2023年数电和模电知识点总结归纳.pdf

学习必备 精品知识点 模电复习资料 第一章 半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体-导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅 Si、锗 Ge)。2.特性-光敏、热敏和掺杂特性。3.本征半导体-纯净的具有单晶体结构的半导体。4.两种载流子-带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5.杂质半导体-在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P 型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。*N型半导体:在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。6.杂质半导体的特性 *载流子的浓度-多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。*体电阻-通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。*转型-通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。7.PN 结 *PN结的接触电位差-硅材料约为 0.60.8V，锗材料约为 0.20.3V。*PN结的单向导电性-正偏导通，反偏截止。8.PN结的伏安特性 二.半导体二极管 *单向导电性-正向导通，反向截止。*二极管伏安特性-同结。*正向导通压降-硅管 0.60.7V，锗管 0.20.3V。*死区电压-硅管 0.5V，锗管 0.1V。3.分析方法-将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 V阴(正偏)，二极管导通(短路);若 V阳 V 阴(正偏)，二极管导通(短路);若 V 阳 u-时，uo=+Uom 当u+u-时，uo=-Uom 两输入端的输入电流为零:i+=i-=0 第七章 放大电路中的反馈 一.反馈概念的建立 开环放大倍数 闭环放大倍数 反馈深度 环路增益：1当时，下降，这种反馈称为负反馈。移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 2当时，表明反馈效果为零。3当时，升高，这种反馈称为正反馈。4当时，。放大器处于“自激振荡”状态。二反馈的形式和判断 1.反馈的范围-本级或级间。2.反馈的性质-交流、直流或交直流。直流通路中存在反馈则为直流反馈，交流通路中存 在反馈则为交流反馈，交、直流通路中都存在反馈 则为交、直流反馈。3.反馈的取样-电压反馈：反馈量取样于输出电压；具有稳定输出电压的作用。（输出短路时反馈消失）电流反馈：反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用。（输出短路时反馈不消失）4.反馈的方式-并联反馈：反馈量与原输入量在输入电路中以电 流形式相叠加。Rs 越大反馈效果越好。反馈信号反馈到输入端）串联反馈：反馈量与原输入量在输入电路中以电压 的形式相叠加。Rs 越小反馈效果越好。反馈信号反馈到非输入端）5.反馈极性-瞬时极性法：（1）假定某输入信号在某瞬时的极性为正（用+表示），并设信号 的频率在中频段。（2）根据该极性，逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性（升 高用+表示，降低用 表示）。（3）确定反馈信号的极性。（4）根据 Xi 与 X f 的极性，确定净输入信号的大小。Xid 减小为负反 馈；Xid 增大为正反馈。三.反馈形式的描述方法 某反馈元件引入级间（本级）直流负反馈和交流电压（电流）串 联（并联）负反馈。四.负反馈对放大电路性能的影响 1.提高放大倍数的稳定性 2.3.扩展频带 4.减小非线性失真及抑制干扰和噪声 5.改变放大电路的输入、输出电阻 *串联负反馈使输入电阻增加 1+AF倍 *并联负反馈使输入电阻减小 1+AF倍 *电压负反馈使输出电阻减小 1+AF倍 *电流负反馈使输出电阻增加 1+AF倍 五.自激振荡产生的原因和条件 移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 1.产生自激振荡的原因 附加相移将负反馈转化为正反馈。2.产生自激振荡的条件 若表示为幅值和相位的条件则为：第八章 信号的运算与处理 分析依据-“虚断”和“虚短”一.基本运算电路 1.反相比例运算电路 R2=R1/Rf 2.同相比例运算电路 R2=R1/Rf 3.反相求和运算电路 R4=R1/R2/R3/Rf 4.同相求和运算电路 R1/R2/R3/R4=Rf/R5 5.加减运算电路 R1/R2/Rf=R3/R4/R5 二.积分和微分运算电路 1.积分运算 2.微分运算 移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 第九章 信号发生电路 一.正弦波振荡电路的基本概念 1.产生正弦波振荡的条件(人为的直接引入正反馈)自激振荡的平衡条件:即幅值平衡条件：相位平衡条件：2.起振条件:幅值条件：相位条件:3.正弦波振荡器的组成、分类 正弦波振荡器的组成(1)放大电路-建立和维持振荡。(2)正反馈网络-与放大电路共同满足振荡条件。(3)选频网络-以选择某一频率进行振荡。(4)稳幅环节-使波形幅值稳定，且波形的形状良好。*正弦波振荡器的分类(1)RC振荡器-振荡频率较低,1M 以下;(2)LC振荡器-振荡频率较高,1M 以上;(3)石英晶体振荡器-振荡频率高且稳定。二.RC正弦波振荡电路 1.RC串并联正弦波振荡电路 2.RC移相式正弦波振荡电路 三.LC正弦波振荡电路 1.变压器耦合式LC振荡电路 判断相位的方法：断回路、引输入、看相位 移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 2.三点式LC振荡器*相位条件的判断-“射同基反”或“三步曲法”(1)电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)(2)电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路)(3)串联改进型电容反馈三点式振荡器（克拉泼电路）(4)并联改进型电容反馈三点式振荡器（西勒电路）移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 (5)四.石英晶体振荡电路 1.并联型石英晶体振荡器 2.串联型石英晶体振荡器 第十章 直流电源 一.直流电源的组成框图 电源变压器：将电网交流电压变换为符合整流电路所需要的交流电压。整流电路：将正负交替的交流电压整流成为单方向的脉动电压。滤波电路：将交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路：自动保持负载电压的稳定。二.单相半波整流电路 1输出电压的平均值UO(AV)移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 2输出电压的脉动系数S 3正向平均电流ID(AV)4最大反向电压URM 三.单相全波整流电路 1输出电压的平均值UO(AV)2输出电压的脉动系数S 3正向平均电流ID(AV)4最大反向电压URM 四.单相桥式整流电路 UO(AV)、S、ID(AV)与全波整流电路相同，URM与半波整流电路相同。五.电容滤波电路 1 放电时间常数的取值 2.输出电压的平均值UO(AV)3.输出电压的脉动系数S 4.整流二极管的平均电流I D(AV)六.三种单相整流电容滤波电路的比较 移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 七.并联型稳压电路 1.稳压电路及其工作原理*当负载不变，电网电压 变化时的稳压过程:*当电网电压不变，负载变化时的稳压过程:2.电路参数的计算*稳压管的选择 常取UZ=UO；IZM=(1.53)IOmax *输入电压的确定 一般取UI(AV)=(23)UO *限流电阻R的计算 R的选用原则是：IZminIZ IZmax。R的范围是：数字电子技术重要知识点汇总 一、主要知识点总结和要求 1数制、编码其及转换：要求：能熟练在 10 进制、2 进制、8 进制、16 进制、8421BCD、格雷码之间进行相互转换。举例 1：（37.25）10=()2=()16=()8421BCD 解：（37.25）10=(100101.01)2=(25.4)16=(00110111.00100101)8421BCD 2逻辑门电路：(1)基本概念 1）数字电路中晶体管作为开关使用时，是指它的工作状态处于饱和状态和截止状态。2）TTL门电路典型高电平为 3.6 V，典型低电平为 0.3 V。3）OC门和 OD门具有线与功能。4）三态门电路的特点、逻辑功能和应用。高阻态、高电平、低电平。5）门电路参数：噪声容限 VNH或 VNL、扇出系数 No、平均传输时间 tpd。要求：掌握八种逻辑门电路的逻辑功能；掌握 OC门和 OD 门，三态门电路的逻辑功能；能根据输入信号画出各种逻辑门电路的输出波形。举例 2：画出下列电路的输出波形。移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 解：由逻辑图写出表达式为：CBACBAY，则输出 Y见上。3基本逻辑运算的特点：与 运 算：见零为零，全 1 为 1；或 运 算：见 1 为 1，全零为零；与非运算：见零为 1，全 1 为零；或非运算：见 1 为零，全零为 1；异或运算：相异为 1，相同为零；同或运算：相同为 1，相异为零；非 运 算：零 变 1，1 变 零；要求：熟练应用上述逻辑运算。4.数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非 3 种运算符连接起来所构成的式子。卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。5逻辑代数运算的基本规则 反演规则：对于任何一个逻辑表达式 Y，如果将表达式中的所有“”换成“”，“”换成“”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函数 Y的反函数 Y（或称补函数）。这个规则称为反演规则。对偶规则：对于任何一个逻辑表达式 Y，如果将表达式中的所有“”换成“”，“”换成“”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y，Y称为函 Y的对偶函数。这个规则称为对偶规则。要求：熟练应用反演规则和对偶规则求逻辑函数的反函数和对偶函数。举例 3：求下列逻辑函数的反函数和对偶函数 EDCBAY 移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 解：反函数：；对偶函数：6逻辑函数化简 要求：熟练掌握逻辑函数的两种化简方法。公式法化简：逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数。举例 4：用公式化简逻辑函数：CBBCAABCY1 解：图形化简：逻辑函数的图形化简法是将逻辑函数用卡诺图来表示，利用卡诺图来化简逻辑函数。（主要适合于 3 个或 4 个变量的化简）举例 5：用卡诺图化简逻辑函数：)6,4()7,3,2,0(),(dmCBAY 解：画出卡诺图为 则BCY 7触发器及其特性方程 1）触发器的的概念和特点：触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。其具有如下特点：它有两个稳定的状态：0 状态和 1 状态；在不同的输入情况下，它可以被置成 0 状态或 1 状态，即两个稳态可以相互转换；当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。具有记忆功能 2）不同逻辑功能的触发器的特性方程为：RS触发器：nnQRSQ 1，约束条件为：RS0，具有置 0、置 1、保持功能。JK 触发器：nnnQKQJQ 1，具有置 0、置 1、保持、翻转功能。D触发器：DQn 1，具有置 0、置 1 功能。T触发器：nnnQTQTQ 1，具有保持、翻转功能。T触发器：nnQQ 1(计数工作状态)，具有翻转功能。要求：能根据触发器（重点是 JK-FF和 D-FF）的特性方程熟练地画出输出波形。举例 6：已知 J，K-FF 电路和其输入波形，试画出)(EDCBAY)(EDCBAY 移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 8脉冲产生和整形电路 1)施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。要求：会根据输入波形画输出波形。特点：具有滞回特性，有两个稳态，输出仅由输入决定，即在输入信号达到对应门限电压时触发翻转，没有记忆功能。2)多谐振荡器是一种不需要输入信号控制，就能自动产生矩形脉冲的自激振荡电路。特点：没有稳态，只有两个暂稳态，且两个暂稳态能自动转换。3)单稳态触发器在输入负脉冲作用下，产生定时、延时脉冲信号，或对输入波形整形。特点：电路有一个稳态和一个暂稳态。在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。要求：熟练掌握 555 定时器构成的上述电路，并会求有关参数（脉宽、周期、频率）和画输出波形。举例 7：已知施密特电路具有逆时针的滞回特性，试画出输出波形。解：9A/D和 D/A转换器 1）A/D和 D/A转换器概念：模数转换器：能将模拟信号转换为数字信号的电路称为模数转换器，简称 A/D转换器或 ADC。由采样、保持、量化、编码四部分构成。数模转换器：能将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器，简称 D/A转换器或 DAC。由基准电压、变换网络、电子开关、反向求和构成。ADC和 DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。2）D/A转换器的分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的 D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出 2n个不同等级的输出模拟电压。分辨率也可以用 D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。举例 8：10 位 D/A转换器的分辨率为：移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的学习必备 精品知识点 3）A/D 转换器的分辨率 A/D 转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。举例 9：输入模拟电压的变化范围为 05V，输出 8 位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2820mV；而输出 12 位二进制数可以分辨的最小模拟电压为 5V2121.22mV。10常用组合和时序逻辑部件的作用和特点 组合逻辑部件：编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器。时序逻辑部件：计数器、寄存器。要求：掌握编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器、计数器、寄存器的定义，功能和特点。举例 10：能对两个 1 位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。001.01023112110移动的空穴和电子统称为载流子杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂多子是电子少子是空穴杂质半导体的特性载流子的浓度多子浓度决定于触电位差硅材料约为锗材料约为结的单向导电性正偏导通反偏截止结的