基础电子技术

前言
绪论
第1章半导体二极管和三极管
1.1半导体的基本知识………………………………………………………………………1
1.1.1本征半导体及其导电性……………………………………………………………1
1.1.2杂质半导体…………………………………………………………………………2
1.1.3杂质对半导体导电性的影响………………………………………………………3
1.1.4温度对半导体导电性的影响………………………………………………………4
1.2PN结………………………………………………………………………………………4
1.2.1PN结的形成…………………………………………………………………………4
1.2.2PN结的单向导电性…………………………………………………………………5
1.2.3PN结的电容效应……………………………………………………………………5
1.3半导体二极管……………………………………………………………………………6
1.3.1半导体二极管的结构类型…………………………………………………………6
1.3.2半导体二极管的伏安特性曲线……………………………………………………7
1.3.3半导体二极管的参数………………………………………………………………8
1.4二极管的模型……………………………………………………………………………9
1.5硅稳压二极管…………………………………………………………………………9
1.5.1稳压二极管的工作电流…………………………………………………………9
1.5.2稳压二极管稳压电路的工作原理…………………………………………………10
1.6双极型半导体三极管……………………………………………………………………11
1.6.1双极型半导体三极管的结构………………………………………………………11
1.6.2双极型半导体三极管的电流分配与控制…………………………………………11
1.6.3双极型半导体三极管的电流关系…………………………………………………12
1.6.4双极型半导体三极管的特性曲线…………………………………………………13
1.6.5半导体三极管的参数………………………………………………………………15
1.6.6半导体三极管的型号………………………………………………………………18
1.7场效应半导体三极管……………………………………………………………………19
1.7.1绝缘栅场效应三极管的工作原理…………………………………………………19
1.7.2结型场效应三极管…………………………………………………………………22
1.7.3场效应三极管的参数和型号………………………………………………………24
1.7.4双极型和场效应型三极管的比较…………………………………………………26
第2章基本放大电路
2.1放大电路的基本概念…………………………………………………………………27
2.1.1放大的概念………………………………………………………………………27
2.1.2放大电路的主要技术指标………………………………………………………27
2.1.3基本放大电路的组成及工作原理……………………………………………30
2.2基本放大电路的分析方法……………………………………………………………33
2.2.1放大电路的静态分析……………………………………………………………33
2.2.2放大电路的动态图解分析………………………………………………………35
2.2.3三极管低频小信号模型…………………………………………………………41
2.2.4放大电路的组态…………………………………………………………………45
2.2.5共射组态基本放大电路微变等效电路分析法………………………………46
2.2.6共集组态基本放大电路微变等效电路分析法………………………………49
2.2.7共基组态基本放大电路…………………………………………………………51
2.3场效应三极管放大电路的分析方法………………………………………………53
2.3.1共源组态基本放大电路…………………………………………………………53
2.3.2共漏组态基本放大电路…………………………………………………………56
2.3.3共栅组态基本放大电路…………………………………………………………57
2.3.4三种接法基本放大电路的比较………………………………………………59
第3章集成运算放大器组成单元电路
3.1集成电路和集成运算放大器概述…………………………………………………60
3.2直接耦合放大电路……………………………………………………………………61
3.2.1耦合形式…………………………………………………………………………61
3.2.2零点漂移…………………………………………………………………………61
3.2.3直接耦合放大电路的构成………………………………………………………62
3.2.4多级放大电路电压放大倍数的计算…………………………………………63
3.3差分放大电路…………………………………………………………………………66
3.3.1差分放大电路的组成……………………………………………………………66
3.3.2差分放大电路的输入和输出方式……………………………………………66
3.3.3差模信号和共模信号……………………………………………………………67
3.3.4差分放大电路的静态计算………………………………………………………68
3.3.5差分放大电路差模状态的动态计算…………………………………………68
3.3.6共模动态计算…………………………………………………………………71
3.3.7恒流源差分放大电路……………………………………………………………73
3.4互补功率输出级………………………………………………………………………74
3.4.1三极管的工作状态………………………………………………………………75
3.4.2乙类互补输出电路………………………………………………………………75
3.4.3其它类型互补功率放大电路…………………………………………………78
3.5运算放大器的参数和型号……………………………………………………………80
3.5.1运算放大器的参数………………………………………………………………80
3.5.2运算放大器的符号和型号………………………………………………………81
3.5.3运算放大器分类…………………………………………………………………82
第4章集成运算放大器的线性应用
4.1运算放大器线性应用电路的特点
4.1.1理想运算放大器
4.1.2虚短和虚断
4.2比例运算电路
4.2.1反相比例运算
4.2.2同相比例运算
4.2.3差动比例运算
4.3求和运算电路
4.3.1反相输入求和电路
4.3.2用反相输入求和电路实现减法运算
4.3.3同相输入求和电路
4.4积分和微分运算电路
4.4.1积分运算电路
4.4.2微分运算电路
4.5对数和指数运算电路
4.5.1对数运算
4.5.2指数运算
4.6运算放大器的几种线性应用电路
4.6.1电流-电压变换器和电压-电流变换器
4.6.2数据放大器
4.6.3绝对值电路
4.6.4接地阻抗模拟变换器
4.6.5二极管限幅电路
4.7运放线性和非线性应用电路的结构特点
4.7.1运放线性应用电路的结构特点
4.7.2运放非线性应用电路的结构特点
4.7.3集成比较器
第5章负反馈放大电路与频率响应
5.1反馈的基本概念与反馈基本方程式……………………………………………………98
5.1.1反馈的概念…………………………………………………………………………98
5.1.2反馈基本方程式……………………………………………………………………98
5.2反馈的组态及判断方法………………………………………………………………100
5.2.1负反馈和正反馈………………………………………………………………100
5.2.2电压反馈和电流反馈……………………………………………………………100
5.2.3串联反馈和并联反馈……………………………………………………………101
5.2.4交流反馈和直流反馈……………………………………………………………101
5.3四种负反馈放大电路的分析…………………………………………………………103
5.3.1电压串联负反馈放大电路………………………………………………………103
5.3.2电压并联负反馈…………………………………………………………………104
5.3.3电流串联负反馈…………………………………………………………………105
5.3.4电流并联负反馈…………………………………………………………………105
5.4负反馈对放大电路性能的影响………………………………………………………108
5.4.1负反馈对增益的影响……………………………………………………………108
5.4.2负反馈对输入电阻的影响………………………………………………………108
5.4.3负反馈对输出电阻的影响………………………………………………………109
5.4.4负反馈对通频带的影响…………………………………………………………111
5.4.5负反馈对非线性失真的影响……………………………………………………112
5.4.6负反馈对噪声.干扰和温漂的影响………………………………………………112
5.5放大电路的频率响应…………………………………………………………………114
5.5.1频率响应的基本概念……………………………………………………………114
5.5.2RC电路的频率响应………………………………………………………………115
5.5.3双极型三极管的高频小信号模型………………………………………………117
5.5.4共发射极接法放大电路的频率特性……………………………………………120
5.5.5场效应三极管高频小信号模型…………………………………………………122
5.6放大电路的自激………………………………………………………………………123
5.6.1负反馈放大电路的自激条件……………………………………………………123
5.6.2用波特图判断负反馈放大电路的自激…………………………………………124
5.6.3环路增益波特图的引入…………………………………………………………125
5.6.4判断自激的条件…………………………………………………………………126
第6章逻辑函数的化简与变换
6.1概述……………………………………………………………………………………128
6.1.1脉冲及脉冲参数………………………………………………………………128
6.1.2模拟信号与数字信号…………………………………………………………129
6.1.3正逻辑和负逻辑………………………………………………………………129
6.2逻辑运算………………………………………………………………………………130
6.2.1基本逻辑运算…………………………………………………………………130
6.2.2组合逻辑运算…………………………………………………………………132
6.2.3逻辑代数的运算定律…………………………………………………………133
6.3形式定理………………………………………………………………………………133
6.3.1变量与常量之间的关系………………………………………………………133
6.3.2变量自身之间的关系…………………………………………………………133
6.3.3与或型和或与型的逻辑关系…………………………………………………133
6.3.4求反的逻辑关系………………………………………………………………134
6.4基本规则………………………………………………………………………………134
6.4.1代入规则…………………………………………………………………………134
6.4.2对偶规则…………………………………………………………………………135
6.4.3反演规则…………………………………………………………………………135
6.4.4展开规则…………………………………………………………………………135
6.5用代数法化简逻辑式………………………………………………………………136
6.5.1同一逻辑关系逻辑式形式的多样性…………………………………………136
6.5.2与或型逻辑式的化简步骤……………………………………………………137
6.6最小项和最大项………………………………………………………………………139
6.6.1最小项和最大项的定义………………………………………………………139
6.6.2最小项和最大项的性质………………………………………………………140
6.6.3与或标准型和或与标准型……………………………………………………141
6.7卡诺图化简法…………………………………………………………………………141
6.7.1卡诺图……………………………………………………………………………141
6.7.2与项的读取和填写……………………………………………………………142
6.7.3如何使与项最简………………………………………………………………145
6.7.4关于覆盖…………………………………………………………………………146
6.7.5卡诺图化简的结论……………………………………………………………146
6.8逻辑函数的变换………………………………………………………………………148
6.8.1五种类型的逻辑函数…………………………………………………………148
6.8.2与或型转换为与非与非型……………………………………………………148
6.8.3与或型转换为或与型…………………………………………………………149
6.8.4与或型转换为或非或非型……………………………………………………149
6.8.5与或型转换为与或非型………………………………………………………149
6.9逻辑式的最佳化………………………………………………………………………150
6.9.1逻辑式最佳化的概念…………………………………………………………150
6.9.2异或门实现最佳化……………………………………………………………150
6.9.3实现最佳化的一般方法………………………………………………………151
第7章集成逻辑门
7.1半导体二极管和三极管的开关特性………………………………………………153
7.1.1半导体二极管的开关特性……………………………………………………153
7.1.2半导体三极管的开关特性……………………………………………………154
7.2基本逻辑门电路………………………………………………………………………157
7.2.1与门………………………………………………………………………………157
7.2.2或门………………………………………………………………………………158
7.2.3非门（反相器）…………………………………………………………………158
7.2.4其它常用逻辑门………………………………………………………………159
7.3中速TTL与非门电路…………………………………………………………………160
7.3.1电路结构…………………………………………………………………………160
7.3.2电路的逻辑功能………………………………………………………………161
7.3.3特性曲线…………………………………………………………………………162
7.3.4与非门的应用……………………………………………………………………166
7.3.7参数与指标………………………………………………………………………167
7.4其它类型TTL门………………………………………………………………………170
7.4.1集电极开路门（OC门）…………………………………………………………170
7.4.2三态门……………………………………………………………………………172
7.5CMOS逻辑门……………………………………………………………………………173
7.5.1MOS反相器………………………………………………………………………173
7.5.2CMOS门电路……………………………………………………………………176
7.5.3CMOS传输门……………………………………………………………………177
7.5.4CMOS门的参数指标……………………………………………………………178
7.6国标数字集成电路系列介绍………………………………………………………180
第8章组合数字电路
8.1组合数字电路的分析………………………………………………………………181
8.1.1不一致电路………………………………………………………………………182
8.1.2二进制加法电路………………………………………………………………183
8.1.3组合数字电路的描述法………………………………………………………186
8.1.4组合数字电路的VHDL描述……………………………………………………186
8.2组合数字电路的设计………………………………………………………………188
8.2.1数制和码制………………………………………………………………………188
8.2.2最小项译码器…………………………………………………………………191
8.3显示译码器……………………………………………………………………………193
8.3.1显示器件…………………………………………………………………………193
8.3.2显示译码器………………………………………………………………………195
8.3.3中规模显示译码器……………………………………………………………197
8.3.4编码器……………………………………………………………………………199
8.4数据选择器……………………………………………………………………………199
8.4.1数据选择器的功能………………………………………………………………199
8.4.2用数据选择器实现任意组合数字电路………………………………………201
8.4.3数据选择器的扩展……………………………………………………………202
8.5数码比较器……………………………………………………………………………203
8.5.1数码比较器的功能……………………………………………………………203
8.5.2比较器的应用…………………………………………………………………205
8.6竞争与冒险……………………………………………………………………………206
8.6.1竞争与冒险的基本概念………………………………………………………206
8.6.2冒险的分类………………………………………………………………………207
8.6.3冒险的判别式……………………………………………………………………208
8.6.4稳定竞争与非稳定竞争………………………………………………………209
8.6.5竞争冒险的确定方法…………………………………………………………209
8.6.5竞争冒险的消除………………………………………………………………210
集成电子技术目录
第9章触发器和定时器……………………………………………………………………1
9.1概述……………………………………………………………………………………1
9.1.1时序数字电路的定义……………………………………………………………1
9.1.2触发器的分类和逻辑功能………………………………………………………1
9.2基本RS触发器…………………………………………………………………………2
9.2.1基本RS触发器的构成………………………………………………………2
9.2.2基本RS触发器的工作原理………………………………………………………2
9.3同步时钟触发器…………………………………………………………………………4
9.3.1同步时钟触发器的引出…………………………………………………………4
9.3.2简单同步RS时钟触发器的空翻…………………………………………………5
9.3.3同步时钟触发器的逻辑功能……………………………………………………6
9.3.4时钟触发器的同步功能和异步功能……………………………………………9
9.3.5维持阻塞D触发器…………………………………………………………………9
9.3.6JK触发器…………………………………………………………………………11
9.4CMOS触发器…………………………………………………………………………13
9.4.1CMOS-D触发器……………………………………………………………………13
9.4.2CMOS-JK触发器…………………………………………………………………14
9.5锁存器…………………………………………………………………………………14
9.6触发器的参数…………………………………………………………………………15
9.7用VHDL语言描述触发器……………………………………………………………16
9.8单稳态触发器…………………………………………………………………………18
9.8.1概述…………………………………………………………………………………18
9.8.2集成单稳态触发器…………………………………………………………………19
9.9555定时器……………………………………………………………………………21
9.9.1概述…………………………………………………………………………………21
9.9.2单稳态触发器………………………………………………………………………22
9.9.3多谐振荡器………………………………………………………………………23
9.9.4密特触发器………………………………………………………………………24
9.9.5压控振荡器………………………………………………………………………25
第10章时序数字电路…………………………………………………………………27
10.1数码寄存器和移位寄存器……………………………………………………………28
10.1.1数码寄存器………………………………………………………………………28
10.1.2移位寄存器………………………………………………………………………29
10.1.3二进制串行加法器………………………………………………………………34
10.1.4用VHDL语言描述寄存器…………………………………………………………35
10.2同步时序数字电路的分析……………………………………………………………36
10.2.1二进制同步计数器………………………………………………………………36
10.2.2BCD2421码同步计数器…………………………………………………………38
10.3同步时序数字电路的设计……………………………………………………………40
10.3.1确定触发器的级数和类型……………………………………………………40
10.3.2确定状态转换表和状态转换条件表…………………………………………41
10.3.3确定数据端的驱动方程式……………………………………………………41
10.3.4画出逻辑图………………………………………………………………………42
10.4中规模同步加法计数器………………………………………………………………43
10.4.12/10和2/16进制可预置同步加法计数器…………………………………43
10.4.2同步加法计数器计数进制的改变……………………………………………46
10.5同步可逆步计数器……………………………………………………………………49
10.5.1双时钟型可逆计数器…………………………………………………………49
10.5.2单时钟型可逆计数器…………………………………………………………51
10.6异步计数器……………………………………………………………………………53
10.6.1二进制异步计数器……………………………………………………………53
10.6.2集成异步计数器…………………………………………………………………54
10.7移位寄存器型计数器…………………………………………………………………57
10.7.1环形计数器………………………………………………………………………58
10.7.2环扭型环形计数器……………………………………………………………60
10.7.3最大长度移位寄存器型计数器………………………………………………63
10.8顺序脉冲分配器………………………………………………………………………64
10.8.1一般计数器译码器型分配器…………………………………………………64
10.8.2一般计数器译码器型分配器存在的问题……………………………………66
10.8.3解决尖峰干扰（竞争冒险）的办法…………………………………………66
10.9用VHDL语言描述时序电路…………………………………………………………67
10.9.1用VHDL语言描述同步计数器…………………………………………………67
10.9.2用VHDL语言描述异步计数器…………………………………………………68
第11章接口电路………………………………………………………………………70
11.1AD与DA转换器的基本概念………………………………………………………70
11.2DA转换器……………………………………………………………………………70
11.2.1权电阻解码网络…………………………………………………………………71
11.2.2倒T型电阻解码网络DA转换器………………………………………………72
11.2.3集成DA转换器AD7524…………………………………………………………73
11.2.4DA转换器的转换精度与转换速度……………………………………………74
11.3AD转换器……………………………………………………………………………75
11.3.1AD转换器…………………………………………………………………………75
11.3.2并行比较型AD转换器…………………………………………………………78
11.3.3逐次逼近型AD转换器…………………………………………………………79
11.3.4双积分型AD转换器……………………………………………………………82
11.3.5AD转换器的转换精度与转换速度……………………………………………84
11.4多路模拟开关…………………………………………………………………………85
11.4.1模拟开关的功能及电路组成…………………………………………………85
11.4.2模拟开关的各种工作模式……………………………………………………86
11.5VF和FV变换器………………………………………………………………………87
11.5.1压频转换器………………………………………………………………………87
11.5.2频压转换器………………………………………………………………………88
11.6数据采集系统简介*……………………………………………………………………89
11.6.1系统的技术要求………………………………………………………………89
11.6.2系统方框图………………………………………………………………………90
11.6.3电路设计…………………………………………………………………………90
第12章可编程逻辑器件………………………………………………………………95
12.1概述…………………………………………………………………………………95
12.2只读存储器ROM……………………………………………………………………95
12.2.1ROM的结构和工作原理………………………………………………………96
12.2.2ROM的分类……………………………………………………………………98
12.2.3ROM的应用……………………………………………………………………100
12.3随机存储器…………………………………………………………………………102
12.3.1RAM的结构和原理……………………………………………………………102
12.3.2RAM的存储单元………………………………………………………………102
12.3.3集成RAM及容量的扩展……………………………………………………103
12.4可编程逻辑器件概述………………………………………………………………104
12.4.1PLD的发展………………………………………………………………………104
12.4.2PLD的分类和特点……………………………………………………………105
12.5通用阵列逻辑GAL…………………………………………………………………106
12.5.1概述……………………………………………………………………………106
12.5.2GAL的结构………………………………………………………………………107
12.5.3通用阵列逻辑GAL的编程……………………………………………………111
12.6iSP再系统可编程逻辑器件………………………………………………………112
12.6.1iSPLSI器件的结构……………………………………………………………112
12.6.2ispLSI器件的编程语言简介…………………………………………………119
12.6.3ispGDS通用数字开关…………………………………………………………124
12.6.4数字小系统的设计及实现……………………………………………………127
12.7现场可编程门阵列FPGA*…………………………………………………………133
12.7.1FPGA的基本结构………………………………………………………………134
12.7.2FPGA的编程……………………………………………………………………136
第13章集成振荡电路…………………………………………………………………140
13.1概述…………………………………………………………………………………140
13.1.1振荡电路的分类………………………………………………………………140
13.1.2正弦波振荡电路………………………………………………………………140
13.2RC振荡电路…………………………………………………………………………142
13.2.1RC文氏桥振荡电路……………………………………………………………142
13.2.2.双T型RC振荡电路*…………………………………………………………145
13.2.3RC移相振荡电路*……………………………………………………………146
13.3LC正弦波振荡电路…………………………………………………………………147
13.3.1LC并联谐振电路的频率特性………………………………………………147
13.3.2变压器耦合LC振荡电路……………………………………………………149
13.3.3三点式LC振荡电路…………………………………………………………150
13.3.4晶体振荡电路…………………………………………………………………152
13.4非正弦波振荡电路…………………………………………………………………154
13.4.1集成比较器……………………………………………………………………154
13.4.2矩形波发生器…………………………………………………………………156
13.4.3三角波发生器…………………………………………………………………157
13.4.4锯齿波发生器…………………………………………………………………158
13.4.5压控振荡器VCO………………………………………………………………159
13.4.6函数发生器……………………………………………………………………160
第14章信号的处理与变换…………………………………………………………164
14.1有源滤波器…………………………………………………………………………164
14.1.1有源低通滤波器………………………………………………………………164
14.1.2有源高通滤波器(HPF)…………………………………………………………168
14.1.3有源带通滤波器(BPF)…………………………………………………………169
14.1.4几种典型的滤波器…………………………………………………………170
14.2开关电容滤波器……………………………………………………………………172
14.2.1开关电容电路的基本原理……………………………………………………172
14.2.2一阶RC低通环节………………………………………………………………175
14.2.3一阶低通开关电容滤波器……………………………………………………177
14.3模拟乘法器的基本原理………………………………………………………………177
14.3.1模拟乘法器的基本原理……………………………………………………178
14.3.2集成模拟乘法器……………………………………………………………179
14.3.3模拟乘法器构成的运算电路………………………………………………179
14.4调制与解调……………………………………………………………………………181
14.4.1调制的种类………………………………………………………………………181
14.4.2幅度调制………………………………………………………………………182
14.4.3解调和检波………………………………………………………………………184
14.5锁相环(PLL)……………………………………………………………………………185
14.5.1模拟锁相环（APLL）的基本结构………………………………………………186
14.5.2模拟锁相环（APLL）的工作原理…………………………………………………187
14.5.3集成锁相环（CC4046）…………………………………………………………188
14.5.4锁相环的应用……………………………………………………………………191
第15章直流电源………………………………………………………………………194
15.1整流电路……………………………………………………………………………194
15.1.1主要性能参数…………………………………………………………………194
15.1.2单相整流电路…………………………………………………………………195
15.2滤波电路……………………………………………………………………………200
15.2.1电容滤波电路……………………………………………………………………200
15.2.2电感滤波电路……………………………………………………………………203
15.3可控整流电路………………………………………………………………………204
15.3.1晶闸管…………………………………………………………………………204
15.3.2单相可控整流电路……………………………………………………………208
15.4模拟稳压电源………………………………………………………………………209
15.4.1稳压二极管稳压电路…………………………………………………………209
15.4.2串联型稳压电源………………………………………………………………211
15.4.3三端集成稳压器………………………………………………………………211
15.5开关稳压电源………………………………………………………………………215
15.5.1开关稳压电源的工作原理……………………………………………………215
15.5.2PWM控制器（开关电源控制器）……………………………………………217

参考文献………………………………………………………………………………………221