调剂面试准备
《(04)光电综合》考查目标：
- 考察物理光学和数字电路的基础知识。
- 目的在于考察学生对物理光学基础知识和现代光电技术及仪器中所涉及的基本数字电路的了解情况和掌握程度。
网络上搜索，自己准备，毕竟调剂。
光的干涉衍射和偏振
光的衍射
光离开直线路径绕到障碍物或小孔后面传播的现象。
发生明显衍射的条件：只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象。
常见的衍射现象有单缝衍射，圆孔衍射和泊松亮斑等。
光的干涉
产生稳定干涉的条件：只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。
双缝干涉
两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。
光的偏振
太阳或灯泡所发出的光波，其方向很多，可能是水平的，竖直的，对角线的，如上图左下角红色的线，这是非偏振光。
偏振过滤器，即图中黑色方框，有一个偏振角，即图中蓝色线，只能让某一个方向的光波通过。如左边第一个蓝线只能让竖直方向的光波通过。多种方向的光波通过后只剩下一个方向，变成了偏振光。
但如果第二个偏振过滤器的偏振角并非垂直于剩下的电磁波，而是有一个角度呢？平行四边形法则，将剩下的光波分解成水平和垂直于偏振角的两个分量，垂直于偏振角的的被过滤掉了，剩下的就是水平的了。
数字逻辑电路的基本知识
半导体器件原理和输入输出特性
另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
- 物体导电性能取决于由自由电子浓度
导体原子核对电子的束缚较小，自由电子浓度高，导电性能好
绝缘体中大多数电子都被原子核束缚，自由电子浓度很低，导电性能差
半导体则介于两者之间，且易受外界因数的影响
- 价电子：半导体材料原子最外层的电子由于受原子核的束缚较小，比较容易变成自由电子。
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。
半导体的导电能力随温度、光照和掺杂等因素发生显著变化，这些特点使它们成为制作半导体元器件的重要材料。
本征半导体：纯净的单晶半导体。
价电子可以获得足够大的能量，挣脱共价键的束缚，游离出去，成为自由电子，并在共价键处留下带有一个单位的正电荷的空穴。这个过程称为本征激发。本征激发产生成对的自由电子和空穴，所以本征半导体中自由电子和空穴的数量相等。
价电子的反向递补运动等价为空穴在半导体中自由移动。因此，在本征激发的作用下，本征半导体中出现了带负电的自由电子和带正电的空穴，二者都可以参与导电，统称为载流子。
自由电子和空穴在自由移动过程中相遇时，自由电子填入空穴，释放出能量，从而消失一对载流子，这个过程称为复合。
自由电子（负电荷）：部分价电子挣脱共价键束缚离开原子而成为自由电子。自由电子可以在单晶体中自由移动。
空穴（正电荷）：失去价电子的共价键处留下一个空位，即空穴。
空穴的移动：相邻共价键中的电子在空位正电荷的吸引下会填补这个空位，即空位发生了移动。
空穴的移动实际上是束缚电子的反移动。
自由电子和空穴都可以参与导电，这是半导体不同于金属（只有自由电子）的区别之一。
本征激发：本征半导体受外界能量（热、电和光等）激发，同时产生电子、空穴对的过程。
本征半导体导电性能对温度的变化很敏感。本征载流子浓度随温度升高近似指数上升。本征半导体导电能力弱。禁带宽度越大，导电性能越差（绝缘性能越好)
N型半导体和P型半导体
本征激发产生的自由电子和空穴的数量相对很少，这说明本征半导体的导电能力很弱。
我们可以人工少量掺杂某些元素的原子，从而显著提高半导体的导电能力，这样获得的半导体称为杂质半导体。根据掺杂元素的不同，杂质半导体分为N型半导体和P型半导体。
N型半导体
在本征半导体中掺入五价原子，即构成N型半导体。N型半导体中每掺杂一个杂质元素的原子，就提供一个自由电子，从而大量增加了自由电子的浓度一一施主电离。
多数载流子一一自由电子
少数载流子一一空穴
但半导体仍保持电中性
P型半导体
在本征半导体中掺入三价原子，即构成P型半导体。P型半导体中每掺杂一个杂质元素的原子,就提供一个空穴,从而大量增加了空穴的浓度一一受主电离。
多数载流子一一空穴
少数载流子一一自由电子
但半导体仍保持电中性
本征半导体载流子受温度、光照影响大。杂质半导体载流子主要受掺杂浓度控制。
半导体电流
漂移电流：在电场的作用下，自由电子会逆着电场方向漂移，而空穴则顺着电场方向漂移，这样产生的电流称为漂移电流，该电流的大小主要取决于载流子的浓度，迁移率和电场强度。
扩散电流：半导体中载流子浓度不均匀分布时，载流子会从高浓度区向低浓度区扩散，从而形成扩散电流，该电流的大小正比于载流子的浓度差即浓度梯度的大小。
PN结
通过掺杂工艺，把本征半导体的一边做成P型半导体，另一边做成N型半导体，则P型半导体和N型半导体的交接面处会形成一个有特殊物理性质的薄层，称为PN结。
空间电荷区又称为耗尽区或势垒区。在掺杂浓度不对称的PN结中，耗尽区在重掺杂一边延伸较小，而在轻掺杂一边延伸较大。
MOS逻辑门电路
MOS管是金属（metal）、氧化物（oxide）、半导体（semiconductor）场效应晶体管。
CMOS：金属-氧化物-半导体互补逻辑门电路（数字集成器件）。
TTL是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transistor-Transistor-Logic），是数字集成电路的一大门类；它采用双极型工艺制造，具有高速度低功耗和品种多等特点。
ECL（Emitter-Coupled Logic）：射极耦合逻辑门电路。
CMOS逻辑门电路
非门：反相器？
组合逻辑设计
组合逻辑电路：对于一个逻辑电路，其输出状态在任何时刻只取决于同一时刻的输入状态，而与电路原来的状态无关。
- 确定逻辑功能，列出真值表
- 画出卡诺图，列出表达式
- 设计电路
触发器
在时钟脉冲边沿作用下的状态刷新称为触发。具有这种特性的存储单元电路称为触发器。
触发器的逻辑功能
D触发器
特征方程：
原理、变化也很简单，输出取决于D取值。
JK触发器
JK触发器是时钟边沿敏感的基本存储单元。
由其状态图分析得出：当上一状态为0时，输出取决于J，无论K为何值，J取0时，这次输出为0，J取1时下一状态就为1；若初始上一状态为1，输出取决于K，不论J取何值。
T触发器
计数功能的控制，当控制信号时，每来一个时钟脉冲，它的状态翻转一次（即0变1,1变0）；而当时，则不对时钟脉冲信号做出响应而保持状态不变。
SR触发器
时，触发器次态不确定，触发器将失去控制，
利用D触发器构成其他触发器
施密特触发器原理
施密特触发电路（简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号
进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内的噪声干扰电路的正常。如遥控接收线路，传感器输入电路都会用到它整形。
施密特触发器
一般的比较器只有一个作比较的临界电压，若输入端有噪声来回多次穿越临界电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换。
施密特触发器的输出电压经有两个电阻？分压后送回到运算放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压（上临界电压及下临界电压）形成的滞后电压范围内。即可避免噪声误触发电路。
特点
是能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲。同时，施密特触发器还可利用其回差电压来提高电路的抗干扰能力。它是由两级直流放大器组成。
应用
利用施密特触发器可以将非矩形波变换成矩形波（用施密特触发器实现波形变换）
利用施密特触发器可以恢复波形（用施密特触发器对脉冲整形）
利用施密特触发器可以进行脉冲鉴幅（用施密特触发器鉴别脉冲幅度）
时序逻辑设计
时序逻辑电路：电路在任一时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且与电路原来的状态有关。
整个时序电路由进行逻辑运算的组合电路和起记忆作用的存储电路两部分构成。存储电路可用触发器或锁存器组成。
时序电路是状态依赖的，故又称状态机。
时序电路具有以下主要特征：
- 组成
- 时序电路的输出信号由输入信号和电路的状态共同决定。
异步时序电路
定义：若电路中触发器的时钟输入端没有接在统一的时钟脉冲上，或电路中没有时钟脉冲，电路中各个存储单元的状态更新不是同时发生的。
根据电路是对脉冲边沿敏感还是对电平敏感，异步时序电路又分为：
- 脉冲异步时序电路（由触发器构成）
- 电平异步时序电路（由锁存器构成）
分析同步时序逻辑电路的一般步骤
- 根据电路列出方程组
- 列出状态表
- 画出状态图
- 画出时序图
- 逻辑功能分析
数字器件的使用和设计
设计一个18进制计数器
用CD4510（可同步加减计数器）、CD4511、数码管以及必要的逻辑门电路设计不同类型的18进制计数器
数据选择器（多路选择器）的4选1原理图
数据选择器根据给定的输入地址代码，从一组输入信号中选出指定的一个送至输出端的组合逻辑电路。有时也把它叫做多路选择器或多路调制器。
在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器或多路开关。
