模拟电子课程学习指导资料

《模拟电子技术基础》课程学习指导资料适用专业：电气工程及其自动化适用层次：专升本（业余）四川大学网络教育学院二零零三年十一月第一部分课程的学习目的及总体要求一、课程的学习目的今天，人类已进入信息时代，信息的处理已离不开电子技术。人们每天都要同各种电子器件和电子设备打交道。电子技术是一门应用性很强的课程，理论与工程实际紧密相连，在自动控制、检测技术、计算机等许多学科领域中都得到很广泛的应用。电子技术的基本任务可称之为“信号的产生、信号的传输、信号的处理”。任务的完成取决于对电子器件、电子电路、电子系统的性能的研究。按照功能和构成原理的不同，电子电路可分为模拟电子技术和数字电子技术两大类。模拟电子技术主要讨论模拟电路的分析与设计的方法，为进一步学习电子类、通讯类、电气类、计算机类的其它课程打下基础，培养学生能够掌握电子电路的基本概念、基本器件，学会各种分离集成单元电路、小型电子系统的功能及其应用。着重培养学生的分析能力，启发学生的思维开拓能力和创新能力，培养出“厚基础、宽专业、重应用”复合型的人才。先修课程:高等数学、电路二、课程的总体要求掌握基本器件、基本电路的工作原理、主要特性、以及电路之间的互连匹配后，能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对较简单的单元电路进行设计。第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章绪论1、本章学习要求(1)应熟悉内容：电子系统与信号的基本知识(2)应掌握内容：放大电路的基本知识(3)应熟练掌握内容：无2、本章重点难点分析：输入电阻的物理意义是其大小决定放大电路从信号源吸取信号幅值的大小，其值越大于信号源电阻，放大电路所得到的信号就越大。因此一般要求放大电路的输入电阻应大于信号源电阻。输出电阻的大小决定它带负载能力的大小，他不应将负载考虑在内。因此，计算时，一定将负载开路。3、本章典型例题分析：例：某放大电路输入电阻为10K，如果用1A电流源驱动，放大电路短路输出为10mA，开路输出电压为10V。求放大电路接4K负载时的电压增益Av，电流增益Ai。解：2000)/(800)/(,R,IV11010/10'''O3SLOOiiSLOLOVLSOIRRVARIRRRVAKAVR则负载电阻为，输入电流为为设放大电开路输出电压输出电阻：4、本章作业：1.1.1、1.1.3、1.2.2、1.2.4、1.2.6第二章半导体二极管及其基本电路1、本章学习要求（1）应熟悉的内容半导体的物理知识，PN结的形成过程（2）应掌握的内容PN结的特性：PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结V--I特性可表达为)1e(TSVVIIPN结V--I特性图如右图所示：二极管的参数：1）大整流电流IF2）向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM（3）熟练掌握内容：二极管的模型分析法根据二极管的单向导电性判断二极管导通与截止2、本章重点难点分析：难点：根据PN结在外加电压下内部载流子的运动规律来理解PN结的单向导电性。重点：在开关电路中，如何判断二极管是导通的还是截止的方法如下：对于单只二极管而言，首先将二极管断开，进行计算VP、VN的电压值，若VP＞VN，则二极管是导通的；若VP＜VN，则二极管是截止的。对于并联二极管而言，首先将二极管断开，分别进行计算VPN1、VPN2的电压值，max(VPN1、VPN2)并且大于0，则正向电压值大的二极管先导通，余下的被钳位。稳压二极管的稳压过程及稳压的工作区域。（3）本章典型例题分析例1：设硅稳压管DZ1和DZ2的稳定电压分别为5V和10V，试求下列各图中的输出电压VO。已知硅稳压管的正向压降为0.7V。解：（a）在图中，DZ1和DZ2工作在反向击穿区，因此VO的电压值为：VO=VZ1+VZ2=5+10=15V；（b）在图中，DZ1和DZ2工作在正向导通区，因此VO的电压值为：VO=0.7+0.7=1.4V；（c）在图中，考虑到VZ1＜VZ2，DZ1反向击穿后VZ1=5V，此时DZ2处于截止状态，因此VO的电压值为：VO=VZ1=5V；（d）在图中，DZ2工作在正向导通区，DZ1处于截止状态，考虑因此VO的电压值为：VO=0.7V。例2电路如图所示，稳压管Dz的稳定电压Vz=8V，限流电阻R=3K，设I=I=15sintV，试画出O的波形。解：波形如图所示；正向导通，时，截止，时，；反向击穿，时，截止，时，VvDVvvvDvVvDVvvvDVVvOZIIOZIOZZIIOZZI7.07.0;07.08;)8(05、本章作业：2.4.3、2.4.8、2.4.13、2.5.2第三章半导体三极管极放大电路1、本章学习要求（1）应熟悉的内容三极管的电流分配、放大原理及三极管的特性曲线和主要参数正确理解放大电路工作点稳定问题，放大电路的频率响应，研究放大器频率响应的目的及影响放大器频率响应的因素。（2）应掌握的内容放大电路三种基本组态（共射、共集）组成及工作原理。通过图解法，掌握如何确定静态工作点（Q），以及工作点对各种失真的影响，并学会分析动态范围。共集电极电路的特点：共集电极电路也称电压跟随器，电压增益小于1而接近于1；输出电压与输入电压同相；输入电阻高；输出电阻低；通常应用于输入极或输出极。（3）应熟练掌握的内容微变等效电路分析方法是分析放大器的一个重要工具。要牢固掌握用H参数等效电路计算放大器的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。在工作点稳定电路中，掌握射极偏置电路。输出特性曲线可以分为三个区域饱和区——此时发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。截止区——相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区——iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏，电压大于0.7V左右(硅管)判断一个电路是否具有放大能力的原则：1)必须满足BJT三极管放大的外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置；2)外加输入信号不能被短接，必须加在发射结上；3)输出信号能从输出端取出（一般指电压量）；4)没有外加信号时，一定要有合适的静态工作点。2、本章重点难点分析重点：判断三极管的工作状态：导通、截止、饱和。当VBE0.5V时,IC=0,VCE接近VCC,截止。VBE0.75、VCE1V或IBVCC/RC，饱和。否则，导通确定三极管的动态范围：当工作点在放大区的中点时，三极管具有最大的动态范围，若不在中点，以小的范围计算。判断组态：根据信号的流向，基极进，集电极出，共射组态。射极进，集电极出，共基组态。基极进，射电极出，共集组态。注意：集电极不可能作输入端，分清组态对于复杂电路的分析分常重要。难点：计算放大电路动态指标，特别注意射极是否接有偏置电阻、是否接有旁路电容的动态指标计算的区别。3、本章典型例题分析例：教材P141图题3.2.1例：测量三极管三个电极对地电位如图3.21所示，试判断三极管的工作状态。答案：(a)放大状态(b)截止状态(c)饱和状态例：下图画出了某单管共射放大电路中BJT三极管的输出特性和直流、交流负载线，由此可得出：1)电源电压VCC=（）；静态集电极电流ICQ=()，集电极电压VCEQ=();2)集电极电阻RC=(),负载电阻RL=()；3)放大电路最大不失真输出正弦电压有效值约为（）；4)要使放大电路不失真，基极正弦电流的振幅应小于（）。答案：1）VCC=6V；ICQ=1mA,VCEQ=3V；2）RC=3KΩ，RL=3KΩ；3）VO=25.1≈1V；4）因为IBQ=20μA，为防止放大器产生截止失真，基极电流振幅应小于20μA。例：共发射极交流基本放大电路如下图所示：静态工作点的求法：VCC′=VCCRb2/(Rb1+Rb2)IB=(VCC′－VBE)/[Rb′+(1+)Re]Rb′=Rb1∥Rb2IC=IBVC=VCC－ICRcVCE=VCC－ICRc－IERe=VCC－IC(Rc+Re)(a)直流通路(b)用戴维定理进行变换交流计算根据图的微变等效电路，有b..cIIRL′=Rc∥RL电压放大倍数AvAv=io/VV=－βRL’/rbe输入电阻Ri：Ri=iiIV/=rbe//Rb1//Rb2≈rbe=rbb’+(1+β)26mV/IE=300Ω+(1+β)26mV/IE输出电阻Ro：Ro=rce∥Rc≈Rc第四章场效应管1、本章的学习要求（1）应熟悉的内容Ebb'bebe.ib.mV/26)1(/IrrrVI场效应管是一种单极型器件，熟悉场效应管内部的放大原理（栅源电压对漏极电流的控制作用）。各种场效应管的结构区别。（2）应掌握的内容掌握其参数和特性曲线，对其构成的放大电路与双极型三极管相对应，掌握其微变等效电路分析法。（3）熟练掌握的内容2、本章重点难点分析重点：利用场效应管的特性进行识别难点：用小信号模型进行动态指标计算，特别注意rg的处理。3、本章典型例题分析4、本章作业4.1.3、4.3.1、4.4.2、4.4.5第五章功率放大器1、本章的学习要求（1）应熟悉的内容功率放大器的主线是功率、效率和非线性失真三方面的问题。熟悉放大器的三种工作状态——甲类、乙类和甲乙类的工作特点（2）应掌握的内容乙类互补功率放大电路如图右图所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。当输入信号处于负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周、一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。如图上图所示。掌握甲乙类单电源互补功放的原理（3）应熟练掌握的内容熟悉功率、效率、功耗等的计算。最大输出功率VK=1/2VCC，D1、D2给三极管提供偏置防止交越失真。R2、R1用于调整T1工作点。其工作原理同上，只是每个功放管的工作电压是电源的一半。C3、R3自举电路L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVPL2omLomomooo222=RVRVVIVP管耗效率2、本章重点难点分析重点：分清各类放大器工作状态的特点难点：功放指标的计算。最大管耗与最大输出功率的关系。最大管耗与最大功率并非同一时间出现。3、本章典型例题分析P204例5.2.14、本章作业5.1.15.2.35.3.3第六章集成电路运算放大器1、本章学习目的（1）本章应熟悉内容差分式放大器是多级直接耦合放大器的重要组成单元，熟悉电路特点——抑制零点漂移，简单运放的组成结构框图和主要技术指标。熟悉组成集成运放的各种电流源T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR电源供给的功率PV时，CComVV2L2CCVmRVPToV=PPPLomCC2RVVCComVo4=VVPP%78.54时，CComVVomT1m2.0PP集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如图所示。1)输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入、双端输出的形式。2)中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。3)互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。4)偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。模拟集成放大器的符号（2）掌握的内容四种输入输出方式的特