第3章电路等效及电路定理
P3-2 电路如图P3-2所示，应用叠加定理计算电流x i ，并计算Ω10电阻吸收的功率。
图P3-2 图1 图2
解：1）15V 单独作用，如图1示 2）4A 单独作用，如图2示
A i x 6.0401040401040101215'=+?+?+= A i x 92.1440
1101121101
''-=?+
+-= 3）共同作用 A i i i x x
x 32.1)92.1(6.0'
''-=-+=+= 4）10Ω电阻的功率：W R i p x
4.1710)32.1(22
=?-==，吸收
P3-5 用叠加定理求如图P3-5所示电路的电压x u 。
4Ω
4Ω
4Ω
图P3-5 图1 图2
解：1）10V 单独作用，如图1示
由KVL 得：04)5(21010''''=++?++-x x x x
i i i i ，得：A i x 38.013
5'==，V i u x
x 8.310'
'== 2）2A 单独作用，如图2示
由KVL 得：0)2(4)52(210''''''''=++++?+x x x x
i i i i ，得：A i x 46.013
6''-=-=，V i u x
x 6.410'
'''-== 3）共同作用 V u u u x x 2.1)6.4(8.3'''-=-+=+=
P3-9 求图P3-9所示电路的输入电阻in R 。（分别用电源法和伏安法）
图P3-9 图1 图2
解：1）电源法：设端口处电压和电流如图1所示：
由25Ω电阻VCR得：)
5.1
(
25I
I
i
u-
+
?
= 1）
控制量：
50
u
I= 2）
联立两个方程：i
u
3
100
=，因此输入电阻：Ω
=
=
=3.
33
3
100
i
u
R
in
2）伏安法：端口处电压和电流如图2所示，设控制量A
I1
=，则：
V
I
u50
50=
=，A
I
I
u
i5.1
5.1
25
=
-
+
=，因此输入电阻：Ω
=
=
=3.
33
5.1
50
i
u
R
in
P3-11电路如图P3-11所示，利用电源变换求i。
1A 图P3-11 图1 图2
解： 2A并联5Ω等效为10V串联5Ω，20V串联10Ω等效为2A并联10Ω，如图1所示，10V串联10Ω等效为1A并联10Ω，同时1A和2A合并，如图2所示。
在图2中由分流得A
i6
.5
9
5
1
4
1
10
1
10
1
4
1
=
=
?
+
+
=
P3-15电路如图P3-15所示，求a、b两端的戴维南等效电路。
图P3-15 图1 图2 图3
解：1）开路电压，设参考方向如图1所示，V u oc 9240
1040
40320=+?+?=
2）等效电阻，独立源置零，如图2所示，Ω=+?+=2840
1040
1020o R
3）戴维南等效电路如图3所示。
P3-19 图P3-19所示为晶体管电路模型，求电路中a 、b 两端的戴维南等效电路。
图P3-19 图1 图2 图3
解: 1）开路电压，设参考方向如图1所示，
mA
k
I I u B B
oc 10110
30500==?-=,计算得V u oc 150-= 2）等效电阻，独立源置零，如图2所示，0300==B B I I ，
,因此Ω=500o R 3）戴维南等效电路如图3所示。
P3-20 电路如图
P3-20所示，求a 、b 两端的诺顿等效电路。
2A
Isc
图P3-20 图1 图2 图3
解：1）短路电流，设参考方向如图1所示，列写KCL 和KVL 得：
Isc i i Isc i -==-+204210000，计算得：A
i A
Isc 130-==
2）等效电阻，独立源置零，设端口处的电压和电流如图2所示，列写KVL 得：
i
i i i i u =+-=0004102，计算得：i u 4-=，所以等效电阻Ω-==
4i
u
R o
3）诺顿等效电路如图3所示。
P3-26 电路如图P3-26所示，a 、b 两端接多大电阻能得到最大功率？并求该功率。
8V
8V
-
+oc
u
图P3-26 图1 图2
解：1）开路电压，设参考方向如图1所示，利用分压计算
8
311120104040?+=?+-
=k k k u u k
k k
u o o
oc ，计算得：V
u V u o oc 2192=-=
2）等效电阻，独立源置零，如图2所示，V u 00=，则等效电阻Ω=+?=
k k
k k
k R o 840104010
3）当a 、b 端接入电阻R=R 0=8k Ω时，可获得最大功率，最大功率()W k
R u
p o oc m 152.18419242
2
=?-=
=
P3-27 图P3-27所示电路中，多大的电阻L R 能吸收最大功率？最大功率是多少？
R
L
oc
图P3-27 图1 图2
解：1）开路电压，设参考方向如图1所示，利用节点分析计算
oc
x x oc u u u u ?+=+=???
??+8
44125.069012161，计算得：V u oc 72=
2）等效电阻，独立源置零，设端口电压电流如图2所示，采用伏安法，设V u x 1=，
A u u u i x x
x
625.0125.0-6
1244=?+=，V u u x 3124=?=，因此等效电阻Ω==8.4i u R o
3）当电阻R
L =R
=Ω时，可获得最大功率，最大功率W
R
u
p
o
oc
m
270
8.4
4
72
4
2
2
=
?
=
=
电路分析基础作业参考 解答 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
《电路分析基础》作业参考解答 第一章（P26-31） 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。 （a ）解：标注电压如图（a ）所示。 由KVL 有 故电压源的功率为 W P 302151-=?-=（发出） 电流源的功率为 W U P 105222=?=?=（吸收） 电阻的功率为 W P 20452523=?=?=（吸收） （b ）解：标注电流如图（b ）所示。 由欧姆定律及KCL 有 A I 35 152==，A I I 123221=-=-= 故电压源的功率为 W I P 151151511-=?-=?-=（发出） 电流源的功率为 W P 302152-=?-=（发出） 电阻的功率为 W I P 459535522 23=?=?=?=（吸收） 1-8 试求题1-8图中各电路的电压U ，并分别讨论其功率平衡。
（b ）解：标注电流如图（b ）所示。 由KCL 有 故 由于电流源的功率为 电阻的功率为 外电路的功率为 且 所以电路的功率是平衡的，及电路发出的功率之和等于吸收功率之和。 1-10 电路如题1-10图所示，试求： （1）图（a ）中，1i 与ab u ； 解：如下图（a ）所示。 因为 所以 1-19 试求题1-19图所示电路中控制量1I 及电压0U 。 解：如图题1-19图所示。 由KVL 及KCL 有 整理得 解得mA A I 510531=?=-，V U 150=。 补充题： 1. 如图1所示电路，已知图1 解：由题得 I 3 2=0
第3章 选择题 1．必须设立电路参考点后才能求解电路的方法是（ C ）。 A．支路电流法B．回路电流法C．节点电压法D．2b法 2．对于一个具有n个结点、b条支路的电路，他的KVL独立方程数为（ B ）个。 A．n-1 B．b-n+1 C．b-n D．b-n-1 3．对于一个具有n个结点、b条支路的电路列写结点电压方程，需要列写（ C ）。 A．（n-1）个KVL方程B．（b-n+1）个KCL方程 C．（n-1）个KCL方程D．（b-n-1）个KCL方程 4．对于结点电压法中的无伴电压源，下列叙述中，（ A ）是错误的。 A．可利用电源等效变换转化为电流源后，再列写结点电压方程 B．可选择该无伴电压源的负极性端为参考结点，则该无伴电压源正极性端对应的结点电压为已知，可少列一个方程 C．可添加流过该无伴电压源电流这一新的未知量，只需多列一个该无伴电压源电压与结点电压之间关系的辅助方程即可 D．无伴受控电压源可先当作独立电压源处理，列写结点电压方程，再添加用结点电压表示控制量的补充方程 5．对于回路电流法中的电流源，下列叙述中，（ D ）是错误的。 A．对于有伴电流源，可利用电源等效变换转化为电压源后，再列写回路电流方程 B．对于无伴电流源，可选择合适的回路，使只有一个回路电流流过该无伴电流源，则该回路电流为已知，可少列一个方程 C．对于无伴电流源，可添加该无伴电流源两端电压这一新的未知量，只需多列一个无伴电流源电流与回路电流之间关系的辅助方程即可 D．电流源两端的电压通常为零 6．对于含有受控源的电路，下列叙述中，（ D ）是错误的。 A．受控源可先当作独立电源处理，列写电路方程 B．在结点电压法中，当受控源的控制量不是结点电压时，需要添加用结点电压表示控制量的补充方程 C．在回路电流法中，当受控源的控制量不是回路电流时，需要添加用回路电流表示控
第五次作业 、改正图题所示TTL 电路的错误。 如下图所示： 解答： (a)、B A B A Y ??=?=0，A,B 与非输出接基极，Q 的发射极接地。从逻辑上把Q 管看作单管禁止门便可得到B A Y ?=。逻辑没有错误！ 若按照题干中所示接法，当TTL 与非门输出高电平时，晶体管Q 的发射结要承受高压，必然产生巨大的电流。为了不出现这种情况，可以在基极加一电阻或者在发射极加一二极管。但发射极加二极管后会抬高输出的低电平电压。所以只能在基极加一大电阻，实现分压作用。 另外一种方法是采用题（a ）图中的A 输入单元结构。 & & ≥1 1 1
(b)、要实现由，我们可以使用线与＋得到和B A B A 。但题干中的线与功能不合理。若其中一个为高电平且另外一个为低电平时，高电平输出降会往低电平输出灌电流，从而容易引起逻辑电平混乱。为了消除这一效应，可以在各自的输出加一个二极管。 (c)、电阻不应该接地，应该接高电平 (d)、电阻不应该接VCC ，而应该接低电平 、试分析图题（a ），(b)所示电路的逻辑功能。 解答： 图（a ）中，单元1实现了A 的电平输入，B 是A 的对称单元。 功能单元2实现了A 和B 输入的或逻辑 功能单元4充当了Q8管的泄放网络，同时抬高了Q3,Q4管的输入逻辑电平，另外该单元还将或的结果传递给了Q8管 功能单元3中的Q8管实现了非逻辑，Q6和Q7复合管加强了输出级的驱动能力。 综上所述，（a ）电路实现功能为B A Y +=，即或非的功能 图(b)中，Q1,Q2管依然实现传递输入的功能，Q3,Q4管实现或非的功能 Q6管和Q5管以及R5,R7共同组成的泄放网络实现了电压的传递 Q9管实现了非功能，Q7,Q8管依然是用来驱动负载的。Q9管和Q7,Q8轮流导通 综上所述，（b ）实现的功能为B A B A Y +=+=
(一) 单选题 1. 用节点法分析电路，各节点方程的自导（）。 (A)恒为 正 (B) 恒为 负 (C) 恒为 零 (D) 可正可 负 参考答案： (A) 2. 一个具有4个结点和8条支路的平面网络，则其电路中独立的节点方程个数是（）。 (A)3 (B) 4 (C) 5 (D) 6 参考答案： (A) 3. 图1.2所示电路中，已知V，则电压源电压为（）。 (A)5V (B) (C) 12V (D)
参考答案： (C) 4. 特勒根定理1的本质是（）。 (A)KVL的 体现 (B) KCL的 体现 (C) KVL和KCL 的体现 (D) 功率 守恒 参考答案： (A) 5. 电路如图1.1所示，电阻R获得最大功率时，其阻值R等于（）。 (A)4 (B) 3 (C) 2 (D) 1 参考答案： (C) 6. 节点电压法的本质是（）。 (A)KVL的体 现 (B) KCL的体 现 (C) KVL和KVL的体现
参考答案： (B) 7. 一个具有5个结点和8条支路的平面网络，则其电路中独立的回路方程个数是（）。 (A)5 (B) 8 (C) 4 (D) 3 参考答案： (A) 8. 回路电流法自动满足（）。 (A)KVL (B) KCL (C) KVL和KVL 参考答案： (A) 9. 无源一端口电阻网络的端电压和端电流分别为24V和6A，则无源一端口网络的输入 电阻为（）。 (A) (B) (C) (D) 参考答案： (D) 10. 若元件ab的电压V，电流A，则此元件电压和电流的参考方向是（）。
(A)关联参考方向(B) 非关联参考方向(C) 不确定 参考答案： (B) 11. 某含源一端口电阻网络的，，则短路电流（）。 (A)4A (B) 5A (C) 10A (D) 20A 参考答案： (B) 12. 节点电压法自动满足（）。 (A)KVL (B) KCL (C) KVL和KVL 参考答案： (B) 13. 无源一端口电阻网络可等效变换为（）。 (A)电阻和电压源的 串联 (B) 电导和电流源的 串联 (C) 电 阻 参考答案： (C) 14. 流过理想电压源的电流大小与外电路（）。 (A)有关(B) 无关(C) 不确定 参考答案： (A)
第三章习题 3.1 如题3.1图所示梯形电路。 ⑴ 已知24u V =，求1u 、i 和S u 。 ⑵ 已知27S u V =，求1u 、2u 和i 。 ⑶ 已知 1.5i A =，求1u 和2u 。 解：根据线性电路的性质，设： 211u k u =22u k i =23s u k u = 令： 2V u 2= 可推出 6V u 2=1A i =27V u s = 因而可得： 3k 1=0.5k 2=27/2k 3= ⑴ 当24u V =时，有： 12V 43u 1=?= 2A 40.5i =?= 56V 42 27 u s =?= ⑵ 当27S u V =时，有： 2V 2727 2u k 1u s 32=?== 1A 20.5u k i 22=?== 6V 23u k u 211=?== ⑶ 当 1.5i A =时，有：3V 1.50.5 1i k 1u 22=?== 9V 33u k u 211=?== 3.2 如题3.2图所示电路，已知9S u V =，3S i A =，用叠加定理求电路i 。 解：S u 单独作用时，有： 1163 S u i A = =+ S i 单独作用时，有： 23 163 S i i A =-=-+ 根据叠加定理可得： 12110i i i =+=-= 3.3 如题3.3图所示电路，求电压u 。如独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，电压u 变为多少？ 解：根据KVL 列一个回路 113132(32)4u i V A A i =Ω?++?Ω+-?Ω 两个电压源支路可列方程： 1131(3)610i i +=-+ 由此可得： 13i A = 代入上式得： 33132(323)4 u =?++?+-??=
第三章习题 3.1 如题3.1图所示梯形电路。 ⑴ 已知24u V =，求1u 、i 和S u 。 ⑵ 已知27S u V =，求1u 、2u 和i 。 ⑶ 已知 1.5i A =，求1u 和2u 。 解：根据线性电路的性质，设： 211u k u = 22u k i = 23s u k u = 令： 2V u 2= 可推出 6V u 2= 1A i = 27V u s = 因而可得： 3k 1= 0.5k 2= 27/2k 3= ⑴ 当24u V =时，有： 12V 43u 1=?= 2A 40.5i =?= 56V 42 27 u s =?= ⑵ 当27S u V =时，有： 2V 2727 2u k 1u s 32=?== 1A 20.5u k i 22=?== 6V 23u k u 211=?== ⑶ 当 1.5i A =时，有： 3V 1.50.5 1i k 1u 22=?== 9V 33u k u 211=?== 3.2 如题3.2图所示电路，已知9S u V =，3S i A =，用叠加定理求电路i 。 解：S u 单独作用时，有： 1163 S u i A = =+ S i 单独作用时，有： 23 163 S i i A =-=-+ 根据叠加定理可得： 12110i i i =+=-= 3.3 如题3.3图所示电路，求电压u 。如独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，电压u 变为多少？ 解：根据KVL 列一个回路 113132(32)4u i V A A i =Ω?++?Ω+-?Ω 两个电压源支路可列方程：
1131(3)610i i +=-+ 由此可得： 13i A = 代入上式得： 33132(323)44u V =?++?+-??= 若独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，由上式可知： 1132(1.5)620i i +=-+ 解得 13i A = 有： 332 1.52(1.523)44u V =?++?+-??=- 3.4 如题3.4图所示电路，N 为不含独立源的线性电路。已知：当12S u V =、 4S i A =时，0u V =；当12S u V =-、2S i A =-时，1u V =-；求当9S u V =、1S i A =-时的电压u 。 解：根据线性电路的叠加定理，有： 12S S u k u k i =+ 将已知数据代入，有： 120124k k =+ 121122k k -=-- 联立解得： 116k = 212 k =- 因而有： 11 62S S u u i =- 将9S u V =、1S i A =-代入 可得： 11 9(1)262 u V =--= 3.5 如题3.5图所示电路，已知当开关S 在位置1时，I=40mA ；当S 在位置2时，I=-60mA ；求当S 在位置3时的I 解：设电源S U 和S I 对电流I 的贡献为I 根据线性电路的叠加定理，有： /I I kU =+ 其中U 为开关外接电源的作用。 开关S 在位置1时，有 /400I k =+? 此时可将U 视为0 开关S 在位置2时，有 /604I k -=- 由上可解得： 25k = /40I = 当S 在位置3时，6U V =，则有：
第1章 集成电路的基本制造工艺 1.6 一般TTL 集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么? 答：集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL 集成电路的外延层电阻率高。 第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应 复 习 思 考 题 2.2 利用截锥体电阻公式，计算TTL “与非”门输出管的CS r 2.2 所示。 提示：先求截锥体的高度 up BL epi mc jc epi T x x T T -----= 然后利用公式： b a a b WL T r c -? = /ln 1ρ ， 2 1 2?? =--BL C E BL S C W L R r b a a b WL T r c -? = /ln 3ρ 321C C C CS r r r r ++= 注意：在计算W 、L 时, 应考虑横向扩散。 2.3 伴随一个横向PNP 器件产生两个寄生的PNP 晶体管，试问当横向PNP 器件在4种可能 的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大? 答：当横向PNP 管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。 2.8 试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA 的电流负载下 ，OL V ≤0.4V ，请在坐标纸上放大500倍画出其版图。给出设计条件如下： 答： 解题思路 ⑴由0I 、α求有效发射区周长Eeff L ； ⑵由设计条件画图 ①先画发射区引线孔； ②由孔四边各距A D 画出发射区扩散孔； ③由A D 先画出基区扩散孔的三边； ④由B E D -画出基区引线孔； ⑤由A D 画出基区扩散孔的另一边；
⑥由A D 先画出外延岛的三边； ⑦由C B D -画出集电极接触孔； ⑧由A D 画出外延岛的另一边； ⑨由I d 画出隔离槽的四周； ⑩验证所画晶体管的CS r 是否满足V V OL 4.0≤的条件，若不满足，则要对所作 的图进行修正，直至满足V V OL 4.0≤的条件。（CS C OL r I V V 00 ES += 及己知 V V C 05.00ES =） 第3章 集成电路中的无源元件 复 习 思 考 题 3.3 设计一个4k Ω的基区扩散电阻及其版图。 试求： (1) 可取的电阻最小线宽min R W =?你取多少? 答：12μm (2) 粗估一下电阻长度，根据隔离框面积该电阻至少要几个弯头? 答：一个弯头 第4章 晶体管 (TTL)电路 复 习 思 考 题 4.4 某个TTL 与非门的输出低电平测试结果为 OL V =1V 。试问这个器件合格吗?上 机使用时有什么问题? 答：不合格。 4.5 试分析图题4.5所示STTL 电路在导通态和截止态时各节点的电压和电流，假定各管的 β=20, BEF V 和一般NPN 管相同， BCF V =0.55V , CES V =0.4～0.5V , 1 CES V =0.1～0.2V 。 答：（1）导通态（输出为低电平） V V B 1.21= ， V V B 55.12= ，V V B 2.13= ，V V B 5.04= ，V V B 8.05= ，
第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ i u- + 元件 i u- + 元件 （a）（b） 题1-1图 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 i u- + 10kΩi u- + 10Ωi u- + 10V - + （a）（b）（c） i u- + 5V + -i u- + 10mA i u- + 10mA （d）（e）（f） 题1-4图 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。
15V + - 5Ω 2A 15V +-5Ω 2A 15V + - 5Ω2A （a ） （b ） （c ） 题1-5图 1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。 0.5A 2U +- 2ΩU + - I 2Ω1 2V + - 2I 1 1Ω （a ） （b ） 题1-16图 A I 2
1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。 ++2V - u 1 - +- u u 1 + - 题1-20图
第二章“电阻电路的等效变换”练习题 2-1电路如题2-1图所示，已知u S=100V，R1=2kΩ，R2=8kΩ。试求以下3种情况下的电压 u 2 和电流 i2、i3：（1）R3=8kΩ；（2）R3=∞（R3处开路）；（3）R3=0（R3处短路）。 u S + - R 2 R 3 R 1 i 2 i 3 u 2 + - 题2-1图
第3章 组合逻辑电路 3.1 试分析图3.59所示组合逻辑电路的逻辑功能，写出逻辑函数式，列出真值表，说明电路完成的逻辑功能。 (b) (c) (a)A B C D L =1 =1 =1 C 2 L 1L 2L 3 图3.59 题3.1图 解：由逻辑电路图写出逻辑函数表达式： 图a ：D C B A L ⊕⊕⊕= 图b ：)()(21B A C AB B A C AB L C B A L ⊕+=⊕=⊕⊕= 图c ：B A B A L B A A B B A B A L B A B A L =+=+=+++==+=321 由逻辑函数表达式列写真值表： A B C D L 0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 11 0 0 0 11 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 11 1 1 0 11 1 1 1 0 由真值表可知：图a 为判奇电路，输入奇数个1时输出为1；图b 为全加器L 1为和，L 2为进位；图c 为比较器L 1为1表示A>B ，L 2为1表示A=B, L 3为1表示A D C B A W X Y Z 输入 输出 图3.61 题3.3图 解： BA C A C D B C A C D W +++= A C A C D CBA A C D A B B D X +++=B D A C D CB D B C D Y ++=B C D A B D DBA CA CB D Z +++= D C B A W X Y Z 输入输出 B C BA C A C D A C D W DCBA +++==∑)13,12,11,10,8,6,5,4,3()( A C D CBA B D A B X DCBA +++==∑)15,13,12,9,8,7,4,2,0()( 集成电路设计练习题2009 1、说明一个半导体集成电路成本的组成。 2、简述CMOS 工艺流程。简述CMOS 集成电路制造的过程中需要重复进行的工艺步骤。 3、描述你对集成电路工艺的认识。列举几种集成电路典型工艺。工艺上常提到0.25,0.18 指的是什么？简述CMOS 工艺技术的发展趋势。 4、你知道的集成电路设计的表达方式有哪几种？ 5、现有一用户需要一种集成电路产品，要求该产品能够实现如下功能：y=lnx其中，x为4位二进制整数输入信号。y 为二进制小数输出，要求保留两位小数。电源电压为3~5v 假设公司接到该项目后，交由你来负责该产品的设计，试讨论该产品的设计全程。 6、请谈谈对一个系统设计的总体思路。针对这个思路，你觉得应该具备哪些方面的知识？ 7、描述你对集成电路设计流程的认识。 8、集成电路前端设计流程，后端设计流程，相关的工具。 9、从RTL synthesis 到tape out 之间的设计flow ，并列出其中各步使用的tool. 10、简述FPGA 等可编程逻辑器件设计流程。 11、简述半定制数字电路的设计流程。 12、简要说明并比较数字集成电路几种不同的实现方法。 13、什么是集成电路的设计规则。 14、同步电路和异步电路的区别是什么？ 15、画出CMOS 电路的晶体管级电路图，实现Y=AB+C(D+E) 16、在CMOS电路中，要有一个单管作为开关管精确传递模拟低电平，这个单管你会用P管还是N 管，为什么？ 17、硅栅COMS工艺中N阱中做的是P管还是N管，N阱的阱电位的连接有什么要求？ 18、名词解释：VLSI, CMOS, EDA, VHDL, DRC, LVS, DFT, STA 电路分析基础练习题 @复刻回忆 1-1在图题1-1所示电路中。元件A 吸收功率30W ，元件B 吸收功率15W ，元件C 产生功率30W ，分别求出三个元件中的电流I 1、I 2、I 3。 解61=I A ，32-=I A ，63=I A 1-5在图题1-5所示电路中，求电流I 和电压U AB 。 解1214=--=I A ，39442103=?+?+=AB U V 1-6在图题1-6所示电路中，求电压U 。 解U +?-=253050 V 1-8在图题1-8所示电路中，求各元件的功率。 解电阻功率：123223=?=ΩP W ， 82/422= =Ω P W 电流源功率： 电压源功率： 1(44=V P W 2-7电路如图题2-7所示。求电路中的未知量。 解1262=?=S U V 2-9电路如图题2-9 3 I 解得2-8电路如图题2-8所示。已知213I I =解KCL ：6021=+I I 解得451=I mA,152=I mA. R 为 6.615452.2=?=R k ? 解(a)由于有短路线，R (b)等效电阻为 2-12电路如图题2-12所示。求电路AB 间的等效电阻AB R 。 A 3R U 3W 123=P Ω 解(a)Ω=+=++=75210//10)8//82//(6//6AB R (b)Ω=+=++=612//62)104//4//(64//4AB R 3-4用电源变换的方法求如图题3-4所示电路中的电流I 。 、(c) 解ab U 3-144-2用网孔电流法求如图题4-2?????=-++=-+-+=-+0)(31580 0)(4 )(32100)(4823312322211I I I I I I I I I I I 解得： 26.91=I A ，79.22=I A ， 98.33-=I A 所以79.22==I I x A 4-3用网孔电流法求如图题4-3所示电路中的功率损耗。 解显然，有一个超网孔，应用KVL 即11015521=+I I 电流源与网孔电流的关系 解得：101=I A ，42=I A 电路中各元件的功率为 200102020-=?-=V P W ，36049090-=?-=V P 1806)10520(6-=??-=A P W ，5102+?=电阻P W 显然，功率平衡。电路中的损耗功率为740W 。 4-10用节点电压法求如图题4-10所示电路中的电压0U 。 解只需列两个节点方程 解得 501=U V ，802=U V 所以 1040500=-=U V 4-13电路如图题4-13解由弥尔曼定理求解 开关S 打开时： 20/140/120/30040/300-=+-=U 1Ω4I 6I 12I 2I 0V 电路分析试题及答案 (第三章) 相量图形： 1、下图中，R 1=6Ω，L=0.3H ，R 2=6.25Ω，C=0.012F,u (t)=)10cos(210t ,求稳态电流i 1、i 2和i 3，并画出电路的相量图。 解：V U 0010∠=& R 2和C 的并联阻抗Z 1= R 2//（1/j ωC ）=(4-j3)Ω， 输入阻抗 Z = R 1+j ωL +Z 1 =10Ω， 则：A Z U I 0010110010∠=∠==&& A R Z I I 0211287.368.0-∠==&& A U C j I 02 313.536.0∠==&&ω 所以： A t i )10cos(21= A t i )87.3610cos(28.02ο-= A t i )13.5310cos(26.02ο+= 相量图见上右图 I 2 1 3 2、下图所示电路，A 、B 间的阻抗模值Z 为5k Ω，电源角频率ω =1000rad/s ，为使1U &超前2 U &300，求R 和C 的值。 解：从AB 端看进去的阻抗为C j R Z ω1 + =， 其模值为：Ω=+=k C R Z 5)1( 2 2ω （1） 而2U &/1 U &=)arctan() (112 CR CR ωω-∠+ 由于1U &超前2 U &300，所以ωCR =tan300=3 1 （2） 联列（1）、（2）两式得R =2.5k Ω，C =0.231μF 3、测量阻抗Z 的电路如下图所示。已知R=20Ω，R 2=6.5Ω，在工频(f =50Hz)下，当调节触点c 使R ac =5Ω时，电压表的读数最小，其值为30V ，此时电源电压为100V 。试求Z 及其组成的元件的参数值。 (注意：调节触点c ，只能改变cd U &的实部，电压表读数最小，也就是使实部为零，cd U &为纯虚数，即cd U &=±j30V) 解：U Z R R U R R U ac cd &&&++-=22 调节触点c ，只能改变cd U &的实部，其值最小，也就是使实部为零，cd U &为纯虚数，即cd U &=±j30V ， 因此上式可表示为： 1、集成电路制造工艺发展水平的衡量指标是什么？ a. 在设计和生产中可达到的最小线宽（或称特征尺寸L）。 b. 所使用的硅晶圆片的直径。 c. DRAM的储存容量。 2、简述电路制造工艺的发展趋势。 a.趋势性的变化越来越明显，速度越来越快。 特征尺寸越来越小，电源电压越来越低，芯片尺寸越来越大，布线层数越来越多，单片上的晶体管数越来越多，I/O引线越来越多，时钟速度越来越快 b.集成电路朝着两个方向发展。 c.从另一个角度来说，进入90年代以来，电子信息类产品的开发明显地出现了两个 特点。 3、简述集成电路产业结构经历的三次重大变革。 第一次变革是以加工制造为主导的初级阶段 a.这一时期半导体制造在IC产业中充当主角。 b.这一时期IC设计和半导体工艺密切相关且主要以人工为主。 第二次变革以Foundry和IC设计公司的崛起为标志 a.集成电路产业的一次大分工。 b.IC产业进入了以客户为导向的阶段。 c.EDA工具的发展，使IC设计工程可以独立于生产工艺。 第三次变革以设计、制造、封装和测试四业分离为标志 a.集成电路产业的又一次大分工。 b.IC产业进入了以竞争为导向的高级阶段。 c.系统设计与IP核设计逐渐开始分工。 4、1个门相当于几个晶体管？以门的数量来划分集成电路有哪些分类？ 1个门相当于4个晶体管，等效于一个二输入与非门 a. 小规模集成电路（SSI：Small Scale Integrated Circuit）>1-10个门，基本的与非和或非逻辑。 b. 中规模集成电路（MSI: Middle Scale Integrated Circuit）>1万门以内，含有计数器和逻辑功能块等电路。 c. 大规模集成电路（LSI：Large Scale Integrated Circuit）>几万门，含有更多更大逻辑功能块，如4位CPU等。 d. 超大规模集成电路（VLSI：Very Large Scale Integrated Circuit）>近十万门，如64位CPU等电路。 e. 特大规模集成电路（ULSI：Ultra Large Scale Integrated Circuit）>几百万门以上，如DSP、CPU等电路。 f. 巨大规模集成电路（GSI：Giga Scale Integrated Circuit）>千万门以上，如SoC等电路。 5、集成电路系统设计需具备哪些要素？ 人才、工具、库和资金。 ()()1212331 1891842181833200.19A A I I I I I I U U I ?+-=-? -++-=-?? =??=-?电路分析基础答案周围版 3-2.试用节点分析法求图示电路中的电压ab U 。 解：选节点c 为参考点，列写节点方程： a 点：111413323a b U U ?? +-=-= ??? b 点：11141413322a b U U ?? -++=+-=- ??? 整理得：251090 41012 a b a b U U U U -=?? -+=-?； 解得：267a U V = ；2 7 b U V =； 3.429ab a b U U U V =-= *3-4．试用节点分析法求图示电路中的电压1U 。 解：选节点b 为参考点，列写节点方程： 节点a ：3a U I = 节点c ：111117986 642a c U U ?? -+++=-= ?? ? 补充：2c U I =- 解得：487c U V = ；72 7 a U V =-；117.14a c U U U V =-=- 3-8. 试用回路分析法求图示电路中的电流1I 。 解：列写回路方程： ()()()()()1231233 53223210 2323414253I I I I I I I ++-+-=?? -+++++++=-??=? 整理得：1231233 105210510653I I I I I I I --=?? -++=-??=?， 解得：10.6I A = *3-11．试用回路分析法求图示电路中的电流3I 。 解： 题图3-2 题图3-4 Ω I 10V 题图3-8 题图 3-11 第三章习题 3.1 如题3.1图所示梯形电路。 ⑴ 已知24u V =，求1u 、i 和S u 。 ⑵ 已知27S u V =，求1u 、2u 和i 。 ⑶ 已知 1.5i A =，求1u 和2u 。 解：根据线性电路的性质，设： 211u k u = 22u k i = 23s u k u = 令： 2V u 2= 可推出 6V u 2= 1A i = 27V u s = 因而可得： 3k 1= 0.5k 2= 27/2k 3= ⑴ 当24u V =时，有： 12V 43u 1=?= 2A 40.5i =?= 56V 42 27u s =?= ⑵ 当27S u V =时，有： 2V 2727 2u k 1u s 3 2=?= = 1A 20.5u k i 22=?== 6V 23u k u 211=?== ⑶ 当 1.5i A =时，有： 3V 1.50.5 1i k 1u 2 2=?= = 9V 33u k u 211=?== 3.2 如题3.2图所示电路，已知9S u V =，3S i A =，用叠加定理求电路i 。 解：S u 单独作用时，有： 1163 S u i A = =+ S i 单独作用时，有： 23163 S i i A =- =-+ 根据叠加定理可得： 12110i i i =+=-= 3.3 如题3.3图所示电路，求电压u 。如独立电压源的值均增至原值的两倍，独立电流源的值下降为原值的一半，电压u 变为多少？ 解：根据KVL 列一个回路 113132(32)4u i V A A i =Ω?++?Ω+-?Ω 两个电压源支路可列方程： 集成电路测试技术现状及发展综述 摘要：集成电路在现代电子整机中的应用比重已超过25%，测试是分析集成电路缺陷的最好工具，通过测试可以提高集成电路的成品率。通过分析我国集成电路产业现状，论述我国集成电路的设计验证测试、晶圆测试、芯片测试、封装测试等关键测试环节的技术水平，提出进一步发展我国集成电路测试产业的相关建议。 关键词：集成电路；设计验证；晶圆测试；芯片测试；封装测试；发展策略 Abstract :IC proportion in modern electronic machine in more than 25% , the test is the best tool to analyze integrated circuit defects by testing can improve the yield of integrated circuits by analyzing the status on China's integrated circuit industry , discusses the integration of our country ! design verification testing , wafer testing, chip testing , packaging and testing , and other key aspects of the circuit test skills, make recommendations for further development of China's IC testing industry. 前言：集成电路的开发、生产是当今世界的尖端高科技产业，他在现代电子整机中的应用比重已超过25%，是现代信息产业和信息社会的基础，已成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。集成电路测试的能力和水平是保证集成电路性能、质量的关键手段之一，也是集成电路测试产业的重要标志，因此受到很多国家的高度重视[1]。 1 集成电路测试的分类 1.1 验证性测试 在大生产之前就要进行验证性测试,以确保电路设计的正确性,并对电路所有的功能都要进行测试,同时在测试过程中,还要模拟多个环境反复测试,依次列出电路参数的规范。 第五版《电路原理》课后作业 第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ （a）（b） 题1-1图 解 （1）u、i的参考方向是否关联？ 答：(a) 关联——同一元件上的电压、电流的参考方向一致，称为关联参考方向； (b) 非关联——同一元件上的电压、电流的参考方向相反，称为非关联参考方向。（2）ui乘积表示什么功率？ 答：(a) 吸收功率——关联方向下，乘积p = ui > 0表示吸收功率； (b) 发出功率——非关联方向，调换电流i的参考方向之后，乘积p = ui < 0，表示 元件发出功率。 （3）如果在图(a) 中u>0，i<0，元件实际发出还是吸收功率？ 答：(a) 发出功率——关联方向下，u > 0，i < 0，功率p为负值下，元件实际发出功率； (b) 吸收功率——非关联方向下，调换电流i的参考方向之后，u > 0，i > 0，功率p为正值下，元件实际吸收功率； 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 （a）（b）（c） （d）（e）（f） 题1-4图 解（a）电阻元件，u、i为关联参考方向。 由欧姆定律u = R i = 104 i （b）电阻元件，u、i为非关联参考方向 由欧姆定律u = - R i = -10 i （c）理想电压源与外部电路无关，故u = 10V （d）理想电压源与外部电路无关，故u = -5V 第三章组合逻辑电路 第一节重点与难点 一、重点： 1.组合电路的基本概念 组合电路的信号特点、电路结构特点以及逻辑功能特点。 2.组合电路的分析与设计 组合电路分析是根据已知逻辑图说明电路实现的逻辑功能。 组合电路设计是根据给定设计要求及选用的器件进行设计，画出逻辑图。如果选用小规模集成电路SSI，设计方法比较规范且容易理解，用SSI设计是读者应掌握的最基本设计方法。由于设计电路由门电路组成，所以使用门的数量较多，集成度低。 若用中规模集成电路MSI进行设计，没有固定的规则，方法较灵活。 无论是用SSI或MSI设计电路，关键是将实际的设计要求转换为一个逻辑问题，即将文字描述的要求变成一个逻辑函数表达式。 3.常用中规模集成电路的应用 常用中规模集成电路有加法器、比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器等，重要的是理解外部引脚功能，能在电路设计时灵活应用。 4.竞争冒险现象 竞争冒险现象的产生原因、判断是否存在竞争冒险现象以及如何消除。 二、难点： 1.组合电路设计 无论是用SSI还是用MSI设计电路，首先碰到的是如何将设计要求转换为逻辑问题，得到明确的真值表，这一步既是重点又是难点。总结解决这一难点的方法如下： （1）分析设计问题的因果关系，分别确定输入变量、输出变量的个数及其名称。 （2）定义逻辑变量0、1信号的含义。无论输入变量、输出变量均有两个状态0、1，这两个状态代表的含义由设计者自己定义。 （3）再根据设计问题的因果关系以及变量定义，列出真值表。 2.常用组合电路模块的灵活应用 同样的设计要求，用MSI设计完成后，所得的逻辑电路不仅与所选芯片有关，而且还与设计者对芯片的理解及灵活应用能力有关。读者可在下面的例题和习题中体会。 3.硬件描述语言VHDL的应用 VHDL的应用非常灵活，同一个电路问题可以有不同的描述方法，初学者可以先仔细阅读已有的程序实例，再自行设计。 三、考核题型与考核重点 1.概念与简答 题型1为填空、判断和选择； 题型2为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为3～6分。 2.综合分析与设计 第五次作业 、改正图题所示TTL电路的错误。如下图所示： 解答： (a)、B ? =0，A,B与非输出接基极，Q的发射极接地。从逻辑上把Q管看? = A Y? B A 作单管禁止门便可得到B =。逻辑没有错误！ Y? A 若按照题干中所示接法，当TTL与非门输出高电平时，晶体管Q的发射结要承受高压，必然产生巨大的电流。为了不出现这种情况，可以在基极加一电阻或者在发射极加一二极管。但发射极加二极管后会抬高输出的低电平电压。所以只能在基极加一大电阻，实现分压作用。 另外一种方法是采用题（a）图中的A输入单元结构。 (b)、要实现由，我们可以使用线与＋得到和B A B A 。但题干中的线与功能不合理。若其中一个为高电平且另外一个为低电平时，高电平输出降会往低电平输出灌电流，从而容易引起逻辑电平混乱。为了消除这一效应，可以在各自的输出加一个二极管。 (c)、电阻不应该接地，应该接高电平 (d)、电阻不应该接VCC ，而应该接低电平 、试分析图题（a ），(b)所示电路的逻辑功能。 解答： 图（a）中，单元1实现了A的电平输入，B是A的对称单元。 功能单元2实现了A和B输入的或逻辑 功能单元4充当了Q8管的泄放网络，同时抬高了Q3,Q4管的输入逻辑电平，另外该单元还将或的结果传递给了Q8管 功能单元3中的Q8管实现了非逻辑，Q6和Q7复合管加强了输出级的驱动能力。 综上所述，（a）电路实现功能为B =，即或非的功能 A Y+ 图(b)中，Q1,Q2管依然实现传递输入的功能，Q3,Q4管实现或非的功能 Q6管和Q5管以及R5,R7共同组成的泄放网络实现了电压的传递 Q9管实现了非功能，Q7,Q8管依然是用来驱动负载的。Q9管和Q7,Q8轮流导通 综上所述，（b）实现的功能为B + = = B A A Y+ 第3章 电路的暂态分析 练习与思考 3.1.1 什么是稳态？什么是暂态？ 答：稳态是指电路长时间工作于某一状态，电流、电压为一稳定值。暂态是指电路从一种稳态向另一种稳态转变的过渡过程。 3.1.2 在图3-3所示电路中，当开关S 闭合后，是否会产生暂态过程？为什么？ 图3-3 练习与思考3.1.2图 答：不会产生暂态过程。因为电阻是一个暂态元件，其瞬间响应仅与瞬间激励有关，与以前的状态无关，所以开关S 闭合后，电路不会产生暂态过程。 3.1.3 为什么白炽灯接入电源后会立即发光，而日光灯接入电源后要经过一段时间才发光？ 答：白炽灯是电阻性负载，电阻是一个暂态元件，其暂态响应仅与暂态的激励有关，与以前的状态无关；而日光灯是一个电感性负载，电感是一个记忆元件，暂态响应不仅与暂态激励有关，还与电感元件以前的工作状态有关，能量不能发生突变，所以日光灯要经过一段时间才发光。 3.2.1任何电路在换路时是否都会产生暂态过程？电路产生暂态的条件是什么？ 答：不是。只有含有储能元件即电容或电感的电路，在换路时才会产生暂态过程。电路产生暂态的条件是电路中含有储能元件，并且电路发生换路。 3.2.2若一个电感元件两端电压为零，其储能是否一定为零？若一个电容元件中的电流为零，其储能是否一定为零？为什么？ 答：若一个电感元件两端电压为零，其储能不一定为零，因为电感元件电压为零，由 dt di L u =只能说明电流的变化率为零，实际电流可能不为零，由2 2 1Li W L =知电感储能不为零。 若一个电容元件中的电流为零，其储能不一定为零，因为电容元件电流为零，由 dt du C i =只能说明电压变化率为零，实际电压可能不为零，由2 2 1)(Cu t W C =知电容储能不为零。 3.2.3在含有储能元件的电路中，电容和电感什么时候可视为开路？什么时候可视为短路？ 答：电路达到稳定状态时，电容电压和电感电流为恒定不变的值时，电容可视为开路，电感可视为短路。 3.2.4 在图3-13所示电路中，白炽灯分别和R 、L 、C 串联。当开关S 闭合后，白炽灯1立即正常发光，白炽灯2瞬间闪光后熄灭不再亮，白炽灯3逐渐从暗到亮，最后达到最亮。请分析产生这种现象的原因。集成电路设计练习题
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