电子信息工程概论课件第三章PPT推荐.ppt

1、性电信号（电压、电流）的电路。其典型电路有：放大电路、振荡电路、线其典型电路有：放大电路、振荡电路、线性运算电路（加法、减法、乘法、除法、微性运算电路（加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路）。分和积分电路）。数字电路定义数字电路定义数字电路（数字电路（Digital circuitDigital circuit）：是以二值数字：是以二值数字逻辑为基础，其工作信号是离散的数字信号。逻辑为基础，其工作信号是离散的数字信号。电路中的电子电路中的电子晶体管晶体管工作于开关状态，时而导工作于开关状态，时而导通，时而截止。通，时而截止。典型电路有，典型电路有，振荡器振荡器、寄存器、加法器、减法器等。、寄

2、存器、加法器、减法器等。电路和电路模型电路和电路模型 电电路路是是电电流流的的流流通通路路径径 。电电路路的的基基本本功功能能是是实实现现电电能能的的传传输输和和分分配配或或者者电电信信号号的产生、的产生、传输、传输、处理加工及利用。处理加工及利用。电路实物模型：电路和电路模型电路和电路模型 我们已经知道一个最基本的电路必须包我们已经知道一个最基本的电路必须包含三项要素：电源、负载、和导线。含三项要素：实际电路在运行过程中的表现却相当实际电路在运行过程中的表现却相当复杂，如图中电路的电池和灯泡要在数学复杂，如图中电路的电池和灯泡要在数学上精确描述却十分困难。上精确描述却十分困难。为了用数学的方

3、法从理论上判断电路为了用数学的方法从理论上判断电路的主要性能，必须对实际器件在一定条件的主要性能，必须对实际器件在一定条件下，忽略其次要性质，按其主要性质加以下，忽略其次要性质，按其主要性质加以理想化，从而得到一系列理想化元件。理想化，从而得到一系列理想化元件。电路中最常用的三个理想元件电路中最常用的三个理想元件图3-1电路常用理想元件 所所谓谓电电路路模模型型，就就是是把把实实际际电电路路的的本本质质抽抽象象出出来来所所构构成成的的理理想想化化了了的的电电路路。将将电电路路模模型型用用规规定定的的理理想想元元件件符符号号画画在在平平面面上形成的图形称作电路图。上形成的图形称作电路图。电路模型

4、电路模型 电源电源是电路中极其重要的一个电路元件，它是电路中极其重要的一个电路元件，它不仅仅是指大家所熟悉电池、发电机之类的电不仅仅是指大家所熟悉电池、发电机之类的电源，还包括信号源等。按其是否依靠外部能源源，还包括信号源等。按其是否依靠外部能源可分为可分为独立电源独立电源和和非独立电源非独立电源两类。两类。电源电源 独立电源独立电源又可分为又可分为独立电压源独立电压源和和独立电独立电流源流源两种。电压源和电流源都是从实际电源抽两种。电压源和电流源都是从实际电源抽象得到的电路模型，它们是象得到的电路模型，它们是二端有源元件二端有源元件。独立电源独立电源受控电源受控电源 受控（电）源又称受控（电

5、）源又称“非独立非独立”电源。电源。电压控制电压源（电压控制电压源（VCVSVCVS）电压控制电流源（电压控制电流源（VCCSVCCS）电流控制电压源（电流控制电压源（CCVSCCVS）电流控制电流源（电流控制电流源（CCCSCCCS）受控电源受控电源基尔霍夫定律基尔霍夫定律 18451845年，德国人年，德国人G.R.G.R.基尔霍夫提出集总参数电路中流入基尔霍夫提出集总参数电路中流入节点的各电流和回路各电压的固有关系的法则节点的各电流和回路各电压的固有关系的法则 基尔霍夫定律基尔霍夫定律：如果将电路中各个支路的电流和支路：如果将电路中各个支路的电流和支路电压作为变量来看，这些变量受到两类约

6、束。电压作为变量来看，这些变量受到两类约束。一类是元件的特性造成的约束一类是元件的特性造成的约束;另一类约束是由于元件的相互连接给支路电流之间或支另一类约束是由于元件的相互连接给支路电流之间或支路电压之间带来的约束关系，有时称为路电压之间带来的约束关系，有时称为“几何几何”约束约束或或“拓扑拓扑”约束约束，基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）：“在集总电路中，在集总电路中，任何时刻，对任一结点，所有流出结点的支路任何时刻，对任一结点，所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零电流的代数和恒等于零”。对任一结点有对任一结点有:基尔霍夫电

7、压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL）基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL）指出）指出：“在在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有的支路电压的代数和恒等于零所有的支路电压的代数和恒等于零”。所以，沿任一回路有：电路中常用定理电路中常用定理 o叠加定理 o戴维南定理 o诺顿定理 叠加定理叠加定理 叠加定理叠加定理：线性电路中，两个或两个以：线性电路中，两个或两个以上独立电源同时作用产生的效应，等于每上独立电源同时作用产生的效应，等于每个独立电源单独作用产生的效应之和；个独立电源单独作用产生的效应之和；在考虑某独立电源单独作用时，其它在考虑某独立电

8、源单独作用时，其它独立电源以其内阻代替，但所有非独立电独立电源以其内阻代替，但所有非独立电源则仍应保留。源则仍应保留。戴维南定理戴维南定理 戴维南定理：戴维南定理：任何有源线性二端网络，可用一任何有源线性二端网络，可用一个恒压源串联一个等效阻抗来代替。该恒压源个恒压源串联一个等效阻抗来代替。该恒压源的电动势，等于二端网络的开路电压（断开负的电动势，等于二端网络的开路电压（断开负载）；而等效阻抗则等于网络中的各独立电源载）；而等效阻抗则等于网络中的各独立电源用其内阻替代后，在二输出端呈现的阻抗。用其内阻替代后，在二输出端呈现的阻抗。经此等效后所得的网络，可称为原网络经此等效后所得的网络，可称为原

9、网络的戴维南等效电路或电压源的等效电路。的戴维南等效电路或电压源的等效电路。诺顿定理诺顿定理 诺顿定理诺顿定理：任何有源线性二端网络，可：任何有源线性二端网络，可用一个恒流源并联一个等效阻抗来代替。用一个恒流源并联一个等效阻抗来代替。该恒流源的电流等于二端网络的短路电流，该恒流源的电流等于二端网络的短路电流，而等效阻抗则等于二端网络中各独立电源而等效阻抗则等于二端网络中各独立电源用其内阻替代后在二输出端呈现的阻抗。用其内阻替代后在二输出端呈现的阻抗。模拟电子线路技术模拟电子线路技术 电子技术是十九世纪末、二十世纪初电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展开始发展起来

10、的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。发展的一个重要标志。电子技术已应用到社会的方方面面，并极电子技术已应用到社会的方方面面，并极大地促进了社会的发展。然而，无论是小到大地促进了社会的发展。然而，无论是小到纳纳米级的电子芯片米级的电子芯片还是大到几还是大到几十吨的航天器材十吨的航天器材。其功能电路的组成都离不开电子技术的基本元其功能电路的组成都离不开电子技术的基本元器件。已由分立的电子器件的组合向器件。已由分立的电子器件的组合向集成化集成化和和模块化模块化的方向发展。的方向发展。模拟电子线路技术模拟电子线路技术 半导

11、体概述半导体概述 在自然界，物质按其导电性可分为在自然界，物质按其导电性可分为导体导体、半导半导体体和和绝缘体绝缘体。其中导电性能很强的，如铜、铝、铁等称为其中导电性能很强的，如铜、铝、铁等称为导体。导体。另一些物质诸如橡皮、胶木、瓷制品等不能另一些物质诸如橡皮、胶木、瓷制品等不能导电，我们称之为绝缘体。导电，我们称之为绝缘体。还有一些物质，如硅、硒、锗、铟、砷化镓还有一些物质，如硅、硒、锗、铟、砷化镓以及很多矿石、化合物、硫化物等，它们的导电以及很多矿石、化合物、硫化物等，它们的导电性能介于金属导体和绝缘体之间，我们称之为半性能介于金属导体和绝缘体之间，我们称之为半导体。纯净不掺杂质的半导体

12、称为本征半导体。本征半导体本征半导体 本征半导体中虽然同时存在自由电子和空穴本征半导体中虽然同时存在自由电子和空穴两种载流子，但两种载流子，但数量少数量少，导电能力较差导电能力较差，导电导电率也难以按需要人为控制率也难以按需要人为控制。若在本征半导体材料中掺入很微量的某种若在本征半导体材料中掺入很微量的某种杂质元素，会使其导电性极大地增加，并且随杂质元素，会使其导电性极大地增加，并且随着杂质元素掺入量的不同，导电能力也能够加着杂质元素掺入量的不同，导电能力也能够加以控制，这种半导体称为以控制，这种半导体称为杂质半导体杂质半导体。若掺入微量元素是五价元素（如磷），这若掺入微量元素是五价元素（如磷

13、），这种杂质半导体叫做种杂质半导体叫做N N型半导体型半导体；若加入的是三价；若加入的是三价微量元素（如硼）则称这种杂质半导体为微量元素（如硼）则称这种杂质半导体为P P型半型半导体导体。PNPN结结 将将P P型半导体和型半导体和N N型半导体通过特殊的工型半导体通过特殊的工艺结合在一起，则在这两种半导体的交界面艺结合在一起，则在这两种半导体的交界面会出现一个极薄的特殊层（大约只有几个微会出现一个极薄的特殊层（大约只有几个微米），这个薄层就是米），这个薄层就是PNPN结结。PNPN结是构成各种半导体器件的基础。结是构成各种半导体器件的基础。半导体二极管半导体二极管 半导体二极管半导体二极管是

14、是PNPN结形成后的一个结形成后的一个产物产物，常用实物图如下图，它是组成电子线路重要常用实物图如下图，它是组成电子线路重要元器件之一，广泛应用于元器件之一，广泛应用于整流整流、稳压稳压、限幅限幅、钳位钳位、检波检波、续流续流等。等。半导体二极管的类型半导体二极管的类型 半导体二极管的类型很多。半导体二极管的类型很多。按材料分按材料分，二极管可分为硅二极管和锗，二极管可分为硅二极管和锗二极管；二极管；按内部结构分按内部结构分，二极管可分为点接触、，二极管可分为点接触、面接触和平面型等类型；面接触和平面型等类型；按用途分按用途分，二极管又，二极管又可分为整流二极管、稳压二极管、检波二极管、可分为整流二极管、稳压二极管、检波二极管、发光二极管、开关二极管等。发光二极管、开关二极管等。在实际生活中我们用到较多的二极管是一在实际生活中我们用到较多的二极管是一些特殊的二极管，下表列出了其中的一部分些特殊的二极管，下表列出了其中的一部分。半导体二极管的类型半导体二极管的类型双极性晶体管双极性晶体管 双极性晶体管又称半导体晶体管或双极性三极双极性晶体管又称半导体晶体管或双极性三极管。常用三极管实物图如图所示。三极管的一管。三极管的