自考模拟数字及电力电子技术知识点总结归纳
差动放大电路
一、克服零点漂移现象最常用的方法是采用差动放大电路 二、长尾式差动放大电路
1、电路组成（双端输入双端输出电路）
静态分析
动态分析
输入电阻： Rid=2(R B +r be )
输出电阻：Rod=2R C 共模抑制比
2、双端输入单端输出电路
输入电阻： Rid=2(R B +r be )
输出电阻：Rod=R C
功率放大电路
一、乙类双电源互补对称功率放大电路
()()BEQ
C CQ CC CEQ E
EE BQ CQ E
EE E
B BEQ EE BQ EE E BQ BEQ B BQ U R I U U R U I I R U R R U U I U R I U R I +-≈=
=≈++-=
?=+++221212ββββbe
be be c
c c b b b r r r R R R R R R ========21212121;;βββbe
B L c 112i121id 0d )21
//(22 u u u = r R R R u u u u u A i o i o o +-==--=??β差模放大倍数C D CMR A A K =be
B L
C d )
//(2
1=r R R R A +-β
二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路
为减少交越失真，在两管的发射结提供一个微小的偏置电压，使管子在静态时处于临界导通或微导通状态，当加正弦电压时，可以即刻导通，则三极管的导通角度略大于半个周期，称为甲乙类放大，电路称为甲乙类互补对称功率放大电路（OCL 电路） 三、分析计算
1. 最大不失真输出功率P omax
忽略V CES 时
2、电源供给的功率P V
例：已知V C C ＝16V ，R L ＝4Ω，T 1和T 2管的饱和管压降│U C E S │＝2V ，输入电压足够大。试问：（1）最大输出功率P o m 和效率η各为多少？ 解：（1）最大输出功率和效率分别为
%8.694πW
5.242)(CC
CES
CC L
2
CES CC om ≈-?=
=-=
V U V R U V P η
放大电路中的反馈
一、反馈的类型
正反馈——反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大，即反馈信号增强了输入信号。 负反馈——反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小，即反馈信号削弱了输入信号。 判别方法：瞬时极性法 步骤：（1）假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性；（2）沿着信号正向传输的路经，依次推出电路中相关点的瞬时极性；（3）根据输出信号极性判断反馈信号的极性；（4）判断出正负反馈的性质。
2.直流反馈和交流反馈
直流反馈——反馈回的信号为直流量的反馈。
时， C C om V V ≈
2)( )2(=L
2
CES CC L
2CES CC omax R V V R V V P -=-L 2CC omax 2R V P ≈
=+T o V =P P P L
om
CC π2R V V π2L
2
CC Vm
R V
P ?=CC
om
V o 4π=
V V P P ?=η
交流反馈——反馈回的信号为交流量的反馈。
交、直流反馈——反馈回的信号既有直流量又有交流量的反馈。
例题1.分析下图电路是否存在反馈，是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？
解：RE 介于输入输出回路，故存在反馈。根据瞬时极性法，反馈使uid 减小，为负反馈。因为经过反馈元件RE 的反馈号既有直流量，也有交流量，故该反馈同时存在直流反馈和交流反馈。
二、负反馈放大电路的基本类型
电压反馈和电流反馈
电压反馈——反馈信号取样于输出电压。
判别方法：将输出负载RL 短路(或uo = 0 )，若反馈消失则为电压反馈。
电流反馈——反馈信号取样于输出电流。
判别方法：将输出负载RL 短路(或uo = 0 )，若反馈信号仍然存在则为电流反馈。
串联反馈和并联反馈
串联反馈——在输入端，反馈信号与输入信号以电压相加减的形式出现。uid ui - uf
并联反馈——在输入端，反馈信号与输入信号以电流相加减的形式出现。iid ii - if 对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。
例题2.分析如图所示的反馈放大电路。
分析：电阻Rf 跨接在输入回路与输出回路之间，输出电压uo 经Rf 与R1 分压反馈到输入回路，故电路有反馈；根据瞬时极性法，反馈使净输入电压uid 减小，为负反馈；RL = 0，无反馈，故为电压反馈； uf = uoR1/(R1 + Rf) 也说明是电压反馈；uid = ui- uf ，故为串联反馈；所以，
此电路为电压串联负反馈。
例题3.分析如下图所示的反馈放大电路。
分析：Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电压uid 减小，为负反馈；RL = 0，反馈存在，故为电流反馈；uf = ioRf ，也说明是电流反馈；uid = ui – uf 故为串联反馈；所以此电路为电流串联负反馈。
例题4.分析如下图所示的反馈放大电路。
分析：Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；RL = 0，无反馈，故为电压反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流iid 减小，为负反馈；iid = ii - if ，故为并联反馈；所以此电路为电压并联负反馈。
例题5.分析如下图所示的反馈放大电路。
分析：Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；令RL = 0，反馈仍然存在，故为电流反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流iid 减小，为负反馈；iid = ii - if ，故为并联反馈；所以此电路为电流并联负反馈。
三、负反馈对放大电路性能的影响
1、提高增益的稳定性
2、减小失真和扩展通频带
3、改变放大电路的输入和输出电阻
串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。
电压负反馈F与A并联，使输出电阻减小，电流负反馈F与A串联，使输出电阻增大。四、负反馈放大电路应用中的几个问题
（一）欲稳定电路中某个量，则采用该量的负反馈
稳定直流，引直流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电流，引电流反馈。
（二）根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型
欲提高输入电阻，采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。
（三）为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型
信号源为恒压源，采用串联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；要求带负载能力强，采用电压反馈；要求恒流源输出，采用电流反馈。
深度负反馈电路性能的估算
例题1.
（2）电压并联负反馈
(3)电流串联负反馈
(4)电流并联负反馈
基本运算电路
一、反相比例运算电路
根据虚断，I'i ≈0，故V+≈0，且I i ≈ I f根据虚短，V+≈ V-≈0，I i =(V i－V-)/R1 ≈V i/R1 V o≈－I f R f =－V i R f /R1∴电压增益A v f= V o/ V i =－R f /R1
二、同相比例运算电路
根据虚断，V i = V+ 根据虚短，V i = V+≈ V-
V+= V i = V o R1 /(R1+ R f)，V o≈V i [1+(R f /R1)]
∴电压增益A v f= V o /V i =1+(R f /R1)
三、求和运算电路
1.反相加法运算
2.同相加法运算
（二）减法运算
因两输入信号分别加于反相输入端和同相输入端，故此形式的电路也称为差分运算电路。
四、积分运算
五、 微分运算电路
t v RC t v RC
R
i R i v d d d d I
C C R O -=-=-=-=
例4.若给定反馈电阻R F =10k Ω
o I1I2解：
例：求如图4.18所示电路中u o 与u i 的关系。
+u o
-u i
图4.18 习题4.11的图
分析 在分析计算多级运算放大电路时，重要的是找出各级之间的相互关系。首先分析第一级输出电压与输入电压的关系，再分析第二级输出电压与输入电压的关系，逐级类推，最后确定整个电路的输出电压与输入电压之间的关系。本题电路是两级反相输入比例运算电路，第二级的输入电压u i2就是第一级的输出电压u o1，整个电路的输出电压o1o2o u u u -=。 解 第一级的输出电压为：
i i 1
1o155u u R R
u -=-=
第二级的输出电压为：
i o1o12
2o22555u u u R R
u =-=-=
所以：
()i i i o1o2o 30525u u u u u u =--=-= 例： 求如图4.19所示电路中
u o 与u i 的关系。
u o
u i
电压比较器
一、过零比较器
过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图8.2.1所示。
(a) 电路图 (b) 电压传输特性
二、一般单限比较器
将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值V REF 上，就得到电压比较器，电路
如图8.2.2所示。调节V REF 可方便地改变阈值。
(a) 电路图 (b)电压传输特性
比较器的基本特点
工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。 三、滞回比较器
从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图所示电路。
(a) 电路图 (b) 传输特性
当输入电压v I 从零逐渐增大，且T I V v ≤时，+
=om O V v ，T V 称为上限阀值（触发）电平。
+
+++=
om 2
1221REF 1T V R R R R R V R V
当输入电压T I V v ≥时，-
=om O V v 。此时触发电平变为T V '， T 'V 称为下限阀值（触发）电平。
-
+++='om 2
1221REF 1T
V R R R R R V R V
当I v 逐渐减小，且
T
I V v '=以前，O v 始终等于V om -
，因此出现了如图所示的滞回特性曲线。 回差电压?V ：
()
-
+-+='-=?om om 2
12
T
T V V R R R V V V
例：在如图4.32所示的各电路中，运算放大器的12OM ±=U V ，稳压管的稳定电压U Z 为6V ，正向导通电压U D 为0.7V ，试画出各电路的电压传输特性曲线。
分析 电压传输特性曲线就是输出电压u o 与输入电压u i 的关系特性曲线。本题两个电路都是电压比较器，集成运算放大器都处于开环状态，因此都工作在非线性区。在没有限幅电路的情况下，
工作在非线性区的集成运算放大器的分析依据是：0==-+i i ，且-+>u u 时OM o U u +=，-+
-5V
u i u o
-5V
u i
u o
(a) (b)
图4.32 习题4.22的图
解 对图 4.32（a ）所示电路，5-=+u V ，i u u =-，故当输入电压5i -
12OM o +=+=U u V ；
当输入电压5i ->u V 时，输出电压12OM o -=-=U u V 。电压传输特性如图4.33（a ）所示。对图4.32（b ）所示电路，由于i u u =+，5-=-u V ，故当5i ->u V 时，集成运算放大器的输出电压为+12V ，稳压管处于反向击穿状态，6Z o +=+=U u V ；当5i -
(a)
(b)
u i (V)
u i (V)
图4.33 习题4.22解答用图
例： 在如图4.34（a ）所示的电路中，运算放大器的12OM ±=U V ，双向稳压管的稳定电压U Z 为6V ，参考电压U R 为2V ，已知输入电压u i 的波形如图4.34（b ）所示，试对应画出输出电压u o 的波形及电路的电压传输特性曲线。
u i U
R
u
o
- (a) (b)
图4.34 习题4.23的图
分析 电压比较器可将其他波形的交流电压变换为矩形波输出，而输出电压的幅值则取决于限幅电路。
解 由于2R ==+U u V ，i u u =-，故当2i u V 时，集成运算放大器的输出电压为-12V ，经限幅电路限幅之后，输出电压6Z o -=-=U u V 。输入电压u i 和输出电压u o 的波形如图4.35（a ）所示，电路的电压传输特性曲线如图4.35（b ）所示。
--
u i (V)
（a ）输入电压u i 和输出电压u o 的波形 （b ）电压传输特性曲线
图4.35 习题4.23解答用图
正弦波振荡电路
一、 产生正弦波的条件
幅度平衡条件 |.
.F A |=1
相位平衡条件 ?AF = ?A +?F =2n π（n 为整数） 二、RC 网络的频率响应
谐振角频率和谐振频率分别为：RC 1
0=
ω ， RC
f π210= 三、 RC 桥式正弦波振荡电路
1. RC 文氏桥振荡电路的构成
RC 文氏桥振荡器的电路如图 图8.1.3所示，RC 串并联网络是正反馈网络，另外还增加了R 3
和R 4负反馈网络。
C 1、R 1和C 2、R 2正反馈支路与R 3、R 4负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。当C 1 =C 2、R 1 =R 2时
31.
o
.
f .
=
=
V V F ， ?F =0?， f 0=RC
π21
为满足振荡的幅度条件 |A F ..
|=1，所以A f ≥3。加入R 3R 4支路，构成串联电压负反馈 314
3
f ≥+
=R R A （二）输出电压的调节范围
串联型稳压电路
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逻辑代数基础例题解析
例9．1 已知逻辑函数F 的真值表如表9.1所示，试写出F 的逻辑函数式。
解 逻辑函数F 的表达式可以写成最小项之和的形式。将真值表中所有F ＝1的最小项(变量取值为1的用原变量表示，取值为0的用反变量表示)选出来，最后将这些最小项加起来，得到函数F 的表达式为：
A B C
C B A C B A C AB C B A F ++++= 例9．2 列出逻辑函数BC B A F +=的真值表。
解 从表达式列真值表的规则是先将表达式写成最小项之和的形式，即：
A B C
BC A C B A BC A ABC C B A BC A A A BC C C B A BC B A F ++=+++=+++=+=）()(
表
9.1
然后填入对应的真值中，如表9.2所示。
例9.3 用代数法化将下列逻辑表达式化成最简的“与或”表达式。
（1）A D DCE BD B A F +++=
（2）C B BD ABC D BC ABD D ABC F +++++=
解 用代数法化简任意逻辑函数，应综合利用基本公式和以下几个常用公式： A AB A =+——AB 项多余；
B A B A A +=+——非因子A 多余；
C A AB BC C A AB +=++——第3项BC 多余；
A B A AB =+———互补并项；
根据式A A A =+可添加重复项，或利用式1=+A A 可将某些项乘以)(A A +， 进而拆为两项——即配项法。用代数法对本例逻辑表达式化简：
D
B A DCE D B A DCE B A D B A DCE A B D B A A D DCE BD B A F +=++=++=+++=+++=)()1(
表9.2
B
D C C A B C D B C A B D C D B C AC B C B D BC BD ABC C B D BC A BD D ABC C B BD ABC D BC ABD D ABC F =+++=+++=+++=+++=+++++=+++++=)()()()()()1()1()2(
例9．4 写出以下逻辑函数的反函数并化成最简“与或”形式。 （1） C AB F +=
（2） BC AC C A B A F +++=))((
解 （1）根据反演定律：对于任意一个逻辑函数F ，如果把其中所有的“．”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，得到的结果就是F 。
（1）C AB F +=
则 C B C A C B A F +=+=)( （2）BC AC C A B A F +++=))(( 则
C
B C B C B C A C B C C B AC A C B C A C A B A C B C A C A B A C B C A C A B A F +=++++=++++=+?++++=
+?++?=++++=))(())(()()))((()())(()))((( 例9．5 试用卡诺图化简法将以下逻辑函数化简成最简“或与”式及最简“或非或非式”。
B BD
C A F )(+=
解 利用卡诺图化简逻辑函数时，在函数的卡诺图中，可合并相邻的1格得出原函数的最简与或式；也可合并相邻的0格得出反函数的最简与或式，然后再利用反演规则求反，即可得出原函数的最简或与式。经逻辑变换后可得出函数的最简或非或非式。
给定逻辑函数式的卡诺图如图9．1所示。圈0得出反函数的最简与或式为：
BC A BD F +=
将上式求反即可得出逻辑函数的最简或与式为：
))((C B A D B BC A BD F +++=+=
经逻辑变换后（利用非非律），函数的最简或非或非式为
)()())((C B A D B C B A D B F ++++=+++=
例9．6 将逻辑函数D C AB F +=转换成最小项之和（标准与或式）的形式。
解 (1) 用配项法
ABCD
D ABC D C AB D C AB D C B A D C B A D C B A B B A A D C D D C C AB D C AB F ++++++=+++++=+=))(())((
(2) 用卡诺图法
画4变量卡诺图，由于函数F 由AB 和D C 两项组成，即A ＝l 且B ＝l 时F ＝1，故在A ＝l 且B ＝1的行内填1；类似地，在C ＝0且D ＝0的列内填1，即得函数的卡诺图如图9．2所示。然后由卡诺图可直接写出逻辑函数的最小项之和形式：
∑=)15,14,13,12,8,4,0(),,,(m D C B A F
例9．7 将逻辑函数D C AB F +=成最大项之积（标准或与式）的形式。 解 用公式法
由式例9．6得出逻辑函数的最小项之和形式为：
∑=)15,14,13,12,8,4,0(),,,(m D C B A F
因为
j i
j i
i M m D C B A F ≠∏==∑),,,(
所以最大项之积：
)11,10,9,7,6,5,3,2,1(),,,(M D C B A F ∏=
即
)
()()()()()()()()(D C B A D C B A D C B A D C B A D C B A D C B A D C B A D C B A D C B A F +++?+++?++++++?+++?++++++?+++?+++=
如果已知函数的卡诺图，也可由卡诺图中为0的那些小方格直接写出标准或与式。 例9．8 化简具有约束条件的逻辑函数C B C B A F +=，其约束条件为AB ＝0。 解 用公式化对具有约束条件的逻辑函数的化简时，可以将约束项加到逻辑表达式中，化简后到的最简表达式中若含有约束项，再将约束项去掉。即：
去掉约束项）
()()(C
AB C AB AB C AB B A C AB B B A C AB C B C B A F =+=+=
++=
++=++=
例
9
．
9
化
简
下
列
函
数
)15,14,13,12,11,10()9,7,5,3,1(),,,(∑∑+=d m D C B A F
解 用卡诺图法化简带有约束条件的逻辑函数，其方法是在卡诺图中，将函数F 的最小顶用
1填入，约束顶用×填入。在画卡诺圈时，可充分利用约束项取值的任意性(作为1或0)合并相邻项。将最小项及约束项填入对应的卡诺图中，如 图9.3所示，则化简后逻辑表达式为：
F ＝D
例9．10 化简具有约束条件的逻辑函数
∑=)9,8,7,6,5,3,2,0(),,,(m D C B A F
0=+AC AB （约束条件）
解：采用卡诺图法化简。由约束条件，求出约束项：
)
15,14,13,12,11,10())(())((∑=+++++++=
+++++=+i
i m D C B A CD B A D ABC D C AB ABCD D C AB D ABC ABCD D D B B AC D D C C AB AC AB
将最小项用1填入，约束项用×填入，画出卡诺图如图9.4所示，由图9.4得到化简后的逻辑表达式为：
BD D B C A D C B A F +++=),,,(
触发器
一、 基本触发器
基本触发器的逻辑结构如图13-1所示。它可由两个与非门交叉耦合构成，图13-1(a )是其逻辑电路图和逻辑符号，也可以由两个或非门交叉耦合构成，如图13-1(b )所示。
二、基本触发器功能的描述 1．状态转移真值表
为了表明触发器在输入信号作用下，触发器下一稳定状态（次态）Q n +1与触发器稳定状态（现态）Q n
以及输入信号之间关系，可将上述对触发器分析的结论用表格形式来描述，如表13-1所示。该表称为触发器状态转移真值表，表13-2为表13-1的简化表。 2．特征方程（状态方程）
?????=++=+=+1
1R S Q R S Q R S Q n
n n
R Q Q Q S Q (a )与非门构成的触发器电路与逻辑符号 (b )或非门构成的触发器电路与逻辑符号
其中，1=+R S 称为约束条件。
3．状态转移图和激励表
三、 同步RS 触发器
由与非门构成的同步RS 触发
器如图13-5(a )所示，其逻辑符号如图13-5(b )所示。当CP =1时 ???=+=+01RS Q R S Q n
n
四、 同
步D 触
表13-1 基本触发器状态转移真值表
表13-2 简化真值表
1==S x R x
S R =
=1
10==S R
图13-4 基本触发器状态转移图
表13-3 基本触发器激励表 其中x 表示任意，0或1
S (
D (a ) 逻辑图 (b ) 逻辑符号
图13-5 同步RS 触发器
==S R x
S R ==0
01==S R
图13-6 同步RS 触发器状态转移图
表13-4 同步RS 触发器状态转移真值表
表13-5 同步RS 触发器激励表 CP
R S
Q 不定
图13-7 同步RS 触发器工作波形
发器
由状态转移真值表可直接列出同步D 触发器的状态方程 D Q n =+1
同步D 触发器逻辑功能表明：只要向同步触发器送入一个CP ，即可将输入数据D 存入触发器。CP 过后，触发器将存储该
数据，直到下一个CP 到来时为止，故可锁存数据。这种触发器同样要求CP =1时，D 保持不变。
同理可得同步D 触
发器在
CP =1时的激励表如表13-7所示，状态转移图如图13-9所示。
五、 JK 触发器
JK 触发器的特性方程为：
n n
n Q K Q J Q +=+1 CP 下降沿到来后有效
六、 T 触发器和T ’触发器
在CP 控制下，根据输入信号T （T =0或T =1）的不同，具有保持和翻转功能的电路，都叫做T 触发器。将JK 触发器的J 、K 端短接，并取名为T 端，就能构成T 触发器，。
表13-6 D 触发器状态转移真值表
D D =1
D =0
图13-9 同步D 触发器状态转移图
表13-7 同步D 触发器激励表
J =x
K ==0
J =x ，K =1
图13-14 JK 触发器状态转移图
表13-8 JK 触发器状态转移真值表
表13-9 JK 触发器激励表 CP 1 2 3 J K 主Q Q
图13-15 主从JK 触发器工作波形
n
n n
n
n
n Q T Q T Q T Q K Q J Q ⊕=+=+=+1 由表13-10可见，T 触发器在T =0时，具有保持功能；在T =1时，具有翻转功能。
在CP 控制下，只具有翻转功能的电路叫做T’触发器。即在T 触发器中，当T 恒为1时就构成了T ’触发器，其状态方程为
n
n n n Q Q Q T Q =⊕=⊕=+11
第五章 集成门电路和触发器
一、二极管“与”门和“或”门电路 与门
或门
=
图13-23 T 触发器逻辑符号
T =1 T =1
图13-24 T 触发器状态转移图
表13-10 T 触发器状态转移真值表
表13-11 T 触发器激励表
Y 5V 0V A B Y A B
5V 0V A B Y