1、项目一小信号放大电路 模块模块1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 模块模块2半导体二极管性能测试与应用半导体二极管性能测试与应用 模块模块3半导体三极管性能测试半导体三极管性能测试 模块模块4三极管小信号基本放大电路三极管小信号基本放大电路 模块模块5两级放大电路组装与测试两级放大电路组装与测试 模块模块6集成运放及负反馈集成运放及负反馈 模块模块7集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用 模块模块1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用学习内容：学习内容：(1)多路直流电源/信号发生器的使用。(2)真空管毫伏表的使用。(3)示波器的使用。学习问题：学习问题：(1)使用毫伏表应该注意什么问题
2、？(2)怎样调节信号发生器输出的正弦信号的频率和大小？(3)怎样用示波器的两路通道同时观察信号发生器产生的正弦波信号？学习要求：学习要求：(1)掌握直流电源/信号发生器的正确使用方法。(2)掌握真空管毫伏表的正确使用方法。(3)掌握示波器的正确使用方法。任务任务1 多路直流电源的使用多路直流电源的使用(一一)任务要求任务要求学习直流电源的使用方法。(二二)任务内容任务内容选择多路电源中合适的一路，调节粗调和微调旋钮，使直流电源的输出电压为12 V，用万用表直流电压挡50 V监测。(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务2
3、用毫伏表测量信号发生器的用毫伏表测量信号发生器的输出电压输出电压(一一)任务要求任务要求学习毫伏表和信号发生器的使用方法。(二二)任务内容任务内容毫伏表测得的数据是正弦交流电的有效值，所选量程应最接近于被测信号且大于被测信号；测量前应先调零，将两测量端短接，调整调零旋钮，使指针指零，每次改变量程后应重新调零。信号发生器产生的正弦信号频率由信号发生器上的“频率倍乘”和“频率波段选择开关”共同指示，大小由信号发生器上的“输出衰减”旋钮来调节。按图1-1-1接线，注意毫伏表和信号发生器的地端应连在一起。图1-1-1用毫伏表测量信号发生器输出电压的接线图 按表1-1-1调节信号发生器，使其输出1 kH
4、z的正弦信号。表表1-1-1f=1 kHz的信号所对应的频率调节旋钮位置的信号所对应的频率调节旋钮位置使信号发生器“输出衰减”粗调旋钮置于“1”挡，调节“输出衰减”微调旋钮，使毫伏表指示为4 V，如表1-1-2中所示；“输出衰减”微调旋钮保持不变，将粗调旋钮置于“101”挡，为毫伏表选择合适的量程，重新调零，测量信号发生器的输出信号，把测得的结果记入表1-1-2中；再将粗调旋钮置于“102”挡，重复前面的步骤，把测得的结果也记入表1-1-2中。表表1-1-2“输出衰减输出衰减”粗调测量粗调测量 总结信号发生器输出正弦电压大小、频率的调节和测量方法，调出表1-1-3中的三个正弦信号。表表1-1-
5、3信号发生器正弦电压调节测量信号发生器正弦电压调节测量(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务3用示波器观察信号发生器的用示波器观察信号发生器的 输出电压波形输出电压波形(一一)任务要求任务要求学习示波器的使用方法。(二二)任务内容任务内容(1)按表1-1-4调节示波器相应旋钮或开关的位置。调节“辉度”、“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮，使扫描线又细又清晰。调节Y1所属的“”和“”两旋钮，使扫描线位于屏幕的中央。表表1-1-4示波器位置调整方式示波器位置调整方式(2)用Y1通道观察信号发生器输出电压的波形。按图1-1-2接线，
6、将示波器“输入信号选择”开关由“”位置扳到“AC”位置上。根据信号电压的大小，调节Y1通道“灵敏度选择”开关，使显示的正弦波形有合适的幅度。根据信号频率的大小，适当调节“扫描速率”转换开关及其微调旋钮，使屏幕上显示23个完整的波形。配合调节“扫描速率”转换开关和“电平”旋钮，以得到稳定的显示波形。调节Y1所属的“”和“”两旋钮，使波形位于屏幕的中央。(3)根据以上调节方法，用示波器分别观察1 kHz/10 mV、200 Hz/3 V、40 kHz/200 mV三个正弦信号的波形。图1-1-2示波器Y1通道信号发生器输出电压波形接线图(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告
7、(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。【模块理论指导模块理论指导】1.模块基本要求掌握电子仪器的选配；各种电参数的测量方法。理解电子测量的基本方法和特点。2.模块重点和难点重点电子仪器的正确使用方法；电子测量的一般方法。难点电子仪器的正确使用方法。3.模块知识点(1)掌握直流电源、信号发生器的正确使用方法。(2)掌握真空管毫伏表的正确使用方法。(3)掌握示波器的正确使用方法。模块模块2半导体二极管性能测试与应用半导体二极管性能测试与应用学习内容：学习内容：(1)PN结的特性。(2)二极管的结构、分类及符号。(3)二极管的特性。(4)二极管的主要参数。(5)二极管电路的分析方法。(6)发光
8、二极管和稳压二极管的性能特点。学习问题：学习问题：(1)PN结的基本特性是什么？(2)二极管的特性是什么？二极管的主要参数有哪些？(3)如何用万用表判断一只二极管的质量和正负极？(4)如果把一只普通二极管正向直接接到一个1.5 V干电池的两端，会出现什么问题？(5)理想二极管模型是怎样的？二极管恒压降模型又是怎样的？电路分析时采用这两种模型时，对电路有什么要求？(6)使用发光二极管时应注意什么问题？(7)硅稳压管起稳压作用时，一般工作于什么状态？学习要求：学习要求：(1)掌握二极管的单向导电特性。(2)会用二极管的理想模型和恒压降模型分析二极管的应用电路。(3)会根据电路设计要求选择一只合适的
9、二极管。任务任务1了解不同类别的二极管外形了解不同类别的二极管外形 及主要参数及主要参数(一一)任务要求任务要求认识二极管的外形，了解参数的含义。(二二)任务内容任务内容二极管的种类很多，包括普通二极管、发光二极管、稳压二极管、光电二极管等。图1-2-1是一些典型二极管的外形。国产二极管的型号包含五个组成部分(国外型号只有三部分)，每部分都有其特定的意义，具体可参考书末参考文献2。图1-2-1典型二极管图 取管子外面有型号的普通、整流、稳压、发光、开关二极管各一个，根据二极管的型号与外形，来确定晶体二极管的名称、符号与用途等，并填写表1-2-1。表表1-2-1晶体二极管的型号、符号与用途晶体二
10、极管的型号、符号与用途(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务2普通二极管伏安特性曲线的测试普通二极管伏安特性曲线的测试(一一)任务要求任务要求通过测试了解二极管的特性。(二二)任务内容任务内容二极管伏安特性指其两端电压与通过的电流之间的关系。取一个普通二极管，按图1-2-2所示在面包板上连接电路，A、B两端接5 V直流电源，调节电位器Rp，使uI按表1-2-2从零逐渐增大至5 V，用万用表测出电阻R两端的电压uR及二极管两端的电压uD，测量结果记录于表1-2-2中，并根据iD=uR/R计算出通过二极管的电流iD，由此测
11、得二极管的正向特性。图1-2-2二极管伏安特性的测试 表表1-2-2二极管的正向特性二极管的正向特性 将图1-2-2中电源正、负极互换，使二极管反偏，调节电位器Rp，使uI分别为表1-2-3所示值时，测出对应的uR及uD，记入表1-2-3中，由此测得二极管的反向特性。通过测试二极管的特性，绘制二极管的特性曲线，总结二极管的特性。表表1-2-3二极管的反向特性二极管的反向特性(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务3二极管性能检测二极管性能检测(一一)任务要求任务要求了解二极管性能测试方法。(二二)任务内容任务内容1.普通
12、二极管普通二极管二极管的特性就是单向导电性：正向导通，反向截止。用万用表检测二极管，实际上就是检测二极管的单向导电性。将指针式万用表置于电阻挡R1k挡，首先两个表笔短接调零，然后用两表笔分别接触二极管的两管脚(如图1-2-3所示),测出一个阻值，交换表笔再测一次，又测出一个阻值。对于一只正常的二极管，一次测得电阻值大，一次测得电阻值小,测得阻值较小的一次，与黑表笔相接的电极为二极管的正极，反之，在测得阻值较大的一次中，与黑表笔相接的一端为二极管的负极。把测量结果记录在表1-2-4中。图1-2-3二极管特性测试 表1-2-4二极管特性测试 二极管的材料及质量好坏也可以从正反向阻值中判断出来。一般
13、硅管正向电阻为几千欧姆，锗管为几百欧姆；硅管反向电阻几乎为无限大，锗管为几十千欧姆。如果两次测得的电阻值都很小，则说明二极管内部短路；若两次测得的电阻值都很大，则说明管子内部断路。这两种情况都说明二极管已损坏。若两次测得的电阻值相差不大，则说明管子单向导电性很差，为劣质管，也不能使用，而正向电阻越小、反向电阻越大的二极管质量也越好。对于小功率二极管的正负极，常在二极管的一端用色环标示出负极，塑封用白色环，玻璃封装用黑色(或其他色)标示负极。2.发光二极管发光二极管(LED)发光二极管经常用于显示电路中。发光二极管也具有单向导电性，只有外加正向电压使正向电流足够大时才发光，正向电流越大，发光越强
14、。发光颜色取决于所用材料，有红、橙、黄、绿等色。发光二极管的正向阻值比普通二极管正向电阻大，一般在10 k的数量级，反向电阻在500 k以上。发光二极管的正向压降也比较大，在1 V以上。从外观上看，发光二极管正极引脚比负极长。发光二极管在使用中，为了使其正常发光，必须加上合适的工作电流，同时要保证不超过其最大正向电流、反向击穿电压以及最大允许耗散功率等极限参数。按图1-2-4所示电路可进行发光二极管的测试，把测量结果记录在表1-2-5中，并根据i=uR/R计算出通过二极管的电流iD。图1-2-4发光二极管测试电路 表1-2-5发光二极管测试 3.稳压二极管稳压二极管稳压二极管是一种硅材料制成的
15、面接触型二极管。其正向特性和普通二极管相似，而反向击穿时，在一定电流范围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电路中。按图1-2-5所示电路可进行稳压二极管的测试，把测量结果记录在表1-2-6中。图1-2-5硅稳压管稳压电路 表1-2-6稳压二极管测试(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务4二极管的应用二极管的应用(一一)任务要求任务要求了解二极管的用途。(二二)任务内容任务内容1.整流电路按图1-2-6所示连接电路，在输入端加上1 kHz、3 V的正弦信号，用示波器同时观察ui、uo的波形，记入表1-
16、2-7中。图1-2-6整流电路表1-2-7整流电路测试2.限幅电路限幅电路按图1-2-7所示连接电路，使E=2 V,在输入端加上1 kHz、4 V的正弦信号，用示波器同时观察ui、uo的波形，记入表1-2-8中；再使E=2 V，输入保持不变，用示波器观察ui、uo的波形，也记入表1-2-8中。图1-2-7限幅电路表1-2-8限幅电路测试3.二极管与门电路二极管与门电路按图1-2-8所示连接电路，调节电位器Rp，使UI=3 V，并按表1-2-9所示，将UI分别接到A、B两点(注：UA、UB为0时，A端或B端必须接地)，用万用表测出相应的输出电压UO，测量数据记入表1-2-9中。图1-2-8二极管
17、与门电路表1-2-9二极管与门功能测试(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。【模块理论指导模块理论指导】1.模块基本要求掌握PN结的单向导电性；普通二极管的伏安特性、工作特点及主要参数；二极管理想模型、恒压降模型及其应用；稳压二极管、发光二极管与光电二极管的作用。理解二极管电路图解法和微变等效电路分析法，学会分析二极管应用电路。了解半导体的基本知识；二极管的结构、类型及工作原理。2.模块重点和难点重点二极管的单向导电性及二极管应用电路的分析。难点二极管应用电路的图解法和微变等效电路等分析方法的学习。3.模块知识点1)半导体的基
18、础知识(1)半导体的导电性能。半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电。本征半导体的载流子由本征激发产生，自由电子和空穴成对产生(也成对消失)，其浓度随温度升高而增加。常温下，其导电性能很差。本征半导体中掺入五价元素杂质，形成N型半导体，其中自由电子为多子，空穴为少子；本征半导体中掺入三价元素杂质，则形成P型半导体，其中空穴为多子，自由电子为少子。杂质半导体中的多子主要由掺杂产生，故多子浓度取决于掺杂浓度，其值较大，且基本上不受温度影响；少子的产生主要由本征激发产生，其数量与温度有关。(2)PN结的单向导电性。PN结上外加电压，若P区接电位高端，N区接电位低端，则称为正向偏置；反之则称为反向偏
19、置。PN结正偏时导通，呈现很小的电阻，形成较大的正向电流；反偏时截止，呈现很大的电阻，反向电流近似为零。因此，PN结具有单向导电性。反向偏置电压过大，PN结被反向击穿，单向导电性被破坏。2)二极管的特性和主要参数(1)二极管的伏安特性。二极管的伏安特性具有非线性,即通过半导体的电流iD与其两端电压uD不成正比。伏安特性表达式为式中：IS为二极管的反向饱和电流；UT为温度电压当量，在常温(T300 K)下，UT26 mV。常用的二极管有硅管和锗管，硅二极管的正向导通电压UD(ON)0.7 V，锗二极管的UD(ON)0.2 V。(2)二极管的主要参数。普通二极管的主要参数有最大整流电流和最高反向工
20、作电压。使用中还应注意二极管的最高工作频率和反向电流，要求反向电流越小越好，硅管反向电流比锗管小得多。温度对二极管的特性有显著影响。3)二极管电路的分析(1)普通二极管。普通二极管电路的分析主要采用模型分析法。在大信号状态，往往将二极管等效为理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。(2)二极管电路的图解分析法和微变等效电路分析法。图解法求解非线性电路是电路分析中的常用方法之一，但作图较麻烦。在二极管电路中既含有直流电源又含有交流信号电压，因此流过二极管的电流有直流和交流两种。当交流信号幅度很小时，分析交、直流量共存的电子电路，常用的方
21、法是对直流状态和交流状态分别进行讨论，称为静态分析和动态分析，然后进行综合。动态分析可采用二极管微变等效电路求解。4)特殊二极管(1)稳压二极管。稳压二极管是一种特殊的硅二极管。正常情况下稳压管工作在反向击穿区，反向击穿电流在很大范围内变化时，其端电压变化很小，因而具有稳压作用。(2)发光二极管和光电二极管。发光二极管和光电二极管也是一类特殊的二极管，是用以实现光、电信号转换的半导体器件，它们在信号处理、传输中获得了广泛的应用。发光二极管是通以正向电流就会发光的二极管，因采用的材料不同，可发出红、橙、黄、绿、蓝等光；光电二极管是将光信号转为电信号的半导体器件，它工作在反向偏置状态，在光的照射下
22、，其反向电流随光照强度而变。5)二极管特性的测试与应用(1)二极管的识别与检测。二极管的种类很多，它们的分类、型号、特性和参数等都可以从半导体手册中查到。由于半导体器件特性的分散性，具体某一只管子的特性可通过电子仪器测量得到。实际中常用万用表判别普通二极管的极性和质量好坏。(2)二极管特性及基本应用电路的测试。通过简单二极管电路的测试，以加深二极管特性的理解，学习电子电路实验的基本方法。模块模块3半导体三极管性能测试半导体三极管性能测试 学习内容：学习内容：(1)晶体管的类型与符号。(2)晶体管的电流放大原理。(3)晶体管的输入、输出特性曲线。(4)晶体管的主要参数。(5)场效应管。结型场效应
23、管(以增强型NMOS管为例)的结构和类型、工作原理、伏安特性曲线及主要参数；场效应管与双极型晶体管的异同点。学习问题：学习问题：(1)如何从电路符号上判断晶体管的类型？(2)晶体管具有放大作用的外部条件是什么？(3)晶体管有哪三种工作状态？处于某种工作状态时，三个管脚的电位有什么关系？(4)晶体管的性能参数和极限参数主要有哪些？(5)测得放大电路中四只晶体管的直流电位如表1-3-1所示，分别说明每个管子的类型及材料，并判断、中哪个是基极、发射极和集电极。表1-3-1晶体管的直流电位(6)场效应管和晶体管有何异同点？学习要求：学习要求：(1)掌握晶体管的类型和符号。(2)掌握晶体管的三种工作状态
24、及对应的外部条件。(3)理解晶体管的主要参数的含义。(4)会根据电路的设计要求选择一只合适的晶体管。(5)了解场效应管和晶体管有何异同点。任务任务1晶体三极管的种类识别晶体三极管的种类识别 与管脚判别方法与管脚判别方法(一一)任务要求任务要求了解三极管的外形及管脚判别方法。(二二)任务内容任务内容三极管是电子线路中的核心元件，在模拟电路中用它构成各种放大器，在数字电路中用作开关元件。必须学会三极管管脚的判断及其特性测试的方法。从三极管的外形上只能大致确定管子耗散功率的大小，要判断是高频管还是低频管、锗管还是硅管、双极型晶体管还是单极型晶体管，必须通过观察管子的型号来确定。分立元件电路中双极型三
25、极管应用更广泛一些，本模块以双极型三极管为例，来说明三极管的种类识别与管脚判别方法。双极型三极管又称为晶体三极管或半导体三极管，简称晶体管。按类型分，有NPN型和PNP型；按材料分，有硅管和锗管。图1-3-1给出了几种常见的三极管外形及管脚排列。图1-3-1常用三极管外形及管脚排列 1.基极的判别基极的判别用万用表的电阻挡判断三极管的基极就是测PN结的单向导电性。由三极管的结构知道，NPN型三极管的基极接在内部P区，发射极和集电极则接在内部的N区;而PNP型管则基极接在N区，发射极和集电极接在P区。选择一小功率管,将万用表置于R1k挡。首先，任选一管脚假设其为基极，用万用表的黑表笔接触此脚，再
26、用万用表的红表笔分别接触另外两管脚，若两次测得的电阻值都较小，再交换表笔，即红表笔接所设基极，黑表笔分别接触其余两管脚，若两次测得的电阻值都较大，则所设基极确实是基极，如图1-3-2所示。若在上面两次测试中有一次阻值是“一大一小”，则所设电极就不是基极，需再另选一电极并设为基极继续进行测试，直至判出基极为止。图1-3-2基极及管型的判别 2.类型判别类型判别测出基极的同时，还可判别出管型。用万用表的黑表笔接触基极，再用万用表的红表笔分别接触另外两脚，若两次测得的电阻值都较小(或红表笔接基极，而用黑表笔分别接触其余两管脚，两次测得的电阻值都较大)，则管子是NPN型；用万用表的黑表笔接触基极，再用
27、万用表的红表笔分别接触另外两脚，若两次测得的电阻值都较大(或红表笔接基极，而用黑表笔分别接触其余两管脚，两次测得的电阻值都较小)，则所测管子为PNP型。3.集电极和发射极的判别集电极和发射极的判别以NPN型管为例，基极和管型判定后，假设余下两管脚中一脚为集电极，通过100 k的电阻把假设的集电极和已测得的基极接通，将万用表的黑表笔接所设集电极，红表笔接另一脚，如图1-3-3(a)所示，这时注意观察表针的偏转情况，记住表针偏转的位置。再将假定的集电极和发射极互换，把万用表的黑表笔接到第二次假设的集电极上，红表笔接另一脚，如图1-3-3(b)所示，观察表针的偏转位置。两次假设中，指针偏转大的一次黑
28、表笔所接电极是集电极，另一脚是发射极。图1-3-3集电极、发射极的判别 对于PNP型三极管，黑表笔接所设发射极，仍在基极和假设集电极之间加100 k的电阻，观察指针的偏转大小，指针偏转大的一次，黑表笔接的是发射极。4.材料判别材料判别方法同二极管，即一般硅管PN结正向电阻为几千欧姆，锗管PN结正向电阻为几百欧姆。5.实际操作实际操作取两只不同类型的三极管，通过指针式万用表检测来确定三极管的类型、材料及管脚的排列。把检测结果记录在表1-3-2中。表1-3-2晶体三极管的种类与管脚判别(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务
29、2晶体管的输入、输出特性测试晶体管的输入、输出特性测试(一一)任务要求任务要求通过测试了解晶体管的特性，掌握晶体管的三种工作状态。(二二)任务内容任务内容用万用表可以粗略地测出管子值的大小，但误差较大，而且管子的其他特性很难确定。通过测量电路来测定值，不仅误差较小，而且可测得晶体管的输入、输出特性，对深入了解晶体管的三种工作状态也有很大帮助。图1-3-4所示的测试电路可以分别测出共发射极放大电路的输入、输出特性曲线。图1-3-4三极管特性测试电路 1.输入特性曲线输入特性曲线取NPN型晶体管一个，通过前述方法判定各管脚(即确定b、c、e极)，然后按图1-3-4 所示连接电路，调节Rp2，使uC
30、E0 V,再调节Rp1,使ui由零逐渐增大,分别使iB=0 A、5 A、10 A、20 A、30 A、40 A、50 A、60 A，测出对应的uBE值，记入表1-3-3 中；调节Rp2，使uCE3 V，重复上述步骤，把测得的数据也记入表1-3-3中。表1-3-3晶体管的输入特性 2.输出特性曲线输出特性曲线调节Rp1,使iB=0 A，调节Rp2，使uCE由零逐渐增大，分别取uCE0 V、0.5 V、1 V、2 V、4 V、6 V、8 V、10 V，测出对应的iC值，记入表1-3-4中；再调节Rp1,分别使iB=20 A、40 A、60 A、80 A，重复上述步骤，把测得的数据记入表1-3-4中
31、。根据表1-3-3和表1-3-4中的数据，在图1-3-5的坐标中，绘制出晶体管的输入特性曲线和输出特性曲线。表1-3-4晶体管的输出特性 图1-3-5晶体管特性曲线(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。【模块理论指导模块理论指导】1.模块基本要求掌握三极管的工作原理、伏安特性及主要参数；三极管的三种工作状态及对应的外部条件。理解学会分析三极管的应用电路。了解双极型和单极型三极管的结构，正确识别各种三极管的电路符号，能判断三极管的好坏。2.模块重点和难点重点三极管的工作原理和放大特性、三极管管脚的判定。难点三极管管脚的判定、三极
32、管的输出特性曲线。3.模块知识点 三极管是具有放大作用的半导体器件，根据结构及工作原理的不同可分为双极型(BJT)和单极型(FET)两类。1)双极型三极管 (1)工作原理。晶体三极管根据组成结构不同可分为NPN和PNP两种类型，根据制造材料的不同有硅管和锗管之分。硅三极管在发射结正偏UBE0.5 V、集电结反偏UCE1 V时，三个电极电流有如下关系：iC=iB+ICEOiBiE=iC+iB式中，iC、iB、iE分别为集电极、基极、发射极电流，ICEO为穿透电流。为共发射极电路电流放大系数。当三极管制成后，也就确定了，且1。可见，用小的基极电流iB就可以控制大的集电极电流iC，iCiB即反映了三
33、极管的电流放大作用。(2)三极管的三种工作状态。晶体三极管因偏置条件不同，有放大、截止和饱和三种工作状态。放大状态的偏置条件为：发射结正偏，集电结反偏。其工作特点是：iCiB，且iC与uCE几乎无关，即iC具有恒流特性，三极管具有线性放大作用。截止状态的偏置条件为：发射结零偏或反偏，集电结反偏。其工作特点是：iB0，iC0。饱和状态的偏置条件为：发射结和集电结均为正偏。其工作特点是：uCEUON，uo=UOL 关门电平UOFF：为保证输出为高电平，允许在输入端加的低电平的最大值。uiUON，uo=UOH 阈值电压：电压传输特性转折区中点对应的输入电压。理想情况下：uiUTH，uo=UOL。.输
34、入噪声容限。输入低电平噪声容限UNL：保证输出为高电平时，允许在输入低电平上叠加的正向噪声电压。UNL=UOFFUIL输入高电平噪声容限UNH：保证输出为低电平时，允许在输入高电平上叠加的负向噪声电压。UNH=UIHUOH.关门电阻和开门电阻。在TTL门的输入端与地或信号源之间接入电阻，若该电阻的接入相当于在该输入端输入的电平为uI=UIL(max)，则该电阻称为关门电阻ROFF；若该电阻的接入相当于在该输入端输入的电平为uI=UIH(min)，则该电阻称为开门电阻RON。只要uIROFF，该输入端就相当于输入低电平；uIRON,该输入端就相当于输入高电平。.扇出系数。扇出系数反映TTL与非门
35、带同类门的能力。带灌电流负载时的扇出系数NOL：输出为低电平时，外接负载门的个数。与非门输出低电平时，负载门向本级门灌入电流，如果过载，会使本级门输出的低电平UOL升高。带拉电流负载时的扇出系数NOH：输出为高电平时，外接负载门的个数。与非门输出高电平时，本级门向负载门输出电流，如果过载，会使本级门输出的高电平UOH升高降低。.传输延迟时间。传输延迟时间反映与非门的开关速度。输出由高电平向低电平翻转所用的时间称为导通延迟时间tPHL；输出由低电平向高电平翻转所用的时间称为截止延迟时间tPLH。tPD称为传输延迟时间。(2)集电极开路的TTL与非门(OC门)。具有推拉式输出的普通的TTL与非门输
36、出端不允许直接相连，否则可能损坏器件，而在实际应用中，有时需要将多个门电路的输出端并联在一起使用，这样就产生了集电极开路门，简称OC门，其符号如图5-2-14所示。图5-2-14OC门逻辑符号 OC门在使用时，必须在输出端和电源之间外接上拉集电极负载电阻R，如图5-2-15所示。图5-2-15OC门外接上拉电阻 利用OC门主要实现以下两种功能：实现线与功能：实际上是在输入和输出之间实现了与或非的功能，如图5-2-16所示。图5-2-16用OC门实现线与功能 实现电平转换：主要用在TTL门和CMOS门的接口电路中。当用TTL门来驱动高电源电压的CMOS门时，TTL门输出的高电平与CMOS门要求输
37、入的高电平不匹配，可用OC门来与驱动CMOS门，如图5-2-17所示。图5-2-17OC门与CMOS门的接口(3)三态输出门(TSL)。三态门的电路结构和一般TTL与非门相同，但在其输入端加上一控制信号(EN或EN)，其输出除了高电平、低电平外，还有一种高阻态。其符号和功能如图5-2-18所示。三态门的输出端可以直接相连，但任一时刻只允许一个三态门的控制端为有效状态，否则会损坏器件。三态门主要用于计算机电路中构成数据总线。图5-2-18TSL门符号及功能 4)CMOS门电路(1)CMOS反相器。CMOS反相器是由一个PMOS管VP和一个NMOS管VN组成的，VN为驱动管，VP为负载管。正常工作
38、时，无论输出高电平或低电平，两管总是一管导道、一管截止，电源的输出电流为nA数量级，因此CMOS电路的功耗非常小。CMOS门电路的输出高电平UOHVDD，输出低电平UOL 0V。当CMOS反相器的VN和VP的特性对称时，则UTH=VDD/2，所以，输入噪声容限UNL=UNH=VDD/2。(2)漏极开路的CMOS门(OD门)。OD门和OC门一样，使用时输出端和电源之间外接上拉漏极电阻R，多个OD门输出端相连后可实现线与。(3)CMOS传输门。当传输门的一对控制端C接高电平VDD，C接低电平0时，传输门开启；而当C接低电平0，C接高电平VDD时，传输门关闭，输出呈现高阻态。由于MOS管结构对称，漏
39、极和源极可以互换使用，所以传输门可实现信号的双向传递。其符号和功能如图5-2-19所示。图5-2-19CMOS传输门符号及功能(4)CMOS三态输出门(TSL)。和TTL三态门一样,CMOS三态门输出也有三种状态：高电平、低电平和高阻态。(5)CMOS门电路特点。和TTL门电路相比，CMOS门电路的主要优点是：功耗低、噪声容限大(抗干扰能力强)、电源电压变化范围宽、输入阻抗高、扇出系数大。5)门电路闲置输入端的处理(1)TTL与非门闲置输入端的处理。悬空，但容易引入外来干扰；接VCC或高电平；当前级的驱动能力足够时，闲置输入端和有用输入端可以并联使用。(2)TTL或非门闲置输入端的处理。闲置输
40、入端和有用输入端并联使用；直接接地。(3)CMOS与非门闲置输入端的处理。闲置输入端应接VDD，不允许悬空；闲置输入端和有用输入端并联使用。(4)CMOS或非门多余输入端的处理。闲置输入端和有用输入端并联；闲置输入端通过电阻接地。CMOS门电路是电压控制器件，栅极电流为0，无论接地电阻为多大，其上电压都为0 V。模块模块3逻辑门电路的简单应用逻辑门电路的简单应用学习内容：学习内容：(1)逻辑函数几种常用的表示方法。(2)逻辑函数几种表示方法之间的关系。学习问题：学习问题：(1)逻辑函数有哪几种常用的表示方法？(2)逻辑函数几种表示方法之间怎样转换？(3)任务1中的三人表决电路有何不足之处？学习
41、要求：学习要求：(1)掌握逻辑函数几种常用的表示方法。(2)掌握逻辑函数几种表示方法之间的转换关系。(3)掌握简单逻辑门电路的设计方法。任务任务1设计三人表决电路设计三人表决电路(一一)任务要求任务要求设计一逻辑电路供三人(A、B、C)表决使用。每人有一按钮开关(常态为断开，表示“0”)，对于某个提案，如果他赞成，就按下按钮，按钮合上，表示“1”；如果不赞成，不按按钮，表示“0”。表决结果用指示灯(发光二极管LED)来表示，如果多数赞成，提案通过，则灯亮，Y=1；反之则不亮，Y=0。(二二)元器件元器件74LS00一片，74LS20一片，按钮开关三个，发光二极管一个，620 电阻一个。(三三)
42、任务内容任务内容(1)根据设计要求确定输入输出逻辑变量，列出真值表。(2)由真值表写出逻辑表达式。(3)化简逻辑表达式为最简与或式。(4)画出逻辑图，要求用与非门实现。(5)在面包板上插装出此逻辑电路，验证是否符合任务要求。(四四)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。任务任务2设计旅客列车出站指示电路设计旅客列车出站指示电路(一一)任务要求任务要求旅客列车分为特快、直快和慢车三种，火车站发车的优先顺序为特快、直快、慢车，在同一时间内，车站只能开出一列车。试设计能够实现上述要求的旅客列车出站指示电路，出站指示用发光二极管LED来表示。
43、如果允许特快列车出站，则红灯亮；允许直快列车出站，则黄灯亮；允许慢车出站，则绿灯亮。(二二)元器件元器件74LS00一片，74LS20一片，按钮开关三个，发光二极管红色、黄色、绿色各一个，620 电阻三个。(三三)任务内容任务内容(1)根据设计要求确定输入输出逻辑变量，列出真值表。(2)由真值表写出逻辑表达式。(3)化简逻辑表达式为最简与或式。(4)画出逻辑图，要求用与非门实现。(5)在面包板上插装此逻辑电路，验证是否符合任务要求。(四四)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。项目六触发器功能测试及简单应用 模块模块1触发器功能测试触
44、发器功能测试 模块模块2触发器的简单应用触发器的简单应用 模块模块1触发器功能测试触发器功能测试学习内容：学习内容：(1)基本RS触发器的工作原理和特点。(2)RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和T触发器的逻辑符号、逻辑功能、特性方程、触发方式及工作特点。(3)不同逻辑功能的触发器之间的相互转换。学习问题：学习问题：(1)触发器的两个基本特性是什么？(2)按逻辑功能的不同，触发器可分为哪几种类型？(3)按触发方式的不同，触发器可分为哪几种类型？(4)按电路结构的不同，触发器可分为哪几种类型？(5)基本RS触发器有哪两种常见的电路结构形式？说明它们有何不同。(6)和基本RS触发器相比，同
45、步RS触发器在电路结构上有何不同？(7)什么叫边沿触发器？它有什么优点？(8)如何将边沿JK触发器接成D触发器、T触发器和T触发器？(9)TTL边沿JK触发器和D触发器工作时，其直接置“0”端RD和直接置“1”端SD应处于什么状态？(10)什么叫主从触发器？它的工作特点是什么？学习要求：学习要求：(1)掌握基本RS触发器的工作原理和特点。(2)掌握RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和T触发器的逻辑符号、逻辑功能(特性表和特性方程)和触发方式(高电平、低电平、上升沿和下降沿触发)。(3)掌握触发器直接置0和直接置1的含义。任务任务1与非门构成的基本与非门构成的基本RS触发器触发器 及功能
46、测试及功能测试(一一)任务要求任务要求用与非门74LS00构成基本RS触发器，并测试其逻辑功能。(二二)任务内容任务内容(1)按图6-1-1所示连接电路，用与非门74LS00构成基本RS触发器。(2)元器件：74LS00一片，发光二极管两个，620 电阻两个，逻辑开关板一个，面包板一块。图6-1-1基本RS触发器(3)测试基本RS触发器的逻辑功能。按图6-1-1所示，将RD端和SD端分别接到两个逻辑电平开关上，按表6-1-1所示分别设置RD端和SD端的状态，观察LED的状态，记入表中，并写出Q端和Q端的状态(灯亮记“1”，灯灭记“0”)。(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研
47、究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。表表6-1-1基本基本RS触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 任务任务2JK触发器功能测试触发器功能测试(一一)任务要求任务要求测试74LS73JK触发器的逻辑功能。(二二)任务内容任务内容(1)74LS73芯片：如图6-1-2所示，74LS73内部集成了两个JK触发器，除了电源端VCC和地端GND公用外，异步置零端CLR和时钟端CP均为独立的。(2)元器件：74LS73一片,发光二极管两个，620 电阻两个，逻辑开关板一个，面包板一块。(3)画出测试电路原理图。图6-1-274LS73管脚排列图(4)测试JK触发器的逻辑功能。选择74LS73其
48、中一个触发器测试其功能。将信号发生器的矩形波脉冲选择开关置于“点脉冲”位置，按表6-1-2所示，CLR接11管脚为低电平“0”，接VCC端为高电平“1”，用逻辑电平开关确定J、K端的状态，接通电源，按点脉冲启动按钮，观察输出端发光二极管的状态，发光二极管亮记“1”，发光二极管不亮“0”，记入表6-1-2中。(5)总结JK触发器的功能。(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。表表6-1-2JK触发器的逻辑功能表触发器的逻辑功能表 任务任务3D触发器功能测试触发器功能测试(一一)任务要求任务要求用74LS73JK触发器构成D触发器，
49、并测试D触发器的逻辑功能。(二二)任务内容任务内容(1)把JK触发器构成D触发器，画出逻辑原理图。(2)元器件：74LS73一片，74LS00一片，发光二极管两个，620 电阻两个，逻辑开关板一个，面包板一块。(3)测试D触发器的逻辑功能。按照以上所设计的原理图测试D触发器的功能。将信号发生器的矩形波脉冲选择开关置于“点脉冲”位置，按表6-1-3所示，CLR接11管脚为低电平“0”，接VCC端为高电平“1”，用逻辑电平开关确定J、K端的状态，接通电源，按点脉冲启动按钮，观察发光二极管的状态，记入表6-1-3中。(4)总结D触发器的功能。(三三)任务结论任务结论根据测试与讨论的结果，写出实践研究
50、报告(目的、原理及方法、数据测试、分析及总结)。表表6-1-3D触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能【模块理论指导】1.模块基本要求掌握各种触发器的逻辑符号、逻辑功能、触发方式、特性方程、状态转换图；触发器波形图的画法。理解各种触发器的工作原理及异步置0和异步置1的优先概念。了解各种触发器的电路结构(基本RS触发器、同步触发器、边沿触发器和主从触发器)；不同功能的触发器之间的转换方法。2.模块重点和难点重点各种触发器的逻辑功能、触发方式(电平触发、边沿触发和主从触发)、特性方程；三种输入信号(CP时钟信号；RS、D、JK及T触发信号；异步置0、置1信号)的作用。难点触发器的工作原理；异步置0和异步
