电子技术基础(模拟电路,数字电路)
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国内比较好的数字电路和模拟电路教材
以下是一些国内比较好的数字电路和模拟电路教材推荐:
数字电路教材:
1. 《数字电路与系统设计》(作者:王景川)-该教材主要介
绍数字电路的基础知识、设计方法和实践经验,内容涵盖数字逻辑基本原理、组合逻辑电路、时序逻辑电路等。
2. 《数字电子技术基础》(作者:马玉昆、韩震宇)-该教材
全面介绍了数字电路的基本理论和应用技术,包括数字逻辑、组合逻辑电路、时序逻辑电路等,结合大量实例、案例进行讲解,对数字电路的理解和实践能力提供了较好的支持。
模拟电路教材:
1. 《模拟电子技术基础》(作者:韩震宇、黄令峰)-该教材
以讲解模拟电子技术的基础知识和应用技术为主题,包括模拟电子基础知识、放大器、运算放大器、电源与稳压器、滤波器、振荡器等内容,通过实例、习题等方式帮助学生掌握模拟电路的设计与分析。
2. 《电子电路分析基础》(作者:郭静莉)-该教材主要介绍
电子电路的基础知识和分析方法,包括电子元器件、基本电路、放大电路、振荡电路、滤波器等,通过清晰的推导和实例分析,使学生能够更好地理解和掌握模拟电路的设计与分析。
以上教材都是在国内教育机构或高校中广泛使用,并且经过了多年的教学实践,具有较好的教学效果和用户口碑。
但是,选
择教材应根据个人的学习需求和喜好来进行,推荐参考多个教材,并结合教师指导进行学习。
学生情况分析该门课程所授对象是电子20和电子22班,两个班的学生都接近50人,均为二年一期学生。
该批学生已经学习了《电子技术基础》的模拟电路的大部分,对专业都有了较为全面的了解,对专业课的学习方法都有一定的掌握,并学习过《电工基础》课程且有部分同学通过了电工证的考试,还学习过电子技能训练,掌握了基本工具的使用,具备一定的制作能力并有浓厚的兴趣。
他们都还处于入门期,对知识的渴望较高,对专业课的反映很好。
这些都是有利的方面。
不利的方面也是有的,诸如存在学生之间发展不平衡:有的课外参加过制作培训,甚至有少部分同学对电视机维修都有较好的掌握,而有同学对起码的制作还没入门,更有甚者有学生还不会使用万用表。
还存在班级发展不平衡:由于电子20班与电子22班在以前的授课中专业老师不一样,各任课教师的侧重点也各不相同,使得班级之间有各方面的差异。
随着《电子技术基础》一年二期的学习,有部分同学产生了畏难情绪,失去了学习兴趣。
这两个班都有少部分同学是从电子23班转入的,在学生不平衡方面就尤为明显。
当然,教学过程本身就是要针对学生的不同状况做出相应的布置,让学生能学有所获。
在对教材处理上,在教学方法上,在教学辅导等等各教学环节上都要有针对性的去解决问题,达到建立学生的学习兴趣,构成学生的知识个性。
使学生能成为社会的中等技术工人,并具备后绪发展能力。
教材分析该课程选用的由张龙兴主编的《电子技术基础》,由高等教育出版社出版,是教育部规划教材。
全书分两篇,第一篇模拟电路基础,第二篇数字电路基础。
第一篇学生已经在一年二期学习了大部分内容,只有集成运放一节没有学习。
第二篇数字电路包括逻辑门电路、数字逻辑基础、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生和整形电路、数模和模数转换、智能化电子系统简介八个章节。
在教学中不可能面面具到,就需要适度的对教材进行处理,只能以部分为重点,根据学生的实际情况和教材内容,在教学中侧重于逻辑门电路(8课时)、数字逻辑基础(10课时)、组合逻辑电路的教学(14课时)、集成触发器(16课时)、时序逻辑电路(16课时);对脉冲波形的产生和整形电路让学生了解性掌握(4课时)。
模拟电路与数字电路的区别与联系模拟电路和数字电路是电子领域两个重要的分支,它们在电路设计、信号处理和系统控制等方面发挥着不可替代的作用。
本文将讨论模拟电路与数字电路的区别和联系,并探讨它们各自的特点和应用。
一、模拟电路与数字电路的区别1. 信号类型:模拟电路处理的是连续的模拟信号,信号的取值可以是任意的实数,如声音、光线等。
而数字电路处理的是离散的数字信号,信号的取值只能是离散的数字,如二进制数。
2. 处理方式:模拟电路采用的是模拟运算,通过电阻、电容和电感等元件对信号进行连续的处理、放大和滤波。
数字电路则采用数字运算,通过逻辑门、寄存器和计数器等元件对信号进行离散的处理、逻辑运算和存储。
3. 精度要求:模拟电路对信号精度要求较高,因为连续的模拟信号在处理过程中容易受到噪声和干扰的影响,需要一定的抗干扰能力。
而数字电路对信号精度要求相对较低,因为数字信号可以通过纠错码和差错检测等技术来确保数据的准确性。
4. 设计复杂度:模拟电路的设计相对简单,主要通过电阻、电容和电感等元件搭建电路结构即可。
数字电路的设计相对复杂,需要考虑逻辑门的组合、时序控制和数据通信等问题。
二、模拟电路与数字电路的联系虽然模拟电路与数字电路在信号类型、处理方式、精度要求和设计复杂度等方面存在差异,但是它们之间也存在着联系和相互补充的关系。
1. 模拟与数字信号转换:在实际应用中,模拟信号需要经过模数转换(A/D转换)变成数字信号,数字信号也需要经过数模转换(D/A转换)变成模拟信号。
这样可以实现模拟与数字信号的相互转换,并且通过数字信号处理技术可以对模拟信号进行滤波、编码和解码等处理。
2. 数字电路的模拟特性:数字电路在设计和实现过程中,由于电子元器件的非理想性,会引入一些模拟特性,如传输线的延迟、元器件的失调和开关电流的漏电等。
因此,在数字电路设计中也需要考虑模拟电路的相关知识。
3. 数模混合系统:在现实世界中,很多系统是由模拟电路和数字电路混合而成的,如通信系统、控制系统和计算机系统等。
电子技术基础电子技术基础是现代科技的基础之一,是指电子学的基本理论和电子元器件的基本知识。
电子技术基础的主要内容包括电路分析、数字电路、模拟电路、通信电路、微处理器、数字信号处理、电磁场和波导、量子力学等。
本文将对电子技术基础的主要知识点进行详细的介绍。
一、电路分析电路分析是电子技术基础中的一个重要知识点。
电路分析的主要内容包括基本电路定律、戴维南等效电路、史密斯图和电感等。
在电路分析中,需要掌握基本电路定律,包括欧姆定律、基尔霍夫定律和电压-电流特性等。
戴维南等效电路的内容比较复杂,主要是用一个定电源替换一个电路的一部分,从而简化电路分析。
史密斯图是通信工程中常用的一个图形工具,它可以表示阻抗匹配电路和传输线中的反射现象。
学习电路分析还需要了解电感的性质。
电感是指导体中储存磁能量的物理量,具有阻抗变化、滤波、放大和相移等作用。
通过电路分析的知识,可以更好地了解电子电路设计的基本原理和方法。
二、数字电路数字电路是电子技术基础中的另一个重要知识点。
数字电路的主要内容包括布尔代数、逻辑门、触发器和计数器等。
布尔代数是一种基本数学方法,以一种抽象方式描述逻辑表达式的运算。
逻辑门是实现布尔代数运算的电路元件。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门和与或非门等。
触发器是一种逻辑电路元件,由多个逻辑门构成,可以存储和输出1或0的二进制数字信号。
计数器是能够记录电子数据的设备,可以用来计算时间、频率和速度等信息。
数字电路在电子技术中的应用非常广泛,包括数字信号处理、数字逻辑设计、计算机电路和数字通信系统等。
通过数字电路的知识,可以更好地理解和设计数字电子系统。
三、模拟电路模拟电路是电子技术基础中的另一个重要知识点。
模拟电路的主要内容包括放大器、滤波器、振荡器和功率放大器等。
放大器是模拟电路中最常见的元件,有增益、放大和滤波等作用。
滤波器是对信号进行滤波和去噪的电路,可以减少杂音和干扰等。
振荡器是一种元件,可以产生稳定的交流电信号。
模拟电路和数电电路必备的基础知识作为一位硬件工程师,必须面对的就是两个基本电路:模拟电路和数字电路。
下面我们就来了解一下这两个电路的基本知识。
一、模拟电路与数字电路的定义及特点模拟电路(电子电路)处理模拟信号的电子电路。
“模拟”二字主要指电压(或电流)对于真实信号成比例的再现,它最初来源于希腊语词汇,意思是“成比例的”。
其主要特点是:1、函数的取值为无限多个;2、当图像信息和声音信息改变时,信号的波形也改变,即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中(信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上)。
3、初级模拟电路主要解决两个大的方面:1放大、2信号源。
4、模拟信号具有连续性。
数字电路((进行算术运算和逻辑运算的电路))用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路,或数字系统。
由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能,所以又称数字逻辑电路。
其主要特点是:1、同时具有算术运算和逻辑运算功能数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础,使用二进制数字信号,既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算(与、或、非、判断、比较、处理等),因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。
2、实现简单,系统可靠以二进制作为基础的数字逻辑电路,可靠性较强。
电源电压的小的波动对其没有影响,温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。
3、集成度高,功能实现容易集成度高,体积小,功耗低是数字电路突出的优点之一。
电路的设计、维修、维护灵活方便,随着集成电路技术的高速发展,数字逻辑电路的集成度越来越高,集成电路块的功能随着小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。
电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。
对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路,通过编程的方法实现任意的逻辑功能。
模拟电子技术基础知识一、模拟电子技术基础- -模拟信号与模拟电路1、模拟信号我们将连续性的信号称为模拟信号,而将离散型的信号称为数字信号。
2、模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路,其最基本的处理是对信号的放大,含有功能和性能各异的放大电路。
二、模拟电子技术基础- -电子信息系统的组成电子信息系统由信号的提取、信号的预处理、信号的加工和信号的驱动与执行四部分构成,如下列图所示。
三、模拟电子技术基础- -半导体1、基本概念导体:极易导电的物体;绝缘体:几乎不导电的物体;半导体:导电性介于导体和绝缘体之间的物质;2、本征半导体共价键:在硅和锗的结构中,每个原子与其相邻的原子之间形成共价键,共用一对价电子;自由电子:由于热运动,具有足够能量而摆脱共价键束缚的价电子;空穴:由于自由电子的产生,使得共价键中产生的空位置;复合:自由电子与空穴相碰同时消逝的现象;载流子:运载电荷的粒子;导电机理:在本征半导体中,电流包括两部分,一部分是自由电子移动产生的电流,另一部分是由空穴移动产生的电流,因此,本征半导体的导电技能取决于载流子的浓度。
温度越高,载流子浓度越高,本征半导体导电技能越强。
3、本征半导体共价键:在硅和锗的结构中,每个原子与其相邻的原子之间形成共价键,共用一对价电子;自由电子:由于热运动,具有足够能量而摆脱共价键束缚的'价电子;空穴:由于自由电子的产生,使得共价键中产生的空位置;复合:自由电子与空穴相碰同时消逝的现象;载流子:运载电荷的粒子;导电机理:在本征半导体中,电流包括两部分,一部分是自由电子移动产生的电流,另一部分是由空穴移动产生的电流,因此,本征半导体的导电技能取决于载流子的浓度。
温度越高,载流子浓度越高,本征半导体导电技能越强。
电子技术总结知识点一、电子技术基础知识1. 电子元器件1.1 电阻1.2 电容1.3 电感1.4 二极管1.5 晶体管1.6 集成电路2. 电路理论2.1 电压、电流、电阻的关系2.2 串联电路和并联电路2.3 交流电路和直流电路2.4 负反馈与正反馈3. 信号处理3.1 模拟信号和数字信号3.2 信号滤波3.3 驱动电路4. 电源技术4.1 直流电源4.2 交流电源4.3 电源管理与控制5. 通信原理5.1 调制解调技术5.2 传感器与检测技术5.3 无线通信技术6. 微处理器与嵌入式系统 6.1 微处理器架构6.2 嵌入式系统设计6.3 控制算法与硬件实现7. 电子设计自动化7.1 电路仿真7.2 PCB设计7.3 FPGA设计7.4 嵌入式软件设计二、模拟电路设计1. 放大电路设计1.1 理想放大器1.2 非理想放大器1.3 差分放大器1.4 运放放大器2. 滤波器设计2.1 低通滤波器2.2 高通滤波器2.3 带通滤波器2.4 带阻滤波器3. 混频器设计3.1 理想混频器3.2 非理想混频器3.3 频率合成器3.4 频率分割器4. 电源管理设计4.1 稳压电路4.2 电源滤波4.3 开关电源设计4.4 电池管理三、数字电路设计1. 逻辑门与组合逻辑电路1.1 基本逻辑门1.2 组合逻辑电路设计1.3 状态机设计1.4 逻辑门延迟测试2. 时序逻辑电路设计2.1 时钟信号与时序逻辑2.2 寄存器与触发器设计2.3 定时电路设计2.4 时序分析与优化3. 存储器设计3.1 静态随机存取存储器设计 3.2 动态随机存取存储器设计 3.3 只读存储器设计3.4 快闪存储器设计4. 控制器设计4.1 单片机系统设计4.2 嵌入式处理器设计4.3 控制单元设计4.4 状态机控制设计四、数字信号处理1. 信号采集与重构1.1 采样定理与采样率1.2 信号重构技术1.3 A/D转换与D/A转换1.4 信号编码与解码2. 数字滤波2.1 FIR滤波器设计2.2 IIR滤波器设计2.3 数字滤波器实现2.4 时域与频域分析3. 数字变换3.1 傅里叶变换3.2 快速傅里叶变换3.3 离散余弦变换3.4 小波变换3.5 多重分辨率分析4. 数字信号处理算法4.1 信号滤波算法4.2 信号编解码算法4.3 信号增强与去噪算法 4.4 语音处理算法4.5 图像处理算法五、电磁场与微波技术1. 电磁场理论1.1 麦克斯韦方程1.2 电磁波理论1.3 传输线理论1.4 天线理论2. 微波器件与电路2.1 微波传输线2.2 微波器件设计2.3 微波功率放大器设计2.4 微波混频器设计3. 微波通信系统3.1 微波链路设计3.2 微波调制解调技术 3.3 微波天线设计3.4 微波系统性能优化六、射频电路设计1. 无线电系统与原理1.1 无线电频谱分配1.2 无线电信道模型1.3 无线电系统性能参数1.4 无线电网络规划2. 射频接收机设计2.1 低噪声放大器设计 2.2 混频器设计2.3 中频放大器设计2.4 频率合成器设计3. 射频发射机设计3.1 驱动放大器设计3.2 功率放大器设计3.3 调制器设计3.4 微波频率合成器设计4. 射频天线与传输线4.1 射频天线设计4.2 传输线理论4.3 高频传输线设计4.4 射频系统匹配与改进七、电子系统设计与仿真1. 电子系统设计流程1.1 系统建模与分析1.2 硬件电路设计1.3 软件系统设计1.4 系统集成与测试2. 电子系统仿真技术2.1 电路仿真软件介绍 2.2 数字信号处理仿真 2.3 电磁场仿真2.4 射频仿真技术八、嵌入式系统设计1. 嵌入式系统架构1.1 单片机系统架构1.2 嵌入式处理器系统架构 1.3 客制化嵌入式系统架构1.4 可编程逻辑器件2. 嵌入式软件开发2.1 实时操作系统2.2 嵌入式系统驱动2.3 嵌入式系统应用开发2.4 嵌入式系统优化3. 嵌入式系统硬件设计3.1 嵌入式系统电路设计 3.2 嵌入式系统接口设计 3.3 嵌入式传感器与执行器3.4 嵌入式系统可靠性设计4. 嵌入式系统测试与验证4.1 嵌入式系统测试方法 4.2 嵌入式系统调试技术 4.3 嵌入式系统验证技术4.4 嵌入式系统性能分析九、EDA工具与软件开发1. 电路设计自动化工具1.1 电路设计仿真软件1.2 PCB设计软件1.3 FPGA设计软件1.4 系统建模与仿真工具2. 嵌入式软件开发工具2.1 C/C++编译器2.2 编译优化工具2.3 调试工具2.4 静态与动态分析工具3. 电磁场仿真软件3.1 有限元分析软件3.2 时域仿真软件3.3 频域仿真软件3.4 电磁场分析工具4. 微波射频设计软件4.1 微波电路设计软件4.2 射频天线仿真软件4.3 无线电链路仿真软件4.4 射频系统集成软件总结本文对电子技术的基础知识、模拟电路设计、数字电路设计、数字信号处理、电磁场与微波技术、射频电路设计、电子系统设计与仿真、嵌入式系统设计以及EDA工具与软件开发进行了系统的总结和概述。
第1章数制和码制1.1复习笔记一、数字信号与数字电路1.模拟信号和数字信号模拟信号:幅度和时间连续变化的信号。
例如,正弦波信号。
数字信号:在幅度和时间上取值离散的信号。
例如,统计一座桥上通过的汽车数量。
模拟信号经过抽样、量化、编码后可转化为数字信号。
数字信号的表示方式:(1)采用二值数字来表示,即0、1数字;0为逻辑0,1为逻辑1。
(2)采用逻辑电平来表示,即H(高电平)和L(低电平)。
(3)采用数字波形来表示。
2.模拟电路和数字电路模拟电路:工作在模拟信号下的电路统称为数字电路。
数字电路:工作在数字信号下的电路统称为数字电路。
数字电路的主要研究对象是电路的输入和输出之间的逻辑关系;主要分析工具是逻辑代数关系;表达电路的功能的方法有真值表,逻辑表达式及波形图等。
二、几种常用的进制不同的数码既可以用来表示不同数量的大小,又可以用来表示不同的事物。
在用数码表示数量的大小时,采用的各种计数进位制规则称为数制,主要包括进位制、基数和位权三个方面。
进位制:多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则。
基数:在进位制中可能用到的数码个数。
位权:在某一进位制的数中,每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数,这个固定的数就是这一位的权数,权数是一个幂。
常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制几种。
1.十进制在十进制数中,每一位有0~9十个数码,所以计数基数为10。
超过9的数必须用多位数表示,其中低位和相邻高位之间的关系是“逢十进一”,故称为十进制。
十进制的展开形式为式中,是第i位的系数,可以是0~9十个数码中的任何一个。
任意N进制的展开形式为式中,是第i位的系数,N为计数的基数,为第i位的权。
2.二进制在二进制数中,每一位仅有0和1两个可能的数码,计数基数为2。
低位和相邻高位间的进位关系是“逢二进一”。
二进制的展开形式为例如,(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2=(5.75)10。
第一章绪论1.在时间上和数值上均是连续的信号称为模拟信号;(只有高低电平的矩形脉冲信号为数字信号)在时间上和数值上均是离散的信号称为数字信号;处理模拟信号的电路称为模拟电路,处理数字信号的电路称为数字电路。
2.信号通过放大电路放大后,输出信号中增加的能量来自工作电源。
3.电子电路中正、负电压的参考电位点称为电路中的“地”,用符号“⊥”表示,它也是电路输入与输出信号的共同端点。
4.根据输入信号的不同形式和对输出信号形式的不同要求,通常将放大电路分为电压放大电路、电流放大电路、互阻放大电路和互导放大电路四种类型。
5.放大的特征是功率的放大,表现为输出电压大于输入电压,或者输出电流大于输入电流,或者二者兼而有之。
6.输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等几项主要的性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准,也是设计放大电路的依据。
7.放大倍数A:输出变化量幅值与输入变化量幅值之比,用以衡量电路的放大能力。
8.输入电阻R i:从输入端看进去的等效电阻,反映放大电路从信号源索取电流的大小。
9.输出电阻R o:从输出端看进去的等效输出信号源的内阻,说明放大电路的带负载能力。
第二章运算放大器1.运算放大器有两个输入端,即同相输入端和反相输入端,一个输出端。
2.运算放大器有线性和非线性两个工作区域。
要使运放稳定地工作在线性区,必须引入深度负反馈。
3.理想运放两输入端间电压V P-V N≈0,如同两输入端近似短路,这种现象称为“虚短”。
4.理想运放流入同相端和流出反相端的电流基本为零,即“虚断”。
5.理想运放的输入电阻趋近于无穷,输出电阻趋近于零。
6.同相放大电路的闭环电压增益为正,且大于等于1。
7.若反相放大电路的反相输入端输入信号,同相输入端接地,则反相输入端呈现虚地。
第三章二极管及其基本电路1.本征半导体:纯净的不带任何杂质的半导体,它的自由电子和空穴的数目相等,对外不显电性。
2.P型半导体:是指在本征半导体中掺入三价元素如硼,形成的主要靠空穴导电的半导体。
模拟电子技术基础试卷一附答案一.(10分)设二极管采用恒压降模型且正向压降为0.7V,试判断下图中各二极管是否导通,并求出图(a)电路在v i=5sinωt V时的输出v o波形以及图(b)电路的输出电压V o1。
(a)(b)二.(10分)放大电路如图所示。
已知:R b1=62K,R b2=15K,R s=10K,R c=3K,R e=1K,R L=3K,C1=C2=10μ,C e=220μ,V CC=+15V,β=80,V BE=0.7V。
1.说明电路属于何种组态,画出该电路的直流通路;(5分)2.计算该电路的静态工作点。
(5分)3.画小信号等效电路,求电压放大倍数,输入电阻,输出电阻。
4.说明电路属于何种组态,三.(18分)放大电路如图所示。
已知C足够大,场效应管的参数g m=0.8ms,R2=6.8KΩ,三极管的参数β=50,r be=0.5K,R3=90KΩ,R4=10KΩ,R5=4KΩ,R6=1.5KΩ,R L=4KΩ。
1.画出其小信号模型等效电路。
(4分)2.计算电路的电压放大倍数A v、输入电阻R i和输出电阻R o。
(10分)3.若R s=10K时,计算源电压放大倍数A vs,说明R6对电路频率响应的影响。
(4分)四.(12分)反馈放大电路如图示。
1.判断各电路中级间交流反馈的极性(要求在图上标出反馈极性)。
(4分)2.对于级间交流反馈为负反馈的电路,进一步判断反馈的类型,同时按深度负反馈的条件估算电路的闭环电压增益(写出表达式)。
并简单说明电路对输入电阻,输出电阻的影响,对信号源内阻有什么要求?(8分)(a)(b)五.(10分)集成运算放大器构成的运算电路如图示,求电路的输出电压。
1.求出电路(a)的输出电压。
(4分)2.在电路(b)中,设t=0时v c=0,此时加入v i=1V,求t=40ms时v o=?(6分)(a)(b)六.(10分)电路如图所示,试用相位平衡条件判断哪个能振荡,哪个不能振荡(要求在电路中应标出i V ,o V ,fV 以及它们的瞬时极性)?对能振荡的电路写出振荡频率的表达式。
什么是数字电路和模拟电路的区别数字电路和模拟电路是电子电路中两个重要的概念,它们在电路设计和应用中有着不同的特点和用途。
数字电路(Digital Circuit)主要处理离散的数字信号,而模拟电路(Analog Circuit)则主要处理连续的模拟信号。
本文将详细探讨数字电路和模拟电路的区别。
一、概念解析数字电路是指由二进制的数字信号进行逻辑运算和控制的电路系统。
它通过数字信号的离散特性来处理和传输信息。
数字电路由多个逻辑门电路(如与门、或门、非门等)组成,能够实现布尔运算以及逻辑功能。
模拟电路是指处理与时间和幅度连续相关的模拟信号的电路,它能够对模拟信号进行放大、滤波、调节等操作。
模拟电路通常由电子元器件(如电阻、电容、电感等)组成,能够实现对连续信号的精确处理和控制。
二、信号类型数字电路处理的信号是离散的数字信号,即通过高电平和低电平表示的二进制信号。
它只存在于两个状态,通常用0和1来表示,每个状态对应着一种逻辑含义。
模拟电路处理的信号是连续的模拟信号,它可以在一段时间内任意变化,具有连续的幅度和相位。
模拟信号可以是正弦波、方波、三角波等连续变化的波形。
三、运算方式数字电路通过逻辑门电路实现逻辑运算,比如与、或、非等。
数字信号的处理是通过逻辑运算来实现的,可以进行与门、或门、非门等逻辑操作。
数字电路具有高可靠性和抗干扰能力强的特点,适用于数据处理、控制系统等领域。
模拟电路通过电子元器件(如三极管、电容、电阻等)来实现对模拟信号的调节和处理。
模拟电路可以进行放大、滤波、调节等操作,对信号进行精确控制。
模拟电路更加接近实际世界,因此适用于音频处理、功率放大等领域。
四、误差与精度数字电路的运算和信号处理是基于逻辑门的数字运算,其运算结果是精确的,不存在误差。
因此,数字电路的输出是确定的,能够提供可靠的结果。
但在数字电路中,信号经过多次的逻辑运算可能引起时延,这就需要考虑时序和同步的问题。
模拟电路在信号处理过程中存在着一定的误差,这是由于元器件的非线性特性以及噪声等因素引起的。
如何看懂电路图2--电源电路单元前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。
一张电路图通常有几十乃至几百个元器件,它们的连线纵横交叉,形式变化多端,初学者往往不知道该从什么地方开始,怎样才能读懂它。
其实电子电路本身有很强的规律性,不管多复杂的电路,经过分析可以发现,它是由少数几个单元电路组成的。
好象孩子们玩的积木,虽然只有十来种或二三十种块块,可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。
同样道理,再复杂的电路,经过分析就可发现,它也是由少数几个单元电路组成的。
因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路,再学会分析和分解电路的本领,看懂一般的电路图应该是不难的。
按单元电路的功能可以把它们分成若干类,每一类又有好多种,全部单元电路大概总有几百种。
下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。
让我们从电源电路开始。
一、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。
电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。
常见的家用电器中多数要用到直流电源。
直流电源的最简单的供电方法是用电池。
但电池有成本高、体积大、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。
电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从 220 伏市电变换成直流电,应该先把220 伏交流变成低压交流电,再用整流电路变成脉动的直流电,最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。
有的电子设备对电源的质量要求很高,所以有时还需要再增加一个稳压电路。
因此整流电源的组成一般有四大部分,见图 1 。
其中变压电路其实就是一个铁芯变压器,需要介绍的只是后面三种单元电路。
二、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。
( 1 )半波整流半波整流电路只需一个二极管,见图 2 ( a )。
在交流电正半周时 VD 导通,负半周时 VD 截止,负载 R 上得到的是脉动的直流电( 2 )全波整流全波整流要用两个二极管,而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈,见图2 ( b )。
负载 R L 上得到的是脉动的全波整流电流,输出电压比半波整流电路高。
( 3 )全波桥式整流用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器,见图 2 ( c )。
负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。
( 4 )倍压整流用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压。
图 2 ( d )是一个二倍压整流电路。
当 U2 为负半周时 VD1 导通, C1 被充电, C1 上最高电压可接近 1.4U2 ;当 U2 正半周时 VD2 导通, C1 上的电压和 U2 叠加在一起对 C2 充电,使 C2 上电压接近 2.8U2 ,是C1 上电压的 2 倍,所以叫倍压整流电路。
三、滤波电路整流后得到的是脉动直流电,如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分,就可得到平滑的直流电。
( 1 )电容滤波把电容器和负载并联,如图 3 ( a ),正半周时电容被充电,负半周时电容放电,就可使负载上得到平滑的直流电。
( 2 )电感滤波把电感和负载串联起来,如图 3 ( b ),也能滤除脉动电流中的交流成分。
( 3 ) L 、 C 滤波用 1 个电感和 1 个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字母“ L ”,被称为 L 型,见图 3 ( c )。
用 1 个电感和 2 个电容的滤波电路因为象字母“ π ”,被称为π 型,见图 3 ( d ),这是滤波效果较好的电路。
( 4 ) RC 滤波电感器的成本高、体积大,所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成 RC 滤波电路。
同样,它也有 L 型,见图 3 ( e );π 型,见图 3 ( f )。
四、稳压电路交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随之变动,因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源。
(1 )稳压管并联稳压电路用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压电路,见图 4 ( a )。
图中 R 是限流电阻。
这个电路的输出电流很小,它的输出电压等于稳压管的稳定电压值 V Z 。
(2 )串联型稳压电路有放大和负反馈作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路。
它的电路和框图见图4 ( b )、( c )。
它是从取样电路( R3 、 R4 )中检测出输出电压的变动,与基准电压( V Z )比较并经放大器( VT2 )放大后加到调整管( VT1 )上,使调整管两端的电压随着变化。
如果输出电压下降,就使调整管管压降也降低,于是输出电压被提升;如果输出电压上升,就使调整管管压降也上升,于是输出电压被压低,结果就使输出电压基本不变。
在这个电路的基础上发展成很多变型电路或增加一些辅助电路,如用复合管作调整管,输出电压可调的电路,用运算放大器作比较放大的电路,以及增加辅助电源和过流保护电路等。
( 3 )开关型稳压电路近年来广泛应用的新型稳压电源是开关型稳压电源。
它的调整管工作在开关状态,本身功耗很小,所以有效率高、体积小等优点,但电路比较复杂。
开关稳压电源从原理上分有很多种。
它的基本原理框图见图 4 ( d )。
图中电感 L 和电容 C 是储能和滤波元件,二极管 VD 是调整管在关断状态时为 L 、 C 滤波器提供电流通路的续流二极管。
开关稳压电源的开关频率都很高,一般为几~几十千赫,所以电感器的体积不很大,输出电压中的高次谐波也不多。
它的基本工作原理是 : 从取样电路( R3 、 R4 )中检测出取样电压经比较放大后去控制一个矩形波发生器。
矩形波发生器的输出脉冲是控制调整管( VT )的导通和截止时间的。
如果输出电压 U 0 因为电网电压或负载电流的变动而降低,就会使矩形波发生器的输出脉冲变宽,于是调整管导通时间增大,使 L 、 C 储能电路得到更多的能量,结果是使输出电压 U 0 被提升,达到了稳定输出电压的目的。
( 4 )集成化稳压电路近年来已有大量集成稳压器产品问世,品种很多,结构也各不相同。
目前用得较多的有三端集成稳压器,有输出正电压的 CW7800 系列和输出负电压的 CW7900 系列等产品。
输出电流从 0.1A ~ 3A ,输出电压有 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多种。
这种集成稳压器只有三个端子,稳压电路的所有部分包括大功率调整管以及保护电路等都已集成在芯片内。
使用时只要加上散热片后接到整流滤波电路后面就行了。
外围元件少,稳压精度高,工作可靠,一般不需调试。
图 4 ( e )是一个三端稳压器电路。
图中 C 是主滤波电容, C1 、 C2 是消除寄生振荡的电容 ,VD 是为防止输入短路烧坏集成块而使用的保护二极管。
五、电源电路读图要点和举例电源电路是电子电路中比较简单然而却是应用最广的电路。
拿到一张电源电路图时,应该:① 先按“整流—滤波—稳压”的次序把整个电源电路分解开来,逐级细细分析。
② 逐级分析时要分清主电路和辅助电路、主要元件和次要元件,弄清它们的作用和参数要求等。
例如开关稳压电源中,电感电容和续流二极管就是它的关键元件。
③ 因为晶体管有 NPN 和 PNP 型两类,某些集成电路要求双电源供电,所以一个电源电路往往包括有不同极性不同电压值和好几组输出。
读图时必须分清各组输出电压的数值和极性。
在组装和维修时也要仔细分清晶体管和电解电容的极性,防止出错。
④ 熟悉某些习惯画法和简化画法。
⑤ 最后把整个电源电路从前到后全面综合贯通起来。
这张电源电路图也就读懂了。
例 1 电热毯控温电路图 5 是一个电热毯电路。
开关在“ 1 ”的位置是低温档。
220 伏市电经二极管后接到电热毯,因为是半波整流,电热毯两端所加的是约 100 伏的脉动直流电,发热不高,所以是保温或低温状态。
开关扳到“ 2 ”的位置, 220 伏市电直接接到电热毯上,所以是高温档。
例 2 高压电子灭蚊蝇器图 6 是利用倍压整流原理得到小电流直流高压电的灭蚊蝇器。
220 伏交流经过四倍压整流后输出电压可达 1100 伏,把这个直流高压加到平行的金属丝网上。
网下放诱饵,当苍蝇停在网上时造成短路,电容器上的高压通过苍蝇身体放电把蝇击毙。
苍蝇尸体落下后,电容器又被充电,电网又恢复高压。
这个高压电网电流很小,因此对人无害。
由于昆虫夜间有趋光性,因此如在这电网后面放一个 3 瓦荧光灯或小型黑光灯,就可以诱杀蚊虫和有害昆虫。
例 3 实用稳压电源图 7 是一个实用的稳压电源。
输出电压 3 ~ 9 伏可调,输出电流最大100 毫安。
这个电路就是串联型稳压电源电路。
要注意的是:① 整流桥的画法和图 2 ( c )不同,实际上它就是桥式整流电路。
② 这个电路使用 PNP 型锗管,所以输出是负电压,正极接地。
③ 用两个普通二极管代替稳压管。
任何二极管的正向压降都是基本不变的,因此可用二极管代替稳压管。
2AP 型二极管的正向压降约是 0.3 伏, 2CP 型约是 0.7 伏, 2CZ 型约是 1 伏。
图中用了两个 2CZ 二极管作基准电压。
④ 取样电阻是一个电位器,所以输出电压是可调的。
能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路。
低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫~ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路图 1 ( a )是共发射极放大电路。
C1 是输入电容, C2 是输出电容,三极管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。
1 、 3 端是输入, 2 、 3 端是输出。
3 端是公共点,通常是接地的,也称“地”端。
静态时的直流通路见图 1 ( b ),动态时交流通路见图 1 ( c )。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。