《模擬電子技術(shù)》教案六章七章

河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院

2015—2016學(xué)年第二學(xué)期《電工電子技術(shù)》學(xué)科

授課教案

系（部）機(jī)電系總學(xué)時(shí)168

專業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化班級(jí)機(jī)電一體化

已授學(xué)時(shí)_60_本學(xué)期計(jì)劃學(xué)時(shí)108

任課教師楊艷玲

教研室自動(dòng)化教研室

日期2016.2.20

第6章二極管和晶體管

【內(nèi)容提要】本章主要闡述半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性、二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管、

光電器件等基本結(jié)構(gòu)和基本特性以及主要參數(shù)。

【教學(xué)重點(diǎn)】半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性、二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管、光電器件等

基本結(jié)構(gòu)和基本特性

【教學(xué)難點(diǎn)】半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性、二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管、光電器件等

基本結(jié)構(gòu)和基本特性

【課時(shí)分配】4學(xué)時(shí)教學(xué)

【課后分析】本章為基礎(chǔ)部分，在講授過程中注重實(shí)例分析，這樣才有助于學(xué)

生對(duì)器件的基本結(jié)構(gòu)和特性有更進(jìn)一步的理解和應(yīng)用。習(xí)題課上

注重一題多解法和比較法。他們對(duì)這一章的掌握程度較為熟練，

這為下一張章的內(nèi)容打下了較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

向?qū)щ娦浴?/p>

1.PN結(jié)外加正向電壓

PN結(jié)外加正向電壓的接法是P區(qū)接電源的正極，N區(qū)接電源的負(fù)極。這時(shí)外加電壓

形成電場的方向與自建場的方向相反，從而使阻擋層變窄，擴(kuò)散作用大于漂移作用，多

數(shù)載流子向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散形成正向電流，方向是從P區(qū)指向N區(qū)。如圖2.3所示這

時(shí)的PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)，它所呈現(xiàn)的電阻為正向電阻，正向電壓越大，電流也越大。

它的關(guān)系是指數(shù)關(guān)系：

(外電場外電場)

e

NP十十ee

leNP

le

自建場’自這場,

IE

圖10..3圖10.4

其中：ID為流過PN結(jié)的電流，U為PN結(jié)兩端的電壓，

UT=kT/q稱為溫度電壓當(dāng)量，其中，k為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，q為電子電

量，在室溫下(300K)時(shí)UT=26mv,IS為反向飽和電流。

2.PN結(jié)外加反向電壓

它的接法與正向相反，即P區(qū)接電源的負(fù)極，N區(qū)接電源的正極。此時(shí)的外加電壓

形成電場的方向與自建場的方向相同，從而使阻擋層變寬，漂移作用大于擴(kuò)散作用，少

數(shù)載流子在電場的作用下，形成漂

移電流，它的方向與正向電壓的方向相反，所以又稱為反向電流。因反向電流是少

數(shù)載流子形成，故反向電流很小，即使反向電壓再增加，少數(shù)載流子也不會(huì)增加，反向

電壓也不會(huì)增加，因此它又被稱為反向飽和電流。即：ID=TS

此時(shí)，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，呈現(xiàn)的電阻為反向電阻，而且阻值很高。

由以上我們可以看出：PN結(jié)在正向電壓作用下，處于導(dǎo)通狀態(tài)，在反向電壓的作

用下，處于截止?fàn)顟B(tài)，因此PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>

u_

它的電流和電壓的關(guān)系通式為：L=K(e為一1)

它被稱為伏安特性方程，如圖2.5(3)所示為伏安特性曲線。

(3)

圖10.5

9.2晶體二極管

一、晶體二極管基本結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上引線和管殼構(gòu)成的。它的類型很多。

1、按制造材料分：硅二極管和緒二極管。

2、按管子的結(jié)構(gòu)來分有：點(diǎn)接觸型二極管和面接觸型二極管。

二極管的邏輯邏輯符號(hào)

為：陽極一A陰極

二、二極管的伏安特性曲線

I=f(U)

1、正向特性

當(dāng)正向電壓低于某一數(shù)值時(shí)，正向電流很小，只有當(dāng)正向電壓高于某一值時(shí)，二極

管才有明顯的正向電流，這個(gè)電壓被稱為導(dǎo)通電壓,我們又稱它為門限電壓或死區(qū)電壓,

一般用U0N表示,在室溫下,硅管的UON約為0.6—0.8V,褚管的UON約為0.1—0.3v,

我們一般認(rèn)為當(dāng)正向電壓大于UON時(shí)，二極管才導(dǎo)通。否則截止。

圖10.6

2、反向特性

二極管的反向電壓一定時(shí)，反向電流很小，而且變化不大(反向飽和電流)，但反向

電壓大于某一數(shù)值時(shí)，反向電流急劇變大，產(chǎn)生擊穿。

3、溫度特性

二極管對(duì)溫度很敏感，在室溫附近，溫度每升高1度，正向壓將減小2—2.5mV,

溫度每升高10度，反向電流約增加一倍。

三、二極管的主要參數(shù)

我們描述器件特性的物理量，稱為器件的特性。二極管的特性有：

1、最大正向電流IF

它是二極管允許通過的最大正向平均電流。

2、最大反向工作電壓UR

它是二極管允許的最大工作電壓，我們一般取擊穿電壓的一般作UR

3、反向飽和電流IR

二極管未擊穿時(shí)的電流，它越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩?/p>

9.3穩(wěn)壓二極管

一、硅穩(wěn)壓管的特性

1、符號(hào)+陽

SZ

I

-陰

2、伏安特性

I二f(u)

⑴反向曲線陡直

⑵工作于反向擊穿區(qū)(反向聯(lián)結(jié))

(3)△員小，大,Rz=AU/AL

(4)可串D,來提高穩(wěn)壓值

⑸必不可并聯(lián)使用

①U,高的不導(dǎo)通，用不上

②U,低的因過載而損壞

⑹同一型號(hào)的D,其穩(wěn)壓值不同(范圍)

二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)

(1)穩(wěn)定電壓Uz

(2)電壓溫度系數(shù)au

(3)動(dòng)態(tài)電阻rz

(4)穩(wěn)定電流Iz

(5)最大允許耗散功率這PZM

【例10.1】在圖10.7電路中，圖10.7圖10.8

穩(wěn)壓管的IZM=18mA,Uz=12V,R=1.6KQ

通過穩(wěn)壓電流Iz等于多少？R是限流電阻，

其值是否合適？

解：Iz=(20-12)/(1.6X103)A=5mA

Iz<IZM,電阻值合適

【例10.2】圖10.8中一硅穩(wěn)壓二極管電路，其中未經(jīng)穩(wěn)壓的直流輸入電壓U1=18V,

R=1K。穩(wěn)定電壓UZ=10V動(dòng)態(tài)電阻及未被擊穿反向電流忽略。

求，1)Uo,IoI,Iz

2)RL值降到多少時(shí)，電路的輸出不穩(wěn)定？

分析：硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)，必須被反向擊

穿，條件時(shí)穩(wěn)壓管接點(diǎn)，在穩(wěn)壓管斷開時(shí)電壓大于其穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓管擊穿，使輸出電

壓穩(wěn)定，故U°=Uz=10VIo=Uo/RL=lO/5=5MA1=(Uz-U0)/R=8MAIZ=I-IO=3MA

Rl

U]<Uz

當(dāng)R+瑾時(shí)，二極管不能擊穿電路不能穩(wěn)壓。

RRL<1.25KQ

<10

R+RL

9.4晶體三極管

一、三極管的結(jié)構(gòu)

通過工藝的方法,把兩個(gè)二極管背靠背的連接起來級(jí)組成了三極管。按PN結(jié)的組合

方式有PNP型和NPN型，它們的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)圖分別為：如（1）、（2）所示

基電極c

基板b

發(fā)射極ej⑵

不管是什麼樣的三極管，它們均包含三個(gè)區(qū)：發(fā)射區(qū)，基區(qū)，集電區(qū)，同時(shí)相應(yīng)的引出

三個(gè)電極：發(fā)射極，基極，集電極。同時(shí)又在兩兩交界區(qū)形成PN結(jié)，分別是發(fā)射結(jié)和

基點(diǎn)結(jié)。

二、三極管的電流放大作用

我們知道，把兩個(gè)二極管背靠背的連在一起，是沒有放大作用的，要想使它具有

放大作用，必須做到一下幾點(diǎn)：

?發(fā)射區(qū)中摻雜

?基區(qū)必須很薄

?基電結(jié)的面積應(yīng)很大

?工作時(shí)：發(fā)射結(jié)應(yīng)正向偏置，集電結(jié)應(yīng)反向偏置

載流子的傳輸過程，因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正向偏置，且發(fā)

射區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s，所以發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子擴(kuò)散注入至

基區(qū)，又由于集電結(jié)的反向作用，故注入至基區(qū)的載流

子在基區(qū)形成濃度差，因此這些載流子從基區(qū)擴(kuò)散至集

電結(jié)，被電場拉至集電區(qū)形成集電極電流。而留在基區(qū)

的很少，因?yàn)榛鶇^(qū)做的很薄。

我們再用圖形來說明一下，如圖（3）所示：

電流的分配關(guān)系⑶

由于載流子的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生相應(yīng)電流，它們的關(guān)系如下:

1C50=（1+6）1cso

其中：ICEO為發(fā)射結(jié)少數(shù)載流子形成的反向飽和電流;

ICBO為IB=0時(shí)，集電極和發(fā)射極之間的穿透電流。

a為共基極電流的放大系數(shù)，6為共

發(fā)射極電流的放大系數(shù)。它們可定義為:

?=夕}

1B

放大系數(shù)有兩種（直流和交流），但我們一般認(rèn)為，它們二者是相等的，不區(qū)分它

們

三、三極管的特性曲線

它的特性曲線與它的接法有關(guān)，在學(xué)習(xí)之前，我們先來學(xué)習(xí)一下它的三種不同接法。

（1）共基極，如圖（1）所示

（2）共發(fā)射極如圖（2）所示

（3）共集電極如圖（3）所示

我們以NPN管共發(fā)射極為例:

1.輸入特性

IB==吊數(shù)

它與PN結(jié)的正向特性相似，三極管的兩個(gè)PN結(jié)相互影響，因此，輸出電壓UCE對(duì)輸入

特性有影響，

且UCE〉1,時(shí)這兩個(gè)PN結(jié)的輸入特性基本重合。我們用UCE=0和UCE>=1,兩條曲線表示,

如圖（4）所示

2.輸出特性

1C=WB)*=常數(shù)

它的輸出特性可分為三個(gè)區(qū)：(如圖(5)的特性曲線)

⑴截止區(qū)：IB〈=O時(shí)，此時(shí)的集電極電流近似為零，管子的集電極電壓等于電源電壓,

兩個(gè)結(jié)均反偏

⑵飽和區(qū)：此時(shí)兩個(gè)結(jié)均處于正向偏置，UCE=O.3V

⑶放大區(qū):此時(shí)IC=BIB,IC基本不隨UCE變化而變化，此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

四、三級(jí)管主要參數(shù)

1.放大系數(shù)

它主要是表征管子放大能力。它有共基極的放大系數(shù)和共發(fā)射極的放大系數(shù)。它們二者

的關(guān)系是：

a=-B-§a=-a-

1+/?1-￡

2.極間的反向電流(它們是有少數(shù)載流子形成的)

(1)：基電極一基極的反向飽和電流。

(2)ICEO：穿透電流，它與ICBO關(guān)系為：ICEO=(1+0)ICBO

河吐犍源職業(yè)技木老浣教案

課程名稱：電工電子技術(shù)任課教師：楊艷玲

授課時(shí)間

第工周第3講

本講課題復(fù)習(xí)本章內(nèi)容和本章習(xí)題

教學(xué)目的

要求

教學(xué)重點(diǎn)

難點(diǎn)

教學(xué)方法

與

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新

本講小結(jié)

與講解本章習(xí)題

作業(yè)

本章小結(jié)

1、半導(dǎo)體的特性

（1）熱敏性：溫度敏感元件（熱敏電阻）

（2）光敏性：光敏元件（光敏電阻、二極管、三極管、電池）

（3）摻雜性

2、PN節(jié)的形成和PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

3、晶體二極管基本結(jié)構(gòu)和二極管的伏安特性曲線

半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上引線和管殼構(gòu)成的。它的類型很多。

1、按制造材料分：硅二極管和緒二極管。

2、按管子的結(jié)構(gòu)來分有：點(diǎn)接觸型二極管和面接觸型二極管。

二極管的邏輯邏輯符號(hào)

為：陽極一A陰極

4、硅穩(wěn)壓管的特性

（1）、符號(hào)|+陽

'-陰

（2）、伏安特性I=f（U）

①反向曲線陡直

③工作于反向擊穿區(qū)（反向聯(lián)結(jié)）

③△Uz小，大,Rz=AUz/AL

④可串D,來提高穩(wěn)壓值

5、三極管的結(jié)構(gòu)和三極管的電流放大作用

⑴.輸入特性

（2）.輸出特性

第10章基本放大電路

【內(nèi)容提要】本章主要介紹共發(fā)射極放大電路的組成電路及其電路的靜態(tài)和動(dòng)

態(tài)分析，放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的確定和穩(wěn)定

【教學(xué)重點(diǎn)】共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析以及放大電路中如何穩(wěn)定靜

態(tài)工作點(diǎn)。

【教學(xué)難點(diǎn)】共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)和圖像分析，放大電路靜

態(tài)工作點(diǎn)的確定和穩(wěn)定

【課時(shí)分配】8學(xué)時(shí)教學(xué)+2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)=10學(xué)時(shí)

【課后分析】本章為重點(diǎn)章節(jié)，在講授過程中注重基本圖形的確定和相關(guān)圖形

的分析方法，把所學(xué)知識(shí)靈活使用，通過習(xí)題的講解，讓學(xué)生打

到舉一反三的目的。需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更好的理解本章的實(shí)質(zhì)與

生活中密切相關(guān)的應(yīng)用舉例。

河光犍源職業(yè)技木老浣散案

課程名稱：電工電子技術(shù)任課教師：楊艷玲

授課時(shí)間

第巫周第L講

第10章基本放大電路

本講課題

10.1共發(fā)射極放大電路的組成

1、掌握基本交流放大電路、了解其元件作用并能進(jìn)行分析與

教學(xué)目的計(jì)算

要求2、理解放大電路中各電流和電壓的符號(hào)不同表示含義

教學(xué)重點(diǎn)

重點(diǎn)：直流通路和交流通路

難點(diǎn)

教學(xué)方法

與講授法

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新復(fù)習(xí)三極管的電流放大作用

本講小結(jié)

與?2261、2

作業(yè)

第10章基本放大電路

放大電路的功能是利用三極管的電流控制作用，或場效應(yīng)管電壓控制作用，把微

弱的電信號(hào)（簡稱信號(hào)，指變化的電壓、電流、功率）不失真地放大到所需的數(shù)值，實(shí)

現(xiàn)將直流電源的能量部分地轉(zhuǎn)化為按輸入信號(hào)規(guī)律變化且有較大能量的輸出信號(hào)。放大

電路的實(shí)質(zhì)，是一種用較小的能量去控制較大能量轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換裝置。

放大電路組成的原則是必須有直流電源，而且電源的設(shè)置應(yīng)保證三極管或場效應(yīng)

管工作在線性放大狀態(tài)；元件的安排要保證信號(hào)的傳輸，即保證信號(hào)能夠從放大電路的

輸入端輸入，經(jīng)過放大電路放大后從輸出端輸出；元件參數(shù)的選擇要保證信號(hào)能不失真

地放大，并滿足放大電路的性能指標(biāo)要求。

本章將依據(jù)上述原則，介紹幾種常用的基本放大電路的組成，討論它們的工作原理、性

能指標(biāo)和基本分析方法。掌握這些基本放大電路，是學(xué)習(xí)和應(yīng)用復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。

10.1共發(fā)射極放大電路的組成

一、電路的組成

1、電路圖（如圖）

2、組成部分及其作用：

三極管T：“放大”作用

EB>EC：提供放大導(dǎo)通的外部條件

RB：調(diào)節(jié)合適的靜態(tài)工作值

Rc：把電流放大轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯?/p>

Cl、C2通

交隔直使

u0>ui與

放大器無

直接影響

㈤

圖ii.i基本共射板放大電路

二、共射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的分析

1、直流通路和靜態(tài)分析

解析法（已知

斷開電容支路得到直流通路如下圖，由此電路得：

VcCVbeq

k=~IC=pIBVCE=Vcc-R

RB

（2）圖解法（已知特性曲線）（供參考）

由：VCE=VCLRCIC可得直流負(fù)載線方程：

Ic=--UCE+^（直流負(fù)載線）/B旦-

F）DD

勺KcKB

已知輸出特性曲線、交點(diǎn)Q即求。

交流通路和電壓放大倍數(shù)：

交流通路的繪制：電容視為短路、直流電源視為零即直接短接。交流通路如圖。

電壓放大倍數(shù)：輸出電壓有效值Uo與輸入電壓Ui有效值的比值，即：

圖11.2用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)

三、用圖解法確定靜態(tài)值

由于三極管是非線性元件，它不能用線性電路理論來解決放大電路的問題。圖解法

是在已知放大管的輸入、輸出特性曲線及放大電路中其他各元件參數(shù)的情況下，利用作

圖方法對(duì)放大電路進(jìn)行分析。它大多用于單級(jí)放大器在低頻大信號(hào)條件下的場合。

1、靜態(tài)分析通常有兩種方法

(1).估算法______..

Ic心BIBUCE=Ucc—IcRc

(1)作直流負(fù)載線

由UCE-Ucc—icRc

令ic=0時(shí)，UCE=Ucc,在橫軸上得M點(diǎn)(Ucc,0)

UccUcc

令uCE=0時(shí)，Rc，在縱軸上得N點(diǎn)(0,Rc)連接MN即直流負(fù)載線

(2)求靜態(tài)工作點(diǎn)

直流負(fù)載線與花對(duì)應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點(diǎn)Q,即為靜態(tài)工作點(diǎn)，如圖

11.4(b)所示

圖11.4靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解

【例U.1】試用估算法和圖解法求圖11.5(a)所示放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，已知該電

路中的三極管￡=37.5,直流通路如圖11.5(b)所示，輸出特性曲線如圖11.5(c)所示。

（a）（b）（c）

圖11.5

解：（1）用估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)

Ic"BIBUCE=Ucc—IcRc

得：IB^O.04mA=40nA

I子8IB=37.5X0.04mA=l.5mA

UCE=UCC-IcRc=12-l.5X4=6V

（2）用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)

由UCE=Ucc-icRc=12-4ic得：M點(diǎn)（12,0）；N點(diǎn)（0,3）MN與iB=IB=40uA

的那條輸出特性曲線相交點(diǎn)，即是靜態(tài)工作點(diǎn)Q。從曲線上可查出：IB=40口A,IC=1.5mA,

UCE=6V。與估算法所得結(jié)果一致。

（3）.電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

1）RB增大時(shí)，IB減小，Q點(diǎn)降低，三極管趨向于截止。

2）RB減小時(shí)，IB增大，Q點(diǎn)抬高，三極管趨向于飽和。此時(shí)三極管均會(huì)失去放大作

用。

二、圖解法討論問題的步驟

（1）作直流負(fù)載線，確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q（見圖11.2）；

（2）作交流負(fù)載線；

（3）根據(jù)輸入信號(hào)在Q點(diǎn)附近變化范圍在輸入、輸出特性曲線上畫出電壓、電流波形;

（4）根據(jù)輸出、輸入電壓波形變化的幅值計(jì)算電壓放大倍數(shù)。

［注：負(fù)載開路時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。放大倍數(shù)是指輸出電壓變化量與輸

入電壓變化量之比，它不包含直流成分。同時(shí)，放大倍數(shù)只有在失真不太大時(shí)有意義。

1、圖解法求Q點(diǎn)的步驟為：

(1)：通過直流負(fù)載方程畫出直流負(fù)載線，(直流負(fù)載方程為UCE=UCC-iCRC)

(2)：由基極回路求出IB

(3)：找出iB=IB這一條輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)。讀出Q點(diǎn)的坐標(biāo)

即為所求。

【例11.2］如圖(2)所示電路，已知Rb=280千歐，Rc=3千歐，Ucc=12伏，三極管的

輸出特性曲線如圖(3)所示，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。

解：(1)畫直流負(fù)載線：因直流負(fù)載方程為UCE=UCC-iCRC

iC=O,UCE=UCC=12V；UCE=4mA,iC=UCC/RC=4mA,連接這兩點(diǎn)，即得直流負(fù)載線：如圖

(3)中的蘭線

(2)通過基極輸入回路，求得IB=(UCC-UBE)/RC=40uA

(3)找出Q點(diǎn)(如圖(3)所示)，因此IC=2mA；UCE=6V

河吐犍源職業(yè)技木老浣散案

課程名稱：電工電子技術(shù)任課教師：楊艷玲

授課時(shí)間

第巫周第二講

本講課題10.2放大電路動(dòng)態(tài)分析

理解放大電路中各電流和電壓的符號(hào)不同表示含義

教學(xué)目的對(duì)共發(fā)射極電路能作出分析

要求

重點(diǎn)：1、直流通路和交流通路

教學(xué)重點(diǎn)

2、計(jì)算單級(jí)放大電路的靜態(tài)值和電壓放大倍數(shù)Au

難點(diǎn)

難點(diǎn)：動(dòng)態(tài)參數(shù)的組成及變化

教學(xué)方法

與講授(舉例法)

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新復(fù)習(xí)共發(fā)射極放大電路的形態(tài)

本講小結(jié)

與P2263、4

作業(yè)

10.2共發(fā)射極放大電路的分析

一、圖解法

(1)負(fù)載開路時(shí)輸入和輸出電壓、電流波形的分析

根據(jù)Ui波形，在輸入特性曲線上求iB和UBE的波形

根據(jù)iB波形，在輸出特性曲線和直流負(fù)載線上求ioURC和UCE的變化，如圖11.6

所示。

圖11.6(a)

?cCmA)

*c(mA)

a）先作出直流負(fù)載線MN,確定Q點(diǎn)。

b）在uCE坐標(biāo)軸上，以UCE為起點(diǎn)向正方向取一段ICR/L的電壓值，得到C點(diǎn)。

c）過CQ作直線CD,即為交流負(fù)載線，如圖11.6所示。

（3）放大電路的非線性失真

截止失真：三極管進(jìn)人截止區(qū)而引起的失真。通過減小基極偏置電阻RB的阻值來

消除。

飽和失真：三極管進(jìn)入飽和區(qū)而引起的失真。通過增大基極偏置電阻RB的阻值來

消除。

失真波形如圖H.7所示。

為了減小和避免非線性失真，必須合理地選擇靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置，并適當(dāng)限制輸

入信號(hào)ui的幅度。一般情況下，Q點(diǎn)應(yīng)大致選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)ui的

幅度較小時(shí)，為了減小管子的功耗，Q點(diǎn)可適當(dāng)選低些。若出現(xiàn)了截止失真，通常采用

提高靜態(tài)工作點(diǎn)的辦法來消除，即通過減小基極偏置電阻RB的阻值來實(shí)現(xiàn)；若出現(xiàn)了

飽和失真，則反向操作，即增大RB。

二、微變等效電路法

(1)三極管微變等效電路

圖11.9三極管的微變等效電路

%=300+(1+￡)26(mV)

uu----------(￡2)

IE(mA)

(2)放大電路微變等效電路

放大電路的微變等效電路就是用三極管的微變等效電路替代交流通路中的三極

管。交流通路指：放大電路中耦合電容和直流電源作短路處理后所得的電路。因此畫交

流通路的原則是：將直流電源UCC短接；將輸入耦合電容C1和輸出耦合電容C2短接。

圖11.1的交流通路和微變等效電路如圖11.10所示。

(a)交流通路(b)微變等效電路

圖11.10共發(fā)射極基本放大電路

(3)動(dòng)態(tài)性能分析

_UO_-/3IbR'L_R'L

~~V7~~T

電壓放大倍數(shù)AuUiI/be一—"一rbe

輸入電阻Ri輸入電阻指從放大電路輸入端AA/(如圖11.11)看進(jìn)去的等效電阻，定義

為：Ri=U。

7T

由圖11.10可知'=rbe〃Rl!

若考慮信號(hào)源內(nèi)阻(如圖1L11),則放大電路輸入電壓Ui是信號(hào)源Us在輸入電阻Ri上

的分壓，即R,

5=us

R+Rs

輸出電阻R。

輸出電阻指從放大器放大器信號(hào)源短路、負(fù)載開路，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，定

義為：Ro=U_o_

1

U。-------1

由圖11.11可知Ro=-：=RC放大電路

1o+

RsR"

工程中，可用實(shí)驗(yàn)的方法求取輸出小5Uo

()UsUoO

電阻。在放大電路輸入端加一正弦電壓

I-o-

_JBz

信號(hào)，測出負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓Uo/；

RiRo

然后再測出接入負(fù)載

RL時(shí)的輸出電壓Uo,則

u，圖11.11放大電路的輸入電阻和輸出電阻

Uo=°RL

凡+公

U'

R0=1—1)RL

°uo式中:u/o、Uo是用晶體管毫伏表測出的交流有效值。

【例11.3］圖11.12(a)所示電路的交流通路和微變等效電路如圖11.12(b)所示，試

用微變等效電路法求:

(1)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Ri、RooA,

(2)斷開負(fù)載RL后，再計(jì)算Ri、Ro。4

(a)

(b)

圖n.12［例IL3］的圖

解：(1)由［例11.12］可知

IE^1.5mA

CM八c、26mVCM八八26mV

^=300(1^)—=300(137.5)X—=

故++++967Q

用?咨9紀(jì)

=-78

圾0.967

Ri=RB//rbe=300//0.967心0.964kQ

Ro=Rc=4kQ

,小?37.5X4

(2)斷開RL后A=-/3—=-----------h-156

展0.967

Ri=RB//rbe=300//0.967^0.964kQ

Ro=Rc=4kQ

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課程名稱：電工電子技術(shù)任課教師：楊艷玲

授課時(shí)間

第巫周第士講

本講課題10.3靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置和穩(wěn)定

1、掌握掌握微變等效電路的繪制并能夠求解放大電路的性能

教學(xué)目的指標(biāo)

要求2、了解射極輸出器的結(jié)構(gòu)

3、掌握射極輸出器靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析

重點(diǎn)：1、微變等效電路的繪制

教學(xué)重點(diǎn)

2、計(jì)算單級(jí)放大電路的性能指標(biāo)

難點(diǎn)

難點(diǎn)：1、微變等效電路的理解

教學(xué)方法

與講授（舉例法、比較法）

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新復(fù)習(xí)三極管的電流放大作用

本講小結(jié)

與P298——11、13、14、18、21、22

作業(yè)

10.3靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置和穩(wěn)定

一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

當(dāng)溫度變化、更換三極管、電路元件老化、電源電壓波動(dòng)時(shí)，都可能導(dǎo)致前述共

發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響放大電路的正常工作。在這些因素中，又

以溫度變化的影響最大。因此，必須采取措施穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。常用的辦法

有兩種，一是引入負(fù)反饋；另一是引入溫度補(bǔ)償。

二、分壓式偏置共射放大電路

(a)電路圖

(b)微變等效電路

圖11.13射極偏置電路

1、各元件作用

①基極偏置電阻RB1、RB2：RB1、RB2為三極管提供一個(gè)大小合適的基極直流電

流IB,調(diào)節(jié)RP的阻值，可控制IB的大小。R的作用是防止RP阻值調(diào)到零時(shí)，燒壞

三極管。一般RB1的阻值為幾十千歐至幾百千歐；RB2的阻值為幾十千歐。

②發(fā)射極電阻RE：引入直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工

作點(diǎn)。一般阻值為幾千歐。

③發(fā)射極旁路電容CE：對(duì)交流而言，CE短接

RE，確保放大電路動(dòng)態(tài)性能不受影響。一般CE也

選擇電解電容，容量為幾十微法。

2、穩(wěn)定工作點(diǎn)原理

①利用RB1和RB2的分壓作用固定基極UB。

②利用發(fā)射極電阻RE產(chǎn)生反映Ic變化的UE,再

引回到輸入回路去控制UBE,實(shí)現(xiàn)IC基本不變。

穩(wěn)定的過程是：

TtIct—IEt-UEf-UBEJ—IBJ-ICI

3、靜態(tài)分析

該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)一般用估算法來確定，具體步驟如下:

RB2

UB

由:RBI+RB2Ucc,求UB。

②由：IEUR

D

二瓦

求Ic、IEO

③由Ic~BIB,求IBO

④由UcE=Ucc-IcRc-IERE弋Ucc一Ic(RC+RE)求UcEo

4、動(dòng)態(tài)分析

該電路動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)一般用微變等效電路來確定，具體步驟為：

①畫出微變等效電路，如圖

11.13(b)；

②求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻

Ri、輸出電阻Roo

比較圖11.13(b)和圖11.10(b)可

知：射極偏置放大電路的動(dòng)態(tài)性能與

共發(fā)射極基本放大電路的動(dòng)態(tài)性能

一樣。圖11.13(c)射極偏置電路的微變等效電路

【例11.41

在分壓式偏置電路已VCC=12V,RC=2KQ,RE=2KQ,RB1=2OKQ,RB2=10KQ,RL=6KQ,p=37.5,

確定靜態(tài)工作點(diǎn)；畫出微變等效電路;在接上電容CE與未接上電容CE兩種情況下分別求

Au,ri,r0

電路如圖所示，晶體管的B=80,rbe=lkQ□

(1)求出Q點(diǎn)；

A

(2)分別求出RL=8和RL=3kQ時(shí)電路的人和Ri；

(3)求出Ro。

解：(1)求解Q點(diǎn)：

=-"BEQx323A

BQ7?b+(i+m

IEQ=(1+B)IBQX2.61mA

°CEQ=%c-4(2凡?7.17V

求解輸入電阻和電壓放大倍數(shù)：

RL=8時(shí)

4=4〃［噎+(1+0凡卜HOkQ

(1+0凡

?0.996

限+(1+06

RL=3kQ時(shí)

K=9〃［喂+(1+/)(凡〃氏)卜76kQ

（1+尸）（凡〃公）

X0.992

%+（1+尸）（凡〃氏）

（3）求解輸出電阻:

凡〃凡+小

凡=凡〃土37Q

1+，

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授課時(shí)間

第a周第1講

本講課題實(shí)驗(yàn)三：基本放大電路

教學(xué)目的

共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析

要求

教學(xué)重點(diǎn)

共發(fā)射極電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性和計(jì)算方法

難點(diǎn)

教學(xué)方法

與實(shí)驗(yàn)法

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新共發(fā)射極電路的基本分析

本講小結(jié)

與按時(shí)完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告

作業(yè)

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第9周第二講

本講課題復(fù)習(xí)本章內(nèi)容和本章習(xí)題

教學(xué)目的共發(fā)射極放大電路的基本組成圖形，及其靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算和

要求動(dòng)態(tài)特性的計(jì)算

教學(xué)重點(diǎn)

重點(diǎn)：共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算和動(dòng)態(tài)特性的計(jì)算

難點(diǎn)

教學(xué)方法

與講授法

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新三極管的特性

本講小結(jié)

與講解本章習(xí)題

作業(yè)

第11章集成運(yùn)算放大器

【內(nèi)容提要】本章主要介紹差分放大電路的工作原理集成運(yùn)算放大器的組成

及其主要技術(shù)指標(biāo)。運(yùn)算放大器的三種輸入方式及其應(yīng)用。

【教學(xué)重點(diǎn)】1、典型差分放大電路的工作原理

2、理想運(yùn)放及“虛短”、“虛斷”、“虛地”的基本概念

3、運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)及特點(diǎn)

4、運(yùn)放的分析計(jì)算及在實(shí)際中的應(yīng)用

【教學(xué)難點(diǎn)】1、“虛短”、“虛斷”、“虛地”的基本概念

2、運(yùn)放的分析計(jì)算及在實(shí)際中的應(yīng)用

【課時(shí)分配】4學(xué)時(shí)教學(xué)

【課后分析】本章對(duì)學(xué)生來說，有了前面放大電路的基礎(chǔ)，接受起來還是比

較容易。要多注重學(xué)生的做題方式和方法。

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第a周第2講

第n章運(yùn)算放大器

11.1運(yùn)算放大器的簡單介紹

本講課題

11.2放大電路中的負(fù)反饋

1、理解反饋的概念

教學(xué)目的2、掌握負(fù)反饋電路的類型及對(duì)放大電路性能的影響

要求3、了解正反饋與振蕩電路

加深基本概念理解，熟練基本計(jì)算

重點(diǎn)：負(fù)反饋電路的類型的判斷

教學(xué)重點(diǎn)

難點(diǎn)：負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

難點(diǎn)

基本放大電路的靜態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算

教學(xué)方法

與講授（舉例法、比較法）

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新放大電路的的靜態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算

本講小結(jié)

與P22826、27

作業(yè)

第11章運(yùn)算放大器

10.1運(yùn)算放大器的簡單介紹

1、運(yùn)算放大器的組成

圖11.1.1運(yùn)算放大器的方框圖

2、外形、管腳、符號(hào)、參數(shù)

（1）外形、管腳、符號(hào)

圖1LL2F007集成去處的外形、管腳和符號(hào)圖

1,5外接調(diào)零電位器（通常為10kQ）的兩個(gè)端子。

2——反相輸入端。由此端接輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是反相的（或兩者

極性相反）。

3——同相輸入端。由此端接輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是同相的（或兩者

相同）。

4——負(fù)電源端。接一15v穩(wěn)壓電源。

6----輸出端。

7——正電源端。接+15v穩(wěn)壓電源。

8—空腳。

（2）主要參數(shù)

①最大輸出電壓UOPP

②開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au。

③輸入失調(diào)電壓Uio

④輸入推敲電流Iio

⑤輸入偏置電流IIB

⑥共模輸入電壓范圍UiCM

3、理想運(yùn)算放大器及其分析依據(jù)

(1)理想化的條件主要是：

①開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au。一8

②差模輸入電阻皿一8

③開環(huán)輸出電阻8

④共模抑制比KcMRRf8

(2)理想運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)

(3)重要結(jié)論

①線性工作區(qū)

②飽和區(qū)圖11.1.3運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)

＞舉例說明

F007運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源電壓為±15V,開一晃電壓放大倍數(shù)人。

=2X105,輸出最大電壓(即±Uo仁加)為±13V。今在圖11.1.3中分別加下列輸入電

壓，求輸出電壓及其極性：

(l)u+=+15nV,u-=-10nV；

(2)u+=-5uV,u-=+10uV；

⑶u+=0V,u-=+5mV；

(4)u+=5mV,u-=0Vo

【解】u+-u-=u?/Au?=±13/2X10,=±65nV

可見，只要兩個(gè)輸入端之間的電壓絕對(duì)值超過65口V,輸出電壓就達(dá)到正或負(fù)的飽和值。

(l)u?=2X105(15+10)X10-6V=+5V

5

(2)UO=2X10(-5-10)X10-6V=-3V

⑶u°=T3V

⑷u0=+13V

11.2放大電路中的負(fù)反饋

一、反饋的基本概念

什么是反饋

將放大電路輸出端的電壓或電流，通過一定的方式，返回到放大器的輸入端，對(duì)輸

入端產(chǎn)生作用，稱為反饋。

引入反饋后，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

——基本放大器-------.....-天

￡______________

---------反饋網(wǎng)絡(luò)V-----

圖n.14

引入反饋后，放大器的輸入端同時(shí)受輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的作用。引入反饋后，電

路中增加了反饋網(wǎng)絡(luò)。為了區(qū)別，把未接反饋網(wǎng)絡(luò)的放大器叫基本放大器，而把包括反

饋網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)稱為反饋放大器。

二、反饋的分類和性質(zhì)

.反饋類型

按反饋極性分為：正反饋和負(fù)反饋-一瞬時(shí)極性法

按反饋信號(hào)成份分為：支流反饋和交流反饋

按反饋信號(hào)與輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的關(guān)系分為：電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、

電流串聯(lián)、電流并聯(lián)

瞬時(shí)上升或下降，然后沿著閉環(huán)逐點(diǎn)分析電位的變化。返回起點(diǎn)時(shí)，若反饋信號(hào)加強(qiáng)了

起始信號(hào)，則為正反饋，否則為負(fù)反饋。

下述分析，以分析交流信號(hào)反饋為主。

【例11.5］判斷如圖所示電路的反饋類型和性質(zhì)。

解：要確定一個(gè)放大器中有沒有反饋，就要觀察有沒有能把輸出端和輸入端連接起來

的網(wǎng)絡(luò)。在本電路中，電阻超和位能把輸出端交流信號(hào)返回到輸入端，故本電路中存

在交流信號(hào)的反饋。S是隔直電容，對(duì)交流可看作短路。

將負(fù)載凡假想短路，/右端接地，就不能把輸出信號(hào)反饋到輸入端去，所以反饋

作用消失，故本電路是電壓反饋。若去掉無，將2右端改接到處發(fā)射極，則成為電

流串聯(lián)正反饋。請自己判斷一下。

圖11.15

三、負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響

1、提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

2、減小非線性失真

由于放大電路中存在著三極管等非線性器件，所以，即使輸入的是正弦波，輸出也

不是正弦波，產(chǎn)生了波形失真，如圖11.16(a)所示。輸入的正弦波在輸出端輸出時(shí),

變成了正半周幅度大、負(fù)半周幅度小的失真波形。

3)

圖11.16

注意，負(fù)反饋只能減小放大器自身的非線性失真，對(duì)輸入信號(hào)本身的失真，負(fù)反饋放大

器無法克服

3、對(duì)放大器輸入、輸出電阻的影響(見書表)

4.正反饋與振蕩電路

河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案

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授課時(shí)間

第二①周第L講

本講課題復(fù)習(xí)本章內(nèi)容和本章習(xí)題

教學(xué)目的1、運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)和單打倍數(shù)的計(jì)算

要求2、反饋類型的判斷方法和負(fù)反饋的實(shí)際應(yīng)用

教學(xué)重點(diǎn)重點(diǎn)：1、常見的運(yùn)算放大器的計(jì)算

難點(diǎn)2、反饋類型的判斷方法

教學(xué)方法

與講授法

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新復(fù)習(xí)本章內(nèi)容

本講小結(jié)

與講解本章習(xí)題

作業(yè)

本章小結(jié)

集成運(yùn)放是一種高增益直接耦合放大器，掌握集成運(yùn)放理想化條件是分析集成運(yùn)

放在線性和非線性應(yīng)用時(shí)的基本概念和重要原則。理想運(yùn)放線性應(yīng)用時(shí)，若反相輸入則

有〃-=〃+=0、i-=i+；若同相輸入或差分輸入則有u-=u+、i-=i+o

理想運(yùn)放組成正弦波振蕩器時(shí)，關(guān)鍵是要滿足振幅條件和相位條件。

第12章直流穩(wěn)壓電源

【內(nèi)容提要】本章主要介紹整流、濾波電路和直流穩(wěn)壓電路的組成及其分類,

并重點(diǎn)介紹了串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成與工作原理。整流電

路的工作原理及元器件參數(shù)的選擇、電容濾波電路的工作

原理分立及集成穩(wěn)壓電路的工作原理

【教學(xué)重點(diǎn)】1、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成與基本原理

2、集成穩(wěn)壓器概述

【教學(xué)難點(diǎn)】串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理分析

【課時(shí)分配】4學(xué)時(shí)教學(xué)

【課后分析】本章是學(xué)生初次接觸穩(wěn)壓電源，所以比較生疏，需要耐心講解

和輔導(dǎo)。結(jié)合實(shí)物進(jìn)行講解，效果更佳。

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第10周第2講

第12章直流穩(wěn)壓電源

本講課題

12.1整流電路

教學(xué)目的1、了解穩(wěn)壓電路的組成、工作原理

要求2、掌握單相半波整流電路和單項(xiàng)橋式整流電路的參數(shù)計(jì)算

教學(xué)重點(diǎn)

重點(diǎn)：直流穩(wěn)壓電源的組成部分

難點(diǎn)

教學(xué)方法

與講授法

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新直流電和交流電

本講小結(jié)

與P355——1.2.3

作業(yè)

第12章直流穩(wěn)壓電源

電子設(shè)備所需的直流電源，一般都是采用由交流電網(wǎng)供電，經(jīng)“整流”、“濾波”、

“穩(wěn)壓”后獲得。

所謂“整流”指把大小、方向都變化的交流電變成單向脈動(dòng)的直流電，能完成整

流任務(wù)的設(shè)備稱為整流器。

所謂“濾波”指濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分，使得輸出波形平滑，能完成濾波

任務(wù)的設(shè)備稱為濾波器。

所謂“穩(wěn)壓”指輸入電壓波動(dòng)或負(fù)載變化引起輸出電壓變化時(shí)，能自動(dòng)調(diào)整使輸

出電壓維持在原值。

本章將著重介紹單相橋式整流電路、電容濾波電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、開關(guān)型穩(wěn)

壓電路的原理和應(yīng)用。

12.1整流電路

一、單相橋式整流電路組成

單相橋式整流電路如圖13.1(a)所示，圖13.1(b)是其簡化電路。

b

c

(a)電路原理圖

圖13.1

二、單相橋式整流電路的工作原理

當(dāng)u2(t)為正半周時(shí)，VI、V3正偏而導(dǎo)通，V2、V4反偏而截止。電流經(jīng)V1-RL-

V3形成回路，RL上輸出電壓波形與u2(t)的正半周波形相同，電流iL從b流向c。

當(dāng)u2(t)為負(fù)半周時(shí)，VI、V3截止，V2、V4導(dǎo)通，電流經(jīng)V2-RL-V4形成回路,

RL上輸出電壓波形是u2(t)的負(fù)半周波形倒相，電流iL仍從b流向c?所以無論u2(t)

為正半周還是負(fù)半周，流過RL的電流方向是一致的。單相橋式整流的輸出波形如圖9.2

所示。

三、單相橋式整流電路的參數(shù)估算

sincotdt=2同,=0.94

71

3機(jī)。卷

因此，二極管最大整流應(yīng)電流滿足IF》IL；最高反向工作電壓應(yīng)滿足URM》

U2。

【例13.1］如圖13.2所示的單相橋式整流電路，若要求在負(fù)載上得到24V直流電壓,

100mA的直流電流，求整流變壓器次級(jí)電壓U2,并選出整流二極管。

解:U.24“*

—=—B26.7V

0.90.9

IF=IL=50mA

URM=U2=37.5V

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，查表可選出最大整流電流為100mA,最高反向工作電壓為50V

的整流二極管2cz52B。

圖13.2單相橋式整流電路輸出波形

河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案

課程名稱：電工電子技術(shù)任課教師：楊艷玲

授課時(shí)間

第10周第二講

11.2電容濾波電路

本講課題11.3穩(wěn)壓二極管電路

本章習(xí)題

1、了解電容濾波電路穩(wěn)壓二極管電路的組成、工作原理

教學(xué)目的

2、掌握電容濾波電路、的分析計(jì)算

要求

3、了解穩(wěn)壓二極管電路的工作原理

重點(diǎn)：電容濾波電路、的工作原理

教學(xué)重點(diǎn)

難點(diǎn)：1、電容濾波電路的工作原理

難點(diǎn)

2、穩(wěn)壓二極管電路的工作原理

教學(xué)方法

與比較法

教具應(yīng)用

復(fù)舊引新單相橋式整流電路

本講小結(jié)

與P355——4.9.12

作業(yè)

12.2電容濾波電路

一、電容濾波電路圖

濾波電路的主要元件是電容和電感，以電容濾波電路最常用，如