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)引入正反響到同相輸入(shūrù)端，這一局部既是選頻電路，又是正反響網(wǎng)絡(luò)。中選頻電路元件參數(shù)滿足R1=R2=R時(shí)，由第二章的知識(shí)可知，該電路諧振頻率為，改變R或C的數(shù)值，就可改變振蕩電路的頻率。第四十三頁，共133頁。433．4使用(shǐyòng)運(yùn)算放大器的注意問題1、辯認(rèn)管腳，以便正確連線。2、用萬用表的電阻擋〔“×100Ω〞或“×1kΩ〞擋〕，對(duì)照管腳測(cè)試有無短路和斷路現(xiàn)象。3、對(duì)于內(nèi)部無自動(dòng)穩(wěn)零措施的運(yùn)放需外加調(diào)零電路，使之在輸入信號(hào)為零時(shí)輸出電壓也為零。4、對(duì)于單電源供電的運(yùn)放，有時(shí)還需在輸入端加直流偏置電壓，設(shè)置適宜的靜態(tài)輸出電壓，以便能放大正、負(fù)兩個(gè)方向的變化信號(hào)。5、為防止電路產(chǎn)生(chǎnshēng)自激振蕩，應(yīng)在集成運(yùn)放的電源端加上去耦電容。有的集成運(yùn)放還需外接補(bǔ)償電容C。第四十四頁，共133頁。44第4章直流穩(wěn)壓電源將交流電變換為直流電的過程叫做整流，進(jìn)行整流的設(shè)備叫做整流器，如以下圖。整流器一般由四局部組成(zǔchénɡ)：1、整流變壓器把輸入的交流電壓變?yōu)檎麟娐匪蟮碾妷褐怠?、整流電路由整流器件組成(zǔchénɡ)，它把交流電變成方向不變，但大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)直流電。3、濾波電路把脈動(dòng)的直流電變?yōu)槠交闹绷麟姟?、穩(wěn)壓電路保持穩(wěn)定的直流電壓供給負(fù)載。第四十五頁，共133頁。454．1單相整流(zhěngliú)電路在單相(dānxiānɡ)整流電路中，常用的整流形式有半波，全波，橋式與倍壓等幾種，這些整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詠韺⒔涣麟娮儞Q為直流電，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵器件。這種用作整流的二極管稱為整流二極管，簡(jiǎn)稱整流管。第四十六頁，共133頁。464.1.1、單相(dānxiānɡ)半波整流電路1、工作原理：在交流電一個(gè)周期內(nèi),二極管半個(gè)周期導(dǎo)通半個(gè)周期截止,以后周期重復(fù)上述過程負(fù)載RL上電流和電壓波形如圖4-3所示。由于該電路輸出的脈動(dòng)直流電的波形是輸入的交流電波形的一半，故稱為半波整流電路。2、負(fù)載RL上的直流電壓和電源的計(jì)算依據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)或?qū)嶒?yàn)都可以證明,單相半波整流電路中,輸出到負(fù)載RL上的半波脈動(dòng)直流電壓平均值UL23、整流二極管上的電流和最大反向(fǎnxiànɡ)電壓由于二極管在u2負(fù)半周時(shí)截止,承受全部u2反向(fǎnxiànɡ)電壓,所以二極管所承受的最大反向(fǎnxiànɡ)電壓URM就是u2的峰值，即URM≈2第四十七頁，共133頁。474.1.2、單相全波整流(zhěngliú)電路單相全波整流電路實(shí)際上是由兩個(gè)單相半波電路組成,電路如右圖所示:在整流變壓器次級(jí)引出兩個(gè)電壓u2a和u2b,以0點(diǎn)為參考點(diǎn)，兩電壓大小相等，相位相反。1、工作原理由此可見:在交流電一個(gè)周期內(nèi),二極管V1和V2交替導(dǎo)通,負(fù)載(fùzài)電流IL=IL1＋I(xiàn)L2。因此，負(fù)載(fùzài)RL上得到全波脈動(dòng)直流電壓和電流2、負(fù)載(fùzài)RL上的直流電壓和電流的計(jì)算UL23、整流二極管上的電流和最大反向電壓URM2第四十八頁，共133頁。484.1.3、單相橋式整流(zhěngliú)電路單相橋式整流電路如右圖所示:電路中四只二極管接成電橋形式，所以被稱為橋式整流電路1、工作原理由此可見:在交流輸入電壓的正負(fù)半周，都有同一方向的電流流過RL。四個(gè)二極管中，兩個(gè)兩個(gè)輪流導(dǎo)通，IL=IL1＋I(xiàn)L2，在負(fù)載上得到全波脈動(dòng)(màidòng)的直流電壓和電流。2、負(fù)載RL上直流電壓和電流計(jì)算UL23、整流二極管上的電流和最大反向電壓URM2第四十九頁，共133頁。494．2三相整流(zhěngliú)電路前面我們討論的都是單相整流電路，它們的輸出功率一般不超過幾千瓦，如果負(fù)載功率太大，將會(huì)影響電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡。目前工礦企業(yè)中使用的大功率直流電源，大多數(shù)是從三相整流電路得來的。三相整流電路具有輸出電壓脈動(dòng)小，輸出功率大，變壓器利用率高并能使相電網(wǎng)的負(fù)荷平衡等優(yōu)點(diǎn)，在電氣設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。三相整流電路有多種類型，而三相半波整流電路是最根本(gēnběn)的，其他類型都是由三相半波整流電路以不同方式組合成的。第五十頁，共133頁。504．2．1、三相(sānxiānɡ)半波整流電路右圖是一個(gè)三相半波整流電路。通常變壓器的初級(jí)繞組接成三角形，次級(jí)繞組接成星形。次級(jí)繞組的相電壓是三相對(duì)稱電壓并按正弦規(guī)律變化，彼此相位差為120°,電壓波形如圖4-14a所示:有時(shí)也可直接由三相四線制的交流電網(wǎng)供電。三只整流二極管V1,V3和V5的負(fù)極接在一起。通常稱作共陰極接法。負(fù)載電阻RL一端(yīduān)接K點(diǎn),另一端(yīduān)接中性點(diǎn)N而構(gòu)成回路。第五十一頁，共133頁。514．2．2、三相橋式整流(zhěngliú)電路右圖是應(yīng)用最多的三相橋式整流電路，它是兩個(gè)(liǎnɡɡè)三相半波整流電路串聯(lián)組合成的。二極管V1,V3,V5組成共陰極聯(lián)接的三相半波整流電路，二極管V2，V4，V6組成共陽極聯(lián)接的三相半波整流電路。負(fù)載RL接在E，F(xiàn)點(diǎn)。第五十二頁，共133頁。524.2.3、帶平衡電抗器的雙反星形

整流(zhěngliú)電路右圖是帶平衡電抗器的雙反星形整流電路。變壓器次級(jí)有A,B兩組繞組,A組的U,V,W和B組的U,′V′,W′的相電壓大小相等。相位相反〔同名端相反〕，電壓波形如圖4-20a所示，由于兩組繞組都接成星形故稱“雙反星形〞。這了解決兩組電流平衡問題，使兩組三相半波整流電路并聯(lián)工作，特設(shè)置了平衡電抗器LP,LP的兩端(liǎnɡduān)繞組的中性點(diǎn)N和N′，其中點(diǎn)O作為一個(gè)輸出端接負(fù)載RL,6個(gè)二極管作共陰極連接并接到RL另一端。第五十三頁，共133頁。534．3濾波(lǜbō)電路前面我們討論的幾種整流電路，雖然它們都可以把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但是所輸出的都是脈動(dòng)直流電壓，其中含有較大的交流萬分，因此這種不平滑的直流電僅能在電鍍、電焊、蓄電池充電等要求不高的設(shè)備中使用，而對(duì)于有些儀器儀表及電氣設(shè)備等，往往要求直流電壓和電流比較平滑，因此必須把脈動(dòng)的直流電變?yōu)槠交闹绷麟姟１４婷}動(dòng)電壓的直流成分，盡可能濾除它的交流成分，這就是濾波。這樣的電路叫做(jiàozuò)濾波電路〔也叫濾波器〕。濾波電路直接在整流電路后面，它通常由電容器，電感器和電阻器按照一定的方式組合而成。常用的濾波電路結(jié)構(gòu)如圖4-22所示。第五十四頁，共133頁。544．3．1、電容濾波(lǜbō)電路右圖是單相橋式整流電容濾波電路,電容器C并聯(lián)在負(fù)載兩端。根據(jù)(gēnjù)電路知識(shí)我們知道:電容器在電路中有儲(chǔ)存和釋放能量作用,電流供給的電壓升高時(shí),它把局部能量?jī)?chǔ)存起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來，從而減少脈動(dòng)成分，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容器具有濾波的作用。第五十五頁，共133頁。554．3．2、電感(diànɡǎn)濾波電路電容濾波在大電流工作時(shí)濾波效果較好,當(dāng)一些電氣設(shè)備需要脈動(dòng)小,輸出電流大的直流電時(shí),往往采用電感濾波電路,即在整流輸出電路中串聯(lián)(chuànlián)帶鐵芯的大電感線圈。稱為阻流圈,如右圖a。我們知道:電感線圈的直流電阻很小,所以脈動(dòng)電壓中直流分量很容易通過電感線圈,幾乎全部加到負(fù)載上,而電感線圈對(duì)交流的阻抗很大,因此脈動(dòng)電壓中交流分量很難通過電感線圈,大局部降落在鐵芯線圈上。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,線圈上通過變化的電流時(shí),它的兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)來阻礙電流變化,當(dāng)整流輸出電流由小增大時(shí),它的抑制作用使電流只能緩慢上升；而整流輸出電流減小時(shí),它又使電流只能緩慢下降,這樣就使得整流輸出電流變化平緩,其輸出電壓平滑性比電容濾波好，第五十六頁，共133頁。564．3．3、復(fù)式濾波(lǜbō)電路復(fù)式濾波電路是用電容器和電感器、電阻器組成的濾波器、通常有LC型、LCπ型、RCπ型幾種。它的濾波效果比單一使用電容或電感濾波要好得多，其應(yīng)用較為廣泛(guǎngfàn)。以下圖是LC型濾波電路，它由電感濾波和電容濾波組成，脈動(dòng)電壓經(jīng)過雙重濾波作用，使交流分量大局部被電感器阻止，即使有小局部通過電感器，再經(jīng)過電容濾波，這樣負(fù)載上交流分時(shí)很小，到達(dá)濾除交流成分目的。第五十七頁，共133頁。57第5章晶閘管電路(diànlù)硅晶體閘流管簡(jiǎn)稱晶閘管，俗稱可控硅。它是一種大功率的變流新器件(qìjiàn)，主要用于大功率的交流電能與直流電能的相互轉(zhuǎn)換——將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，其輸出的直流電壓具有可控性；將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，稱為逆變。晶閘管廣泛用在交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)交直流開關(guān)等方面。20世紀(jì)60年代以來，晶閘管研制和應(yīng)用開展很快，特變是近年來在電力牽引、交流傳動(dòng)與控制技術(shù)中，晶閘管器件(qìjiàn)都起著十分關(guān)鍵的作用，晶閘管變流技術(shù)正向著集成化、模塊化方向開展。本章重點(diǎn)介紹晶閘管的根本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線、主要參數(shù)、單相和三相可控整流、晶閘管的觸發(fā)電路及一些特殊晶閘管的應(yīng)用。第五十八頁，共133頁。585．1晶閘管

5．1．1、晶閘管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)晶閘管的種類較多，有普通型、雙向型、可關(guān)斷型等。在晶閘管整流技術(shù)中使用的主要是普通型，而且普通型晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理也是分析其他晶閘管的根底(gēndǐ)。下面首先介紹普通型晶閘管。普通型晶閘管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖5-1所示。晶閘管有三個(gè)電極：陽極A、陰極K、門極G。第五十九頁，共133頁。595．1．2、晶閘管的工作(gōngzuò)原理不管哪種結(jié)構(gòu)形式的晶閘管,管芯都是由四層(PNPN)半導(dǎo)體和三端(A、G、K)引線構(gòu)成。因此它有三個(gè)PN結(jié),由最外層的P層和N層分別引出陽極和陰極,中間的P層引出門極,如上圖a所示。如果將三個(gè)PN結(jié)和四層半導(dǎo)體看成(kànchénɡ)是由PNP和NPN型兩個(gè)三極管連接而成,如上圖b所示,那么每個(gè)三極管的基極和另一個(gè)三極管的集電極相連,陽極A相當(dāng)于V1管的發(fā)射極,陰極K相當(dāng)于V2管的發(fā)射極,門極相當(dāng)于V2管的基極,那么普通晶閘管不僅具有硅整流二極管正向?qū)ā⒎聪蚪刂瓜嗨频奶匦裕匾氖撬恼驅(qū)ㄊ强梢钥刂频模疬@種控制作用的就是門極。第六十頁，共133頁。605．2晶閘管單相可控整流(zhěngliú)電路如果用全部或局部晶閘管取代第四章討論過的各類整流(zhěngliú)電路中的整流(zhěngliú)二極管，就能夠組成輸出電壓連續(xù)可調(diào)的各類可控整流(zhěngliú)設(shè)備。一般容量在4kW以下的可控整流(zhěngliú)裝置多采用單相可控整流(zhěngliú)，對(duì)大功率的負(fù)載多采用三項(xiàng)可控整流(zhěngliú)。下面先介紹最簡(jiǎn)單、最根本的單相半波可控整流(zhěngliú)電路。第六十一頁，共133頁。615．2．1、單相(dānxiānɡ)半波可控整流電路將單相半波整流電路中的整流二極管換成晶閘管即成單相半波可控整流電路，如右圖所示：RL為負(fù)載電阻,u1和u2為電源變壓器的一次和二次正弦交流電壓(diànyā)。由右圖電路可見，假設(shè)門極不加觸發(fā)電壓(diànyā)，無論在u2的正半周還是負(fù)半周，晶閘管V均不會(huì)導(dǎo)通。假設(shè)在t1時(shí)刻(ωt1=a)將觸發(fā)脈沖uG加到V的門極，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，如果忽略管壓降，那么負(fù)載上得到的電壓(diànyā)等于u2。第六十二頁，共133頁。625．2．2、單相半控橋式整流(zhěngliú)電路將單相橋式整流電路(diànlù)中兩只整流二極管換成兩只晶閘管便組成了單相半控橋式整流電路(diànlù)，如右圖所示。晶閘管V1和V2的陰極接在一起，觸發(fā)脈沖同時(shí)送給兩管的門極，但能被觸發(fā)導(dǎo)通的只能是陽極承受正向電壓的那只晶閘管。第六十三頁，共133頁。635．3晶閘管三相可控整流(zhěngliú)電路對(duì)大功率的負(fù)載，如果用單相可控整流電路，將造成供電線路三相(sānxiānɡ)負(fù)荷的不平衡，影響電網(wǎng)供電質(zhì)量。所以中型以上的整流裝置都采用三相(sānxiānɡ)可控整流。第六十四頁，共133頁。645．3．1、三相(sānxiānɡ)半波可控整流電路三相半波可控整流(zhěngliú)電路如以下圖所示，其中晶閘管V1、V2和V3的陰極連在一起，稱為共陰極接法。這樣連接的V1、V2和V3只有當(dāng)陽極電位最高且門極加觸發(fā)脈沖時(shí)才導(dǎo)通。第六十五頁，共133頁。655．3．2、三相(sānxiānɡ)半控橋式整流電路右圖是最常用的三相半控橋式整流電路圖。圖中6個(gè)整流元件分為兩組：一組是晶閘管V1、V2、V3接成共陰極組,三個(gè)晶閘管的陽極(yángjí)分別接在三相電源上,因此任何時(shí)刻總是一個(gè)晶閘管的陽極電位最高,假設(shè)在其門極加觸發(fā)脈沖,它就會(huì)觸發(fā)導(dǎo)通；另一組是整流二極管V4、V5、V6接成共陽極(yángjí)組,三個(gè)二極管的陰極分別接在三相電源上,因此任何時(shí)刻總又一個(gè)二極管的陰極電位最低而處于導(dǎo)通狀態(tài)。兩組元件中只有一組為晶閘管，故稱為半控整流電路。第六十六頁，共133頁。66補(bǔ)充：負(fù)載(fùzài)類型對(duì)晶閘管整流的影響在前面分析的各種晶閘管可控整流電路中，均假設(shè)負(fù)載是電阻性的。但在實(shí)際中，經(jīng)常遇到的負(fù)載是電感性的，例如各種電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁(lìcí)繞組，各種電感線圈等。有時(shí)負(fù)載是蓄電池〔充電〕或直流電動(dòng)機(jī)的電樞等。這時(shí)電路的工作情況和電阻性負(fù)載又很大的不同。第六十七頁，共133頁。67〔1〕電感性負(fù)載(fùzài)的影響在電感線圈中當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，而且自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流變化的。電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙它增大；電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)又阻礙它減小。也就是說，電感線圈中的電流不能突然增大，也不能突然減小。在晶閘管可控整流電路(diànlù)中，當(dāng)晶閘管〔導(dǎo)通〕陽極上的交流電壓減小過零時(shí)，晶閘管本應(yīng)關(guān)斷，但由于負(fù)載中自感電動(dòng)勢(shì)的作用，電流并沒有同時(shí)為零，而且又可能仍大于晶閘管的維持電流，因而晶閘管不能及時(shí)關(guān)斷。第六十八頁，共133頁。68〔2〕反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載(fùzài)的影響以下圖a所示時(shí)反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載對(duì)晶閘管整流影響(yǐngxiǎng)的電路圖。整流輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)才有電流輸出，其他時(shí)間負(fù)載電流為零，其波形如以下圖b所示。通過此圖進(jìn)一步說明給負(fù)載串聯(lián)濾波電抗器，同時(shí)并上續(xù)流二極管的必要性。第六十九頁，共133頁。695．4晶閘管的觸發(fā)(chùfā)電路由前面討論知道，要使用晶閘管導(dǎo)通除在它的陽極和陰極間加上正向電壓外，還必須在它的門極加上適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號(hào)〔電壓、電流〕。這種對(duì)晶閘管提供觸發(fā)信號(hào)的電路稱為(chēnɡwéi)觸發(fā)電路。觸發(fā)電流的種類很多，有分立元件組成的，也有集成電路組成的。對(duì)觸發(fā)信號(hào)的要求是：上升沿陡，有足夠的功率和一定的寬度、幅度，必須和晶閘管陽極電源電壓同步，以及又一定的移相范圍。第七十頁，共133頁。705．4．1、單結(jié)晶體管觸發(fā)(chùfā)電路單結(jié)晶體管又稱為雙基極二極管,它有一個(gè)發(fā)射極和兩個(gè)基極,在一塊高阻率的N型硅基片上用(shànɡyònɡ)鍍金陶瓷片制作成兩個(gè)接觸電阻很小的極，稱為第一基極〔B1〕和第二基極〔B2〕。而在硅基片的另一側(cè)靠近B2處摻入P型雜質(zhì),并引出一個(gè)鋁質(zhì)電極,稱為發(fā)射極〔E〕。發(fā)射極E對(duì)基極B1、B2就是一個(gè)PN結(jié)，故稱為單結(jié)晶體管，如以下圖a所示，其符號(hào)見以下圖b。第七十一頁，共133頁。715．4．2、晶閘管觸發(fā)(chùfā)電路右圖a所示是常見的同步電壓為鋸齒波的晶體管觸發(fā)電路。在同步電源電壓u2的正半周是(a點(diǎn)為正),二極管V1導(dǎo)通,電容器C1充電,由于二極管正向電阻很小，所以充電很快，當(dāng)u2到達(dá)峰值時(shí)，C1上的電壓也相應(yīng)充到u2的峰值。u2到達(dá)最大值以后，二極管V1便截止，這時(shí)電容器C1通過R、L串聯(lián)回路放電。因?yàn)?yīnwèi)電感L較大，放電較慢，L的作用使放電曲線接近直線，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)C1放電結(jié)束，如此在電容C1兩端便獲得近似的鋸齒波形電壓uC1。第七十二頁，共133頁。725．5晶閘管的選用(xuǎnyòng)和保護(hù)晶閘管的熱容量很小，即它導(dǎo)通時(shí)電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)會(huì)使它的溫度很快上升。前面介紹晶閘管的主要參數(shù)時(shí)都是在規(guī)定(guīdìng)的散熱條件、額定的結(jié)溫下的值。晶閘管承受過電壓、過電流的能力很差，很短時(shí)間的過電壓或過電流有可能使晶閘管損壞。為了保證晶閘管長(zhǎng)時(shí)間平安可靠地工作，除了合理選擇有關(guān)參數(shù)外，還必須采取適當(dāng)?shù)倪^電流、過電壓保護(hù)措施。第七十三頁，共133頁。735．5．1、過電流(diànliú)保護(hù)當(dāng)流過晶閘管的電流有效值超過它的額定通態(tài)平均電流的有效值時(shí)，稱為過電流。產(chǎn)生過電流的原因主要是負(fù)載過大，輸出回路發(fā)生短路等。過電流保護(hù)的意義(yìyì)是當(dāng)發(fā)生過電流時(shí)，能迅速將過電流切斷，以防晶閘管損壞。過電流保護(hù)措施主要有靈敏過電流續(xù)電器保護(hù)、快速熔斷器保護(hù)等，其中采用快速熔斷器較為普遍。第七十四頁，共133頁。745．5．2、過電壓保護(hù)(bǎohù)當(dāng)加在晶閘管上的電壓超過其額定電壓時(shí)稱為過電壓。產(chǎn)生過電壓的因素很多，例如電源變壓器的一次側(cè)斷開‘接通，直流側(cè)感性負(fù)載的切斷，快速熔斷器的熔斷，突然跳閘等，有時(shí)雷電從電網(wǎng)侵入也可能引起(yǐnqǐ)過電壓。如過電壓超過晶閘管的正向或反向轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，就會(huì)使它誤導(dǎo)通〔硬開通〕或反向擊穿〔損壞〕。過電壓保護(hù)措施主要有阻容保護(hù)和非線性電阻保護(hù)。第七十五頁，共133頁。755．6逆變(nìbiàn)和交流調(diào)壓二極管整流、晶閘管可控整流都是將交流電變換為直流電，反之(fǎnzhī)，如果將直流電變換為交流電，即整流的逆過程稱為逆變。利用晶閘管等開關(guān)元件組成的逆變電路分為兩類：一類是有源逆變，它是通過直流電→逆變器→交流電→交流電網(wǎng)，將直流電逆變成和電網(wǎng)同頻率的交流電并反送到交流電網(wǎng)去；另一類是無源逆變，它是通過直流電→逆變器→交流電→用電器，將直流電逆變?yōu)槟骋活l率〔或頻率可調(diào)〕的交流電并直接供給用電器。無源逆變器簡(jiǎn)稱逆變器，其實(shí)逆變器就是變頻器的一種，下面討論這種逆變器。第七十六頁，共133頁。765．6．1、逆變的根本(gēnběn)工作原理逆變器的工作原理如以下圖所示：當(dāng)晶閘管V1和V4被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載上得到左正右負(fù)的電壓UL，如以下圖a所示。當(dāng)V2管和V3管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)〔同時(shí)設(shè)法使V1和V4管承受(chéngshòu)反向電壓而截止〕，負(fù)載上電壓極性就改變，如以下圖b所示。假設(shè)能控制兩組晶閘管的輪流導(dǎo)通，就可將直流電逆變成交流電，只要能控制晶閘管切換的頻率就可實(shí)現(xiàn)變頻。第七十七頁，共133頁。77單相電壓型逆變器電路如以下圖所示。V1和V2兩個(gè)晶閘管作為可控開關(guān)元件,它們輪流導(dǎo)通時(shí),在負(fù)載上就可得到波形為矩形的交流電壓，流過負(fù)載的電流要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)而定，在電感性負(fù)載時(shí)，電流的波形近似正弦波。圖中：L1=L2為同一橋臂上緊耦合的兩個(gè)電感線圈,C1=C2為換流電容,VD1和VD2為續(xù)流用二極管,R為環(huán)流衰減(shuāijiǎn)電阻。第七十八頁，共133頁。78

單相電流型逆變器的根本電路如右圖所示。直流電源上串聯(lián)的大電感使輸入電流Id的波形平直,脈動(dòng)很小，具有電流源的特性。這種逆變器輸出的交流電流為矩形，交流電壓的波形與負(fù)載(fùzài)性質(zhì)有關(guān)，當(dāng)負(fù)載(fùzài)為電感性時(shí)，其波形接近正弦波。圖中，C1＝C2＝C為換流電容，VD5～VD8為隔離二極管，它使電容的放電回路與負(fù)載(fùzài)隔離。第七十九頁，共133頁。795．7．2、單相(dānxiānɡ)交流調(diào)壓右圖a是用兩只普通晶閘管V1和V2反向并聯(lián)而組成的交流調(diào)壓電路。當(dāng)電源電壓u處在正半周時(shí),在t1時(shí)刻〔ωt1=a〕將觸發(fā)脈沖加到V2管的門極,V2管被觸發(fā)導(dǎo)通,此時(shí)V1管陽極(yángjí)承受反向電壓而關(guān)斷。當(dāng)電源電壓u過零時(shí),V2管自然關(guān)斷。在t2時(shí)刻(ωt2=+a)將觸發(fā)脈沖加到V1管的門極,V1管被觸發(fā)導(dǎo)通,此時(shí)V2管承受反向電壓而關(guān)斷。當(dāng)電源電壓u過零時(shí)V1管便自然關(guān)斷,此負(fù)載上得到的電壓波形如上圖b所示。調(diào)節(jié)控制角a便可實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。第八十頁，共133頁。80第6章門電路及組合(zǔhé)邏輯電路在數(shù)字電路中，門電路是最根本的邏輯單元(dānyuán)。邏輯門是能實(shí)現(xiàn)一定邏輯關(guān)系的單元(dānyuán)電路。在數(shù)字電路中，存在三種最根本的邏輯關(guān)系：與邏輯、或邏輯和非邏輯，這三種邏輯關(guān)系所對(duì)應(yīng)的單元(dānyuán)電路為：與門、或門和非門，由這三種邏輯門組合可以構(gòu)成各種復(fù)雜的邏輯電路。第八十一頁，共133頁。816．1．1、與邏輯(luójí)及與門如以下圖(a)所示,由兩個(gè)二極管組成的與門電路。A、B為兩個(gè)輸入端，Y為輸出端。設(shè)UCC為9V，A、B輸入上下(shàngxià)電平，分別為UH=3V，UL=0V，二極管VD1和VD2為理想二極管。由圖可知，A、B中只要有一個(gè)是低電平0V，那么必有一個(gè)二極管是導(dǎo)通的，使Y為0V。A、B同時(shí)為低電平0V，輸出Y為0V。只有當(dāng)A、B同時(shí)為高電平3V時(shí)，Y為高電平3V。與門邏輯符號(hào)如(b)圖所示。圖中A、B表示輸入邏輯變量，Y表示輸出邏輯變量。與邏輯表達(dá)式為Y=A·B。與門的邏輯關(guān)系，還可以用真值表來表示。如以下圖表6-1是與門的真值表。第八十二頁，共133頁。826．1．2、或邏輯(luójí)及或門能實(shí)現(xiàn)或邏輯關(guān)系的電路稱為或門電路。如以下圖所示,由二極管和電阻組成的或門電路。圖中A、B是兩個(gè)輸入變量，Y是輸出變量。由圖可知，假設(shè)二極管VD1和VD2為理想二極管，只要A、B當(dāng)中(dāngzhōng)有一個(gè)是高電平，輸出Y就是高電平。只有當(dāng)A、B同時(shí)為低電平時(shí)，輸出才是低電平。或邏輯的函數(shù)表達(dá)式為：Y=A+B或邏輯符號(hào)和或邏輯的真值表如下：第八十三頁，共133頁。836．1．3、非邏輯(luójí)及非門實(shí)現(xiàn)非邏輯功能的電路叫非門，非門的邏輯符號(hào)如右圖所示。非門的邏輯表達(dá)式為：Y=A式中Y為邏輯函數(shù)，A為輸入邏輯變量(biànliàng)。上式讀作Y等于A非或A反。非門邏輯符號(hào)和非門的真值表如右所示。第八十四頁，共133頁。846．1．4、組合(zǔhé)邏輯門日常實(shí)用中，把與門、或門和非門組合來使用，稱為組合邏輯門電路。1、與非門在與門后面接一個(gè)(yīɡè)非門就構(gòu)成與非門，如以下圖所示。與非門的輸入與輸出的邏輯關(guān)系見表6-4所示的真值表。從真值表中，不難看出，與非門的邏輯功能是：有0出1，全1出0。邏輯表達(dá)式為：Y＝A·B第八十五頁，共133頁。852、或非門在或門的后面接一個(gè)非門，就構(gòu)成或非門，如以下圖所示。或非門的輸入與輸出的邏輯(luójí)關(guān)系見表6-5所示的真值表。由或非門真值表可以看出，或非門的邏輯(luójí)功能是：有1出0，全0出1。或非門的邏輯(luójí)表達(dá)式為：Y＝A+B第八十六頁，共133頁。863、與或非門將兩個(gè)〔或兩個(gè)以上〕與門的輸出端接到一個(gè)或門的輸入端,就構(gòu)成一個(gè)與或門,在其后再接一個(gè)非門,就組成了一個(gè)與或非門，如以下圖所示。邏輯符號(hào)和與或非門的真值表見所示。由邏輯符號(hào)可以看出，與或非門的邏輯關(guān)系是：輸入端分組先于，然后各組再或，最后再非。從真值表中可以看出,與或非門的邏輯功能為：當(dāng)輸入端中任何一組全為1時(shí)，輸出即為0，只有各組輸入都至少(zhìshǎo)有一個(gè)為0時(shí)，輸出才能為1。與或非門的邏輯表達(dá)式為：Y=AB+CD第八十七頁，共133頁。874、異或門異或門是判斷兩個(gè)輸入信號(hào)是否相同的門電路，是一種經(jīng)常用到的門電路。以下圖為異或門的邏輯圖和邏輯符號(hào)。從異或門的真值表中可以(kěyǐ)看出，異或門的邏輯關(guān)系是：當(dāng)兩個(gè)輸入端的狀態(tài)相同時(shí)輸出為0，當(dāng)兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同〔一個(gè)為1，一個(gè)為0〕時(shí)，輸出為1。異或門的邏輯表達(dá)式為Y=A⊕B第八十八頁，共133頁。886．2數(shù)制轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)6．2．1、數(shù)制數(shù)制，就是數(shù)的進(jìn)位制。按照不同的進(jìn)位方法就有不同的計(jì)數(shù)體制。例如，有“逢二進(jìn)一〞的二進(jìn)制計(jì)數(shù)，有“逢八進(jìn)一〞的八進(jìn)制計(jì)數(shù)，有“逢十進(jìn)一〞的十進(jìn)制計(jì)數(shù)等。本節(jié)重點(diǎn)(zhòngdiǎn)介紹二進(jìn)制計(jì)數(shù)的運(yùn)算和表示方法及二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。第八十九頁，共133頁。891、十進(jìn)制數(shù)①根本數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。②進(jìn)位原那么：逢十進(jìn)一，即9+1=10。對(duì)于十進(jìn)制的任一正整數(shù)A，可以寫成以10為底的冪次方求和的展開(zhǎnkāi)形式，即A=bn-110n-1+bn-210n-2+…+b1101+b0100式中，n是十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)〔n=1，2，3，…〕，10n-1、10n-2…101、100是各位數(shù)的“權(quán)〞。由上可知，十進(jìn)制數(shù)是由數(shù)碼的值和位權(quán)來表示的。第九十頁，共133頁。902、二進(jìn)制數(shù)①根本數(shù)碼：0、1。②進(jìn)位原那么(nàme)：逢二進(jìn)一，即〔1+1)2=〔10)2。任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)P，可以寫成〔P〕2=bn-12n-1+bn-22n-2+…+b121+b020式中，n是二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，bn-1、bn-2、…b1、b0，2n-1、2n-2、…21、20是各位的位權(quán)。例如，〔1011〕2=123+022+121+120第九十一頁，共133頁。91二進(jìn)制的加減法③二進(jìn)制的加法運(yùn)算(yùnsuàn)運(yùn)算(yùnsuàn)法那么：“逢二進(jìn)一〞。例1、求〔10100〕2+〔1110〕2=？解：④二進(jìn)制的減法運(yùn)算(yùnsuàn)運(yùn)算(yùnsuàn)法那么：“借一作二〞。例2、求〔11010〕2—〔1100〕2=？解：第九十二頁，共133頁。92二進(jìn)制數(shù)乘除(chéngchú)法運(yùn)算⑤二進(jìn)制數(shù)乘法運(yùn)算運(yùn)算法那么：各數(shù)相乘(xiānɡchénɡ)再作加法運(yùn)算例3、求〔1101〕2〔110〕2=？解：⑥二進(jìn)制數(shù)除法運(yùn)算運(yùn)算法那么：各數(shù)相除后，再作減法運(yùn)算。例4、求〔10100〕2÷〔100〕2=？解：第九十三頁，共133頁。936．2．2、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)

的相互(xiānghù)轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制數(shù)化為十進(jìn)制數(shù)原那么：二進(jìn)制數(shù)的每位數(shù)碼乘以它所在數(shù)位的“權(quán)〞，再相加起來，即可得到(dédào)等值的十進(jìn)制數(shù)。這種方法被稱為“乘權(quán)相加法〞。例5、將二進(jìn)制數(shù)〔1011〕2化為十進(jìn)制數(shù)。解〔1011〕2=〔123+022+121+120〕10=〔23+0+21+1〕10=〔11〕10第九十四頁，共133頁。942、十進(jìn)制數(shù)化為二進(jìn)制數(shù)原那么：把十進(jìn)制數(shù)不斷地用2除，并依次記下余數(shù)，一直除到商為零。然后把全部的余數(shù)，按相反(xiāngfǎn)的次序排列起來，就是等值的二進(jìn)制數(shù)。這種方法被稱為“除2取余倒記法〞。例6、把十進(jìn)制數(shù)〔37〕10化為二進(jìn)制數(shù)。解：所以〔37〕10=〔100101〕2第九十五頁，共133頁。956．3邏輯(luójí)代數(shù)及邏輯(luójí)函數(shù)的化簡(jiǎn)6．3．1、邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)的根本(gēnběn)公式①常量和變量的邏輯加：A+0=AA+1=1②常量和變量的邏輯乘：A?0=0A?1=A③變量和反變量的邏輯加和邏輯乘A+A＝1A·A＝1第九十六頁，共133頁。96邏輯代數(shù)(dàishù)的根本定律①交換律：A+B=B+AA?B=B?A②結(jié)合律：A+〔B+C〕=〔A+B〕+CA?〔B?C〕=〔A?B〕?C③分配律：A+B?C=〔A+B〕?〔A+C〕A?〔B+C〕=A?B+A?C④吸收律：A+A?B=AA+B=A+BA?〔A+B〕=AAB+C+BC=AB+C⑤重疊(chóngdié)律：A+A=AA?A=A⑥非非律：A=A⑦反演律(又稱摩根定律)：A+B＝A?B A?B＝A+B第九十七頁，共133頁。976．3．2、邏輯(luójí)函數(shù)化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)的方法①并項(xiàng)法：利用A+A=1的關(guān)系，將兩項(xiàng)合并成一項(xiàng)，并消去一個(gè)變量。如：ABC+ABC=AB〔C+C〕=AB②吸收法：利用公式(gōngshì)A+AB=A吸收多余項(xiàng)。如：AB+ABC〔D+E〕=ABA+ABC＝A③消去法：利用A+AB=A+B的關(guān)系，消去多余的因子。如：AB+AC+BC=AB+C〔A+B〕=AB+ABC=AB+C④配項(xiàng)法利用A+A=1的關(guān)系式進(jìn)行配項(xiàng)。如:AB+AC+BC=AB+AC+〔A+A〕BC=AB+AC+ABC+ABC=〔AB+ABC〕+〔AC+ACB〕=AB+AC例題：化簡(jiǎn)AD+AD+AB+AC+AC+EF解AD+AD+AB+AC+EF=〔AD+AD〕+AB+AC+EF=〔A+AB〕+AC+EF=〔A+AC〕+EF=A+C+EF第九十八頁，共133頁。986．4邏輯電路圖、真值表與

邏輯函數(shù)(hánshù)間的關(guān)系對(duì)于一個(gè)邏輯電路，其輸入與輸出狀態(tài)的邏輯關(guān)系，可以用邏輯函數(shù)式表示，相反，任何一個(gè)邏輯函數(shù)式總可以有相應(yīng)的邏輯電路與之對(duì)應(yīng)(duìyìng)；邏輯函數(shù)表示邏輯電路的構(gòu)成，其功能可用真值表表示，相反，由真值表可以寫出相對(duì)應(yīng)(duìyìng)的邏輯函數(shù)式。所以，邏輯電路、邏輯函數(shù)與真值表之間有著密切的聯(lián)系，并且可以互換。第九十九頁，共133頁。996.4.1、邏輯(luójí)電路圖與邏輯(luójí)函數(shù)式

的互換例4-1右圖中的邏輯電路的輸出(shūchū)Y和輸入A、B的邏輯關(guān)系寫成邏輯函數(shù)式。解：電路中的各個(gè)邏輯門的輸出(shūchū)Y1、Y2和Y為Y1=AB；Y2=A+B；Y＝Y(jié)1＋Y2將Y1和Y2代入Y式中可得：Y＝AB〔A+B〕第一百頁，共133頁。100例4-2畫出邏輯函數(shù)(hánshù)Y=B+A邏輯電路解：A、B之間都是與運(yùn)算，可以用與門實(shí)現(xiàn)(shíxiàn)，其中反變量、可通過非門求反后取得。B、A之間是或運(yùn)算，可以用或門實(shí)現(xiàn)(shíxiàn)，所以，可畫出如以下圖所示的邏輯圖。第一百零一頁，共133頁。1016.4.1、邏輯(luójí)函數(shù)與真值表的互換1、由邏輯函數(shù)列真值表①假設(shè)輸入變量數(shù)為n，那么輸入變量不同狀態(tài)(zhuàngtài)的組合數(shù)目為2n。②列表時(shí)，輸入狀態(tài)(zhuàngtài)按n列、2n行畫好表格，然后將變量0和1填入表格中。第一百零二頁，共133頁。102例4-3列出邏輯(luójí)函數(shù)

Y＝ABC+ABC+ABC的真值表解：從邏輯(luójí)函數(shù)式中可看出，輸入變量有三個(gè)，所以輸入狀態(tài)共有23=8種。按上述方法，列出真值表的輸入局部，再將每一種狀態(tài)代入Y=ABC+ABC+ABC式，求出函數(shù)值。例如，當(dāng)A=1，B=0，C=0時(shí)，Y=1+00+100=1，其余都按照此方法算出，列出真值表6-7。第一百零三頁，共133頁。1032、由真值表列出邏輯(luójí)函數(shù)式①從真值表中找出輸出為1的各行，把每行的輸入變量寫成乘積的形式(xíngshì)。②把各乘積項(xiàng)相加。例4-4試將真值表6-8寫出相應(yīng)的邏輯函數(shù)式。解：由上述方法,將第一,七行寫出二個(gè)邏輯乘積項(xiàng)：ABC、ABC。再將各乘積項(xiàng)相加，得邏輯函數(shù)式Y(jié)=ABC+ABC第一百零四頁，共133頁。1046.4.3、邏輯代數(shù)(dàishù)在邏輯電路中的應(yīng)用根據(jù)邏輯功能設(shè)計(jì)電路時(shí),得到的并非是唯一的電路,可運(yùn)用邏輯代數(shù)的根本公式進(jìn)行(jìnxíng)化簡(jiǎn),得到簡(jiǎn)單合理的電路。例4-5根據(jù)Y=(A+B)(A+C)邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)邏輯電路。解：由題意可畫出相應(yīng)的邏輯電路，如以下圖(a)所示。如果將函數(shù)式Y(jié)=(A+B)(A+C)經(jīng)化簡(jiǎn)后得Y=A+BC那么可得到更簡(jiǎn)單的邏輯電路，如以下圖(b)所示。第一百零五頁，共133頁。105例4-6變換函數(shù)式Y(jié)=AB+AC+AD為與非－與非表達(dá)式，并畫出相對(duì)應(yīng)(duìyìng)的邏輯電路圖。解：Y＝AB+AC+AD＝A(B+C+D)＝ABCD＝ABCD根據(jù)變換的與非－與非表達(dá)式，對(duì)應(yīng)(duìyìng)的邏輯電路如以下圖所示。第一百零六頁，共133頁。1066．5組合邏輯(luójí)電路及邏輯(luójí)部件組合邏輯電路(luójídiànlù)的特點(diǎn)在組合邏輯電路(luójídiànlù)中，任何時(shí)刻的輸出狀態(tài)取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，與電路原來狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路(luójídiànlù)都不具有記憶單元，沒有記憶功能。組合邏輯電路(luójídiànlù)的分析①根據(jù)邏輯電路(luójídiànlù)寫出邏輯代數(shù)表達(dá)式，由輸入到輸出逐級(jí)推出輸出邏輯表達(dá)式。②對(duì)邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。③列出真值表進(jìn)行邏輯功能分析。第一百零七頁，共133頁。107第7章觸發(fā)器和時(shí)序(shíxù)邏輯電路數(shù)字邏輯電路可分為兩大類：一類是第六章介紹的組合邏輯電路，它的根本單元是門電路，其特點(diǎn)是某一時(shí)刻的輸出僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)并且無法保存輸出信號(hào)；另一類是本章將討論的時(shí)序邏輯電路，它的根本單元電路是一種具有記憶、存貯功能的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是，某一時(shí)刻輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。本章將主要介紹幾種常用的觸發(fā)器，并討論由觸發(fā)器組成(zǔchénɡ)的幾種常用時(shí)序邏輯電路，如存放器、計(jì)數(shù)器等。第一百零八頁，共133頁。1087．1雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按邏輯功能可分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器等；按電路結(jié)構(gòu)(jiégòu)可分為同步型邏輯觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器、維持組塞型觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器等；按觸發(fā)方式可分為電平觸發(fā)型、主從觸發(fā)型和邊沿觸發(fā)型。第一百零九頁，共133頁。1097．1．1、RS觸發(fā)器根本RS觸發(fā)器可由兩個(gè)“與非〞門交叉聯(lián)接而成，如以下圖所示(a)為邏輯電路圖,(b)為邏輯符號(hào)。它有兩個(gè)輸入端SD和RD，兩個(gè)互補(bǔ)的輸出Q和Q，兩個(gè)輸出端的狀態(tài)在正常情況下總是相反的，通常把Q端的態(tài)作為觸發(fā)器的工作狀態(tài)。觸發(fā)器在正常情況下具有兩個(gè)穩(wěn)定(wěndìng)狀態(tài)，一個(gè)是Q=1，Q=0狀態(tài)，稱為“1〞態(tài)或“置位〞狀態(tài)；另一個(gè)是Q=0，Q=1狀態(tài)，稱為“0〞態(tài)或“復(fù)位〞狀態(tài)。稱SD為直接置位端或直接置“1〞端，RD稱為直接復(fù)位端或直接置“0〞端。由于該觸發(fā)器具有兩種穩(wěn)定(wěndìng)狀態(tài)，故稱為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。第一百一十頁，共133頁。1107．1．2、主從(zhǔcóng)型JK觸發(fā)器以下圖為主從型JK觸發(fā)器的邏輯電路和邏輯符號(hào)。從(a)的邏輯電路可知，它是由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器相連而成，觸發(fā)器FF1稱為主觸發(fā)器、觸發(fā)器FF2稱為從觸發(fā)器，主觸發(fā)器的輸出為從觸發(fā)器的輸入，從觸發(fā)器的輸出Q和Q交叉反響至主觸發(fā)器的輸入，主觸發(fā)器增加(zēngjiā)了兩個(gè)信號(hào)輸入端J和K，電路中的非門為隔離引導(dǎo)門，它使主觸發(fā)器和從觸發(fā)器分別得到相位相反的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，這樣可將接收輸入信號(hào)和改變輸出狀態(tài)人時(shí)間上分開。SD和RD為設(shè)置初始狀態(tài)用的直接觸發(fā)端，觸發(fā)器工作時(shí)應(yīng)將其保持在高電平上。第一百一十一頁，共133頁。1117．2存放(cúnfàng)器在計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中，常需要將一些數(shù)碼暫時(shí)放起來，能暫時(shí)存放數(shù)碼的邏輯部件稱為存放器。存放器通常由具有記憶功能的觸發(fā)器和某些起控制作用的門電路組成。一個(gè)觸發(fā)器可以存放一位2進(jìn)制數(shù)，因此能存儲(chǔ)n位2進(jìn)制數(shù)的存放器需要n個(gè)觸發(fā)器。存放器接收數(shù)碼的方式有雙拍接收方式和單拍接收方式兩種，前者是第1拍清零(qīnɡlínɡ)，第2拍存數(shù)；后者那么是1拍就完成存數(shù)。存放器按功能可分為多種，但運(yùn)用的較多的是數(shù)碼存放器和移位存放器這兩種，特別是不僅能存放數(shù)碼，而且能使數(shù)碼移位的移位存放器使用廣泛，是數(shù)字系數(shù)中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的必需部件。第一百一十二頁，共133頁。1127．2．1、數(shù)碼(shùmǎ)存放器圖所示邏輯電路是一個(gè)由D觸發(fā)器組成的4位數(shù)碼存放器。它由4個(gè)D觸發(fā)器組成，時(shí)鐘脈沖端CP在這里作為(zuòwéi)存數(shù)指令端，D0～D4為4位數(shù)碼輸入端，Q0~Q3為4位數(shù)碼的原碼輸出端，Q0~Q3為4位數(shù)碼的反碼輸出端，SD為清零指令端。數(shù)碼存放器有專門的集成器件，TTL中規(guī)模集成數(shù)碼存放器有4位的74175,74LS175等，另外還有6位，8位等集成器件。第一百一十三頁，共133頁。1137．2．2、移位(yíwèi)存放器移位存放器是在移位脈沖作用下，將存放器中的數(shù)碼依次向左移或向右移。按移動(dòng)方式可分為(fēnwéi)單向〔左移或右移〕移位存放器和雙向移位存放器，按數(shù)碼輸入輸出方式可分為(fēnwéi)串行輸入，并行輸入，串行輸出，并行輸出等。第一百一十四頁，共133頁。1147．3計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是一種能累計(jì)輸入脈沖數(shù)目的時(shí)序邏輯電路。除了計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器還可用來定時(shí)、分頻和進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算等，幾乎所有的數(shù)字系統(tǒng)中都有計(jì)數(shù)器。因此，計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中非常(fēicháng)重要和根本的時(shí)序邏輯部件。第一百一十五頁，共133頁。1157．3．1、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器１．二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器對(duì)于2進(jìn)制的加法，其規(guī)那么是“逢2進(jìn)1〞，即0＋1＝1，1＋1＝10。當(dāng)本位是1，再加1時(shí)，本位便為0，高位加1，也就是說，每當(dāng)本位從1變?yōu)?時(shí)，便向相鄰高位進(jìn)位，使高位加1。1位2進(jìn)制數(shù)需一個(gè)觸發(fā)器表示，n位2進(jìn)制數(shù)那么需用(xūyònɡ)n個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成。第一百一十六頁，共133頁。1162．2進(jìn)制減法(jiǎnfǎ)計(jì)數(shù)器2進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的功能是計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值隨計(jì)數(shù)脈沖的增加而遞減，假設(shè)仍以4位2進(jìn)制數(shù)為例，那么2進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表7-8所示。2進(jìn)制的減法運(yùn)算與加法運(yùn)算不同之處是當(dāng)0減1時(shí)，須向相鄰高位借1。對(duì)于(duìyú)計(jì)數(shù)器那么是本位觸發(fā)器由“0〞態(tài)翻成“1〞態(tài)時(shí)，將向相鄰高位觸發(fā)器發(fā)出借位脈沖，并使其翻轉(zhuǎn)。第一百一十七頁，共133頁。1177．3．2、N進(jìn)制計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中，除了2進(jìn)制和10進(jìn)制計(jì)數(shù)器外，還有其它任意進(jìn)制〔如3，5，6，7，……〕的計(jì)數(shù)器，通稱為N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。對(duì)于N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，在上節(jié)中介紹(jièshào)過根據(jù)狀態(tài)表寫出鼓勵(lì)方程的觀察法〔如同步10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器分析〕和異步復(fù)位法〔如異步10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器分析〕。事實(shí)上，中規(guī)模集成2進(jìn)制和10進(jìn)制計(jì)數(shù)器已被普遍使用，這些器件芯片設(shè)置了某些附加輸入端，它的一個(gè)重要目的就是用來非常方便地構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。第一百一十八頁，共133頁。118第8章數(shù)字技術(shù)中常用的應(yīng)用(yìngyòng)電路本章將主要介紹一些在數(shù)字系統(tǒng)中