康华光数字电子技术第六版共21页文档
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模电 康华光 第六版
2.4.1 求差电路 2.4.2 仪用放大器 2.4.3 求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路
第十九页，共28页。
2.4.1 求差电路
从结构上看，它是反相输入和 同相输入相结合的放大电路。
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3
vi2－vi1
vo
根据虚短、虚断和N、P点
vn in －
的KCL得：
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN) Avo——斜率
第七页，共28页。
2.2 理想运算放大器
1. vo的饱和极限值等于运放的电 源电压V＋和V－
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
第五页，共28页。
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
第六页，共28页。
2. 运放的开环电压增益很高
若（vp－vn）＞0 则 vo= +Vom=V＋ 若（vp－vn）＜0 则 vo= –Vom=V－
3. 若V－< vo <V＋ 则 （vp－vn）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 ip≈ 0、in≈ 0
5. 输出电阻很小， ro ≈ 0
理想：
ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
第十九页，共28页。
2.4.1 求差电路
从结构上看，它是反相输入和 同相输入相结合的放大电路。
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3
vi2－vi1
vo
根据虚短、虚断和N、P点
vn in －
的KCL得：
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN) Avo——斜率
第七页，共28页。
2.2 理想运算放大器
1. vo的饱和极限值等于运放的电 源电压V＋和V－
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
第五页，共28页。
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
第六页，共28页。
2. 运放的开环电压增益很高
若（vp－vn）＞0 则 vo= +Vom=V＋ 若（vp－vn）＜0 则 vo= –Vom=V－
3. 若V－< vo <V＋ 则 （vp－vn）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 ip≈ 0、in≈ 0
5. 输出电阻很小， ro ≈ 0
理想：
ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
ch06-6康华光 《数字电子技术》第六版
OLMC
VCC 00 01 10 11 TS MUX SEL AC0 AC1(n) SEL 0 来 自 与 阵 列 XOR(n) 反馈 F MUX SEL 1 2 1 PT MUX 1 OR(n) D(n) 8 8 10× 11× 0× 1 0× 0 反馈 选择器
>C1
至下一相邻 OLMC
三态控制 选择器
1. 寄存器型PAL
CLK OE
D ＞C
Q Q
输出
输 入
寄存器型PAL如图所示，在组合PLD基础上增加了D触 发器，并反馈回到输入与阵列，满足时序电路设计要求。
2. GAL中的输出宏单元
GAL的电路结构与PAL类似，由可编程的与阵列、
固定的或阵列和输出电路组成，但GAL的输出端增设了 可编程的的输出逻辑宏单元（OLMC）。通过编程可将 OLMC设置为不同的工作状态，可实现PAL的所有输出 结构，产生组合、时序逻辑电路输出。
>C1
乘积项 选择器 输出 选择器 0 Q 1 SEL O MUX
数据选择器
8 XOR(n) 反馈
I/ O (n )
1D
Q
F MUX SEL
三态数据选择器(4选1)
至下一相邻 OLMC
OLMC
乘积项数据选 择器(2选1)
AC0 AC1(n) SEL 0 来 自 与 阵 列 XOR(n) 反馈 1 2 1 PT MUX 1 OR(n) 乘积项 选择器
>C1
乘积项 选择器 输出 选择器 0 Q 1 SEL O MUX
I/ O (n )
1D
Q
FMUX：
来自相邻的 I/O(m) CLK AC1(m) O的电信号也对应不同。
6.6.3 GAL的结构控制字
VCC 00 01 10 11 TS MUX SEL AC0 AC1(n) SEL 0 来 自 与 阵 列 XOR(n) 反馈 F MUX SEL 1 2 1 PT MUX 1 OR(n) D(n) 8 8 10× 11× 0× 1 0× 0 反馈 选择器
>C1
至下一相邻 OLMC
三态控制 选择器
1. 寄存器型PAL
CLK OE
D ＞C
Q Q
输出
输 入
寄存器型PAL如图所示，在组合PLD基础上增加了D触 发器，并反馈回到输入与阵列，满足时序电路设计要求。
2. GAL中的输出宏单元
GAL的电路结构与PAL类似，由可编程的与阵列、
固定的或阵列和输出电路组成，但GAL的输出端增设了 可编程的的输出逻辑宏单元（OLMC）。通过编程可将 OLMC设置为不同的工作状态，可实现PAL的所有输出 结构，产生组合、时序逻辑电路输出。
>C1
乘积项 选择器 输出 选择器 0 Q 1 SEL O MUX
数据选择器
8 XOR(n) 反馈
I/ O (n )
1D
Q
F MUX SEL
三态数据选择器(4选1)
至下一相邻 OLMC
OLMC
乘积项数据选 择器(2选1)
AC0 AC1(n) SEL 0 来 自 与 阵 列 XOR(n) 反馈 1 2 1 PT MUX 1 OR(n) 乘积项 选择器
>C1
乘积项 选择器 输出 选择器 0 Q 1 SEL O MUX
I/ O (n )
1D
Q
FMUX：
来自相邻的 I/O(m) CLK AC1(m) O的电信号也对应不同。
6.6.3 GAL的结构控制字
电子技术基础数字部分第六版康华光
模数转换的实现
模拟信号 3V
模数转换器
00000011 数字输出
1.1.4 数字信号的描述方法
1、二值数字逻辑和逻辑电平 二值数字逻辑
0、1数码---表示数量时称二进制数
表示方式
---表示事物状态时称二值逻辑
a 、在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态
逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）
电压(V) 二值逻辑
3、数字电路的分析、设计与测试
(1)数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。 分析工具：逻辑代数。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。
(2) 数字电路的设计方法 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的 逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。
1.8万个电子管
保存80个字节
晶体管时代
器件
电流控制器件 —半导体技术
半导体二极管、三极管
半导体集成电路
电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代
a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、 修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。
b)现代的设计方法： 现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方 法，电路设计、 分析、仿真 、修订 全通过计算机完成。
--数字电路可分为TTL 和 CMOS电路
从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超
大规模和甚大规模五类。
集成度:每一芯片所包含的门个数
分类
小规模 中规模 大规模 超大规模
甚大规模
门的个数
典型集成电路
模拟信号 3V
模数转换器
00000011 数字输出
1.1.4 数字信号的描述方法
1、二值数字逻辑和逻辑电平 二值数字逻辑
0、1数码---表示数量时称二进制数
表示方式
---表示事物状态时称二值逻辑
a 、在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态
逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）
电压(V) 二值逻辑
3、数字电路的分析、设计与测试
(1)数字电路的分析方法 数字电路的分析:根据电路确定电路输出与输入之间的逻辑关系。 分析工具：逻辑代数。 电路逻辑功能主要用真值表、功能表、逻辑表达式和波形图。
(2) 数字电路的设计方法 数字电路的设计:从给定的逻辑功能要求出发，选择适当的 逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。 设计方式:分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。
1.8万个电子管
保存80个字节
晶体管时代
器件
电流控制器件 —半导体技术
半导体二极管、三极管
半导体集成电路
电路设计方法伴随器件变化从传统走向现代
a)传统的设计方法： 采用自下而上的设计方法；由人工组装,经反复调试、验证、 修改完成。所用的元器件较多，电路可靠性差,设计周期长。
b)现代的设计方法： 现代EDA技术实现硬件设计软件化。采用从上到下设计方 法，电路设计、 分析、仿真 、修订 全通过计算机完成。
--数字电路可分为TTL 和 CMOS电路
从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模、超
大规模和甚大规模五类。
集成度:每一芯片所包含的门个数
分类
小规模 中规模 大规模 超大规模
甚大规模
门的个数
典型集成电路
康华光数字电子技术第六版
•字线与位线的 交点都是一个 存储单元。
•交点处有 MOS管相当存 0，无MOS管 相当存1。
该存储器的容量=?
字线
Y0A7A3源自4 线Y1A6
A2
| 16
•
线
•
A5
A1 译
•
码
A4
A0 器
Y 14
Y 15
+VDD
存储
R
R •••
R 矩R 阵
位线
•••
A3
S3 I0
I1
I14
I15
A2
S2
16 线 -1 线 数 据 选 择 器
7.1 只读存储器
7.1.1 ROM的基本结构 7.1.2 二维译码与存储阵列 7.1.3 可编程ROM 7.1.4 ROM的读操作实例 7.1.5 ROM的应用举例
7.1 只读存储器
SRAM (Static RAM)：静态RAM
存储器
RAM
(Random-Access Memory)
DRAM (Dynamic RAM)：动态RAM 固定ROM
几个基本概念：
字：计算机中作为一个整体被存取传送处理的一组数据 。
字长：一个字所含的位数称为字长。4位 字数：字的总量。 25 23= 256 字数=2n （n为地址线的总数） 地址：每个字的编号。
存储容量（M)：存储单元的数目。 存储容量（M)＝字数×位数
A5
A6
A7
Y0
A4
行 X0
A3
地 X1 址·
0
1000
1100
0
1001
1101
0
1010
1111
0
1011
康华光电子技术基础第六版模拟部分ch09
华中科技大学 张林
9.5.1 功率器件的散热与功率BJT的二次击穿问题
1. 功率BJT的散热
功率BJT的最大允许耗散功率PCM，总的热阻RT、最高允
许结温Tj和环境温度Ta之间的关系为
Tj－Ta＝RTPCM 其中，热阻RT 包括集电结到管壳的热阻，管壳与散热片之间的 热阻，散热片与周围空气的热阻。单位为 ℃/W（或℃/mW）。 当最高结温和环境温度一定，热阻越小，允许的管耗就越大。 散热片及其面积大小可以明显改变热阻的大小。
6
华中科技大学 张林
9.2 射极输出器——甲类放大的实例
输出电压与输入电压的关系
＋VCC
vO vI 0.6V
设BJT的饱和压VCES≈0.2V
T io vI IBIAS ＋ RL vo － －VEE
vO正向振幅最大值
Vom VCC 0.2V VCC
vO负向振幅最大值， T截止 临界截止时 iC iE 0
（b） O iC
ICQ
t
iC
O
vCE
（c） O
iB＝常数
t
O
vCE
# 哪几种状态静态功耗最小？
5
华中科技大学 张林
9.2 射极输出器——甲类放大的实例
特点：
＋VCC
电压增益近似为1，电
T io vI IBiAs ＋ RL vo － －VEE
流增益很大，可获得较大
的功率增益，输出电阻小， 带负载能力强。
PV
PoBiblioteka PT10.81.0 Vom/VCC
17
华中科技大学 张林
9.4 甲乙类互补对称功率放大电路
9.4.1 甲乙类双电源互补对称电路 9.4.2 甲乙类单电源互补对称电路 9.4.3 MOS管甲乙类双电源互补对称 电路
康华光-电子技术基础(第六版)模拟部分ch06
AV f ( )
输入
放大电路
输出
前两章分析放大电路的性能指标时，是假设电路中所有耦合电容 和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻抗而视为短路；FET或 BJT的极间电容、电路中的负载电容及分布电容对信号频率来说都呈 现非常大的阻抗而视为开路。
5
华中科技大学 张林
6.1 放大电路的频率响应
为简化分析，设低频区内，有
1
Cs Rs
则Rs可作开路处理
Cb1 g
. d Id
＋
Rsi .
＋ Vi Rg . Vs －
－
＋ . Vgs －
s
. gm Vgs
Rd Cs
Cb2 RL
Cb1 g ＋
Rsi
＋ . Vs －
. Vi Rg －
＋
. Vo
－
. d Id
Cb2
＋
＋
. Vgs
. gm Vgs
－
. d Id
Cb2
＋
＋
. Vgs
. gm Vgs
－ s
Rd
. RL Vo
Cs －
Vo
RL
Rd
1
gmVgs
Rd
RL
jCb2
由前两个方程得
gmVgs 1
1 1
Rg 1 Vs
gm jCs
Rsi Rg jCb1
19
华中科技大学 张林
幅频响应 AVL
1 1 ( fL / f )2
当 f fL 时，
1
AVL
输入
放大电路
输出
前两章分析放大电路的性能指标时，是假设电路中所有耦合电容 和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻抗而视为短路；FET或 BJT的极间电容、电路中的负载电容及分布电容对信号频率来说都呈 现非常大的阻抗而视为开路。
5
华中科技大学 张林
6.1 放大电路的频率响应
为简化分析，设低频区内，有
1
Cs Rs
则Rs可作开路处理
Cb1 g
. d Id
＋
Rsi .
＋ Vi Rg . Vs －
－
＋ . Vgs －
s
. gm Vgs
Rd Cs
Cb2 RL
Cb1 g ＋
Rsi
＋ . Vs －
. Vi Rg －
＋
. Vo
－
. d Id
Cb2
＋
＋
. Vgs
. gm Vgs
－
. d Id
Cb2
＋
＋
. Vgs
. gm Vgs
－ s
Rd
. RL Vo
Cs －
Vo
RL
Rd
1
gmVgs
Rd
RL
jCb2
由前两个方程得
gmVgs 1
1 1
Rg 1 Vs
gm jCs
Rsi Rg jCb1
19
华中科技大学 张林
幅频响应 AVL
1 1 ( fL / f )2
当 f fL 时，
1
AVL
ch065康华光数字电子技术第六版PPT教学课件
CR S1 S0
L ×× H LL H LH H LH H HL H HL H HH
串行输
入
时
右左钟
移 移 CP
DSR DSL
×××
×××
L ×↑
H×↑
×L ↑
×H↑
××↑
输出
并行输入
DI0
DI1
DI2
DI3
Q0n1
Q1n 1Q 2n 1Q
n1 3
行
××××L L L L 1
××××
Q
n 0
Q1n
右移串行输入（DIR） 左移串行输出（DOL）
FF0 Q0
FF1 FF2 Q1 Q2
FF3 Q3
并行输出
右移串行输出（DOR） 左移串行输入（DIL）
第10页/共46页
实现多种功能双向移位寄存器的一种方案(仅以FFm为例)
S1S0=00
Q Q n1
n 不变
m
m
S1S0=10
高位移
Q Q n1
n 向低位
1 0001
2 0010
…
…….
11 11 CPCP
×× ××
CET CR D0 D1 D2 D3 CEP 74LVC161
＞CP Q0 Q1 Q2 Q3
TC
PE 1
1
81 91 …
15 1
0 00 0 01 … … 1 11
CR Q0 Q3 0
设法跳过169=7个状态
第29页/共46页
工作波形
Q
n 2
Q
n 3
2
××××L ××××H
Q
n 0
Q 0n
Q1n Q1n
Q
L ×× H LL H LH H LH H HL H HL H HH
串行输
入
时
右左钟
移 移 CP
DSR DSL
×××
×××
L ×↑
H×↑
×L ↑
×H↑
××↑
输出
并行输入
DI0
DI1
DI2
DI3
Q0n1
Q1n 1Q 2n 1Q
n1 3
行
××××L L L L 1
××××
Q
n 0
Q1n
右移串行输入（DIR） 左移串行输出（DOL）
FF0 Q0
FF1 FF2 Q1 Q2
FF3 Q3
并行输出
右移串行输出（DOR） 左移串行输入（DIL）
第10页/共46页
实现多种功能双向移位寄存器的一种方案(仅以FFm为例)
S1S0=00
Q Q n1
n 不变
m
m
S1S0=10
高位移
Q Q n1
n 向低位
1 0001
2 0010
…
…….
11 11 CPCP
×× ××
CET CR D0 D1 D2 D3 CEP 74LVC161
＞CP Q0 Q1 Q2 Q3
TC
PE 1
1
81 91 …
15 1
0 00 0 01 … … 1 11
CR Q0 Q3 0
设法跳过169=7个状态
第29页/共46页
工作波形
Q
n 2
Q
n 3
2
××××L ××××H
Q
n 0
Q 0n
Q1n Q1n
Q
康华光-电子技术基础(第六版)模拟部分ch01
1 π cos( n t ) 0 n 2 n 1, 3 , 5
幅度谱
相位谱
8
华中科技大学 张林
1.2 信号的频谱
3. 非周期信号
傅里叶变换：
周期信号
非周期信号
离散频率函数
连续频率函数
气温波形
非周期信号包含了所有可能的频 率成分 (0 )
通过快速傅里叶变换（ FFT ） 可迅速求出非周期信号的频谱函 数。
《电子技术基础》
模拟部分 （第六版）
华中科技大学
张林
电子技术基础模拟部分
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2
绪论 运算放大器 二极管及其基本电路 场效应三极管及其放大电路 双极结型三极管及其放大电路 频率响应 模拟集成电路 反馈放大电路 功率放大电路 信号处理与信号产生电路 直流稳压电源
7
华中科技大学 张林
1.2 信号的频谱
频谱：信号的振幅和相位随频率变化的分布称为该信号的频谱。
Vs 2Vs 1 1 (sin 0 t sin3 0 t sin5 0 t ) 2 π 3 5
2. 方波信号
v(t )
傅里叶级数的标准形式
V 2V v( t ) s s 2 π
由此可见
RL
Ai
15
华中科技大学 张林
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
vt Ri it
Rsi vs – + ii + vi –
it + vt – Ri
Ro + Ri – Avo vi
Ri R1 Rv Ri 1 i vt v i
低频区