位二进制数表示，
??
Y Y 54×××11十个十进制的数2I 1I 0I
C
A Y
B
A Y
Y
EX
Y
543
×××11 Decoders
对输入的二进制码进行译码的电路，与编码器功能相反。
A
二进制码
一般的：n位输入码，个输出端，
00 01 10 11
10001010111
100
/BI RBO
功能表（前三行）：
由七段显示译码器RBI
a
74LS d
e
RBO
7447
LS 整数部分当输入
0000（见功能表第二行）
059.050
E
8 1 MUX 2D 3D
2D 3D D D
A A 2D 3
D D
E 3D
2D 3
D D
E 2D 3
D D
E 数据分配器（Demultiplexers /Data Distributors 012功能：与数据选择器的功能相反，将数据发送至地址所指的输出端。
Y 11D 1
1A 0
A 1A A
1
B 4
A 4
∑
4
∑
∑
∑
???????12~15
A 12~15F 实现片间超前进位
加法器的应用：实现加法运算000000011001后五位
C 0
C 24C
第1章常用半导体器件 一、判断题（正确打“√”，错误打“×”，每题1分） 1．在N型半导体中，如果掺入足够量的三价元素，可将其改型成为P型半导体。（）2．在N型半导体中，由于多数载流子是自由电子，所以N型半导体带负电。（）3．本征半导体就是纯净的晶体结构的半导体。（） 4．PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。（） 5．使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏，且集电结也是正偏。（）6．晶体三极管的β值，在任何电路中都是越大越好。( ) 7．模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。( ) 8．稳压二极管正常工作时,应为正向导体状态。( ) 9．发光二极管不论外加正向电压或反向电压均可发光。( ) 10．光电二极管外加合适的正向电压时，可以正常发光。( ) 一、判断题答案：（每题1分） 1．√； 2．×； 3．√； 4．√； 5．×； 6．×； 7．√； 8．×； 9．×； 10．×。
二、填空题（每题1分） 1．N型半导体中的多数载流子是电子，P型半导体中的多数载流子是。2．由于浓度不同而产生的电荷运动称为。 3．晶体二极管的核心部件是一个，它具有单向导电性。 4．二极管的单向导电性表现为：外加正向电压时，外加反向电压时截止。5．三极管具有放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结偏置。6．场效应管与晶体三极管各电极的对应关系是：场效应管的栅极G对应晶体三极管的基极b，源极S对应晶体三极管，漏极D对应晶体三极管的集电极c。7．PN结加正向电压时，空间电荷区将。 8．稳压二极管正常工作时，在稳压管两端加上一定的电压，并且在其电路中串联一支限流电阻，在一定电流围表现出稳压特性，且能保证其正常可靠地工作。 9．晶体三极管三个电极的电流I E 、I B 、I C 的关系为：。 10．发光二极管的发光颜色决定于所用的，目前有红、绿、蓝、黄、橙等颜色。 二、填空题答案：（每题1分） 1．空穴 2．扩散运动 3．PN结 4．导通 5．反向 6．发射机e 7．变薄 8．反向 9．I E ＝I B ＋I C 10．材料 三、单项选择题（将正确的答案题号及容一起填入横线上，每题1分）
组合逻辑电路的应用 1.实验目的 （1）初步学会组合逻辑电路的设计方法，设计3人表决器及路灯控制电路。 （2）测试所设计电路的逻辑功能。 （3）学会合理布局、布线技巧，提高检查线路与排除故障的能力。 2.实验预习要求 （1）复习组合逻辑电路的设计方法，认真预习以下的实验内容和步骤。 （2）用与非门设计3人表决器电路。 （3）用异或门及与门设计路灯控制电路。 （4）利用EDA软件对路灯控制电路进行仿真。 3.实验原理 组合逻辑电路的设计方法大致归纳如下： （1）进行逻辑抽象 ①根据设计要求，确定输入、输出信号及它们之间的因果关系； ②设定变量，用英文字母加以表示； ③状态赋值，即用“0”或“1”表示信号的状态； ④列真值表，把变量的各种取值和相应的函数值列表。 （2）进行化简及转换函数式 ①用卡诺图法或代数法化简，得函数表达式； ②根据实验室具有的门电路元件情况，将表达式转换成相应逻辑的最简函数式。（3）画逻辑电路 设计时应本着电路结构最简单、使用器件最少的原则。 4.实验参考电路 74LS20是4输入双与非门集成块，管脚排列见图1。74LS00是2输入四与非门集成块，管脚排列见图2。74LS86是2输入四异或门集成块，管脚排列见图3。 图1 74LS20管脚排列图2 74LS00管脚排列
图3 74LS86管脚排列 内容和步骤 5.实验 实验内容和步骤 （1）用与非门设计一个3人表决器，逻辑功能是3人表决，有2人或3人赞成时，表决通过，否则不通过。应用一片74LS20和一片74LS00集成块实现。 ①按题意确立输入、输出变量。设A、B、C为3人的输入变量，赞成为“1”，反对为“0”；Y为表决结果的输出变量，通过为“1”，不通过则为“0”。 ②列出真值表，填入表1中。 的真值表 和功能测试表 真值表和功能测试表 表1 表决器 表决器的 输入输出实测电路输出 A B C Y Y ③写出逻辑表达式： Y= ④卡诺图化简后： Y= ⑤化为与非形式： Y= ⑥根据简化了的逻辑表达式，画出逻辑电路图。 ⑦按图接线，A、B、C端接“0”或“1”逻辑按钮，Y接到发光二极管或电平显示装置上。 ⑧测试表决器的功能，并填入表1中的最右面一列。
组合逻辑电路在实际中的应用 摘要：组合逻辑电路是数字系统中数字电路的一个主要组成部分之一, 功能繁多, 使用非常广泛, 可以直接用小规模、中规模或大规模集成电路实现任何一个组合逻辑函数。本来主要介绍组合逻辑电路在实际中的几个应用。 关键词：组合逻辑电路；数学运算；数据选择器 Combinational logic circuit in the actual application Abstract: In combinational logic circuit is a digital system is a major component of the digital circuit, one of the functions of use is very broad, can be directly with small, medium size or large scale integrated circuit to realize any combinational logic function. Was mainly introduced several of combinational logic circuit in actual application. Key words:Combinational logic circuit; Mathematics; Data selector 组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与电路以前状态无关，而与其他时间的状态无关。组合逻辑电路是一种现时输出只决定于现时输入而与电路的过去状态无关的电路组合逻辑电路。 组合逻辑电路是数字系统中数字电路的一个主要组成部分之一, 功能繁多, 使用非常广泛, 可以直接用小规模、中规模或大规模集成电路实现任何一个组合逻辑函数。用门电路实现组合逻辑电路, 可以归结为这样几种应用方向：计算机和数字系统中的编码器、译码器、代码转换与校验电路、数据选择与数据分配器、加法器、数值比较器等。控制系统中的各种控制电路。如报警电路、门铃电路、数字系统中的逻辑控制电路、自控系统中的种种控制电路。信号产生电路。由门电路可以组成脉冲振荡电路, 压控振荡等。由门电路的反馈线相连接, 产生触发器这种新型器件, 成为时序电路的基本器件。在模拟系统, 将门电路接入反馈电阻, 可以使它由开关状态转换为线性状态, 组成线性放大器。 1 组合逻辑器的数学运算 在数字系统中算术运算都是利用加法进行的，因此加法器是数字系统中最基本的运算单元。组合逻辑器可以在很多方面使用，如计算机和数字系统中的编码器、译码器、代码转换与校验电路、数据选择与数据分配器、加法器、数值比较器等，由于二进制运算可以用逻辑运算来表示，因此可以用逻辑设计的方法来设计运算电路。加法在数字系统中分为全加和半加，所以加法器也分为全加器和半加器。 ⑴半加器设计 半加器不考虑低位向本位的进位，因此它有两个输入端和两个输出端。设加数（输入端）为A、B ；和为S ；向高位的进位为Ci+1。
第4章常用半导体器件 本章要求了解PN结及其单向导电性，熟悉半导体二极管的伏安特性及其主要参数。理解稳压二极管的稳压特性。了解发光二极管、光电二极管、变容二极管。掌握半导体三极管的伏安特性及其主要参数。了解绝缘栅场效应晶体管的伏安特性及其主要参数。 本章内容目前使用得最广泛的是半导体器件——半导体二极管、稳压管、半导体三极管、绝缘栅场效应管等。本章介绍常用半导体器件的结构、工作原理、伏安特性、主要参数及简单应用。 本章学时6学时 4.1 PN结和半导体二极管 本节学时2学时 本节重点1、PN结的单向导电性； 2、半导体二极管的伏安特性； 3、半导体二极管的应用。 教学方法结合理论与实验，讲解PN结的单向导电性和半导体二极管的伏安特性，通过例题让学生掌握二半导体极管的应用。 4.1.1 PN结的单向导电性 1. N型半导体和Ｐ型半导体 在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 2.PN结的单向导电性 当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN结变窄,而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,视为截止(不导通)。 4.1.2 半导体二极管 1.结构 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。 2. 二极管的种类 按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种，点接触型二极管（一般为锗管）其特点是结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用高频电路的检波或小电流的整流，也可用作数字电路里的开关元件；面接触型二极管（一般为硅管）其特点是结面积大，结电容大，允许通过的电流较大，适用于低频整流；硅平面型二极管，结面积大的可用于大功率整流，结面积小的，适用于脉冲数字电路作开关管。
《模拟电子技术基础》 （教案与讲稿） 任课教师：谭华 院系：桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系 授课班级：2008电子信息专业本科1、2班 授课时间：2009年9月21日------2009年12月23日每周学时：4学时 授课教材：《模拟电子技术基础》（第4版） 清华大学电子学教研组童诗白华成英主编 高教出版社 2009
第一章常用半导体器件 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。 （一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电 路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导 电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标 1.1 半导体的基本知识 1.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。
项目六 常用半导体器件及应用 班级 姓名 成绩 一、填空题：（35分） 1.制作半导体器件时，使用最多的半导体材料是 硅 和 锗 。 2.根据载流子数目的不同，可以将半导体分为 本征半导体 、 P 型半导体 和 N 型半导体 三种。 3.PN 结的单向导电性是指：加正向电压 导通 ，加反向电压 截止 。PN 结正偏是指P 区接电源 正 极，N 区接电源 负 极。 4.半导体二极管由一个 PN 结构成，它具有 单向导电 特性。 5.硅二极管的门坎电压是 0.5V ，正向导通压降是 0.7V ；锗二极管的门坎电压是 0.2V ，正向导通压降是 0.3V 。 6.半导体稳压二极管都是 硅 材料制成的。它工作在 反向击穿 状态时，才呈现稳压状态。 7.晶体三极管是由三层半导体、两个PN 结构成的一种半导体器件，两个PN 结分别为 发射结 和 集电结 ；对应的三个极分别是 发射极e 、 基极b 、 集电极c 。 8.半导体三极管中，PNP 的符号是 ，NPN 的符号是 。9.若晶体三极管集电极输出电流I C =9 mA ，该管的电流放大系数为β=50，则其输入电流I B =_0.18_mA 。10.三极管具有电流放大作用的实际是：利用 基极 电流实现对 集电极 电流的控制。因此三极管是 电流 控制型器件。11.三极管的输出特性曲线可分为三个区域，即_放大_区，__饱和_区和_截止_区。12.放大电路静态工作点随 温度 变化而变化， 分压式 偏置电路可较好解决此问题。13.对于一个晶体管放大器来说，一般希望其输入电阻要 大 些，以减轻信号源的负担，提高抗干扰能力；输出电阻要 小 些，以增大带动负载的能力。二、判断题：（10分，将答案填在下面的表格内） 题号12345678910答案××√××√√×√× 1.P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（ ） 2.半导体器件一经击穿便即失效，因为击穿是不可逆的。（ ） 3.桥式整流电路中，若有一只二极管开路，则输出电压为原先的一半。（ ） 4.用两个PN 结就能构成三极管，它就具有放大作用。（ ） 5.β越大的三极管，放大电流的能力越强，管子的性能越好。 6.三极管和二极管都是非线性器件。（ ） 7.三极管每一个基极电流都有一条输出特性曲线与之对应。（ ）等多项对全系统启备高中免不
第7章 常用半导体器件 习题参考答案 7-1 计算图所示电路的电位U Y （设D 为理想二极管）。 （1）U A ＝U B ＝0时； （2）U A ＝E ，U B ＝0时； （3）U A ＝U B ＝E 时。 解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。从图中可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。 当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。本题解答如下： （1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0； （2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝E ? +9 19＝109E ； （3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝E ?+5.099＝1918E 。 7-2 在图所示电路中，设D 为理想二极管，已知输入电压u i 的波形。试画出输出电压u o 的波形图。 解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。 首先从（b ）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电阻为无穷大，相当 于断路，因此u o ＝5V ，即是说，只要判断出D 导通与否， 就可以判断出输出电压的波形。要判断D 是否导通，可 以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高 低，从而得知是否导通。 u o 与u i 的波形对比如右图所示： 7-3 试比较硅稳压管与普通二极管在结构和运用上有 何异同 （参考答案：见教材） 7-4 某人检修电子设备时，用测电位的办法，测出管脚①对地电位为－；管脚②对地电位
第5章常用半导体元件习题 5.1晶体二极管 一、填空题： 1．半导体材料的导电能力介于和之间，二极管是将 封装起来，并分别引出和两个极。 2．二极管按半导体材料可分为和，按内部结构可分为＿和，按用途分类有、、四种。3．二极管有、、、四种状态，PN 结具有性，即。4．用万用表（R×1K档）测量二极管正向电阻时，指针偏转角度，测量反向电阻时，指针偏转角度。 5．使用二极管时，主要考虑的参数为和二极管的反向击穿是指。 6．二极管按PN结的结构特点可分为是型和型。 7．硅二极管的正向压降约为 V，锗二极管的正向压降约为 V；硅二极管的死区电压约为 V，锗二极管的死区电压约为 V。 8．当加到二极管上反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象称为现象。 9．利用万用表测量二极管PN结的电阻值，可以大致判别二极管的、和PN结的材料。 二、选择题： 1. 硅管和锗管正常工作时，两端的电压几乎恒定，分别分为( )。 A.0.2-0.3V 0.6-0.7V B. 0.2-0.7V 0.3-0.6V C.0.6-0.7V 0.2-0.3V D. 0.1-0.2V 0.6-0.7V 的大小为( )。 2.判断右面两图中，U AB A. 0.6V 0.3V B. 0.3V 0.6V C. 0.3V 0.3V D. 0.6V 0.6V 3.用万用表检测小功率二极管的好坏时，应将万用表欧姆档拨到（） Ω档。 A.1×10 B. 1×1000 C. 1×102或1×103 D. 1×105 4. 如果二极管的正反向电阻都很大，说明 ( ) 。 A. 内部短路 B. 内部断路 C. 正常 D. 无法确定 5. 当硅二极管加0.3V正向电压时，该二极管相当于( ) 。 A. 很小电阻 B. 很大电阻 C.短路 D. 开路 6．二极管的正极电位是-20V，负极电位是-10V，则该二极管处于（）。 A．反偏 B．正偏 C．不变D. 断路 7．当环境温度升高时，二极管的反向电流将（） A．增大 B．减小 C．不变D. 不确定 8．PN结的P区接电源负极，N区接电源正极，称为（）偏置接法。
第二章常用半导体器件及应用 一、习题 2.1填空 1. 半导材料有三个特性，它们是、、。 2. 在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入元素可形成P型半导体。 3. 二极管的主要特性是。 4．在常温下，硅二极管的门限电压约为V，导通后的正向压降约为V；锗二极管的门限电压约为V，导通后的正向压降约为V。 5．在常温下，发光二极管的正向导通电压约为V，考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在mA。 6. 晶体管(BJT)是一种控制器件；场效应管是一种控制器件。 7. 晶体管按结构分有和两种类型。 8. 晶体管按材料分有和两种类型。 9. NPN和PNP晶体管的主要区别是电压和电流的不同。 10. 晶体管实现放大作用的外部条件是发射结、集电结。 11. 从晶体管的输出特性曲线来看，它的三个工作区域分别是、、。 12. 晶体管放大电路有三种组态、、。 13. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A放大器的输出电压小，这说明A 的输入电阻。 14．三极管的交流等效输入电阻随变化。 15．共集电极放大电路的输入电阻很，输出电阻很。 16．射极跟随器的三个主要特点是、、。 17．放大器的静态工作点由它的决定，而放大器的增益、输入电阻、输出电阻等由它的决定。 18．图解法适合于，而等效电路法则适合于。 19．在单级共射极放大电路中，如果输入为正弦波，用示波器观察u o和u i的波形的相位关系为；当为共集电极电路时，则u o和u i的相位关系为。 20. 在NPN共射极放大电路中，其输出电压的波形底部被削掉，称为失真，原因是Q点(太高或太低)，若输出电压的波形顶部被削掉，称为失真，原因是Q 点(太高或太低)。如果其输出电压的波形顶部底都被削掉，原因是。 21．某三极管处于放大状态，三个电极A、B、C的电位分别为9V、2V和1.4V，则该三极管属于型，由半导体材料制成。 22．在题图P2.1电路中，某一元件参数变化时，将U CEQ的变化情况(增加；减小；不变)填入相应的空格内。 (1) R b增加时，U CEQ将。 (2) R c减小时，U CEQ将。 (3) R c增加时，U CEQ将。 (4) R s增加时，U CEQ将。 (5) β增加时(换管子)，U CEQ将。
第一章题解－1 第一章 常用半导体器件 习 题 1.1 选择合适答案填入空内。 （1）在本征半导体中加入 元素可形成N 型半导体，加入 元素可形成P 型半导体。 A. 五价 B. 四价 C. 三价 （2）当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 （3）工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12μA 增大到22μA 时，I C 从1m A 变为2m A ，那么它的β约为 。 A. 83 B. 91 C. 100 （4）当场效应管的漏极直流电流I D 从2m A 变为4m A 时，它的低频跨导g m 将 。 A.增大 B.不变 C.减小 解：（1）A ，C （2）A （3）C （4）A 1.2 能否将1.5V 的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？ 解：不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.5V 时，管子会因电流过大而烧坏。 1.3 电路如图P1.3所示，已知u i ＝10s in ωt (v)，试画出u i 与u O 的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。 图P1.3
第一章题解－2 解图P1.3 解：u i 和u o 的波形如解图P1.3所示。 1.4 电路如图P1.4所示，已知u i ＝5s in ωt (V)，二极管导通电压U D ＝0.7V 。试画出u i 与u O 的波形，并标出幅值。 图P1.4 解图P1.4 解：波形如解图P1.4所示。 1.5 电路如图P1.5（a ）所示，其输入电压u I1和u I2的波形如图（b ）所示，二极管导通电压U D ＝0.7V 。试画出输出电压u O 的波形，并标出幅值。 图P1.5 解：u O 的波形如解图P1.5所示。
. Word 资料 第四章 组合逻辑模块及其应用 上一章介绍了组合逻辑电路的分析与设计方法。随着微电子技术的发展，现在许多常用的组合逻辑电路都有现成的集成模块，不需要我们用门电路设计。本章将介绍编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器等常用组合逻辑集成器件，重点分析这些器件的逻辑功能、实现原理及应用方法。 4.1 编码器 一． 编码器的基本概念及工作原理 编码——将字母、数字、符号等信息编成一组二进制代码。 例：键控8421BCD 码编码器。 左端的十个按键S 0～S 9代表输入的十个十进制数符号0～9，输入为低电平有效，即某一按键按下，对应的输入信号为0。输出对应的8421码，为4位码，所以有4个输出端A 、B 、C 、D 。 B C D 图4.1.1 键控8421BCD 码编码器 由真值表写出各输出的逻辑表达式为： 9898S S S S A =+= 76547654S S S S S S S S B =+++=
76327632S S S S S S S S C =+++= 9753197531S S S S S S S S S S D =++++= 表4.1.1 键控8421BCD 码编码器真值表 画出逻辑图，如图4.1.1所示。 其中GS 为控制使能标志，当按下S 0～S 9任意一个键时，GS =1，表示有信号输入；当S 0～S 9均没按下时，GS =0，表示没有信号输入，此时的输出代码0000为无效代码。 二． 二进制编码器 用n 位二进制代码对2n 个信号进行编码的电路称为二进制编码器。 3位二进制编码器有8个输入端3个输出端，所以常称为8线—3线编码器，其功能真值表见表4.1.2，输入为高电平有效。 表4.1.2 编码器真值表
组合逻辑电路的分析实例 下面将对一些实际组合电路进行分析，进一步加深对分析方法的理解和运用。 例1 分析图10.1（a ）和（b ）所示电路。 解 由图10.1（a ）写出逻辑函数表达式，并进行化简 cd d cd c ab b ab a G ?⊕?= ()()[]()()[] ()() d c b a d c d c b a b a d c d d c c b a b b a a ⊕⊕⊕=+⊕+=+++⊕+++= 由表达式求出真值表1： 表1 真值表 真值表1表明：在图10.1（a ）所示电路中，当a 、b 、c 、d 中有奇数个1时，G 为1；反之G 为0。这显然是采用偶校验位产生电路。 图1（a ）所示电路使用与非门太多，连线也多，既不经济也不可靠，改用图1（c ）所示电路，同样可以实现产生偶校验位的功能。 （a ） （b ） （c ） 图1 例1电路图
由图1（b ）可写出F 的表达式 F = G ⊙d c b a ⊕⊕⊕ 该表达式表明，在图10.1（b ）所示电路中，当收到a 、b 、c 、d 和G 五位码元之后，若F 为1，即判定码组a 、b 、c 、d 正确；若F 为0，即判定码组发生错误，显然是偶校验检测器。 例2 分析图2所示电路的逻辑功能。 解 由图2可见该电路有三个输入信号A 0、A 1、A 2，三个控制信号G 1、A G 2、B G 2和八个输出信号0Y 、1Y 、2Y 、3Y 、4Y 、5Y 、6Y 、7Y 。 （1）根据给定电路图写出输出信号的逻辑函数表达式： B A G G G A A A Y 2210120= B A G G G A A A Y 2210121= B A G G G A A A Y 2210122= B A G G G A A A Y 2210123= B A G G G A A A Y 2210124= B A G G G A A A Y 2210125= B A G G G A A A Y 2210126= B A G G G A A A Y 2210127= （2）根据表达式可以得到如表2所示的真值表。由表达式可见，当G 1为0时，无论其它输入信号为什么状态，70~Y Y 均为1，同理A G 2和B G 2只要有一个为1时，70~Y Y 也都为1。为了列表方便，通常将A G 2和B G 2用下式表示：B A G G G 222+=。 图2 74LS138逻辑图
第十一章常用半导体元件 第一节二极管 【教学目标】 知道PN结的单向导电性。描述二极管的电压、电流关系。解释主要参数。 【教学重点】 1．二极管的电压、电流关系。 2．二极管的主要参数。 【教学难点】 二极管的电压、电流关系。 【教学过程】 【一、复习】 线性电阻和非线性电阻的电压、电流特性。 【二、引入新课】 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。但半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力会随温度、光照及所掺杂质不同而显著变化。特别是掺杂可以改变半导体的导电能力和导电类型，这是今天能用半导体材料制造各种器件及集成电路的基本依据。 二极管就是由半导体制成的。半导体按所用半导体材料可分为硅二极管和锗二极管；按内部结构可分为点接触型和面接触型二极管；按用途分类可分为普通二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管等，通常所说的二极管是指普通二极管。 【三、讲授新课】 1
2 11.1.1 二极管的外形、结构与符号 二极管的外形、内部结构示意图和符号如图11.1所示。 （a ）外形 （b ）内部 （c ）符号 图11.1 二极管 二极管的阳极引脚由P 型半导体一侧引出，对应二极管符号中三角形底边一端。 二极管的阴极引脚由N 型半导体一侧引出，对应二极管符号中短竖线一端。 强调指出：符号形象地表示了二极管电流流动的方向，即电流只能从阳极流向阴极，而不允许反方向流动。 11.1.2 二极管的电流、电压关系 1．正向偏置与导通状态 二极管正向电流、电压关系实验电路如图11.2（a ）所示，二极管阳极接高电位，阴极接低电位，二极管正向偏置。 此时调节串联在电路中的电阻大小，二极管表现出不同电压下具有不同的电阻值，记录每个电压下对应的电流值，从而描绘成曲线，即得到图11.2（b ）所示的二极管正向电流、电压关系特性。 （1）二极管VD 两端正向电压小于0.5 V 时，电路中几乎没有电流，对应的电压称为二极管的死区电压或阈值电压（通常硅管约为0.5 V ，锗管约为0.2 V ）。 （2）二极管两端正向电压大于0.5 V 后，电路中电流增加迅速。 （3）随着二极管电流增大，二极管VD 两端电压维持在0.6 V ~ 0.7 V 之间不再增加（硅管约为0.6 V~0.7 V ，锗管约为0.2 V~0.3 V ）。
第 7 章 常用半导体器件 习题参考答案 7-1 计算图所示电路的电位 U Y （设 D 为理想二极管） 。 （ 1） U A ＝ U B ＝ 0 时； （ 2） U A ＝E ， U B ＝ 0 时； （ 3） U A ＝ U B ＝ E 时。 解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。从图中可以看出 A 、B 两 点电位的相对高低影响了 D A 和 D B 两个二极管的导通与关断。 当 A 、 B 两点的电位同时为 0 时， D A 和 D B 两个二极管的阳极和阴极（ U Y ）两端电位同 时为 0，因此均不能导通；当 U A ＝E ，U B ＝ 0 时， D A 的阳极电位为 E ，阴极电位为 0（接地）， 根据二极管的导通条件， D A 此时承受正压而导通，一旦 A Y 0，从而使 D B 承受 D 导通，则 U ＞ 反压（ U B ＝0）而截止；当 U A ＝ U B ＝ E 时，即 D A 和 D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所 以两管同时导通，两个 1k Ω的电阻为并联关系。本题解答如下： （ 1）由于 U A ＝ U B ＝0， D A 和 D B 均处于截止状态，所以 U Y ＝ 0； （2）由 U A ＝ E ， U B ＝ 0 可知， D A 导通， D B 截止，所以 U Y ＝ 9 E ＝ 9 E ； 1 9 10 （3）由于 U A ＝U B ＝ E ， D A 和 D B 同时导通，因此 U Y ＝ 9 E ＝18 E 。 9 0.5 19 7-2 在图所示电路中，设 D 为理想二极管，已知输入电压 u i 的波形。试画出输出电压 u o 的波形图。 解： 此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。 首先从（ b ）图可以看出，当二极管 D 导通时，电 阻为零，所以 u o i ＝ u ；当 D 截止时，电阻为无穷大，相 当于断路，因此 u o ＝ 5V ，即是说，只要判断出 D 导通与 否，就可以判断出输出电压的波形。 要判断 D 是否导通， 可以以接地为参考点（电位零点） ，判断出 D 两端电位 的高低，从而得知是否导通。 u o 与 u i 的波形对比如右图所示： 7-3 试比较硅稳压管与普通二极管在结构和运用上有 何异同 （参考答案：见教材） 7-4 某人检修电子设备时，用测电位的办法，测出管脚①对地电位为－；管脚②对地电位
第4章常用半导体器件-选择复习题 1．半导体的特性不包括。 A. 遗传性 B.光敏性 C.掺杂性 D. 热敏性 2．半导体中少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为。 A.漂移运动 B. 扩散运动 C.有序运动 D.同步运动 3．N型半导体中的多数载流子是。 A.自由电子 B.电子 C.空穴 D.光子 4．P型半导体中的多数载流子是。 A.空穴 B.电子 C. 自由电子 D.光子 5．本征半导体中掺微量三价元素后成为半导体。 A.P型 B.N型 C.复合型 D.导电型 6．本征半导体中掺微量五价元素后成为半导体。 A. N型 B. P型 C.复合型 D.导电型 7．在PN结中由于浓度的差异，空穴和电子都要从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这就是。 A.扩散运动 B.漂移运动 C.有序运动 D.同步运动 8．将一个PN结两端各加一条引线，再封装起来，就成为一只。 A.二极管 B. 三极管 C.电子管 D.晶闸管 9．当外电场与内电场方向相同时，阻挡层，电子不容易通过。 A.变厚 B.变薄 C. 消失 D.变为导流层 10．当外电场与内电场方向相反时，阻挡层，电子容易通过。 A.变薄 B. 变厚 C. 消失 D.变为导流层 11．PN结的基本特性是。 A.单向导电性 B. 半导性 C.电流放大性 D.绝缘性 12．晶体三极管内部结构可以分为三个区，以下那个区不属于三极管的结构。 A.截止区 B. 发射区 C.基区 D.集电区 13．稳压二极管一般要串进行工作，以限制过大的电流。 A 电阻 B电容 C电感 D电源 14．下图电路中，设硅二极管管的正向压降为0V，则Y= 。 A．0V B．3V C．10V D．1.5V 15．下图电路中，设硅二极管管的正向压降为0V，则Y= 。 A．0V B．3V C．10V D．1.5V
常 用 组 合 逻 辑 功 能 器 件 4.1 编 码 器 如果将“0”、“1”按一定规律编排在一起，组成不同的代码，反映不同的物理状态，且代码和物理状态有着一一对应的关系，这个过程称为编码，能完成编码任务的电路称编码器。 编码：赋予二进制代码特定含义的过程称为编码 如：8421BCD 码中用1000表示数字8 如：ASCII 码中用100 0001表示字母A 等 编码器：具有编码功能的逻辑电路。 编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出。 如4线-2线编码器：将输入的4个状态分别编成4个2位二进制数码输出； 如8-3编码器：将输入的8个状态分别编成8个3位二进制数码输出； 如BCD 编码器：将10个输入分别编成10个4位8421BCD 码输出。 编码器的分类：普通编码器、优先编码器 4.1.1 普通编 码器：普通编码器对输入要求比较苛刻，任何时刻只允许一个输入信号有效，即输入信号之间是有约束的。 1. ４线—２线编码器:４个输入端，２ 个输出端。 （1） 电路图如图 （2）逻辑框图 I I I I 0 1
电路图 逻辑框图 （3）表达式： （4）真值表 2．键盘输入8421BCD 码编码器 （1） 电路图 3 21032100I I I I I I I I Y +=
GS D C B A （2）功能表 4.1.2优先编码器
优先编码器的提出：如果有两个或更多输入信号有效，将会出现输出混乱。必须根据轻重缓急，规定好这些外设允许操作的先后次序，即优先级别。识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码的逻辑部件称为优先编码器。 优先编码器——允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。 1．4 线─2 线优先编码器（设计） （1）列出功能表 （2）写出逻辑表达式 （3）画出逻辑电路 2. 优先编码器74148 （1）逻辑电路 3321I I I Y +=33210I I I I Y += A 2 A 1 A 0
实验7 组合逻辑电路应用 一、实验目的 1.掌握SSI组合逻辑电路的设计流程和方法； 2.掌握SSI组合逻辑电路的分析方法； 3.能用基本的门电路芯片设计出符合要求的电路，并对其功能进行验证； 4.了解排除组合逻辑电路故障的一般方法； 5.学会用Multisim仿真软件辅助设计电路。 二、实验任务（建议学时：2学时） 基本实验任务(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少) 1.三个开关控制一盏灯。 设计一个三室一厅卫生间照明控制电路，要求分别安装在三个卧室的开关A、B、C都能独立控制灯Y的亮、灭。 2.设计一个四人表决器。 当对表决事件表示同意的人数≥3人时表决有效，指示灯点亮。 3.设计一个用电超载报警电路。 现有三个用电设备，其电功率分别为200W、350W、300W。要求当总用电量超过500W 时报警灯立即点亮。 4.设计一个水泵控制电路。 有一水箱有大小两台水泵M L和M S供水，如图2-1所示。水箱中设置了3个水位检测元件Ａ、Ｂ、Ｃ。水位低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过Ｃ点时两水泵停止工作；水位低于Ｃ点而高于Ｂ点时M S 单独工作；水位低于Ｂ点而高于Ａ点时M L单独工作；水位低于Ａ点时M L和M S同时工作。 图2-1 扩展实验任务（电类本科生必做，任选一个） 1.设计一个交通灯工作状态监视电路。 路口红、绿、黄三种颜色交通灯分别表示车辆“停止”、“通行”、“缓行”三种行车状态。正常情况下，任何时刻同一方向有且只有一盏灯被点亮，且不能全灭，否则被认为交通灯系统发生故障。一旦系统发生故障，要求点亮“交通灯工作状态”报警灯。(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少) 2.设计一个4位数字密码锁。 该锁具有ＡＢＣＤ四个输入端和一个开锁控制信号输入端Ｅ，开锁代码自定义（如
第五章组合逻辑电路 内容提要 【熟悉】组合逻辑电路的特点(功能、结构) 【掌握】组合逻辑电路的一般分析方法和设计方法 【熟悉】常见的五种组合逻辑电路【掌握】中规模集成组合逻辑电路的应用(扩展与实现组合逻辑函数) 【了解】组合逻辑电路中的竞争和险象一．一．网上导学 二．二．本章小结 三．三．典型例题 四．四．习题答案 网上导学 一. 一. 组合逻辑电路的特点:p123 功能：输出仅取决于该时刻的输入而与电路原状态无关(无记忆功能)； 结构(无记忆元件,无反馈环路). 二. 二. 组合逻辑电路的一般分析方法(组合逻辑电路图→求解逻辑功能): 组合逻辑电路图→列出逻辑函数表达式(迭代法,由输入逐级向后推) →求标准表达式或简化的表达式(转换或化简) →列出相应的真值表→判断电路功能。例5.2.1(异或门) P124 分析图5.3.3逻辑电路 1.1. 迭代法求输出逻辑表达式,如图： 图中,C=,D=AB,用迭代法求出电路输出逻辑表达式 F= 2.列出真值表(表5.2.1, P125) 分析真值表可知该电路是一个异或门 例2. 试分析下面电路 1.由上图可知 E=AB，D=AC，G=BC，迭代法得 F=E+D+G=AB+AC+BC 2. 列出相应的真值表 由真值表可以看出,该逻辑电路是一个三人多数表决电路。
三. 三. 组合逻辑电路的一般设计方法： 根据设计要求(要实现的逻辑功能)→画出逻辑电路图. 设计要求→列出真值表(确定输入、输出变量及它们的逻辑关系) →化简写出简化的逻辑表达式(→或转换成逻辑器件所需的表达形式)→画出逻辑图。例5.3.1(多数表决器) P125。 举例：设计一个一位加法器(半加器)电路. 1.1. 该电路有两个输入An、Bn和二个输出Sn和 , 2. 由真值表写出逻辑表达式(化简或转换,本题无) Sn=, =An*Bn 3.3. 画出逻辑图 四.组合逻辑电路中的竞争和险象：P126~P129 竞争：因门电路的传输时延而造成多路信号由于经过不同路径产生的时差现象；险象：由竞争产生的错误输出；检查(产生条件：输入存在互补变化；消除：添加冗余项. 竞争(B=0) *消除方法：参考例5.4.3(P128) 四. 四. 常见的五种组合逻辑电路：p129-p141 着重于其功能和输出与输入的对应逻辑关系. 1.1. 编码：将输入信号转换成对应的数码信号； 编码器：互斥输入，方块图、逻辑图P130 功能表见表5.5.1(P129) 优先编码，方块图、逻辑图、功能表P131； 2.2. 译码：将输入的码组翻译变换成对应的输出信号,是编码的逆过 程； 译码器：二进制译码器, 方块图、逻辑图； 功能表见表5.5.3(P133) 数字显示译码器： 功能表见表5.5.5(P133) 七段显示十进制数字 十进制数字显示p133；十进制数码显示
11 常用半导体元件 【课题】 11.1 二极管 【教学目标】 知道PN结的单向导电性。描述二极管的电压、电流关系。解释主要参数。 【教学重点】 1．二极管的电压、电流关系。 2．二极管的主要参数。 【教学难点】 二极管的电压、电流关系。 【教学过程】 【一、复习】 线性电阻和非线性电阻的电压、电流特性。 【二、引入新课】 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。但半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力会随温度、光照及所掺杂质不同而显著变化。特别是掺杂可以改变半导体的导电能力和导电类型，这是今天能用半导体材料制造各种器件及集成电路的基本依据。 二极管就是由半导体制成的。半导体按所用半导体材料可分为硅二极管和锗二极管；按内部结构可分为点接触型和面接触型二极管；按用途分类可分为普通二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管等，通常所说的二极管是指普通二极管。 【三、讲授新课】 11.1.1二极管的外形、结构与符号 二极管的外形、内部结构示意图和符号如图11.1所示。 （a）外形（b）内部（c）符号 图11.1二极管 二极管的阳极引脚由P型半导体一侧引出，对应二极管符号中三角形底边一端。 二极管的阴极引脚由N型半导体一侧引出，对应二极管符号中短竖线一端。 强调指出：符号形象地表示了二极管电流流动的方向，即电流只能从阳极流向阴极，而不允许反方向流动。
11.1.2二极管的电流、电压关系 1．正向偏置与导通状态 二极管正向电流、电压关系实验电路如图11.2（a）所示，二极管阳极接高电位，阴极接低电位，二极管正向偏置。 此时调节串联在电路中的电阻大小，二极管表现出不同电压下具有不同的电阻值，记录每个电压下对应的电流值，从而描绘成曲线，即得到图11.2（b）所示的二极管正向电流、电压关系特性。 （1）二极管VD两端正向电压小于0.5 V时，电路中几乎没有电流，对应的电压称为二极管的死区电压或阈值电压（通常硅管约为0.5 V，锗管约为0.2 V）。 （2）二极管两端正向电压大于0.5 V后，电路中电流增加迅速。 （3）随着二极管电流增大，二极管VD两端电压维持在0.6 V ~ 0.7 V之间不再增加（硅管约为0.6 V~0.7 V，锗管约为0.2 V~0.3 V）。 （a）（b） 图11.2二极管正向偏置导通与电流、电压的关系特性 2．反向偏置与截止状态 二极管的反向电流、电压关系实验电路如11.3（a）所示，二极管阳极接低电位，阴极接高电位，二极管反向偏置。 此时调节串联在电路中的电阻大小，即使二极管两端反向电压较高时，电路中仍然几乎没有电流，当二极管两端反向电压达到足够大时（各种二极管数值不同），二极管会突然导通，并造成二极管的永久损坏。记录每个电压下对应的电流值，从而描绘成曲线，即得到图11.3（b）所示的二极管反向电流、电压关系特性。 （1）当反向电压不超过一定范围时，反向电流十分微小并随电压增加而基本不变。通常可以忽略不计。 （2）当反向电压增加到一定数值时，反向电流将急剧增加，称为反向击穿，此时的电压称为反向击穿电压。 （a）（b） 图11.3二极管反向偏置截止与电流、电压关系特性 综上所述，二极管具有在正向电压导通，反向电压截止的特性，这个特性称为单向导电性。 11.1.3二极管的主要参数 二极管的参数是选择和使用二极管的依据。主要参数有： （1）最大整流电流I FM指二极管长期工作时，允许通过二极管的最大正向电流的平均值。