数字电子技术基础总复习要点

一、 填空题

第一章

1、

2、

3、

4、

5、

6、 变化规律在时间上和数量上都是离散是信号称为数字信号。 变化规律在时间或数值上是连续的信号称为模拟信号。 不同数制间的转换。 反码、补码的运算。 8421码中每一位的权是固定不变的，它属于恒权代码。 格雷码的最大优点就在于它相邻两个代码之间只有一位发生变化。

第二章

1、

2、 逻辑代数的基本运算有与、或、非三种。 只有决定事物结果的全部条件同时具备时，结果才发生。这种因果关系称

为逻辑与，或称逻辑相乘。

3、 在决定事物结果的诸条件中只要有任何一个满足，结果就会发生。这种因

果关系称为逻辑或，也称逻辑相加。

4、 只要条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备时，结果一定发生。这

种因果关系称为逻辑非，也称逻辑求反。

5、 逻辑代数的基本运算有重叠律、互补律、结合律、分配律、反演律、还原

律等。举例说明。

6、

7、 对偶表达式的书写。 逻辑该函数的表示方法有：真值表、逻辑函数式、逻辑图、波形图、卡诺

图、硬件描述语言等。

8、 在n变量逻辑函数中，若m为包含n个因子的乘积项，而且这n个变量均

以原变量或反变量的形式在m中出现一次，则称m为该组变量的最小项。

9、 n变量的最小项应有2n个。

10、 最小项的重要性质有：①在输入变量的任何取值下必有一个最小项，而且

仅有一个最小项的值为1；②全体最小项之和为1；③任意两个最小项的乘积为0；④具有相邻性的两个最小项之和可以合并成一项并消去一对因子。

11、 若两个最小项只有一个因子不同，则称这两个最小项具有相邻性。

12、 逻辑函数形式之间的变换。（与或式—与非式—或非式--与或非式等）

13、 化简逻辑函数常用的方法有：公式化简法、卡诺图化简法、Q-M法等。

14、 公式化简法经常使用的方法有：并项法、吸收法、消项法、消因子法、配

项法等。

15、 卡诺图化简法的步骤有：①将函数化为最小项之和的形式；②画出表示该

逻辑函数的卡诺图；③找出可以合并的最小项；④选取化简后的乘积项。

16、 卡诺图法化简逻辑函数选取化简后的乘积项的选取原则是：①乘积项应包

含函数式中所有的最小项；②所用的乘积项数目最少；③每个乘积项包含的因子最少。

第三章

1、

2、 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。 CMOS电路在使用时应注意以下几点：①输入电路要采用静电防护；②输

入电路要采取过流保护；③电路锁定效应的防护。

3、 COMS电路的静电防护应注意以下几点：①采用金属屏蔽层包装；②无静

电操作；③不用的输入端不能悬空。

4、 CMOS电路的输入电路过流保护措施有：①信号源内阻太低时，在输入端

与信号源之间串接保护电阻；②输入端接有大电容时，在输入端与电容之间接入保护电阻；③输入端接长线时，在门电路的输入端接入保护电阻。 5、

6、 目前，应用最广泛的集成门电路有CMOS和TTL两大类。 集成门电路的外特性包含两个内容：①逻辑功能，即输入输出之间的逻辑

关系；②外部的电气特性，包括电压传输特性、输入特性、输出特性和动态特性等。

第四章

1、 根据逻辑功能的不同特点，可以将数字电路分成两大类，一类称为组合逻

辑电路，另一类称为时序逻辑电路。

2、 组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点是：任意时刻的输出仅仅取决于该

时刻的输入，与电路原来的状态无关。

3、 组合逻辑电路在电路结构上的特点是：只包含门电路，而没有存储（记忆）

单元。

4、 组合逻辑电路的分析步骤为：①根据逻辑图，逐级写出输入输入关系的逻

辑函数表达式；②利用公式法或卡诺图法化简逻辑函数；③将逻辑函数式转换为真值表的形式；④判明逻辑电路的逻辑功能。

5、 设计组合逻辑电路，就是根据给定的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功

能的最简逻辑电路。所谓最简就是指：电路所用的器件数最少、器件的种类最少、而且器件间的连线也最少。

6、 组合逻辑电路的设计步骤为：①进行逻辑抽象，列真值表；②将真值表转

换为逻辑函数表达式，并加以化简；③选定器件类型；④将逻辑函数变换为适当的形式；⑤画逻辑电路图；⑥工艺设计。

7、 常用的组合逻辑电路包括编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加

法器、函数发生器、奇偶校验器、奇偶发生器等

8、 门电路的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象称为竞争。有竞

争现象时不一定都会产生尖峰脉冲。

9、 由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象就称为竞争-冒险。

10、 消除竞争-冒险现象的方法有：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑

设计。

第五章

1、

2、 能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为触发器。 触发器必须具备以下两个基本特点：①具有两个能自行保持的稳定状态；

②在触发信号的操作下，根据不同的输入信号可以置1或0状态。

3、 由于电路结构形式的不同，触发信号的触发方式分为：电平触发、脉冲触

发、边沿触发三种。

4、 根据触发器逻辑功能的不同，触发器分为：SR触发器、JK触发器、D触

发器、T触发器等。

5、 电平触发方式的特点是：①只有当CLK变为有效电平时，触发器才能接受

输入信号，并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态；②在CLK=1的全部时间里，S和R状态的变化都可能引起输出状态的改变。

6、 脉冲触发方式的特点是：①触发器的翻转分两步动作。第一步，在CLK=1

期间主触发器接收输入信号，从触发器不动；第二步，CLK边沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转；②在CLK=1的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。

7、

8、

9、 SR触发器的特性表为：（00维持、01置0、10置1、11不定）。 SR触发器的特性方程为：Q*=S+R’Q,SR=0 SR触发器的状态转换图为：

10、 JK触发器的特性表为：（00维持、01置0、10置1、11翻转）。

11、 JK触发器的特性方程为：Q*=JQ’+K’Q。

12、 JK触发器的状态转换图为：

13、 T触发器的特性表为：（0维持、1翻转）。

14、 T触发器的特性方程为：Q*=TQ’+T’Q。

15、 T触发器的状态转换图为：

16、 D触发器的特性表为：（0置0、1置1）。

17、 D触发器的特性方程为：Q*=D。

18、 D触发器的状态转换图为：

第六章①②③④⑤⑥

1、 任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来

的状态。具备这种逻辑功能特点的电路称为时序逻辑电路。

2、 时序电路在电路结构上有两个显著的特点：第一，时序电路通常包含组合

电路和存储电路两个组成部分，而存储电路是必不可少的；第二，存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。

3、 时序电路中有分同步时序电路和异步时序电路。在同步时序电路中，所有

触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的。而在异步时序电路中，触发器状态的变化不是同时发生的。

4、

5、 时序电路的逻辑功能可以用输出方程、驱动方程和状态方程全面描述。 分析同步时序电路一般按如下步骤进行：①从给定的逻辑图中写出每个触

发器的驱动方程；②将得到的这些驱动方程代入相应触发器的特性方程，得出每个触发器的状态方程，从而得到，由这些状态方程组成的整个时序电路的状态方程组；③根据逻辑图写出电路的输出方程。

6、

二、 综合题（类型）

1、

2、

3、

4、 逻辑函数的恒等式证明 用卡诺图化简逻辑函数。 逻辑图、输出函数表达式、波形图、卡诺图、真值表之间的互换。 组合逻辑电路的分析。（也可以是其中某1-2个步骤）

5、

6、

7、

8、

9、 组合逻辑电路的设计。（也可以是其中某1-2个步骤） 8-3线编码器的扩展。（p.171例题4.3.1） 3-8线译码器的扩展。（p.177例题4.3.2） 用3-8译码器和门电路产生多输出逻辑函数（p.212习题4.12） 根据输入信号波形图和CLK波形图，画触发器输入波形图。（习题5.8、

5.9、5.11、5.16、5.26等）

10、 时序逻辑电路的状态转换表与状态转换图的互换。

11、 时序逻辑电路的分析。（p.346习题6.2、6.3、6.5、6.12、6.17）

 

第二篇：电力电子技术复习要点

复习要点

基本概念：

电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。

电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术主要用于电力变换。

电力包括交流和直流两种。从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。 电力变换通常可分为四大类：交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流。 进行电力变换的技术称为变流技术。

通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两大分支。变流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术。

电力电子器件应用技术：用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，及构成电力电子装置和电力电子系统的技术，是电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。 电力电子器件制造技术：是电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。

对于信息电子，器件既可工作在放大状态，也可处于开关状态；而电力电子总处在开关状态，为避免功率损耗过大。这是电力电子技术的一个重要特征。

电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等电力系统和电气工程

通常把电力电子技术归属于电气工程学科。它在电气工程学科中是一个最为活跃的分支，其不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。

控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统的性能满足各种需求。

电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带。

控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。

以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一，而电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。

计算机的作用比做人脑。电力电子技术可比做人的消化系统和循环系统。消化系统对能量进行转换（把电网等的“粗电”变成“精电”），再由循环系统把转换后的能量传送到大脑和全身。电力电子技术连同运动控制一起，可比做人的肌肉和四肢，使人能够运动和从事劳动。

电力电子技术的诞生以19xx年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志。 IGBT是MOSFET和BJT的复合，它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于一身，性能十分优越，使之成为现代电力电子技术的主导器件。

模块：为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件 做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。

功率集成电路：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前其功率都还较小，但代表了电力电子技术发展的一个重要方向。

传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新

能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。

太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。

为了合理地利用水力发电资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。

超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。

电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。

电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。

主电路（main power circuit）——电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路

电力电子器件（power electronic device）——可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件

同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：

(1) 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数

(2) 电力电子器件一般都工作在开关状态

(3) 实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。

(4)为保证不致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。

电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。

主电路中的电压和电流一般都较大，而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在主电路和控制电路连接的路径上，如驱动电路与主电路的连接处，或者驱动电路与控制信号的连接处，以及主电路与检测电路的连接处，一般需要进行电气隔离，而通过其它手段如光、磁等来传递信号。

按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类：

(1) 半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断

(2) 全控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。

(3) 不可控器件——不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路

按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类：

电流驱动型——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。

电压驱动型——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制

按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：

单极型器件——由一种载流子参与导电的器件

双极型器件——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件

复合型器件——由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件

普通二极管，多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5?s以上。但正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上

快恢复二极管，恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5?s以下）的二极管，也简称快速二极管

肖特基二极管，以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管。反向恢复时间很短（10~40ns），在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管。其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高。

晶闸管是一个三端四层结构的半导体元件。主要有螺栓形和平板形两种封装结构，均引出阳极A、阴极K和门极G。晶闸管导通的工作原理可以用双晶体管模型来解释，当外电路向门极注入电流时，双晶体管形成强烈的正反馈，进入完全饱和导通状态，晶闸管导通。

晶闸管在导通之后，如果撤掉门极电流，晶闸管由于内部已形成了强烈的正反馈仍然维持导通状态。

若要使晶闸管关断，必须去掉阳极所加的正向电压，或给阳极施加反压，或设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下，晶闸管才能关断。

晶闸管在正常的门极控制导通之外，可能导通的情况：

? 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应

? 阳极电压上升率du/dt过高

? 结温较高

? 光直接照射硅片，即光触发

晶闸管的基本特性

? 承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通

? 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通

? 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用

? 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下

通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍

晶闸管在环境温度为40?C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值定为晶闸管的额定电流。使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管。应留一定的裕量，一般取1.5~2倍。

维持电流 IH

——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。

一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则IH越小。

擎住电流 IL

—— 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4倍。

断态电压临界上升率du/dt

指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。

通态电流临界上升率di/dt

指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。

IGBT的特性和参数特点

(1)开关速度高，开关损耗小。在电压1000V以上时，开关损耗只有GTR的1/10，与电力MOSFET相当

(2)相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力

(3)通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域

(4) 输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似

(5) 与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点

20世纪xx年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块 可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性

对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求

将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路。

功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热的处理。

电力电子装置可能的过电压—外因过电压和内因过电压

外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因

(1) 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起

(2) 雷击过电压：由雷击引起

内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程

(1) 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压

(2) 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压

过电流分过载和短路两种情况。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作

晶闸管的串联

目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联

问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀

静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等 承受电压高的器件首先达到转折电压而导通，使另一个器件承担全部电压也导通，失去控制作用

反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿

均压措施

挑选特性参数尽量一致的器件。

采用电阻实现静态均压。

采用阻容实现动态均压。

晶闸管的并联

目的：多个器件并联来承担较大的电流

问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀

均流措施

挑选特性参数尽量一致的器件。

采用均流电抗器。

用门极强脉冲触发也有助于动态均流。

当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。

变换电路：

对于电力电子变换电路，必须要理解各种电路的原理和概念，会分析电路、会画波形等。下面是要求掌握的各种电路及概念。

1、单相整流电路

单相半波整流电路

单相桥式整流电路

单相桥式半控整流电路

单相全波整流电路

2、三相整流电路

三相半波整流电路

三相桥式整流电路

三相桥式整流电路逆变状态

变压器漏感对整流电路的影响

3、DC/DC变换电路

Buck电路

Boost电路

4、逆变电路

单相半桥逆变电路

单相全桥逆变电路

三相桥式逆变电路

多重逆变电路

5、交流电力控制电路

单相调压电路

调功电路

驱动控制电路：

晶闸管触发电路分析（以教材中“同步信号为锯齿波的触发电路”为重点理解） IGBT驱动电路理解（教材P200）