电子技术基础

目录

一、整体概述

二、知识点梳理及考点分析

（一）半导体器件

（二）基本放大电路

（三）功率放大电路

（四）集成运算放大器

（五）直流稳压电源

（六）数字逻辑基础

（七）逻辑门电路

（八）时序逻辑电路

（九）A/D与D/A转换器

（十）其他电路及应用

参考电子技术基础小题题库

一、选择题

二、填空题

三、判断题

电子技术基础知识点总结

一、半导体器件基础

二、放大电路基础

三、集成运算放大器

四、负反馈放大电路

五、功率放大电路

六、数字电路基础

七、组合逻辑电路

八、时序逻辑电路

九、A/D 与 D/A 转换

十、电源电路

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一、整体概述

6套电子技术基础试题，题型涵盖填空题、选择题、简答题、分析设计题等，主要考查了电子技术基础中的模拟电子技术和数字电子技术两大部分内容。模拟电子技术部分包括半导体器件（二极管、三极管、场效应管）、基本放大电路、功率放大电路、集成运算放大器、反馈放大电路、直流稳压电源等知识点；数字电子技术部分包括数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、A/D与D/A转换器等内容。

二、知识点梳理及考点分析

 

（一）半导体器件

 

1. PN结特性

- 考点：PN结加正向电压时扩散电流与漂移电流的大小关系、耗尽层变化情况，加反向电压时的相关特性（如稳压管工作原理涉及反向击穿特性，包括齐纳击穿和雪崩击穿）。

- 延伸拓展考点：不同材料（硅、锗）PN结特性差异，如导通电压不同；PN结电容对电路高频特性的影响。

2. 三极管工作状态及电极判断

- 考点：根据三极管各电极电位判断管型（NPN或PNP）及工作区域（饱和、放大、截止区），如通过给定电极电位判断三极管类型（如在某题中根据7V、1.8V、2.5V判断管型）；三极管工作在饱和区和截止区时发射结和集电结的偏置情况。

- 延伸拓展考点：三极管温度特性对其工作状态的影响，如温度升高时β和UBE的变化及对电路静态工作点的影响；三极管在不同应用场景（如开关电路、放大电路）下工作状态的切换条件及特点。

3. 场效应管相关特性

- 考点：场效应管的偏置电路（如自给偏压电路适用于何种类型场效应管，分压式偏置电路适用情况），场效应管的控制类型（电压控制型），以及根据场效应管参数计算跨导gm等。

- 延伸拓展考点：不同类型场效应管（如绝缘栅型、结型）的特性对比，包括输入电阻、输出特性曲线等；场效应管在集成电路中的应用及优势。

 

（二）基本放大电路

 

1. 放大电路的静态工作点及失真分析

- 考点：静态工作点对放大电路输出波形失真的影响，如Q点过高产生饱和失真（输出电压波形底部削波），Q点过低产生截止失真（输出电压波形顶部削波）；在给定电路参数或输出波形情况下判断失真类型并提出调整措施（如调整基极偏置电阻）。

- 延伸拓展考点：温度变化对静态工作点的影响及稳定静态工作点的方法（如引入直流负反馈、采用温度补偿电路等）；放大电路的非线性失真指标（如谐波失真系数等）及其测量方法。

2. 放大电路的性能指标计算

- 考点：放大电路的输入电阻、输出电阻计算，电压放大倍数计算（包括有反馈和无反馈情况），如根据电路元件参数计算共射放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；多级放大电路的性能指标计算（考虑级间耦合方式对性能的影响）。

- 延伸拓展考点：放大电路的频率响应特性分析（如上限截止频率、下限截止频率、通频带等）；不同组态放大电路（共射、共集、共基）性能指标对比及适用场景。

3. 放大电路的组态及特点

- 考点：三种基本组态（共射、共集、共基）放大电路的特点，如输出电阻大小（共集电极放大电路输出电阻最小）、电压与输入电压相位关系（共射放大电路输出电压与输入电压相位相反）。

- 延伸拓展考点：复合管在放大电路中的应用及组成复合管的原则；差分放大电路作为一种特殊组态放大电路的特点（如抑制零漂能力强）及性能指标计算。

 

（三）功率放大电路

 

1. 功率放大电路的工作状态及效率

- 考点：甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作特点及效率计算，如乙类功率放大电路效率高但存在交越失真，甲类功率放大电路效率低；功率放大电路中功率管的工作状态（如在互补对称功率放大电路中功率管工作在乙类或甲乙类状态）。

- 延伸拓展考点：提高功率放大电路效率的方法（如采用变压器耦合、无输出变压器功率放大电路等）；功率管的散热问题及散热措施对功率放大电路性能的影响。

2. 功率放大电路的输出功率及相关参数计算

- 考点：在给定电源电压、负载电阻等参数下计算功率放大电路的最大输出功率（如双电源互补对称电路中负载上可能得到的最大输出功率计算），以及功率管的耐压、功耗等参数计算。

- 延伸拓展考点：功率放大电路的失真分析及改善措施（如采用负反馈减小失真）；功率放大电路与扬声器等负载的匹配问题。

 

（四）集成运算放大器

 

1. 理想运放的特性及应用电路分析

- 考点：理想运放的开环电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等参数特点，利用理想运放构成的各种运算电路（如反相比例运算电路、同相比例运算电路、加法器、减法器等）的输出电压计算及电路功能分析。

- 延伸拓展考点：实际运放与理想运放的差异对电路性能的影响（如失调电压、失调电流等参数的影响）；运放的频率特性对其在高速信号处理中的应用限制。

2. 运放电路中的反馈分析

- 考点：判断运放电路中的反馈类型（正反馈、负反馈，电压反馈、电流反馈，串联反馈、并联反馈），以及反馈对运放电路性能的影响（如改变输入电阻、输出电阻，稳定放大倍数等）。

- 延伸拓展考点：负反馈放大电路的自激振荡产生条件及消除方法；深度负反馈条件下运放电路增益的近似计算方法。

 

（五）直流稳压电源

 

1. 整流、滤波、稳压电路工作原理及参数计算

- 考点：整流电路（如单相桥式整流电路）的工作过程及输出电压计算，滤波电路（电容滤波、电感滤波等）对输出电压波形的影响及输出电压平均值计算，稳压管稳压电路的稳压原理及输出电压计算，串联型稳压电路的组成及各部分作用（如调整管、基准电压源、比较放大环节、取样电路等）。

- 延伸拓展考点：开关型稳压电源的工作原理及特点（与线性稳压电源对比）；稳压电源的性能指标（如稳压系数、输出电阻、纹波电压等）及其测量方法。

2. 稳压电源电路中的元件作用及故障分析

- 考点：在直流稳压电源电路中各元件（如二极管、稳压管、电容、电阻等）的作用，以及电路中可能出现的故障（如二极管开路、短路对输出电压的影响）分析。

- 延伸拓展考点：稳压电源的电磁兼容性设计（如抑制电源噪声对其他电路的干扰）；稳压电源的散热设计（特别是在大功率应用场景下）。

 

（六）数字逻辑基础

 

1. 数制与编码转换

- 考点：不同数制（二进制、十进制、十六进制等）之间的相互转换，如二进制数转换为十进制数、十六进制数；BCD码（8421BCD码、余三码等）与二进制数的转换及编码特点，如给定二进制数或十进制数进行相应的数制转换。

- 延伸拓展考点：格雷码、ASCII码等其他编码方式的特点及应用；数制转换在数字系统设计中的作用（如地址线、数据线位数与存储容量的关系涉及数制转换）。

2. 逻辑函数表示方法及化简

- 考点：逻辑函数的多种表示方法（如逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻辑图等）及其相互转换，用代数法或卡诺图法化简逻辑函数为最简与或式或其他形式（如最简或非 - 或非表达式）。

- 延伸拓展考点：逻辑函数的无关项（约束项、任意项）在化简中的应用；多输出逻辑函数的化简及优化设计。

 

（七）逻辑门电路

 

1. 基本逻辑门及组合逻辑电路分析设计

- 考点：基本逻辑门（与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等）的逻辑功能及符号，组合逻辑电路的分析（根据给定电路写出逻辑表达式、化简、列真值表并说明逻辑功能）和设计（根据逻辑要求设计电路，如用门电路或译码器、数据选择器等实现特定逻辑功能）。

- 延伸拓展考点：用中规模集成电路（如74LS系列芯片）实现复杂组合逻辑电路的方法及优化；组合逻辑电路的竞争冒险现象分析及消除方法。

2. 逻辑门电路的特性及应用

- 考点：TTL门电路和CMOS门电路的特性（如输入输出电平特性、噪声容限、扇入扇出系数等），三态门电路的工作原理及应用（如在总线传输中的应用），OC门电路实现“线与”功能的原理及应用。

- 延伸拓展考点：不同逻辑系列门电路（如高速CMOS、低功耗TTL等）的特点及适用场景；逻辑门电路的功耗分析及降低功耗的措施。

 

（八）时序逻辑电路

 

1. 触发器的特性及应用

- 考点：各种触发器（如D触发器、JK触发器等）的特性表、特性方程、状态转换图及时序图分析，用触发器设计计数器、寄存器等简单时序逻辑电路。

- 延伸拓展考点：触发器的动态特性（如传输延迟时间等）对时序逻辑电路性能的影响；主从触发器、边沿触发器的特点及区别。

2. 计数器与寄存器的分析设计

- 考点：同步计数器和异步计数器的工作原理、状态转换图绘制、计数范围及进制判断（如用74LS161等计数器芯片构成特定进制计数器的分析与设计），寄存器的功能（如数据存储、移位等）及应用。

- 延伸拓展考点：计数器的级联扩展方法（如同步级联、异步级联）及应用场景；计数器在数字系统中的分频、定时等应用。

3. 时序逻辑电路的分析方法

- 考点：分析时序逻辑电路的一般步骤（写出驱动方程、状态方程、输出方程，列出状态转换表，画出状态转换图和时序波形图），根据分析结果判断电路的逻辑功能（如判断电路是计数器、移位寄存器还是其他时序逻辑功能）及能否自启动。

- 延伸拓展考点：时序逻辑电路的故障诊断方法（如根据输出波形异常判断电路故障点）；复杂时序逻辑电路（如含有多个触发器和逻辑门的电路）的分析技巧及简化方法。

 

（九）A/D与D/A转换器

 

1. A/D与D/A转换器的基本原理及性能指标

- 考点：D/A转换器（如倒T型电阻网络D/A转换器）的工作原理、分辨率计算（如根据位数计算最小输出电压增量及输出电压范围）、转换精度分析；A/D转换器（如并行比较型、逐次逼近型、双积分型等）的工作原理及特点对比（如转换速度、转换精度等性能指标比较）。

- 延伸拓展考点：A/D转换器的量化误差分析及减小方法；D/A转换器与微处理器接口电路设计及数据传输方式。

2. A/D与D/A转换器的应用电路分析

- 考点：在给定电路参数下计算A/D或D/A转换器的输出（如输入数字量时计算D/A转换器的输出电压），A/D与D/A转换器在实际系统（如测量仪器、控制系统等）中的应用及电路连接。

- 延伸拓展考点：A/D与D/A转换器的校准方法及误差补偿技术；高速高精度A/D与D/A转换器的发展趋势及新技术应用。

 

（十）其他电路及应用

 

1. 振荡电路（如555定时器构成的电路）分析

- 考点：555定时器构成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等电路的工作原理、输出波形分析（如计算振荡频率、脉冲宽度、占空比等参数）及应用（如将正弦波转换为矩形波等）。

- 延伸拓展考点：用555定时器设计其他功能电路（如简易报警器、定时器等）；石英晶体振荡器在高精度频率源中的应用及与555定时器振荡器的性能对比。

2. 电路设计综合应用（如交通信号灯监视电路等）

- 考点：根据实际应用需求进行逻辑电路设计，包括系统分析、逻辑抽象、电路实现（用不同方法如门电路、译码器、数据选择器等实现）及验证，如设计举重比赛裁判逻辑电路、交通信号灯监视逻辑电路等。

- 延伸拓展考点：数字电路与模拟电路混合系统的设计方法及接口问题；电路设计的可靠性、可维护性及可扩展性考虑。

参考电子技术基础小题题库

 

一、选择题

 

（一）PN结与二极管

 

1. 当PN结外加正向电压时，扩散电流（  ）漂移电流，耗尽层（  ）。

A. 大于，变宽

B. 大于，变窄

C. 小于，变宽

D. 小于，变窄

答案：B

2. 稳压管工作在反向击穿状态，其击穿类型不包括（  ）。

A. 齐纳击穿

B. 雪崩击穿

C. 热击穿

D. 以上都不是

答案：C

3. 二极管导通的条件是其正向电压（  ）。

A. 大于0

B. 大于死区电压

C. 大于击穿电压

D. 小于0

答案：B

4. 以下关于二极管的应用，错误的是（  ）。

A. 整流

B. 限幅

C. 放大

D. 钳位

答案：C

 

（二）三极管

 

1. 三极管工作在放大区时，发射结和集电结的偏置状态为（  ）。

A. 发射结正偏，集电结正偏

B. 发射结反偏，集电结反偏

C. 发射结正偏，集电结反偏

D. 发射结反偏，集电结正偏

答案：C

2. 用直流电压表测得放大电路中BJT管各管脚电位分别为3V、2.3V、12V，则该管为（  ）。

A. NPN型硅管

B. NPN型锗管

C. PNP型硅管

D. PNP型锗管

答案：A

3. 温度升高时，三极管的β（  ），UBE（  ）。

A. 增大，增大

B. 增大，减小

C. 减小，增大

D. 减小，减小

答案：B

4. 三极管的三个工作区域中，可用于开关电路的是（  ）。

A. 放大区和饱和区

B. 放大区和截止区

C. 饱和区和截止区

D. 以上都不对

答案：C

 

（三）放大电路

 

1. 在共射放大电路中，输出电压与输入电压的相位关系是（  ）。

A. 同相

B. 反相

C. 相差90°

D. 不确定

答案：B

2. 为了提高放大电路的输入电阻，并且稳定输出电压，应引入（  ）负反馈。

A. 电压串联

B. 电压并联

C. 电流串联

D. 电流并联

答案：A

3. 放大电路的静态工作点设置偏低时，会引起（  ）失真。

A. 饱和

B. 截止

C. 交越

D. 频率

答案：B

4. 多级放大电路中，既能放大直流信号，又能放大交流信号的耦合方式是（  ）。

A. 直接耦合

B. 变压器耦合

C. 阻容耦合

D. 光电耦合

答案：A

 

（四）集成运放

 

1. 理想运放的开环输入电阻（  ）。

A. 为0

B. 为无穷大

C. 约为几百欧姆

D. 不确定

答案：B

2. 运放工作在非线性区时，（  ）。

A. 虚短成立，虚断不成立

B. 虚短不成立，虚断成立

C. 虚短和虚断都成立

D. 虚短和虚断都不成立

答案：B

3. 由理想集成运放组成的反相比例运算电路，其输入电阻（  ）。

A. 很大

B. 很小

C. 等于反馈电阻

D. 等于输入电阻与反馈电阻之和

答案：B

4. 以下运放应用电路中，不属于线性应用的是（  ）。

A. 比例运算电路

B. 比较器电路

C. 加法电路

D. 积分电路

答案：B

 

（五）功率放大电路

 

1. 乙类互补功率放大电路的效率理论上最高可达（  ）。

A. 25%

B. 50%

C. 78.5%

D. 100%

答案：C

2. 功率放大电路中，为了消除交越失真，三极管应工作在（  ）状态。

A. 甲类

B. 乙类

C. 甲乙类

D. 丙类

答案：C

3. 一个双电源互补对称电路，已知UCC = 15V，RL = 8Ω，忽略三极管饱和压降，负载上可能得到的最大输出功率Pomax为（  ）。

A. 14.06W

B. 28.125W

C. 56.25W

D. 112.5W

答案：B

4. 功率管在功率放大电路中的主要作用是（  ）。

A. 放大电流

B. 放大电压

C. 能量转换

D. 以上都是

答案：C

 

（六）数制与编码

 

1. 十进制数15转换为二进制数为（  ）。

A. 1111

B. 1010

C. 1100

D. 1001

答案：A

2. 8421BCD码1001表示的十进制数为（  ）。

A. 9

B. 10

C. 11

D. 12

答案：A

3. 二进制数101011转换为十进制数为（  ）。

A. 43

B. 42

C. 41

D. 40

答案：A

4. 余三码1001表示的十进制数为（  ）。

A. 6

B. 7

C. 8

D. 9

答案：A

 

（七）逻辑代数

 

1. 逻辑函数F = A + B的反函数为（  ）。

A. F' = A'B'

B. F' = A'B + AB'

C. F' = A'B + AB

D. F' = A'B' + AB'

答案：A

2. 以下逻辑门中，能实现“线与”功能的是（  ）。

A. 与门

B. 或门

C. 三态门

D. OC门

答案：D

3. 逻辑函数F = AB + AC的对偶式为（  ）。

A. F* = (A + B)(A + C)

B. F* = A + BC

C. F* = (A + B)(A + C)

D. F* = A(B + C)

答案：A

4. 用卡诺图化简逻辑函数时，卡诺图中相邻的最小项是指（  ）。

A. 几何相邻

B. 逻辑相邻

C. 既是几何相邻又是逻辑相邻

D. 以上都不对

答案：B

 

（八）组合逻辑电路

 

1. 一个4选1数据选择器，其地址输入端有（  ）个。

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

答案：B

2. 分析组合逻辑电路的一般步骤不包括（  ）。

A. 写驱动方程

B. 写输出逻辑表达式

C. 化简表达式

D. 列状态转换表

答案：A

3. 设计一个三变量多数表决逻辑电路，当输入变量A、B、C中有两个或两个以上为1时，输出为1，否则输出为0。该电路的最简与或表达式为（  ）。

A. F = AB + BC + AC

B. F = A'B + B'C + A'C

C. F = ABC + A'B'C'

D. F = (A + B + C)(A'B' + B'C' + A'C')

答案：A

4. 以下组合逻辑电路部件中，可用于实现函数发生器功能的是（  ）。

A. 编码器

B. 译码器

C. 数据选择器

D. 加法器

答案：C

 

（九）时序逻辑电路

 

1. 时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与（  ）有关。

A. 电源电压

B. 电路原来的状态

C. 时钟脉冲频率

D. 环境温度

答案：B

2. 以下触发器中，具有“空翻”现象的是（  ）。

A. 主从JK触发器

B. 边沿D触发器

C. 同步RS触发器

D. 以上都不是

答案：C

3. 一个4位二进制同步计数器，从0000状态开始，经过10个时钟脉冲后，其状态为（  ）。

A. 0010

B. 0100

C. 1010

D. 1100

答案：C

4. 分析同步时序逻辑电路的一般步骤不包括（  ）。

A. 写驱动方程

B. 写状态方程

C. 列状态转换表

D. 画波形图（时序图）

答案：D

 

（十）A/D与D/A转换

 

1. A/D转换器的分辨率与（  ）有关。

A. 输入模拟电压范围

B. 输出数字量位数

C. 转换速度

D. 参考电压

答案：B

2. 以下A/D转换器中，转换速度最快的是（  ）。

A. 并行比较型

B. 逐次逼近型

C. 双积分型

D. 以上都一样

答案：A

3. 一个8位D/A转换器，参考电压为5V，当输入数字量为10000000时，其输出模拟电压为（  ）。

A. 2.5V

B. 5V

C. 10V

D. 20V

答案：A

4. D/A转换器的主要作用是（  ）。

A. 将模拟信号转换为数字信号

B. 将数字信号转换为模拟信号

C. 放大模拟信号

D. 放大数字信号

答案：B

 

（十一）电源电路

 

1. 整流电路的作用是（  ）。

A. 将交流电压转换为直流电压

B. 将直流电压转换为交流电压

C. 稳定直流电压

D. 滤波

答案：A

2. 以下整流电路中，输出电压平均值最高的是（  ）。

A. 半波整流

B. 全波整流

C. 桥式整流

D. 倍压整流

答案：C

3. 电容滤波适用于（  ）的情况。

A. 负载电流较大

B. 负载电流较小

C. 对滤波效果要求不高

D. 以上都不对

答案：B

4. 集成稳压器7815的输出电压为（  ）。

A. +5V

B. +15V

C. -5V

D. -15V

答案：B

 

二、填空题

 

（一）PN结与二极管

 

1. PN结中扩散电流的方向是从（  ）区到（  ）区，漂移电流的方向是从（  ）区到（  ）区。

答案：P，N，N，P

2. 二极管的主要特性是（  ）。

答案：单向导电性

3. 稳压管正常工作时应处于（  ）状态，其稳定电流应在（  ）范围内。

答案：反向击穿，最小稳定电流与最大稳定电流之间

4. 用万用表测量二极管的正向电阻时，应使用（  ）挡，测量反向电阻时，应使用（  ）挡。

答案：欧姆，欧姆（量程较大）

 

（二）三极管

 

1. 三极管的三个电极分别为（  ）、（  ）和（  ）。

答案：发射极（E），基极（B），集电极（C）

2. 三极管的电流放大系数β = （  ）。

答案：ΔIC/ΔIB

3. 为了使三极管工作在放大区，应保证发射结（  ）偏置，集电结（  ）偏置。

答案：正，反

4. 温度升高时，三极管的ICBO（  ），UBE（  ），β（  ）。（填“增大”或“减小”）

答案：增大，减小，增大

 

（三）放大电路

 

1. 放大电路的静态工作点包括（  ）、（  ）和（  ）。

答案：IBQ，ICQ，UCEQ

2. 共射放大电路的电压放大倍数公式为（  ）。（设三极管的电流放大系数为β，输入电阻为ri，输出电阻为ro，集电极电阻为RC，负载电阻为RL）

答案：Au = -β(RC//RL)/ri

3. 放大电路中引入负反馈可以改善电路的性能，如提高（  ）、稳定（  ）、减小（  ）等。

答案：放大倍数稳定性，输出电压，非线性失真

4. 多级放大电路的耦合方式有（  ）、（  ）和（  ）等。

答案：直接耦合，阻容耦合，变压器耦合

 

（四）集成运放

 

1. 理想运放的开环差模增益Ad = （  ），开环输出电阻Ro = （  ）。

答案：∞，0

2. 运放工作在线性区时，满足（  ）和（  ）两个重要结论。

答案：虚短，虚断

3. 由理想集成运放组成的同相比例运算电路的电压放大倍数公式为（  ）。（设反馈电阻为RF，输入电阻为R1）

答案：Au = 1 + RF/R1

4. 积分电路的输出电压与输入电压的积分关系为（  ）。（设电容为C，电阻为R，输入电压为ui，输出电压为uo，时间常数为τ = RC）

答案：uo = - (1/RC)∫uidt

 

（五）功率放大电路

 

1. 功率放大电路的主要任务是向负载提供（  ）信号功率，同时要尽量提高（  ）。

答案：较大的，功率转换效率

2. 乙类互补功率放大电路由于三极管的死区电压，会产生（  ）失真，解决方法是采用（  ）类互补功率放大电路。

答案：交越，甲乙

3. 功率管在功率放大电路中工作时，要考虑其（  ）、（  ）和（  ）等参数。

答案：耐压，最大允许电流，最大允许功耗

4. 一个单电源互补对称功率放大电路，若电源电压为VCC，负载电阻为RL，则其最大输出功率Pomax = （  ）。（忽略三极管饱和压降）

答案：(VCC²/8RL)

 

（六）数制与编码

 

1. 二进制数110101转换为十六进制数为（  ）。

答案：35

2. 十六进制数A8转换为二进制数为（  ）。

答案：10101000

3. 8421BCD码0110表示的十进制数为（  ）。

答案：6

4. 用二进制编码表示10个信号，至少需要（  ）位二进制数码。

答案：4

 

（七）逻辑代数

 

1. 逻辑函数的表示方法有（  ）、（  ）、（  ）和（  ）等。

答案：真值表，逻辑表达式，逻辑图，波形图

2. 逻辑代数的基本定律有（  ）、（  ）、（  ）等。（写出三个即可）

答案：交换律，结合律，分配律（或其他合理答案如吸收律、摩根定律等）

3. 逻辑函数F = A(B + C)的对偶式为（  ）。

答案：F* = A + BC

4. 用代数法化简逻辑函数F = AB + A'B + AB'的结果为（  ）。

答案：A + B

 

（八）组合逻辑电路

 

1. 组合逻辑电路的特点是在任何时刻，输出状态只取决于（  ）的组合，而与（  ）无关。

答案：当前输入信号，电路原来的状态

2. 一个3 - 8译码器有（  ）个输入端，（  ）个输出端。

答案：3，8

3. 用74LS138译码器实现函数F = ABC + A'BC + AB'C + ABC'时，应将（  ）作为译码器的输入信号。

答案：A、B、C

4. 数据选择器的地址输入端用于选择（  ），数据输入端用于输入（  ）。

答案：输入数据中的一路，要选择的数据

 

（九）时序逻辑电路

 

1. 时序逻辑电路由（  ）和（  ）两部分组成。

答案：存储电路，组合逻辑电路（九）时序逻辑电路

 

2. 触发器是时序逻辑电路的基本存储单元，根据逻辑功能的不同，触发器可分为（  ）、（  ）、（  ）等类型。

答案：RS 触发器、JK 触发器、D 触发器

3. 4 位二进制同步计数器 74LS161 的计数状态从 0000 开始，经过 15 个时钟脉冲后，其状态为（  ）。

答案：1111

4. 时序逻辑电路的分析步骤一般为：首先写出（  ）方程，然后根据触发器的特性方程得到（  ）方程，接着列出（  ）表，画出（  ）图，最后分析电路的逻辑功能和能否自启动。

答案：驱动，状态，状态转换，状态转换（或时序）

 

（十）A/D 与 D/A 转换

 

1. 对于一个 n 位的 A/D 转换器，其分辨率为（  ）。（设满量程电压为 VFS）

答案：VFS / 2ⁿ

2. A/D 转换过程一般包括（  ）、（  ）、（  ）和（  ）四个步骤。

答案：采样、保持、量化、编码

3. 在 D/A 转换器中，常用的电阻网络有（  ）电阻网络和（  ）电阻网络等。

答案：倒 T 型、权电阻

4. 一个 10 位的 D/A 转换器，当输入数字量为 0110010000 时，输出模拟电压为 2.5V，若参考电压不变，当输入数字量为 1111111111 时，输出模拟电压为（  ）。

答案：5V

 

（十一）电源电路

 

1. 直流稳压电源一般由（  ）、（  ）、（  ）和（  ）四部分组成。

答案：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路

2. 桥式整流电路中，若变压器次级电压有效值为 U₂，则整流输出电压平均值 Uo = （  ）。

答案：0.9U₂

3. 滤波电路中，电容滤波是利用电容的（  ）特性，电感滤波是利用电感的（  ）特性。

答案：充放电、储能

4. 集成稳压器的主要类型有（  ）和（  ）等。

答案：固定式、可调式

 

三、判断题

 

（一）PN 结与二极管

 

1. PN 结加正向电压时一定导通。（  ）

答案：×（当正向电压小于死区电压时，PN 结不导通）

2. 稳压管既可以工作在正向导通状态，也可以工作在反向击穿状态来实现稳压。（  ）

答案：√

3. 二极管的反向饱和电流越大，其单向导电性越好。（  ）

答案：×（反向饱和电流越小，单向导电性越好）

4. 发光二极管在正向导通时会发光，其发光颜色取决于制造材料。（  ）

答案：√

 

（二）三极管

 

1. 三极管工作在饱和区时，集电结正偏，发射结也正偏。（  ）

答案：√

2. 温度升高时，三极管的输入特性曲线向左平移，输出特性曲线向上平移。（  ）

答案：√

3. 只要三极管的发射结正偏，集电结反偏，三极管就一定工作在放大区。（  ）

答案：×（还需考虑三极管的参数等因素，例如β过大时可能进入饱和区）

4. PNP 型三极管和 NPN 型三极管的工作原理完全相同，只是电源极性和电流方向不同。（  ）

答案：√

 

（三）放大电路

 

1. 放大电路的静态工作点设置越高越好，这样可以保证输出信号不失真。（  ）

答案：×（静态工作点过高会导致饱和失真）

2. 共集放大电路的电压放大倍数小于 1，但具有电流放大作用和输入电阻大、输出电阻小的特点。（  ）

答案：√

3. 负反馈放大电路一定会降低放大倍数，所以在设计电路时应尽量避免使用负反馈。（  ）

答案：×（负反馈虽然会降低放大倍数，但可以改善电路性能，如提高稳定性等，在很多情况下是必须使用的）

4. 多级放大电路的总电压放大倍数等于各级电压放大倍数之和。（  ）

答案：×（等于各级电压放大倍数之积）

 

（四）集成运放

 

1. 理想运放的开环差模增益无穷大，所以实际运放的开环差模增益越大越好。（  ）

答案：√

2. 运放工作在非线性区时，输出电压只有两种可能，即正饱和值或负饱和值。（  ）

答案：√

3. 由集成运放组成的反相比例运算电路中，输入电阻等于反馈电阻。（  ）

答案：×（输入电阻等于输入电阻本身，通常较小）

4. 积分电路和微分电路的区别在于电容和电阻的位置不同。（  ）

答案：×（不仅位置不同，它们的工作原理和功能也不同，积分电路是对输入信号积分，微分电路是对输入信号微分）

 

（五）功率放大电路

 

1. 甲类功率放大电路的效率最高可以达到 50%。（  ）

答案：×（甲类功率放大电路效率较低，最高为 25%左右）

2. 乙类互补功率放大电路中，两个三极管轮流导通，在输入信号的整个周期内都有输出电流。（  ）

答案：×（乙类互补功率放大电路中三极管只在半个信号周期内导通，存在交越失真）

3. 功率放大电路的输出功率越大，电源提供的功率也越大，效率就越高。（  ）

答案：×（效率等于输出功率与电源提供功率之比，输出功率增大时，若电源提供功率增加得更快，则效率可能降低）

4. 为了提高功率放大电路的输出功率，可以无限增大电源电压。（  ）

答案：×（需要考虑功率管的耐压等参数，不能无限增大电源电压）

 

（六）数制与编码

 

1. 二进制数转换为十进制数时，按权展开相加的结果就是十进制数的值。（  ）

答案：√

2. 8421BCD 码是一种有权码，其权值从高位到低位依次为 8、4、2、1。（  ）

答案：√

3. 余三码是在 8421BCD 码的基础上加 3 得到的，它也是一种有权码。（  ）

答案：×（余三码是无权码）

4. 格雷码相邻两个代码之间只有一位不同，常用于减少数字系统中的错误。（  ）

答案：√

 

（七）逻辑代数

 

1. 逻辑函数的化简结果是唯一的。（  ）

答案：×（逻辑函数的化简结果不唯一，可能有多种最简形式）

2. 摩根定律是逻辑代数中的重要定律，它可以将逻辑表达式中的与运算和或运算进行相互转换。（  ）

答案：√

3. 逻辑函数的对偶式与原函数相等。（  ）

答案：×（对偶式与原函数不相等，但它们之间存在一定的对应关系）

4. 用卡诺图化简逻辑函数时，圈的越大越好，这样可以得到最简的逻辑表达式。（  ）

答案：×（圈要覆盖所有的 1，但圈的个数要尽可能少，每个圈要尽可能大，且圈之间可以重叠）

 

（八）组合逻辑电路

 

1. 组合逻辑电路没有记忆功能，其输出只取决于当前的输入。（  ）

答案：√

2. 译码器是一种组合逻辑电路，它可以将输入的二进制代码翻译成对应的输出信号。（  ）

答案：√

3. 数据选择器的功能是根据地址选择输入数据中的一路输出，其地址输入端的数量与输入数据的路数相等。（  ）

答案：×（地址输入端的数量 n 与输入数据的路数 N 满足 N = 2ⁿ）

4. 用门电路设计组合逻辑电路时，首先要列出真值表，然后根据真值表写出逻辑表达式，再进行化简和转换，最后画出逻辑电路图。（  ）

答案：√

 

（九）时序逻辑电路

 

1. 时序逻辑电路一定含有触发器。（  ）

答案：√

2. 同步时序逻辑电路中所有触发器的时钟脉冲相同，而异步时序逻辑电路中各触发器的时钟脉冲不同。（  ）

答案：√

3. 计数器是一种常用的时序逻辑电路，它可以实现对时钟脉冲的计数功能，其计数模值等于触发器的个数。（  ）

答案：×（计数器的计数模值与计数器的类型和连接方式有关，不一定等于触发器的个数）

4. 时序逻辑电路的状态转换图可以直观地表示电路的状态转换关系和输出情况。（  ）

答案：√

 

（十）A/D 与 D/A 转换

 

1. A/D 转换器的转换速度越快，其精度就越高。（  ）

答案：×（转换速度和精度是 A/D 转换器的两个不同性能指标，它们之间没有必然联系）

2. 逐次逼近型 A/D 转换器的转换速度比双积分型 A/D 转换器快。（  ）

答案：√

3. D/A 转换器的分辨率越高，输出模拟电压的阶梯越小，其精度就越高。（  ）

答案：√

4. 在 D/A 转换中，参考电压的稳定性对转换精度有很大影响。（  ）

答案：√

 

（十一）电源电路

 

1. 整流电路只能将交流电压转换为直流电压，不能改变电压的大小。（  ）

答案：×（有些整流电路如倍压整流电路可以改变电压大小）

2. 电容滤波电路适用于负载电流较大的情况，电感滤波电路适用于负载电流较小的情况。（  ）

答案：×（电容滤波适用于负载电流较小，电感滤波适用于负载电流较大）

3. 串联型稳压电路中，调整管工作在放大区，通过调节其管压降来稳定输出电压。（  ）

答案：√

4. 集成稳压器使用方便，性能稳定，但其输出电压是固定的，不能调节。（  ）

答案：×（有固定式集成稳压器，也有可调式集成稳压器）

电子技术基础知识点总结

 

一、半导体器件基础

 

（一）PN 结

 

1. 形成与特性

- PN 结是由 P 型半导体和 N 型半导体通过特殊工艺结合而成。当 PN 结形成时，会产生内电场，其方向从 N 区指向 P 区。

- 特性包括单向导电性，即当 PN 结外加正向电压（P 区接正，N 区接负）时，PN 结导通，此时扩散电流大于漂移电流，耗尽层变窄；当外加反向电压时，PN 结截止，扩散电流小于漂移电流，耗尽层变宽。当反向电压增大到一定程度时，会发生反向击穿，稳压管就是利用反向击穿特性来实现稳压的，其击穿类型有齐纳击穿（多发生在高掺杂浓度的 PN 结中）和雪崩击穿（常见于低掺杂浓度、厚耗尽层的 PN 结）。

 

（二）二极管

 

1. 结构与类型

- 二极管由一个 PN 结加上引线和封装组成。按材料分为硅二极管和锗二极管，按用途分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管等。

2. 特性与参数

- 特性曲线包括正向特性（当正向电压超过死区电压后，二极管导通，电流随电压迅速增大）和反向特性（反向截止时，反向电流很小且基本不随反向电压变化，但当反向电压超过击穿电压后，反向电流急剧增大）。主要参数有最大整流电流、反向击穿电压、反向电流等。

3. 应用电路

- 在整流电路中，将交流电压转换为直流电压，如半波整流（只利用交流信号的半个周期）、全波整流（利用交流信号的正负半周，但需要中心抽头变压器）和桥式整流（应用广泛，输出电压平均值较高且脉动较小）。在限幅电路中，限制信号的幅度；在钳位电路中，将信号电位固定在某一值；还可用于检波等电路。

 

（三）三极管

 

1. 结构与类型

- 三极管有 NPN 型和 PNP 型两种结构，由发射区、基区和集电区组成，分别引出发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。根据制造材料分为硅管和锗管。

2. 工作原理与特性

- 工作在放大区时，发射结正偏，集电结反偏，基极电流的微小变化能引起集电极电流较大变化，实现电流放大，其电流放大系数β = ΔIC/ΔIB。输入特性曲线反映了UBE和IB之间的关系，输出特性曲线描述了IC和UCE之间的关系，可分为截止区（发射结反偏或零偏，集电结反偏，三极管无电流通过）、放大区（满足发射结正偏、集电结反偏条件）和饱和区（发射结和集电结均正偏，集电极电流不再随基极电流增大而增大）。温度升高时，β增大，UBE减小，ICBO增大，这些变化会影响三极管的工作状态和放大电路性能。

3. 主要参数

- 直流参数如集电极 - 基极反向饱和电流ICBO、集电极 - 发射极穿透电流ICEO等；交流参数如电流放大系数β、α（α = β/(1 + β)）等；极限参数如集电极最大允许电流ICM、集电极 - 发射极反向击穿电压U(BR)CEO、集电极最大允许功耗PCM等。在使用三极管时，要保证其工作在安全区域内，避免损坏。

 

二、放大电路基础

 

（一）基本放大电路组态

 

1. 共射放大电路

- 电路结构特点是输入信号加在基极和发射极之间，输出信号从集电极和发射极之间取出，发射极作为公共端。具有电压放大和电流放大作用，电压放大倍数较大，输出电压与输入电压相位相反，输出电阻较大，输入电阻适中。常用于对信号进行电压放大，在多级放大电路中常作为中间级。

2. 共集放大电路（射极输出器）

- 输入信号加在基极和集电极之间，输出信号从发射极和集电极之间取出，集电极作为公共端。有电流放大作用，但电压放大倍数接近 1 且小于 1（约等于 1），输出电压与输入电压相位相同，输入电阻大，输出电阻小。常用于输入级（提高输入电阻，减小对信号源的影响）、输出级（降低输出电阻，提高带负载能力）或缓冲级（隔离前后级电路）。

3. 共基放大电路

- 输入信号加在发射极和基极之间，输出信号从集电极和基极之间取出，基极作为公共端。有电压放大作用，无电流放大作用，输出电压与输入电压相位相同，输入电阻小，输出电阻大，高频特性好，适用于高频放大电路，如收音机、电视机等高频信号处理电路中。

 

（二）放大电路分析方法

 

1. 静态分析

- 目的是确定放大电路的静态工作点（Q 点），即IBQ、ICQ、UCEQ等参数。对于固定偏置电路，可根据基尔霍夫定律和三极管的电流关系计算 Q 点；对于分压式偏置电路，通过对分压电阻的分析计算基极电位，进而确定 Q 点。静态工作点的设置非常重要，若设置不当，会导致放大电路产生失真，如 Q 点过高会产生饱和失真（输出电压波形顶部被削掉），Q 点过低会产生截止失真（输出电压波形底部被削掉）。

2. 动态分析

- 微变等效电路法是常用的动态分析方法，将三极管用其微变等效模型代替，然后根据线性电路理论计算放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro等交流参数。在分析过程中，要注意电容在交流通路中的作用（视为短路），以及三极管参数（如β、rbe等）对电路性能的影响。例如，共射放大电路的电压放大倍数公式为Au = -β(RC//RL)/ri（其中ri为输入电阻，RC为集电极电阻，RL为负载电阻），输入电阻Ri会影响信号源的负载大小，输出电阻Ro会影响放大电路带负载的能力。

 

（三）多级放大电路

 

1. 耦合方式

- 直接耦合可放大直流信号和交流信号，低频特性好，但存在零点漂移问题（由于温度等因素变化导致三极管参数变化，使静态工作点缓慢移动，输出电压产生缓慢变化的现象）。变压器耦合可实现阻抗变换，适用于功率放大电路，但体积大、重量重、频率特性差。阻容耦合各级静态工作点相互独立，电路设计简单，但不能放大直流信号，低频特性差，耦合电容对信号有一定的衰减作用。光电耦合利用光信号传输信号，实现了输入和输出电路的电气隔离，抗干扰能力强。

2. 性能指标计算

- 多级放大电路的总电压放大倍数等于各级电压放大倍数之积，总输入电阻为第一级的输入电阻，总输出电阻为最后一级的输出电阻。在计算各级放大倍数时，要考虑前后级之间的相互影响，例如后级的输入电阻会影响前级的负载电阻，从而影响前级的放大倍数。

 

三、集成运算放大器

 

（一）集成运放概述

 

1. 结构与特点

- 集成运放通常由输入级（多采用差分放大电路，提高电路的共模抑制比，减小零点漂移）、中间级（一般为共射放大电路，提供高电压放大倍数）、输出级（多采用互补对称功率放大电路，提高带负载能力）和偏置电路（为各级提供合适的静态工作点）组成。具有高增益、高输入电阻、低输出电阻、低温漂等特点，其理想化条件为开环差模增益Ad趋近于无穷大、开环输入电阻Ri趋近于无穷大、开环输出电阻Ro趋近于 0、共模抑制比KCMR趋近于无穷大、失调电压和失调电流及其温漂均为 0 等。虽然实际运放并非完全理想，但在很多情况下，这些理想化假设可简化电路分析。

 

（二）集成运放的线性应用

 

1. 基本运算电路

- 反相比例运算电路中，输入信号通过电阻加在运放的反相输入端，反馈电阻连接在输出端和反相输入端之间。根据虚短（u+=u -）和虚断（i+=i -=0）原则，其电压放大倍数Au = -RF/R1（RF为反馈电阻，R1为输入电阻），输入电阻较小，输出电阻趋近于 0。同相比例运算电路中，输入信号加在运放的同相输入端，电压放大倍数Au = 1 + RF/R1，输入电阻趋近于无穷大，输出电阻趋近于 0。加法电路可实现多个输入信号的相加，根据不同的电路结构（如反相加法、同相加法），其输出电压与输入电压之间有不同的关系表达式。减法电路可通过差分输入方式实现两个输入信号的相减，利用运放的线性工作区特性和虚短、虚断原则分析其输入输出关系。

2. 积分与微分电路

- 积分电路中，电容作为反馈元件，输出电压与输入电压的积分成正比，即uo = - (1/RC)∫uidt（RC为积分时间常数），可用于实现波形变换（如将方波信号转换为三角波信号）、信号滤波等功能。微分电路中，电阻作为反馈元件，输出电压与输入电压的微分成正比，uo = - RC(dui/dt)，可用于检测信号的变化率，如在控制系统中作为速度传感器的信号处理电路，但微分电路对高频噪声敏感，抗干扰能力差。

 

（三）集成运放的非线性应用

 

1. 比较器电路

- 电压比较器将输入信号与参考电压进行比较，当输入信号大于参考电压时，输出为高电平；当输入信号小于参考电压时，输出为低电平。过零比较器是一种特殊的电压比较器，其参考电压为 0V，可将幅值变化的模拟信号转换为同频率的方波信号。滞回比较器具有滞回特性，其输出状态的改变需要输入信号越过两个不同的阈值电压（上限阈值电压UTH和下限阈值电压UTL），可提高电路的抗干扰能力，常用于信号整形、波形产生等电路中。窗口比较器可判断输入信号是否在两个给定的阈值电压之间，常用于工业控制中的上下限报警等电路。

 

（四）提高运放电路性能的措施

 

1. 失调与温漂补偿

- 由于运放内部参数的不完全对称，会产生失调电压和失调电流，导致输出电压在输入信号为 0 时不为 0。可通过外接调零电位器进行失调补偿，在一些高精度应用中，还需要考虑失调电压和失调电流的温漂，采用温度补偿电路或选择低温漂的运放来减小温漂对电路性能的影响。

2. 保护电路

- 为防止运放因输入信号过大、电源电压波动、输出短路等原因损坏，常需要设置输入保护电路（如在输入端加限幅二极管）、输出保护电路（如在输出端加限流电阻或稳压管）和电源保护电路（如加电源滤波器、过压保护器件等）。

 

四、负反馈放大电路

 

（一）反馈的基本概念

 

1. 反馈的定义与类型判断

- 反馈是将放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路（反馈网络）送回到输入回路，与输入信号共同作用于放大器输入端的过程。通过瞬时极性法判断反馈的正负，假设输入信号的瞬时极性，根据电路中各点电位的变化情况确定反馈信号的极性，若反馈信号使净输入信号增大，则为正反馈；若使净输入信号减小，则为负反馈。根据反馈信号取自输出电压还是输出电流，可分为电压反馈和电流反馈（判断方法是将输出端短路，若反馈信号消失则为电压反馈，若反馈信号依然存在则为电流反馈）；根据反馈信号与输入信号的连接方式，可分为串联反馈和并联反馈（串联反馈时输入信号与反馈信号在不同节点加入，并联反馈时在同一节点加入）。

 

（二）负反馈对放大电路性能的影响

 

1. 稳定放大倍数

- 负反馈可使放大倍数的稳定性提高，反馈深度(1 + AF)越大，稳定性越好。但同时也会使放大倍数减小，放大倍数的相对变化量与反馈深度成反比，即dAf/Af = 1/(1 + AF)×dA/A（Af为有反馈时的放大倍数，A为无反馈时的放大倍数，F为反馈系数）。在实际电路设计中，可根据对放大倍数稳定性的要求选择合适的反馈深度。

2. 改变输入输出电阻

- 电压串联负反馈可提高输入电阻，降低输出电阻；电压并联负反馈降低输入电阻，降低输出电阻；电流串联负反馈提高输入电阻，提高输出电阻；电流并联负反馈降低输入电阻，提高输出电阻。输入电阻的变化量与反馈深度有关，如电压串联负反馈时，Rif = Ri(1 + AF)（Rif为有反馈时的输入电阻，Ri为无反馈时的输入电阻）；输出电阻的变化量也与反馈类型和反馈深度有关，例如电压负反馈时，Rof = Ro/(1 + AF)（Rof为有反馈时的输出电阻，Ro为无反馈时的输出电阻）。这些特性可根据电路设计需求选择合适的负反馈类型来调整输入输出电阻，如在需要高输入电阻和低输出电阻的电压放大电路中，可采用电压串联负反馈。

3. 减小非线性失真

- 由于三极管等有源器件的非线性特性，放大电路会产生非线性失真。负反馈可将输出信号的失真部分送回到输入端，与输入信号相减，从而减小输出信号的非线性失真。但需要注意的是，负反馈只能减小失真，不能完全消除失真，且对于输入信号本身的失真无法改善。

4. 展宽通频带

- 放大电路的通频带是指其电压放大倍数下降到最大值的 0.707 倍时所对应的频率范围。负反馈可使放大电路的通频带展宽，通频带的展宽倍数与反馈深度有关，约为(1 + AF)倍。在高频或宽频带放大电路中，常采用负反馈来提高电路的频率响应性能。

 

五、功率放大电路

 

（一）功率放大电路的特点与分类

 

1. 特点

- 功率放大电路的主要任务是向负载提供足够大的信号功率，其输出功率较大，因此需要考虑三极管的功耗、效率、散热等问题。与电压放大电路不同，功率放大电路不仅要关注电压放大倍数，更要注重输出功率和效率的提高。

2. 分类

- 甲类功率放大电路中三极管在整个信号周期内都导通，静态工作点设置在放大区中间，其优点是失真小，但效率低，最高效率仅为 25%左右（理论值），适用于对失真要求严格但功率较小的场合，如耳机放大器等。乙类功率放大电路中三极管只在半个信号周期内导通，静态工作点设置在截止区边缘，效率较高，理论上最高可达 78.5%，但存在交越失真（由于三极管的死区电压，在输入信号较小时，三极管不能导通，导致输出波形在正负半周交界处出现失真），常用于对效率要求较高、功率较大且允许一定失真的场合，如音频功率放大器的输出级等。甲乙类功率放大电路介于甲类和乙类之间，通过给三极管设置合适的静态偏置，使其在输入信号较小时也能微弱导通，减小交越失真，同时保持较高的效率，是实际应用中较为常用的功率放大电路类型。

 

（二）互补对称功率放大电路

 

1. 电路结构与工作原理

- 双电源互补对称功率放大电路（OCL 电路）由一对 NPN 和 PNP 型三极管组成，两管的基极相连作为输入端，发射极相连作为输出端，负载接在输出端与地之间。在输入信号的正半周，NPN 管导通，PNP 管截止，电流从电源 VCC经 NPN 管流向负载；在输入信号的负半周，PNP 管导通，NPN 管截止，电流从负载经 PNP 管流向 - VCC，从而在负载上得到完整的输出信号波形。单电源互补对称功率放大电路（OTL 电路）采用单电源供电，通过电容与负载耦合，在静态时电容充电到 VCC/2，在输入信号作用下，三极管轮流导通，电容起到电源的作用，使负载上得到放大的信号波形。

2. 输出功率与效率计算

- 输出功率Pom = (Uom²/2RL)（Uom为输出电压幅值，RL为负载电阻），电源提供的功率Pv = 2VCC I CQ（对于双电源 OCL 电路）或Pv = VCC I CQ（对于单电源 OTL 电路），效率η = Pom/Pv。在理想情况下（忽略三极管饱和压降等因素），乙类互补对称功率放大电路的最大输出功率Pomax = (VCC²/2RL)（对于 OCL 电路）或Pomax = (VCC²/8RL)（对于 OTL 电路），最大效率ηmax = 78.5%。在实际计算中，需要考虑三极管的饱和压降、导通电阻等因素对输出功率和效率的影响。

 

（三）功率管的选择与散热

 

1. 功率管选择

- 功率管的选择要（三）功率管的选择与散热

 

1. 功率管选择

- 功率管的选择要考虑其耐压、最大允许电流和最大允许功耗等参数。耐压方面，对于双电源互补对称电路（OCL），功率管的耐压应大于电源电压的最大值，即|UCE(max)| > VCC；对于单电源互补对称电路（OTL），功率管的耐压应大于电源电压的一半，即|UCE(max)| > VCC/2。最大允许电流应大于电路中的最大电流，通常根据输出功率和负载电阻计算得到，如ICM > Uom/RL（Uom为输出电压幅值）。最大允许功耗应大于实际功耗，实际功耗可根据功率管的导通时间、电流和电压等因素计算，一般来说，功率管的最大允许功耗PCM应满足PCM > 0.2Pomax（Pomax为最大输出功率）。

2. 散热问题

- 由于功率管在工作时会消耗大量功率，产生热量，如果不及时散热，会导致功率管结温升高，影响其性能甚至损坏。常见的散热方式有散热器散热（将功率管安装在散热器上，通过散热器将热量散发到周围环境中）、风扇散热（利用风扇加速空气流动，提高散热效率）等。在设计功率放大电路时，要根据功率管的功耗和散热要求选择合适的散热方式和散热器尺寸，以保证功率管在安全的温度范围内工作。

 

六、数字电路基础

 

（一）数制与编码

 

1. 数制转换

- 二进制、十进制、十六进制等数制之间可以相互转换。二进制转十进制采用按权展开相加法，例如(1011.01)₂ = 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ + 0×2⁻¹ + 1×2⁻² = 11.25。十进制转二进制可采用除 2 取余法（整数部分）和乘 2 取整法（小数部分），如将十进制数 13 转换为二进制数，13÷2 = 6 余 1，6÷2 = 3 余 0，3÷2 = 1 余 1，1÷2 = 0 余 1，结果为(1101)₂；将十进制小数 0.625 转换为二进制数，0.625×2 = 1.25 取整 1，0.25×2 = 0.5 取整 0，0.5×2 = 1.0 取整 1，结果为(0.101)₂，所以 13.625 转换为二进制数为(1101.101)₂。二进制转十六进制是每 4 位二进制数对应 1 位十六进制数，如(11010110)₂ = (D6)₁₆。十六进制转二进制则是将每一位十六进制数转换为 4 位二进制数，如(A8)₁₆ = (10101000)₂。

2. 编码方式

- 8421BCD 码是用 4 位二进制数表示 1 位十进制数，是一种有权码，其权值从高位到低位依次为 8、4、2、1，例如十进制数 9 的 8421BCD 码为(1001)。余三码是在 8421BCD 码的基础上加 3 得到，是一种无权码，如十进制数 9 的余三码为(1100)。格雷码相邻两个代码之间只有一位不同，常用于减少数字系统中的错误，例如十进制数 0 - 15 的格雷码依次为(0000)、(0001)、(0011)、(0010)、(0110)、(0111)、(0101)、(0100)、(1100)、(1101)、(1111)、(1110)、(1010)、(1011)、(1001)、(1000)。

 

（二）逻辑代数基础

 

1. 逻辑运算与逻辑门

- 基本逻辑运算包括与、或、非三种。与逻辑表示只有当所有输入都为 1 时，输出才为 1，其逻辑表达式为F = A·B（也可写成F = AB），逻辑符号为&；或逻辑表示只要有一个输入为 1，输出就为 1，逻辑表达式为F = A + B，逻辑符号为≥1；非逻辑表示输入为 0 时输出为 1，输入为 1 时输出为 0，逻辑表达式为F = A'（或F = A），逻辑符号为圆圈加小三角。由这些基本逻辑门可以组成复合逻辑门，如与非门（F = (A·B)'）、或非门（F = (A + B)'）、异或门（F = A⊕B = A'B + AB'）、同或门（F = A⊙B = A'B' + AB）等，它们都有各自的逻辑功能和符号。

2. 逻辑代数的基本定律与规则

- 基本定律包括交换律（A + B = B + A，A·B = B·A）、结合律（(A + B) + C = A + (B + C)，(A·B)·C = A·(B·C)）、分配律（A·(B + C) = A·B + A·C，A + (B·C) = (A + B)·(A + C)）、吸收律（A + A·B = A，A·(A + B) = A）、摩根定律（(A + B)' = A'·B'，(A·B)' = A' + B'）等。这些定律在逻辑函数的化简和变换中经常用到。逻辑代数还有代入规则（在任何逻辑等式中，如果将等式两边出现的某变量A都用一个逻辑函数F代替，则等式仍然成立）、反演规则（对于任意一个逻辑函数F，将其中的“·”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，得到的函数就是F的反函数F'）和对偶规则（对于任意一个逻辑函数F，将其中的“·”换成“+”，“+”换成“·”，0 换成 1，1 换成 0，得到的函数就是F的对偶式F*，若两个逻辑函数相等，则它们的对偶式也相等）。

3. 逻辑函数的表示与化简

- 逻辑函数可以用真值表（列出输入变量的所有可能取值组合及其对应的输出值）、逻辑表达式（由逻辑变量、逻辑运算符号和常量组成的式子）、逻辑图（用逻辑符号表示逻辑函数的图形）和波形图（以时间为横轴，以逻辑电平为纵轴，表示输入输出信号随时间变化的图形）等方法表示。逻辑函数的化简方法有代数法（利用逻辑代数的基本定律和公式对逻辑表达式进行化简，如通过吸收律、摩根定律等将表达式简化）和卡诺图法（将逻辑函数用卡诺图表示，卡诺图是一种特殊的方格图，每个方格对应一个最小项，通过合并相邻最小项来化简逻辑函数，适用于变量较少的情况，化简时要遵循圈的个数尽可能少、每个圈尽可能大且圈之间可以重叠的原则）。化简后的逻辑函数可以用更少的逻辑门实现，降低电路成本和复杂度。

 

七、组合逻辑电路

 

（一）组合逻辑电路的分析与设计

 

1. 分析方法

- 分析组合逻辑电路时，首先根据逻辑电路图，从输入到输出逐级写出逻辑表达式，然后利用逻辑代数的基本定律和公式对表达式进行化简（如果需要），最后列出真值表，根据真值表分析电路的逻辑功能。例如，对于一个由与门、或门组成的组合逻辑电路，先写出输出端的逻辑表达式，再化简并列出真值表，观察输入输出之间的关系，确定其实现的逻辑功能，如判断输入信号是否满足某种特定条件等。

2. 设计步骤

- 设计组合逻辑电路时，首先根据实际问题的逻辑要求列出真值表，然后根据真值表写出逻辑表达式，对逻辑表达式进行化简（可采用代数法或卡诺图法），得到最简逻辑表达式，最后根据最简逻辑表达式选择合适的逻辑门电路（如与门、或门、非门、与非门等）来实现电路。例如，设计一个三变量表决电路，当输入变量中有两个或两个以上为 1 时，输出为 1，否则输出为 0。先列出真值表，然后写出逻辑表达式并化简，最后用逻辑门实现电路，可选用与非门等实现，以减少芯片种类和成本。

 

（二）常用组合逻辑电路部件

 

1. 编码器

- 编码器的功能是将输入的特定信号（如开关信号、传感器信号等）转换为二进制代码输出。例如，8 - 3 线编码器有 8 个输入端和 3 个输出端，可将 8 个不同的输入信号编码为 3 位二进制代码。优先编码器允许同时有多个输入信号有效，但只对其中优先级最高的输入信号进行编码，如 74LS148 是 8 - 3 线优先编码器，其输入低电平有效，输出为二进制反码。编码器在数字系统中常用于数据输入、指令编码等场合，如键盘编码电路等。

2. 译码器

- 译码器是编码器的逆过程，它将输入的二进制代码翻译成对应的输出信号，如 3 - 8 译码器（74LS138）有 3 个输入端和 8 个输出端，可将 3 位二进制代码译码为 8 个输出信号中的一个有效信号（低电平或高电平有效，取决于译码器类型）。译码器在数字系统中广泛应用于地址译码（如在存储器扩展中选择不同的存储单元）、显示译码（将二进制代码转换为七段数码管等显示器件所需的驱动信号）等。例如，用 74LS138 译码器实现函数发生器功能时，可将函数的变量作为译码器的输入，通过对输出端的适当组合和处理来实现特定的逻辑函数。

3. 数据选择器

- 数据选择器的作用是根据地址选择输入数据中的一路输出，如 4 选 1 数据选择器（74LS153 的一部分）有 2 个地址输入端、4 个数据输入端和 1 个输出端，可根据地址信号从 4 个输入数据中选择一个输出。数据选择器常用于数据传输（如在多路数据传输中选择需要的一路数据）、函数发生器（通过合理设置输入数据和地址信号，可以实现各种逻辑函数，如用 8 选 1 数据选择器实现四变量逻辑函数）等电路中。它可以减少逻辑电路的复杂度，提高电路的灵活性和通用性。

4. 加法器

- 加法器是数字电路中实现算术运算的基本部件，包括半加器和全加器。半加器有两个输入（加数和被加数）和两个输出（和与进位），不考虑低位进位。全加器有三个输入（加数、被加数和低位进位）和两个输出（和与进位），能实现一位二进制数的相加并考虑低位进位。多个全加器可以级联构成多位加法器，如 4 位二进制加法器（74LS283）可实现两个 4 位二进制数的相加。加法器在计算机的算术逻辑单元（ALU）中用于数据的加法运算，也可用于数字信号处理等领域中的数据处理和运算。

 

八、时序逻辑电路

 

（一）时序逻辑电路的基本概念

 

1. 结构与特点

- 时序逻辑电路由存储电路（如触发器）和组合逻辑电路两部分组成，其输出不仅与当前输入有关，还与电路原来的状态有关，即具有记忆功能。存储电路用于保存电路的状态信息，组合逻辑电路根据输入信号和当前状态产生输出信号并更新存储电路的状态。时序逻辑电路可以分为同步时序逻辑电路（所有触发器的时钟输入端都连接在一起，在同一时钟脉冲作用下状态同时更新）和异步时序逻辑电路（触发器的时钟脉冲不同，状态更新有先后顺序）。

 

（二）触发器

 

1. 类型与特性

- RS 触发器有两个输入端（R 和 S）和两个输出端（Q 和 Q'），其特性方程为Qⁿ⁺¹ = S + R'Qⁿ（RS = 0，约束条件），根据输入信号的不同，触发器的状态会发生相应变化，可用于存储 1 位二进制信息。JK 触发器是功能最完善的触发器之一，其特性方程为Qⁿ⁺¹ = JQⁿ' + K'Qⁿ，具有置 0、置 1、保持和翻转四种功能，克服了 RS 触发器的约束条件问题。（二）触发器

 

1. 类型与特性（续）

- D 触发器在时钟脉冲上升沿（或下降沿，取决于触发器类型）时，输出状态等于输入信号，即Qⁿ⁺¹ = D，常用于数据存储和状态控制等电路，如在数字系统中作为数据寄存器的基本单元。T 触发器的特性方程为Qⁿ⁺¹ = TQⁿ' + T'Qⁿ，当T = 0时，触发器保持状态不变；当T = 1时，触发器状态翻转，可用于构成计数器等电路。主从触发器（如主从JK触发器）由主触发器和从触发器组成，在一个时钟脉冲周期内，主触发器在时钟脉冲上升沿接收输入信号，从触发器在时钟脉冲下降沿根据主触发器的状态更新输出，有效避免了空翻现象（在一个时钟脉冲期间，触发器的输出状态发生多次变化），提高了电路的可靠性和稳定性。

 

（三）计数器

 

1. 同步计数器与异步计数器

- 同步计数器中所有触发器在同一时钟脉冲作用下同时翻转，工作速度快，电路结构相对复杂，如 4 位二进制同步计数器 74LS161，其具有异步清零（当CR = 0时，计数器清零）、同步置数（当LD = 0且CP上升沿到来时，将输入数据D3 - D0置入计数器）、计数（当EP = ET = 1且CP上升沿到来时，计数器进行计数）、保持（当EP·ET = 0时，计数器保持当前状态）等功能，可实现二进制计数、十进制计数（通过反馈清零或反馈置数等方法实现不同进制计数）等多种计数模式。异步计数器中触发器的翻转不是同时进行的，时钟脉冲依次作用于各级触发器，电路结构简单，但工作速度较慢，如异步二进制计数器 74LS90，其具有异步清零和异步置数功能，可通过不同的连接方式实现不同进制的计数。

2. 计数器的应用与级联

- 计数器在数字系统中应用广泛，可用于计数、定时、分频等。例如，在数字时钟中，计数器用于对时钟脉冲进行计数，实现秒、分、时的计时功能；在频率测量电路中，通过计数器对被测信号在一定时间内的脉冲个数进行计数，结合已知的计数时间，计算出被测信号的频率。当需要实现较大模数的计数时，可将多个计数器级联使用，如将两片 74LS161 级联可构成 8 位二进制计数器，其计数范围为 0 - 255，级联时将低位计数器的进位输出信号作为高位计数器的时钟脉冲输入信号，同时根据需要设置各级计数器的控制信号（如清零、置数等），以实现所需的计数功能。

 

（四）寄存器与移位寄存器

 

1. 寄存器功能与结构

- 寄存器用于存储二进制数据，通常由多个触发器组成，每个触发器存储 1 位数据。例如，4 位寄存器可存储 4 位二进制数，在时钟脉冲的作用下，将输入数据并行存入寄存器中，在需要时可将存储的数据并行输出。寄存器在数字系统中常用于暂存数据，如在微处理器中，寄存器用于存储指令、操作数、地址等信息，提高数据处理速度。

2. 移位寄存器工作原理与应用

- 移位寄存器不仅能存储数据，还能在时钟脉冲的作用下将数据逐位移动。根据移位方向可分为左移移位寄存器、右移移位寄存器和双向移位寄存器。例如，4 位右移移位寄存器在每个时钟脉冲上升沿，将输入数据移入最高位，其余各位依次向右移动一位，最低位数据移出。移位寄存器可用于数据的串行 - 并行转换（如将串行输入的数据转换为并行输出，便于后续处理）、并行 - 串行转换（如在通信系统中，将并行数据转换为串行数据进行传输）、数据延迟（通过控制移位脉冲个数，实现数据的延迟输出）、数字信号处理（如在数字滤波、卷积等算法中作为数据存储和处理单元）等应用。

九、A/D 与 D/A 转换

（一）A/D 转换

1. A/D 转换器类型与原理

- 并行比较型 A/D 转换器速度最快，它由多个比较器和编码器组成，将输入模拟电压同时与多个参考电压比较，通过编码器直接输出对应的数字代码。但其电路复杂，成本高，分辨率相对较低，常用于对转换速度要求极高的场合，如视频信号处理等。逐次逼近型 A/D 转换器速度较快，精度较高，其工作原理是通过逐次比较输入模拟电压与内部的参考电压（由 D/A 转换器产生），从高位到低位逐位确定数字输出代码，每比较一次，根据比较结果调整参考电压，直到得到最接近输入模拟电压的数字代码。它的电路结构相对简单，成本适中，是应用较为广泛的一种 A/D 转换器类型，如在工业控制系统中的数据采集等。双积分型 A/D 转换器转换精度高，抗干扰能力强，其转换过程分为两个阶段，先对输入模拟电压进行固定时间的积分，然后对参考电压进行反向积分，直到积分器输出为 0，通过测量反向积分时间来确定输入模拟电压对应的数字代码。但它的转换速度较慢，常用于对精度要求较高、速度要求不高的场合，如数字电压表等。

2. A/D 转换器的性能指标

- 分辨率是 A/D 转换器的重要性能指标之一，表示输出数字量变化一个相邻数码所对应的输入模拟量的变化量，通常用二进制位数表示，如一个 n 位的 A/D 转换器，其分辨率为满量程电压VFS除以2ⁿ。转换速度指完成一次 A/D 转换所需的时间，转换时间越短，转换速度越快。量化误差是由于 A/D 转换过程中对模拟量进行量化而产生的误差，其大小取决于分辨率，分辨率越高，量化误差越小。此外，还有线性度（表示实际转换特性与理想转换特性的偏离程度）、精度（反映转换结果与真实值的接近程度，包括绝对精度和相对精度）等性能指标，在选择 A/D 转换器时，需要根据具体应用需求综合考虑这些指标。

 

（二）D/A 转换

 

1. D/A 转换器工作原理与电路结构

- 倒 T 型电阻网络 D/A 转换器是常用的一种 D/A 转换器，它由电阻网络、模拟开关和求和放大器组成。电阻网络中电阻值呈二进制加权关系，模拟开关根据输入数字代码的各位状态控制相应支路的电流流向，将电流求和后通过求和放大器转换为输出模拟电压。其输出电压与输入数字量之间的关系为uo = - (Rf/R)×(Dn - 1×2ⁿ⁻¹ + Dn - 2×2ⁿ⁻² + … + D1×2¹ + D0×2⁰)×VREF（其中Rf为反馈电阻，R为电阻网络中的电阻，Dn - 1 - D0为输入数字代码，VREF为参考电压）。权电阻网络 D/A 转换器也是一种常见类型，其原理是利用不同权值的电阻将输入数字量转换为电流，再通过求和放大器得到输出模拟电压，但权电阻网络中电阻值种类较多，不易实现高精度匹配，在实际应用中不如倒 T 型电阻网络 D/A 转换器广泛。

2. D/A 转换器的性能指标与应用

- 分辨率同样是 D/A 转换器的关键性能指标，对于 n 位 D/A 转换器，分辨率为满量程输出电压除以2ⁿ。输出范围取决于参考电压和电路结构，如在倒 T 型电阻网络 D/A 转换器中，当输入数字量全为 0 时，输出电压为 0；当输入数字量全为 1 时，输出电压为最大正值（对于单极性输出）或在正负最大值之间变化（对于双极性输出）。D/A 转换器在数字系统中用于将数字信号转换为模拟信号，如在音频播放系统中，将数字音频信号转换为模拟音频信号驱动扬声器发声；在控制系统中，将数字控制信号转换为模拟电压或电流信号控制执行机构（如电机、阀门等）的动作；在信号发生器中，通过改变输入数字量来产生不同频率和幅度的模拟信号，用于测试和测量等应用。

十、电源电路

 

（一）直流稳压电源的组成与工作原理

 

1. 整流电路

- 整流电路的作用是将交流电压转换为直流电压，常见的整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流等。半波整流电路只利用了交流电源的半个周期，其输出电压平均值较低，脉动较大，整流效率低，但电路简单，适用于对电源要求不高、功率较小的场合。全波整流电路利用了交流电源的正负半周，但需要使用中心抽头变压器，其输出电压平均值是半波整流的两倍，脉动较小，但变压器体积较大，成本较高。桥式整流电路是应用最为广泛的整流电路，它由四个二极管组成桥式结构，不需要中心抽头变压器，输出电压平均值较高，脉动较小，整流效率高，适用于各种功率大小的直流电源。在整流电路中，输出电压平均值与输入交流电压有效值之间存在一定关系，如桥式整流电路输出电压平均值Uo = 0.9U₂（U₂为输入交流电压有效值），在计算和设计整流电路时，需要根据实际需求确定输入交流电压的大小和变压器的变比等参数。

2. 滤波电路

- 滤波电路用于平滑整流后的直流电压，减小电压的脉动程度。电容滤波是最常用的滤波方式之一，它利用电容的充放电特性，在输入电压升高时，电容充电，储存电能；在输入电压降低时，电容放电，维持负载两端电压基本稳定。电容滤波适用于负载电流较小的情况，当负载电流较大时，电容放电速度加快，会导致输出电压下降较多，滤波效果变差。电感滤波则是利用电感对电流变化的阻碍作用，使输出电流更加平滑，从而得到较稳定的输出电压，电感滤波适用于负载电流较大的场合。复式滤波电路结合了电容和电感的滤波特性，如 LC 滤波电路、π型滤波电路等，具有更好的滤波效果，可在不同负载条件下提供更稳定的直流电压。在选择滤波电路时，需要考虑负载电流大小、对输出电压脉动的要求等因素，以确定合适的滤波方式和元件参数。

3. 稳压电路

- 稳压电路的作用是在输入电压波动、负载电流变化等情况下，保持输出直流电压的稳定。稳压管稳压电路结构简单，利用稳压管的反向击穿特性，通过限流电阻与负载并联，当输入电压或负载电流变化时，稳压管两端电压基本保持不变，从而稳定输出电压。但其输出电流较小，稳压精度有限，适用于负载电流较小且对稳压精度要求不高的场合。串联型稳压电路通过调整管（通常为三极管）与负载串联，利用负反馈原理，根据输出电压的变化调整调整管的管压降，使输出电压保持稳定。它的输出电流较大，稳压精度较高，可通过调整反馈网络的参数来调节输出电压，但电路相对复杂，功耗较大。集成稳压器是将稳压电路集成在一个芯片上，具有体积小、使用方便、性能稳定等优点，如 78 系列（正电压输出）和 79 系列（负电压输出）集成稳压器，只需外接少量元件即可构成稳定的直流稳压电源，广泛应用于各种电子设备中。在设计稳压电路时，需要根据输出电压、电流要求以及稳压精度等因素选择合适的稳压方式和元件。

 

（二）直流稳压电源的性能指标与应用

 

1. 性能指标

- 输出电压是直流稳压电源的主要参数之一，需要根据负载的要求提供稳定的直流电压，如常见的 5V、12V、15V 等。输出电流表示电源能够提供的最大负载电流，它决定了电源的带负载能力，在选择电源时，要确保电源的输出电流大于负载的实际电流需求。稳压系数Sᵣ反映了输入电压变化对输出电压的影响程度，Sᵣ越小，稳压性能越好，其定义为Sᵣ = (ΔUo/Uo)/(ΔUi/Ui)（ΔUo为输出电压变化量，Uo为输出电压额定值，ΔUi为输入电压变化量，Ui为输入电压额定值）。输出电阻Ro反映了负载电流变化对输出电压的影响，Ro越小，电源带负载能力越强，Ro = ΔUo/ΔIL（ΔUo为输出电压变化量，ΔIL为负载电流变化量）。此外，还有温度系数（表示温度变化对输出电压的影响）、纹波电压（输出电压中交流分量的有效值）等性能指标，在对电源性能要求较高的场合，需要综合考虑这些指标来选择合适的直流稳压电源。

2. 应用场景

- 直流稳压电源广泛应用于各种电子设备中，如计算机主板、手机充电器、电视机、音响设备、工业控制设备等。在计算机主板中，为芯片、电路等提供稳定的直流电源，保证其正常工作；手机充电器将交流市电转换为稳定的直流电压为手机电池充电；电视机需要多个不同电压等级的直流电源为不同的电路模块供电，如主板、显示屏、音频电路等；工业控制设备中的传感器、控制器、执行器等也都需要稳定的直流电源来确保其准确运行和可靠工作。随着电子技术的不断发展，对直流稳压电源的性能要求也越来越高，如更高的效率。