电子信息工程概论第三章PPT课件

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电路中最常用的三个理想元件
理想电路元件
电阻
电感
电容
实物图
文本块
文本块
文本块
电路示意图
+u – iR
L
C
R
图3-1电路常用理想元件
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电路模型
所谓电路模型，就是把实际电路的本 质抽象出来所构成的理想化了的电路。将 电路模型用规定的理想元件符号画在平面 上形成的图形称作电路图。
电源
电阻
负载
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电源
纯净不掺杂质的半导体称为本征半导体。
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本征半导体
本征半导体中虽然同时存在自由电子和空穴两 种载流子，但数量少，导电能力较差，导电率 也难以按需要人为控制。
u 0
17
电路中常用定理
叠加定理 戴维南定理 诺顿定理
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叠加定理
叠加定理：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 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 独立电源以其内阻代替，但所有非独立电 源则仍应保留。
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戴维南定理
戴维南定理：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 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 用其内阻替代后，在二输出端呈现的阻抗。
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半导体概述
在自然界，物质按其导电性可分为导体、半导 体和绝缘体。
其中导电性能很强的，如铜、铝、铁等称为 导体。
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。
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 性能介于金属导体和绝缘体之间，我们称之为半 导体。
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基尔霍夫电流定律（KCL）
基尔霍夫电流定律（KCL）：“在集总电路中， 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”。
对任一结点有:
i 0
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基尔霍夫电压定律（KVL）
基尔霍夫电压定律（KVL）指出：“在 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”。 所以，沿任一回路有：
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数字电路定义
数字电路（Digital circuit）：是以二值数字逻 辑为基础，其工作信号是离散的数字信号。电 路中的电子晶体管工作于开关状态，时而导通， 时而截止。
典型电路有，振荡器、寄存器、加法器、减法器等。
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电路和电路模型
电路是电流的流通路径 。电路的基本 功能是实现电能的传输和分配或者电信号 的产生、 传输、 处理加工及利用。
u2
_
CCCS
u1 0
i2 i1
:电流放大倍数 14
基尔霍夫定律
1845年，德国人G.R.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 基尔霍夫定律：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路 电压之间带来的约束关系，有时称为“几何”约束或“ 拓扑”约束，
电源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 源，还包括信号源等。按其是否依靠外部能源 可分为独立电源和非独立电源两类。
独立电源又可分为独立电压源和独立电流源 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，它们是二端有源元件。
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独立电源
电源 电路示意图 元件特性
电路实物模型：
2 1
3
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电路和电路模型
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。
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上精确 描述却十分困难。
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 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。
第三章 电子技术 基础与应用
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目录
3.1 电路基础 3.2 模拟电子线路技术 3.3 数字电路技术 3.4 集成电路技术 3.5 微电子系统设计
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3.1
电路基础
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电路定义
电路（Electrical circuit）：是由电气设备和元器件 ，按一定方式联接起来，为电荷流通提供了路径的总 体，也叫电子线路或称电气回路。
经此等效后所得的网络，可称为原网络 的戴维南等效电路或电压源的等效电路。
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诺顿定理
诺顿定理：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。 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 用其内阻替代后在二输出端呈现的阻抗。
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模拟电子线路技术
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 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。
电路符号
电路特性
i1
+
u1
+u1
i2
+
u2
ui1 2
0
u1
_
_
_ :电压放大倍数
i1
+º
u1
_ º
i1
+
u1
_
VCVS i2
+
º+
u2=r i1
u2
_
_
CCVS
º
i2
+
u2
i2=gu1
_
VCCS
u1= 0 u2=r i1
r : 转移电阻
i1=0 i2=gu1 g: 转移电导
i1
Hale Waihona Puke i2+u1
+
–
i1
电子技术 应用
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模拟电子线路技术
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，无论是小到纳 米级的电子芯片还是大到几十吨的航天器材。 其功能电路的组成都离不开电子技术的基本元 器件。已由分立的电子器件的组合向集成化和 模块化的方向发展。
基本电子元 件
集成电路元 件
大规模集成 电路
电压源
–
u(t) us(t)
电流源
–
i(t) is (t)
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受控电源
受控（电）源又称“非独立”电源。 电压控制电压源（VCVS） 电压控制电流源（VCCS） 电流控制电压源（CCVS） 电流控制电流源（CCCS）
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受控电源
受控源
电压控制 的电压源
电流控制 的电压源
电压控制 电流源
电流控制 的电流源
如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等， 构成的网络。电路规模的大小，可以小到硅片上的集 成电路，大到高低压输电网。根据所处理信号的不同， 电子电路可以分为模拟电路和数字电路。
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模拟电路定义
模拟电路（Analog Circuit）：是处理连 续性电信号（电压、电流）的电路。 其典型电路有：放大电路、振荡电路、线性 运算电路（加法、减法、乘法、除法、微分 和积分电路）。