《電子技術(shù)及應(yīng)用》課件項(xiàng)目一

項(xiàng)目一小信號(hào)放大電路模塊1常用電子儀器的使用

模塊2半導(dǎo)體二極管性能測(cè)試與應(yīng)用

模塊3半導(dǎo)體三極管性能測(cè)試

模塊4三極管小信號(hào)基本放大電路

模塊5兩級(jí)放大電路組裝與測(cè)試模塊6集成運(yùn)放及負(fù)反饋模塊7集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

模塊1常用電子儀器的使用

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)多路直流電源/信號(hào)發(fā)生器的使用。

(2)真空管毫伏表的使用。

(3)示波器的使用。

學(xué)習(xí)問(wèn)題：

(1)使用毫伏表應(yīng)該注意什么問(wèn)題？

(2)怎樣調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦信號(hào)的頻率和大??？

(3)怎樣用示波器的兩路通道同時(shí)觀察信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波信號(hào)？學(xué)習(xí)要求：

(1)掌握直流電源/信號(hào)發(fā)生器的正確使用方法。

(2)掌握真空管毫伏表的正確使用方法。

(3)掌握示波器的正確使用方法。

任務(wù)1多路直流電源的使用

(一)任務(wù)要求

學(xué)習(xí)直流電源的使用方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

選擇多路電源中合適的一路，調(diào)節(jié)粗調(diào)和微調(diào)旋鈕，使直流電源的輸出電壓為12V，用萬(wàn)用表直流電壓擋50V監(jiān)測(cè)。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

任務(wù)2用毫伏表測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的

輸出電壓

(一)任務(wù)要求

學(xué)習(xí)毫伏表和信號(hào)發(fā)生器的使用方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

毫伏表測(cè)得的數(shù)據(jù)是正弦交流電的有效值，所選量程應(yīng)最接近于被測(cè)信號(hào)且大于被測(cè)信號(hào)；測(cè)量前應(yīng)先調(diào)零，將兩測(cè)量端短接，調(diào)整調(diào)零旋鈕，使指針指零，每次改變量程后應(yīng)重新調(diào)零。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號(hào)頻率由信號(hào)發(fā)生器上的“頻率倍乘”和“頻率波段選擇開(kāi)關(guān)”共同指示，大小由信號(hào)發(fā)生器上的“輸出衰減”旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)。

按圖1-1-1接線(xiàn)，注意毫伏表和信號(hào)發(fā)生器的地端應(yīng)連在一起。圖1-1-1用毫伏表測(cè)量信號(hào)發(fā)生器輸出電壓的接線(xiàn)圖按表1-1-1調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出1kHz的正弦信號(hào)。表1-1-1

f=1kHz的信號(hào)所對(duì)應(yīng)的頻率調(diào)節(jié)旋鈕位置使信號(hào)發(fā)生器“輸出衰減”粗調(diào)旋鈕置于“1”擋，調(diào)節(jié)“輸出衰減”微調(diào)旋鈕，使毫伏表指示為4V，如表1-1-2中所示；“輸出衰減”微調(diào)旋鈕保持不變，將粗調(diào)旋鈕置于“10－1”擋，為毫伏表選擇合適的量程，重新調(diào)零，測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)，把測(cè)得的結(jié)果記入表1-1-2中；再將粗調(diào)旋鈕置于“10－2”擋，重復(fù)前面的步驟，把測(cè)得的結(jié)果也記入表1-1-2中。表1-1-2“輸出衰減”粗調(diào)測(cè)量總結(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出正弦電壓大小、頻率的調(diào)節(jié)和測(cè)量方法，調(diào)出表1-1-3中的三個(gè)正弦信號(hào)。表1-1-3信號(hào)發(fā)生器正弦電壓調(diào)節(jié)測(cè)量

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

任務(wù)3用示波器觀察信號(hào)發(fā)生器的

輸出電壓波形

(一)任務(wù)要求

學(xué)習(xí)示波器的使用方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

(1)按表1-1-4調(diào)節(jié)示波器相應(yīng)旋鈕或開(kāi)關(guān)的位置。

①調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”和“輔助聚焦”旋鈕，使掃描線(xiàn)又細(xì)又清晰。

②調(diào)節(jié)Y1所屬的“”和“”兩旋鈕，使掃描線(xiàn)位于屏幕的中央。表1-1-4示波器位置調(diào)整方式

(2)用Y1通道觀察信號(hào)發(fā)生器輸出電壓的波形。

①按圖1-1-2接線(xiàn)，將示波器“輸入信號(hào)選擇”開(kāi)關(guān)由“⊥”位置扳到“AC”位置上。

②根據(jù)信號(hào)電壓的大小，調(diào)節(jié)Y1通道“靈敏度選擇”開(kāi)關(guān)，使顯示的正弦波形有合適的幅度。

③根據(jù)信號(hào)頻率的大小，適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及其微調(diào)旋鈕，使屏幕上顯示2～3個(gè)完整的波形。

④配合調(diào)節(jié)“掃描速率”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和“電平”旋鈕，以得到穩(wěn)定的顯示波形。

⑤調(diào)節(jié)Y1所屬的“”和“”兩旋鈕，使波形位于屏幕的中央。

(3)根據(jù)以上調(diào)節(jié)方法，用示波器分別觀察1kHz/10mV、200Hz/3V、40kHz/200mV三個(gè)正弦信號(hào)的波形。圖1-1-2示波器Y1通道信號(hào)發(fā)生器輸出電壓波形接線(xiàn)圖

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。【模塊理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握電子儀器的選配；各種電參數(shù)的測(cè)量方法。

理解電子測(cè)量的基本方法和特點(diǎn)。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)電子儀器的正確使用方法；電子測(cè)量的一般方法。

難點(diǎn)電子儀器的正確使用方法。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

(1)掌握直流電源、信號(hào)發(fā)生器的正確使用方法。

(2)掌握真空管毫伏表的正確使用方法。

(3)掌握示波器的正確使用方法。

模塊2半導(dǎo)體二極管性能測(cè)試與應(yīng)用

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)PN結(jié)的特性。

(2)二極管的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)及符號(hào)。

(3)二極管的特性。

(4)二極管的主要參數(shù)。

(5)二極管電路的分析方法。

(6)發(fā)光二極管和穩(wěn)壓二極管的性能特點(diǎn)。學(xué)習(xí)問(wèn)題：

(1)PN結(jié)的基本特性是什么？

(2)二極管的特性是什么？二極管的主要參數(shù)有哪些？

(3)如何用萬(wàn)用表判斷一只二極管的質(zhì)量和正負(fù)極？

(4)如果把一只普通二極管正向直接接到一個(gè)1.5V干電池的兩端，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？

(5)理想二極管模型是怎樣的？二極管恒壓降模型又是怎樣的？電路分析時(shí)采用這兩種模型時(shí)，對(duì)電路有什么要求？

(6)使用發(fā)光二極管時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？

(7)硅穩(wěn)壓管起穩(wěn)壓作用時(shí)，一般工作于什么狀態(tài)？學(xué)習(xí)要求：

(1)掌握二極管的單向?qū)щ娞匦浴?/p>

(2)會(huì)用二極管的理想模型和恒壓降模型分析二極管的應(yīng)用電路。

(3)會(huì)根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求選擇一只合適的二極管。

任務(wù)1了解不同類(lèi)別的二極管外形

及主要參數(shù)

(一)任務(wù)要求

認(rèn)識(shí)二極管的外形，了解參數(shù)的含義。

(二)任務(wù)內(nèi)容

二極管的種類(lèi)很多，包括普通二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管等。圖1-2-1是一些典型二極管的外形。國(guó)產(chǎn)二極管的型號(hào)包含五個(gè)組成部分(國(guó)外型號(hào)只有三部分)，每部分都有其特定的意義，具體可參考書(shū)末參考文獻(xiàn)［2］。圖1-2-1典型二極管圖取管子外面有型號(hào)的普通、整流、穩(wěn)壓、發(fā)光、開(kāi)關(guān)二極管各一個(gè)，根據(jù)二極管的型號(hào)與外形，來(lái)確定晶體二極管的名稱(chēng)、符號(hào)與用途等，并填寫(xiě)表1-2-1。表1-2-1晶體二極管的型號(hào)、符號(hào)與用途

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。任務(wù)2普通二極管伏安特性曲線(xiàn)的測(cè)試

(一)任務(wù)要求

通過(guò)測(cè)試了解二極管的特性。

(二)任務(wù)內(nèi)容

二極管伏安特性指其兩端電壓與通過(guò)的電流之間的關(guān)系。取一個(gè)普通二極管，按圖1-2-2所示在面包板上連接電路，A、B兩端接5V直流電源，調(diào)節(jié)電位器Rp，使uI按表1-2-2從零逐漸增大至5V，用萬(wàn)用表測(cè)出電阻R兩端的電壓uR及二極管兩端的電壓uD，測(cè)量結(jié)果記錄于表1-2-2中，并根據(jù)iD=uR/R計(jì)算出通過(guò)二極管的電流iD，由此測(cè)得二極管的正向特性。圖1-2-2二極管伏安特性的測(cè)試表1-2-2二極管的正向特性將圖1-2-2中電源正、負(fù)極互換，使二極管反偏，調(diào)節(jié)電位器Rp，使uI分別為表1-2-3所示值時(shí)，測(cè)出對(duì)應(yīng)的uR及uD，記入表1-2-3中，由此測(cè)得二極管的反向特性。

通過(guò)測(cè)試二極管的特性，繪制二極管的特性曲線(xiàn)，總結(jié)二極管的特性。表1-2-3二極管的反向特性

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

任務(wù)3二極管性能檢測(cè)

(一)任務(wù)要求

了解二極管性能測(cè)試方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

1.普通二極管

二極管的特性就是單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)?，反向截止。用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管，實(shí)際上就是檢測(cè)二極管的單向?qū)щ娦浴⒅羔樖饺f(wàn)用表置于電阻擋R×1k擋，首先兩個(gè)表筆短接調(diào)零，然后用兩表筆分別接觸二極管的兩管腳(如圖1-2-3所示),測(cè)出一個(gè)阻值，交換表筆再測(cè)一次，又測(cè)出一個(gè)阻值。對(duì)于一只正常的二極管，一次測(cè)得電阻值大，一次測(cè)得電阻值小,測(cè)得阻值較小的一次，與黑表筆相接的電極為二極管的正極，反之，在測(cè)得阻值較大的一次中，與黑表筆相接的一端為二極管的負(fù)極。把測(cè)量結(jié)果記錄在表1-2-4中。圖1-2-3二極管特性測(cè)試表1-2-4二極管特性測(cè)試二極管的材料及質(zhì)量好壞也可以從正反向阻值中判斷出來(lái)。一般硅管正向電阻為幾千歐姆，鍺管為幾百歐姆；硅管反向電阻幾乎為無(wú)限大，鍺管為幾十千歐姆。如果兩次測(cè)得的電阻值都很小，則說(shuō)明二極管內(nèi)部短路；若兩次測(cè)得的電阻值都很大，則說(shuō)明管子內(nèi)部斷路。這兩種情況都說(shuō)明二極管已損壞。若兩次測(cè)得的電阻值相差不大，則說(shuō)明管子單向?qū)щ娦院懿?，為劣質(zhì)管，也不能使用，而正向電阻越小、反向電阻越大的二極管質(zhì)量也越好。

對(duì)于小功率二極管的正負(fù)極，常在二極管的一端用色環(huán)標(biāo)示出負(fù)極，塑封用白色環(huán)，玻璃封裝用黑色(或其他色)標(biāo)示負(fù)極。

2.發(fā)光二極管(LED)

發(fā)光二極管經(jīng)常用于顯示電路中。發(fā)光二極管也具有單向?qū)щ娦裕挥型饧诱螂妷菏拐螂娏髯銐虼髸r(shí)才發(fā)光，正向電流越大，發(fā)光越強(qiáng)。發(fā)光顏色取決于所用材料，有紅、橙、黃、綠等色。

發(fā)光二極管的正向阻值比普通二極管正向電阻大，一般在10kΩ的數(shù)量級(jí)，反向電阻在500kΩ以上。發(fā)光二極管的正向壓降也比較大，在1V以上。從外觀上看，發(fā)光二極管正極引腳比負(fù)極長(zhǎng)。發(fā)光二極管在使用中，為了使其正常發(fā)光，必須加上合適的工作電流，同時(shí)要保證不超過(guò)其最大正向電流、反向擊穿電壓以及最大允許耗散功率等極限參數(shù)。按圖1-2-4所示電路可進(jìn)行發(fā)光二極管的測(cè)試，把測(cè)量結(jié)果記錄在表1-2-5中，并根據(jù)i=uR/R計(jì)算出通過(guò)二極管的電流iD。圖1-2-4發(fā)光二極管測(cè)試電路表1-2-5發(fā)光二極管測(cè)試

3.穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型二極管。其正向特性和普通二極管相似，而反向擊穿時(shí)，在一定電流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電路中。按圖1-2-5所示電路可進(jìn)行穩(wěn)壓二極管的測(cè)試，把測(cè)量結(jié)果記錄在表1-2-6中。圖1-2-5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路表1-2-6穩(wěn)壓二極管測(cè)試

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

任務(wù)4二極管的應(yīng)用

(一)任務(wù)要求

了解二極管的用途。

(二)任務(wù)內(nèi)容

1.整流電路

按圖1-2-6所示連接電路，在輸入端加上1kHz、3V的正弦信號(hào)，用示波器同時(shí)觀察ui、uo的波形，記入表1-2-7中。圖1-2-6整流電路表1-2-7整流電路測(cè)試

2.限幅電路

按圖1-2-7所示連接電路，使E=2V,在輸入端加上1kHz、4V的正弦信號(hào)，用示波器同時(shí)觀察ui、uo的波形，記入表1-2-8中；再使E=－2V，輸入保持不變，用示波器觀察ui、uo的波形，也記入表1-2-8中。圖1-2-7限幅電路表1-2-8限幅電路測(cè)試

3.二極管與門(mén)電路

按圖1-2-8所示連接電路，調(diào)節(jié)電位器Rp，使UI=3V，并按表1-2-9所示，將UI分別接到A、B兩點(diǎn)(注：UA、UB為0時(shí)，A端或B端必須接地)，用萬(wàn)用表測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓UO，測(cè)量數(shù)據(jù)記入表1-2-9中。圖1-2-8二極管與門(mén)電路表1-2-9二極管與門(mén)功能測(cè)試

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))?！灸K理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦?；普通二極管的伏安特性、工作特點(diǎn)及主要參數(shù)；二極管理想模型、恒壓降模型及其應(yīng)用；穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管與光電二極管的作用。

理解二極管電路圖解法和微變等效電路分析法，學(xué)會(huì)分析二極管應(yīng)用電路。

了解半導(dǎo)體的基本知識(shí)；二極管的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型及工作原理。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)二極管的單向?qū)щ娦约岸O管應(yīng)用電路的分析。

難點(diǎn)二極管應(yīng)用電路的圖解法和微變等效電路等分析方法的學(xué)習(xí)。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

1)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

(1)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。

半導(dǎo)體有自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。

本征半導(dǎo)體的載流子由本征激發(fā)產(chǎn)生，自由電子和空穴成對(duì)產(chǎn)生(也成對(duì)消失)，其濃度隨溫度升高而增加。常溫下，其導(dǎo)電性能很差。本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素雜質(zhì)，形成N型半導(dǎo)體，其中自由電子為多子，空穴為少子；本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素雜質(zhì)，則形成P型半導(dǎo)體，其中空穴為多子，自由電子為少子。

雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多子主要由摻雜產(chǎn)生，故多子濃度取決于摻雜濃度，其值較大，且基本上不受溫度影響；少子的產(chǎn)生主要由本征激發(fā)產(chǎn)生，其數(shù)量與溫度有關(guān)。

(2)PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?/p>

PN結(jié)上外加電壓，若P區(qū)接電位高端，N區(qū)接電位低端，則稱(chēng)為正向偏置；反之則稱(chēng)為反向偏置。

PN結(jié)正偏時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的電阻，形成較大的正向電流；反偏時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的電阻，反向電流近似為零。因此，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。反向偏置電壓過(guò)大，PN結(jié)被反向擊穿，單向?qū)щ娦员黄茐摹?/p>

2)二極管的特性和主要參數(shù)

(1)二極管的伏安特性。二極管的伏安特性具有非線(xiàn)性,即通過(guò)半導(dǎo)體的電流iD與其兩端電壓uD不成正比。伏安特性表達(dá)式為

式中：IS為二極管的反向飽和電流；UT為溫度電壓當(dāng)量，在常溫(T＝300K)下，UT≈26mV。

常用的二極管有硅管和鍺管，硅二極管的正向?qū)妷篣D(ON)≈0.7V，鍺二極管的UD(ON)≈0.2V。

(2)二極管的主要參數(shù)。普通二極管的主要參數(shù)有最大整流電流和最高反向工作電壓。使用中還應(yīng)注意二極管的最高工作頻率和反向電流，要求反向電流越小越好，硅管反向電流比鍺管小得多。溫度對(duì)二極管的特性有顯著影響。

3)二極管電路的分析

(1)普通二極管。普通二極管電路的分析主要采用模型分析法。在大信號(hào)狀態(tài)，往往將二極管等效為理想二極管，即正偏時(shí)導(dǎo)通，電壓降為零，相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)閉合；反偏時(shí)截止，電流為零，相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

(2)二極管電路的圖解分析法和微變等效電路分析法。

圖解法求解非線(xiàn)性電路是電路分析中的常用方法之一，但作圖較麻煩。

在二極管電路中既含有直流電源又含有交流信號(hào)電壓，因此流過(guò)二極管的電流有直流和交流兩種。當(dāng)交流信號(hào)幅度很小時(shí)，分析交、直流量共存的電子電路，常用的方法是對(duì)直流狀態(tài)和交流狀態(tài)分別進(jìn)行討論，稱(chēng)為靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，然后進(jìn)行綜合。動(dòng)態(tài)分析可采用二極管微變等效電路求解。

4)特殊二極管

(1)穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管是一種特殊的硅二極管。正常情況下穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，反向擊穿電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，其端電壓變化很小，因而具有穩(wěn)壓作用。

(2)發(fā)光二極管和光電二極管。發(fā)光二極管和光電二極管也是一類(lèi)特殊的二極管，是用以實(shí)現(xiàn)光、電信號(hào)轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件，它們?cè)谛盘?hào)處理、傳輸中獲得了廣泛的應(yīng)用。發(fā)光二極管是通以正向電流就會(huì)發(fā)光的二極管，因采用的材料不同，可發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等光；光電二極管是將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，它工作在反向偏置狀態(tài)，在光的照射下，其反向電流隨光照強(qiáng)度而變。

5)二極管特性的測(cè)試與應(yīng)用

(1)二極管的識(shí)別與檢測(cè)。二極管的種類(lèi)很多，它們的分類(lèi)、型號(hào)、特性和參數(shù)等都可以從半導(dǎo)體手冊(cè)中查到。由于半導(dǎo)體器件特性的分散性，具體某一只管子的特性可通過(guò)電子儀器測(cè)量得到。實(shí)際中常用萬(wàn)用表判別普通二極管的極性和質(zhì)量好壞。

(2)二極管特性及基本應(yīng)用電路的測(cè)試。通過(guò)簡(jiǎn)單二極管電路的測(cè)試，以加深二極管特性的理解，學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)的基本方法。

模塊3半導(dǎo)體三極管性能測(cè)試

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)晶體管的類(lèi)型與符號(hào)。

(2)晶體管的電流放大原理。

(3)晶體管的輸入、輸出特性曲線(xiàn)。

(4)晶體管的主要參數(shù)。

(5)場(chǎng)效應(yīng)管。

①結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(以增強(qiáng)型NMOS管為例)的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型、工作原理、伏安特性曲線(xiàn)及主要參數(shù)；②場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管的異同點(diǎn)。

學(xué)習(xí)問(wèn)題：

(1)如何從電路符號(hào)上判斷晶體管的類(lèi)型？

(2)晶體管具有放大作用的外部條件是什么？

(3)晶體管有哪三種工作狀態(tài)？處于某種工作狀態(tài)時(shí)，三個(gè)管腳的電位有什么關(guān)系？

(4)晶體管的性能參數(shù)和極限參數(shù)主要有哪些？

(5)測(cè)得放大電路中四只晶體管的直流電位如表1-3-1所示，分別說(shuō)明每個(gè)管子的類(lèi)型及材料，并判斷①、②、③中哪個(gè)是基極、發(fā)射極和集電極。表1-3-1晶體管的直流電位

(6)場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管有何異同點(diǎn)？

學(xué)習(xí)要求：

(1)掌握晶體管的類(lèi)型和符號(hào)。

(2)掌握晶體管的三種工作狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的外部條件。

(3)理解晶體管的主要參數(shù)的含義。

(4)會(huì)根據(jù)電路的設(shè)計(jì)要求選擇一只合適的晶體管。

(5)了解場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管有何異同點(diǎn)。

任務(wù)1晶體三極管的種類(lèi)識(shí)別

與管腳判別方法

(一)任務(wù)要求

了解三極管的外形及管腳判別方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

三極管是電子線(xiàn)路中的核心元件，在模擬電路中用它構(gòu)成各種放大器，在數(shù)字電路中用作開(kāi)關(guān)元件。必須學(xué)會(huì)三極管管腳的判斷及其特性測(cè)試的方法。從三極管的外形上只能大致確定管子耗散功率的大小，要判斷是高頻管還是低頻管、鍺管還是硅管、雙極型晶體管還是單極型晶體管，必須通過(guò)觀察管子的型號(hào)來(lái)確定。分立元件電路中雙極型三極管應(yīng)用更廣泛一些，本模塊以雙極型三極管為例，來(lái)說(shuō)明三極管的種類(lèi)識(shí)別與管腳判別方法。雙極型三極管又稱(chēng)為晶體三極管或半導(dǎo)體三極管，簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管。按類(lèi)型分，有NPN型和PNP型；按材料分，有硅管和鍺管。圖1-3-1給出了幾種常見(jiàn)的三極管外形及管腳排列。圖1-3-1常用三極管外形及管腳排列

1.基極的判別

用萬(wàn)用表的電阻擋判斷三極管的基極就是測(cè)PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴Ｓ扇龢O管的結(jié)構(gòu)知道，NPN型三極管的基極接在內(nèi)部P區(qū)，發(fā)射極和集電極則接在內(nèi)部的N區(qū);而PNP型管則基極接在N區(qū)，發(fā)射極和集電極接在P區(qū)。選擇一小功率管,將萬(wàn)用表置于R×1k擋。首先，任選一管腳假設(shè)其為基極，用萬(wàn)用表的黑表筆接觸此腳，再用萬(wàn)用表的紅表筆分別接觸另外兩管腳，若兩次測(cè)得的電阻值都較小，再交換表筆，即紅表筆接所設(shè)基極，黑表筆分別接觸其余兩管腳，若兩次測(cè)得的電阻值都較大，則所設(shè)基極確實(shí)是基極，如圖1-3-2所示。若在上面兩次測(cè)試中有一次阻值是“一大一小”，則所設(shè)電極就不是基極，需再另選一電極并設(shè)為基極繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試，直至判出基極為止。圖1-3-2基極及管型的判別

2.類(lèi)型判別

測(cè)出基極的同時(shí)，還可判別出管型。用萬(wàn)用表的黑表筆接觸基極，再用萬(wàn)用表的紅表筆分別接觸另外兩腳，若兩次測(cè)得的電阻值都較小(或紅表筆接基極，而用黑表筆分別接觸其余兩管腳，兩次測(cè)得的電阻值都較大)，則管子是NPN型；用萬(wàn)用表的黑表筆接觸基極，再用萬(wàn)用表的紅表筆分別接觸另外兩腳，若兩次測(cè)得的電阻值都較大(或紅表筆接基極，而用黑表筆分別接觸其余兩管腳，兩次測(cè)得的電阻值都較小)，則所測(cè)管子為PNP型。

3.集電極和發(fā)射極的判別

以NPN型管為例，基極和管型判定后，假設(shè)余下兩管腳中一腳為集電極，通過(guò)100kΩ的電阻把假設(shè)的集電極和已測(cè)得的基極接通，將萬(wàn)用表的黑表筆接所設(shè)集電極，紅表筆接另一腳，如圖1-3-3(a)所示，這時(shí)注意觀察表針的偏轉(zhuǎn)情況，記住表針偏轉(zhuǎn)的位置。再將假定的集電極和發(fā)射極互換，把萬(wàn)用表的黑表筆接到第二次假設(shè)的集電極上，紅表筆接另一腳，如圖1-3-3(b)所示，觀察表針的偏轉(zhuǎn)位置。兩次假設(shè)中，指針偏轉(zhuǎn)大的一次黑表筆所接電極是集電極，另一腳是發(fā)射極。圖1-3-3集電極、發(fā)射極的判別對(duì)于PNP型三極管，黑表筆接所設(shè)發(fā)射極，仍在基極和假設(shè)集電極之間加100kΩ的電阻，觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小，指針偏轉(zhuǎn)大的一次，黑表筆接的是發(fā)射極。

4.材料判別

方法同二極管，即一般硅管PN結(jié)正向電阻為幾千歐姆，鍺管PN結(jié)正向電阻為幾百歐姆。

5.實(shí)際操作

取兩只不同類(lèi)型的三極管，通過(guò)指針式萬(wàn)用表檢測(cè)來(lái)確定三極管的類(lèi)型、材料及管腳的排列。把檢測(cè)結(jié)果記錄在表1-3-2中。表1-3-2晶體三極管的種類(lèi)與管腳判別

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。任務(wù)2晶體管的輸入、輸出特性測(cè)試

(一)任務(wù)要求

通過(guò)測(cè)試了解晶體管的特性，掌握晶體管的三種工作狀態(tài)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

用萬(wàn)用表可以粗略地測(cè)出管子β值的大小，但誤差較大，而且管子的其他特性很難確定。通過(guò)測(cè)量電路來(lái)測(cè)定β值，不僅誤差較小，而且可測(cè)得晶體管的輸入、輸出特性，對(duì)深入了解晶體管的三種工作狀態(tài)也有很大幫助。圖1-3-4所示的測(cè)試電路可以分別測(cè)出共發(fā)射極放大電路的輸入、輸出特性曲線(xiàn)。圖1-3-4三極管特性測(cè)試電路

1.輸入特性曲線(xiàn)

取NPN型晶體管一個(gè)，通過(guò)前述方法判定各管腳(即確定b、c、e極)，然后按圖1-3-4所示連接電路，調(diào)節(jié)Rp2，使uCE＝0V,再調(diào)節(jié)Rp1,使ui由零逐漸增大,分別使iB=0μA、5μA、10μA、20μA、30μA、40μA、50μA、60μA，測(cè)出對(duì)應(yīng)的uBE值，記入表1-3-3中；調(diào)節(jié)Rp2，使uCE＝3V，重復(fù)上述步驟，把測(cè)得的數(shù)據(jù)也記入表1-3-3中。表1-3-3晶體管的輸入特性

2.輸出特性曲線(xiàn)

調(diào)節(jié)Rp1,使iB=0μA，調(diào)節(jié)Rp2，使uCE由零逐漸增大，分別取uCE＝0V、0.5V、1V、2V、4V、6V、8V、10V，測(cè)出對(duì)應(yīng)的iC值，記入表1-3-4中；再調(diào)節(jié)Rp1,分別使iB=20μA、40μA、60μA、80μA，重復(fù)上述步驟，把測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表1-3-4中。

根據(jù)表1-3-3和表1-3-4中的數(shù)據(jù)，在圖1-3-5的坐標(biāo)中，繪制出晶體管的輸入特性曲線(xiàn)和輸出特性曲線(xiàn)。表1-3-4晶體管的輸出特性圖1-3-5晶體管特性曲線(xiàn)

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))?！灸K理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握三極管的工作原理、伏安特性及主要參數(shù)；三極管的三種工作狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的外部條件。

理解學(xué)會(huì)分析三極管的應(yīng)用電路。

了解雙極型和單極型三極管的結(jié)構(gòu)，正確識(shí)別各種三極管的電路符號(hào)，能判斷三極管的好壞。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)三極管的工作原理和放大特性、三極管管腳的判定。

難點(diǎn)三極管管腳的判定、三極管的輸出特性曲線(xiàn)。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

三極管是具有放大作用的半導(dǎo)體器件，根據(jù)結(jié)構(gòu)及工作原理的不同可分為雙極型(BJT)和單極型(FET)兩類(lèi)。

1)雙極型三極管

(1)工作原理。晶體三極管根據(jù)組成結(jié)構(gòu)不同可分為NPN和PNP兩種類(lèi)型，根據(jù)制造材料的不同有硅管和鍺管之分。

硅三極管在發(fā)射結(jié)正偏︱UBE︱＞0.5V、集電結(jié)反偏︱UCE︱＞1V時(shí)，三個(gè)電極電流有如下關(guān)系：

iC=βiB+ICEO≈βiB

iE=iC+iB式中，iC、iB、iE分別為集電極、基極、發(fā)射極電流，ICEO為穿透電流。

β為共發(fā)射極電路電流放大系數(shù)。當(dāng)三極管制成后，β也就確定了，且β1。可見(jiàn)，用小的基極電流iB就可以控制大的集電極電流iC，iC＝βiB即反映了三極管的電流放大作用。

(2)三極管的三種工作狀態(tài)。

晶體三極管因偏置條件不同，有放大、截止和飽和三種工作狀態(tài)。

放大狀態(tài)的偏置條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。其工作特點(diǎn)是：iC＝βiB，且iC與uCE幾乎無(wú)關(guān)，即iC具有恒流特性，三極管具有線(xiàn)性放大作用。

截止?fàn)顟B(tài)的偏置條件為：發(fā)射結(jié)零偏或反偏，集電結(jié)反偏。其工作特點(diǎn)是：iB≈0，iC≈0。

飽和狀態(tài)的偏置條件為：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。其工作特點(diǎn)是：uCE<uBE(小功率管UCE(sat)≈0.3V)，iC＜βiB,且iC不受iB的控制，隨uCE的增大而迅速增大。

(3)三極管的主要參數(shù)。晶體三極管的主要參數(shù)有：電流放大系數(shù)β，極間反向電流ICBO、ICEO，極限參數(shù)ICM、PCM、U(BR)CEO等，它們都可由半導(dǎo)體器件手冊(cè)查得。

使用時(shí)，應(yīng)特別注意管子的極限參數(shù)，以防止三極管損壞或性能變差。同時(shí)還應(yīng)注意溫度對(duì)三極管特性的影響，ICEO越小的管子，其穩(wěn)定性就越好。由于硅管的溫度穩(wěn)定性比鍺管好得多，所以目前電路中一般都采用硅管。

2)單極型三極管

(1)場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。場(chǎng)效應(yīng)管是利用柵源電壓改變導(dǎo)電溝道的寬、窄而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏極電流的控制，由于輸入電流極小，故稱(chēng)為電壓控制電流器件。

場(chǎng)效應(yīng)管有耗盡型和增強(qiáng)型，在uGS＝0時(shí)，存在原始溝道形成漏極飽和電流IDSS的管子稱(chēng)耗盡型，只有在uGS值大于開(kāi)啟電壓UGS(th)值后，才形成導(dǎo)電溝道有漏極電流通過(guò)的管子稱(chēng)為增強(qiáng)型。MOS場(chǎng)效應(yīng)管具有制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于集成電路中。

(2)場(chǎng)效應(yīng)管的種類(lèi)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，場(chǎng)效應(yīng)管有結(jié)型和絕緣柵型兩大類(lèi)；由于導(dǎo)電溝道的不同，它們又可分為N溝道和P溝道兩種。因此,場(chǎng)效應(yīng)管共有六種，分別為NMOS管增強(qiáng)型與耗盡型、PMOS管增強(qiáng)型與耗盡型以及結(jié)型N溝道與P溝道。

(3)場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)。場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)有：開(kāi)啟電壓UGS(th)(增強(qiáng)型)、夾斷電壓UGS(off)、漏極飽和電流IDSS(耗盡型)以及低頻跨導(dǎo)gm等，其中g(shù)m是表征場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的參數(shù)，它等于

3)三極管的測(cè)試與應(yīng)用

(1)三極管使用基本知識(shí)。

①三極管型號(hào)的識(shí)別。例如，硅NPN型高頻小功率管3DG110A符號(hào)的意義如圖1-3-6所示。圖1-3-6高頻小功率管型號(hào)②三極管管腳的排列。

使用三極管時(shí)應(yīng)注意管腳的識(shí)別。常見(jiàn)晶體三極管管腳排列如圖1-3-7所示。圖1-3-7常見(jiàn)三極管管腳排列

(2)三極管選用的基本原則。

①根據(jù)電路工作頻率確定選用低頻管和高頻管。由于低頻管只適用低頻工作，因此當(dāng)工作頻率較高時(shí)，就應(yīng)選用高頻管或超高頻管。

②為保證三極管工作的安全，要求所選三極管的極限參數(shù)應(yīng)大于三極管實(shí)際所承受的數(shù)值，即滿(mǎn)足PCM＞Pcm、ICM＞Icm、U(BR)CEO＞UCMmax。

③三極管的β不是越大越好，β大的管子其性能穩(wěn)定性較差，而且β太大的管子構(gòu)成的電路往往容易產(chǎn)生自激振蕩。

模塊4三極管小信號(hào)基本放大電路

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)放大電路的組成。

(2)放大電路的工作原理。

(3)單管共射放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用。

(4)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的分析方法。

(5)放大電路的主要性能指標(biāo)。

(6)放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析法。

(7)放大電路的小信號(hào)等效電路分析法。

(8)放大電路的非線(xiàn)性失真及消除辦法。

(9)射極輸出器電路組成、靜態(tài)分析及動(dòng)態(tài)分析。

(10)共源放大電路的分析。

(11)差分放大電路的分析。

(12)差分放大電路的輸入輸出方式。

學(xué)習(xí)問(wèn)題：

(1)放大電路為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？

(2)分壓式偏置放大電路和固定偏置放大電路相比有什么優(yōu)點(diǎn)？

(3)如何畫(huà)放大電路的直流通路和交流通路？

(4)放大電路所接負(fù)載電阻的大小對(duì)電路的放大倍數(shù)有何影響？如果要減小負(fù)載對(duì)放大電路的影響，即提高放大電路的帶負(fù)載能力，則放大電路的輸出電阻應(yīng)該增大還是減小？

(5)放大電路產(chǎn)生非線(xiàn)性失真的原因是什么？

(6)在圖1-4-3所示的放大電路中,若輸出電壓波形出現(xiàn)底部削平的失真,則晶體管產(chǎn)生了截止失真還是飽和失真?應(yīng)調(diào)整電路中的哪個(gè)參數(shù)來(lái)消除失真?

(7)單管共射測(cè)試電路中增大RC時(shí)若輸出發(fā)生了失真，應(yīng)為哪種失真？

(8)單管共射測(cè)試電路中若RB2斷路，則放大電路的輸出有什么變化？

(9)是否放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)合適，輸出就一定不會(huì)發(fā)生失真？

(10)射極輸出器的主要特點(diǎn)有哪些？

(11)射極輸出器是共射、共基還是共集放大電路？比較共射、共集及共基放大電路的異同點(diǎn)。

(12)場(chǎng)效應(yīng)管共源放大電路與晶體管共射放大電路的異同點(diǎn)有哪些？

(13)何謂差模、共模信號(hào)及共模抑制比？

(14)測(cè)試電路中，公共發(fā)射極電阻RE對(duì)共模和差模信號(hào)各有什么影響？為什么？

學(xué)習(xí)要求：

(1)了解基本放大電路的組成及工作原理。

(2)學(xué)會(huì)基本放大電路的分析方法。

(3)了解放大電路的交流圖解分析法。

(4)掌握用微變(小信號(hào))等效電路法求放大電路的交流參數(shù)。

(5)了解放大電路產(chǎn)生非線(xiàn)性失真的現(xiàn)象及如何調(diào)試電路來(lái)改善非線(xiàn)性失真。

(6)掌握射極輸出器的特點(diǎn)及用途。

(7)掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大電路的分析方法。

(8)掌握差動(dòng)放大電路的性能及特點(diǎn)。

任務(wù)1靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性研究

(一)任務(wù)要求

了解放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

1.固定偏置共發(fā)射極放大電路

準(zhǔn)備兩只β值不同的NPN型晶體管及一些電阻、電容元件，按圖1-4-1所示連接電路，先用其直流通路估算出靜態(tài)值，然后輸入端短接，測(cè)出IBQ、ICQ和UCEQ，把測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表1-4-1中。圖1-4-1固定偏置共射極放大電路表1-4-1固定偏置共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量更換另一只β值不同的晶體管，保持原來(lái)電路的結(jié)構(gòu)及阻值不變，重復(fù)上述步驟，把測(cè)試的數(shù)據(jù)也記入表1-4-1中。

2.分壓式偏置共發(fā)射極放大電路

把圖1-4-1電路改接成圖1-4-2所示的電路，用同樣的兩只晶體管，先用其直流通路估算出靜態(tài)值，然后輸入端短接，測(cè)出UBQ、ICQ和UCEQ，把測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表1-4-2中。圖1-4-2分壓式偏置共射極放大電路表1-4-2分壓式偏置共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。任務(wù)2放大電路交流參數(shù)的測(cè)試方法

(一)任務(wù)要求

了解放大電路交流參數(shù)的測(cè)試方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至12V，按圖1-4-3所示的電路圖連接電路，將輸入端短接，輸出端開(kāi)路，調(diào)節(jié)Rp2，使Rp2=0，調(diào)節(jié)Rp1，使UCE=4～6V(UCE≈UCC/2)，然后將信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率為1kHz，大小為10mV的正弦交流信號(hào)接到輸入端，用示波器觀察輸入、輸出電壓波形，若uo不失真，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)合適，若uo失真，則說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，需重新調(diào)節(jié)Rp1，直到uo失真消除。然后用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，同時(shí)用示波器觀察放大電路的輸入、輸出電壓的波形，將測(cè)量結(jié)果記入表1-4-3中；之后連接負(fù)載電阻RL，保持輸入信號(hào)不變，再用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，將測(cè)量結(jié)果也記入表1-4-3中。圖1-4-3共射極單管放大電路表1-4-3共發(fā)射極放大電路交流參數(shù)的測(cè)量

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

任務(wù)3放大電路波形失真的

產(chǎn)生原因及消除方法

(一)任務(wù)要求

了解放大電路失真產(chǎn)生的原因及消除方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

1.集電極電阻對(duì)放大電路的影響

圖1-4-3的測(cè)試電路中，保持基極電阻RB1和輸入信號(hào)不變，調(diào)節(jié)Rp2，使集電極電阻RC逐漸增大，觀察輸出電壓uo波形的變化，當(dāng)Rp2增到最大時(shí)，測(cè)量靜態(tài)值UCE和輸出電壓uo，記入表1-4-4中。表1-4-4放大電路波形失真的測(cè)試

2.基極偏置電阻對(duì)放大電路的影響

圖1-4-3所示的測(cè)試電路中，保持輸入信號(hào)不變，先調(diào)節(jié)Rp2=0，即RC=2kΩ，然后增大Rp1，直到輸出電壓uo波形出現(xiàn)明顯失真，測(cè)量靜態(tài)值UCE和輸出電壓uo，記入表1-4-4中；再逐漸減小Rp1，失真逐漸消失，當(dāng)Rp1減小到一定程度時(shí)，uo波形會(huì)再次出現(xiàn)明顯失真，測(cè)量靜態(tài)值UCE和輸出電壓Uo，也記入表1-4-4中。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

任務(wù)4射極輸出器的分析研究

(一)任務(wù)要求

通過(guò)測(cè)試了解射極輸出器的特點(diǎn)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

1.測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)

按圖1-4-4所示連接電路，先估算出靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表1-4-5中，然后把輸入端短路，輸出端開(kāi)路，用萬(wàn)用表測(cè)量UBEQ、UCEQ、UREQ，記入表1-4-5中，并計(jì)算出靜態(tài)工作點(diǎn)，填在表中。圖1-4-4射極輸出器表1-4-5射極輸出器靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量

2.交流參數(shù)測(cè)量

測(cè)完靜態(tài)工作點(diǎn)后，設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出為1kHz、50mV的正弦交流信號(hào)，測(cè)試電路的輸入端接到信號(hào)發(fā)生器上,輸出端接上示波器，用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，同時(shí)用示波器觀察放大電路的輸入、輸出電壓的波形，將測(cè)量結(jié)果記入表1-4-6中；然后連接負(fù)載電阻RL，保持輸入信號(hào)不變，再用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，將測(cè)量結(jié)果也記入表1-4-6中。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。

表1-4-6射極輸出器交流參數(shù)測(cè)量

任務(wù)5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的研究

(一)任務(wù)要求

了解場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的測(cè)試方法及電路特點(diǎn)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流元件，柵—源之間的電阻可達(dá)107～1012Ω，常作為高輸入阻抗放大器的輸入級(jí)，在組成放大電路時(shí)也有三種接法，即共源、共漏和共柵放大電路。

圖1-4-5(a)是采用N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源自偏壓放大電路，C1、C2為耦合電容器，RD為漏極負(fù)載電阻，RG為柵極通路電阻，RS為源極電阻，CS為源極電阻旁路電容。該電路靠漏極電阻上的電壓為柵—源提供一個(gè)負(fù)的偏壓，所以稱(chēng)為自偏壓電路。由圖可得：

UGSQ=UGQ－USQ=－IDQRS

圖1-4-5(b)所示為分壓式自偏壓共源放大電路，靠分壓電阻RG1、RG2對(duì)電源VDD分壓來(lái)設(shè)置偏壓，所以稱(chēng)為分壓式偏置電路，圖中RG3可提高輸入電阻。由圖可得：圖1-4-5場(chǎng)效應(yīng)管共源放大電路

1.測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)

取一個(gè)N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，按圖1-4-6所示連接電路，接上直流電源，輸入端短路，輸出端開(kāi)路，用萬(wàn)用表測(cè)出柵極、漏極和源極的電位，把測(cè)量的數(shù)據(jù)記入表1-4-7中，判斷放大電路的直流工作狀態(tài)是否正常。圖1-4-6共源放大器測(cè)試電路表1-4-7共源放大器靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量

2.共源放大器交流參數(shù)測(cè)量

設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出為1kHz、100mV的正弦交流信號(hào)，然后把測(cè)試電路的輸入端接到信號(hào)發(fā)生器上，輸出端接上示波器，用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，同時(shí)用示波器觀察放大電路的輸入、輸出電壓的波形，將測(cè)量結(jié)果記入表1-4-8中；然后連接負(fù)載電阻RL，保持輸入信號(hào)不變，再用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，將測(cè)量結(jié)果也記入表1-4-8中。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。表1-4-8共源放大器交流參數(shù)測(cè)量任務(wù)6差動(dòng)放大電路特性的分析研究

(一)任務(wù)要求

了解差動(dòng)放大電路的性能特點(diǎn)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

按圖1-4-7所示連接電路，在兩輸入端加上2V的直流電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)兩個(gè)10kΩ的電位器，使uo為0V；然后在兩輸入端加上直流共模信號(hào)，從0.1V開(kāi)始，不斷增加電壓值，測(cè)出相應(yīng)的uo1、uo2、uo；再在輸入端加上直流差模電壓，從0.1V開(kāi)始，不斷增加電壓值，測(cè)出相應(yīng)的uo1、uo2、uo；最后將輸入信號(hào)改為1kHz、0.1V的正弦交流信號(hào)，測(cè)出相應(yīng)的uo1、uo2、uo。把上述測(cè)量結(jié)果都記入表1-4-9中。圖1-4-7差動(dòng)放大電路表1-4-9差動(dòng)放大電路的特性研究

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))?！灸K理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握三極管電路直流工作狀態(tài)近似估算方法及放大、飽和、截止?fàn)顟B(tài)的判斷；三極管的微變等效電路及三極管電路的交流分析方法；三極管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置，直流和動(dòng)態(tài)分析方法；共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)及性能指標(biāo)的估算，差分放大電路的組成及基本工作原理。

理解放大電路的功能、組成及主要性能指標(biāo)；共集、共基、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的組成、工作原理及主要特點(diǎn)；差分放大電路的差模特性及對(duì)共模信號(hào)的抑制作用。了解三極管電路圖解分析方法；共集、共基、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的增益、輸入電阻、輸出電阻的估算；差分放大電路的傳輸特性及輸入輸出方式，電流源電路的組成、工作原理及應(yīng)用。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)基本放大電路的工作原理及分析方法；圖解法及微變等效電路法分析放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)；放大電路參數(shù)的測(cè)試；非線(xiàn)性失真產(chǎn)生的原因及消除方法；射極輸出器的特點(diǎn)及應(yīng)用；簡(jiǎn)單場(chǎng)效應(yīng)管電路的分析；差動(dòng)放大電路的性能及特點(diǎn)。

難點(diǎn)基本放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的分析與測(cè)試；非線(xiàn)性失真消除方法；射極輸出器和場(chǎng)效應(yīng)管電路的理論分析；差動(dòng)放大電路的理論分析。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

1)三極管電路的基本分析方法

(1)三極管電路直流分析和交流分析。

在三極管電路中，只研究直流電源作用下電路中各直流量的大小稱(chēng)為直流分析(或稱(chēng)為靜態(tài)分析)，由此確定的各極直流電壓和電流稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)。

當(dāng)外電路接入交流信號(hào)后，為了確定疊加在靜態(tài)工作點(diǎn)上的各交流量而進(jìn)行的分析，稱(chēng)為交流分析或動(dòng)態(tài)分析。當(dāng)外接交流信號(hào)足夠小時(shí)，通常采用小信號(hào)電路模型進(jìn)行分析。

(2)三極管電路小信號(hào)等效電路分析。

①三極管小信號(hào)電路模型。

當(dāng)輸入交流信號(hào)很小時(shí)，三極管的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)可認(rèn)為在靜態(tài)工作點(diǎn)附近線(xiàn)性范圍內(nèi)變動(dòng)，這時(shí)三極管各交流電壓、電流的關(guān)系近似為線(xiàn)性關(guān)系，因此可以把三極管的特性線(xiàn)性化，將三極管用小信號(hào)電路模型來(lái)等效，故使電路的分析大為簡(jiǎn)化。

晶體三極管的H參數(shù)簡(jiǎn)化小信號(hào)電路模型如圖1-4-8所示。圖中，rbe稱(chēng)為晶體管的輸入電阻，在常溫下可近似為

βib為電流控制的受控電流源，它的大小和方向均由ib決定。

不管場(chǎng)效應(yīng)管類(lèi)型如何，其小信號(hào)電路模型均如圖1-4-9所示。由于場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻rgs很大，因此可把它視為開(kāi)路，gmugs為受電壓控制的受控電流源，其大小和方向均由ugs決定。圖1-4-9場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)電路模型圖1-4-8晶體三極管Ｈ參數(shù)簡(jiǎn)化小信號(hào)電路模型②三極管電路交流分析的步驟。

第一步，畫(huà)出三極管電路的直流通路，求靜態(tài)工作點(diǎn)及三極管交流參數(shù)；

第二步，畫(huà)出三極管電路的交流通路(將耦合電容、旁路電容作短路，直流電壓對(duì)地短接，便可獲得三極管電路的交流通路)；

第三步，用三極管小信號(hào)電路模型取代交流通路中的三極管，便可得到三極管電路的小信號(hào)交流等效電路；

第四步，用解線(xiàn)性電路的方法求解電路，從而可得各極交流電流和電壓。

2)放大電路的基本知識(shí)

(1)放大電路的組成。

用來(lái)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大的電路稱(chēng)為放大電路。放大電路中除有源器件外，還應(yīng)有提供放大電路正常工作所需直流工作點(diǎn)的偏置電路以及信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載、級(jí)與級(jí)之間的耦合電路等。

(2)放大電路的主要性能指標(biāo)。

放大電路的性能指標(biāo)主要有放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等。放大倍數(shù)是衡量放大能力的指標(biāo)，輸入電阻是衡量放大電路對(duì)信號(hào)源影響的指標(biāo)，輸出電阻則是反映放大電路帶負(fù)載能力的指標(biāo)。

3)三種基本組態(tài)放大電路

(1)三極管三種組態(tài)電路。

三極管放大電路根據(jù)輸入、輸出信號(hào)公共端子的不同，有三種基本組態(tài)電路，分別稱(chēng)為共發(fā)射極電路、共集電極電路、共基極電路。同樣，場(chǎng)效應(yīng)管也可分別構(gòu)成共源、共漏和共柵三種基本組態(tài)電路。

(2)放大電路的直流偏置方式。

小信號(hào)放大電路中必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)并要保持其穩(wěn)定，實(shí)際電路中可根據(jù)不同的器件及要求采用不同的偏置方式。在雙極型三極管電路中，偏置電路形式主要有固定偏置、分壓式電流負(fù)反饋偏置和電壓負(fù)反饋偏置，而集成電路廣泛采用電流源偏置電路，場(chǎng)效應(yīng)管電路常采用自偏壓和分壓式自偏壓電路。雙極型三極管電路主要偏置電路及靜態(tài)工作點(diǎn)估算方法如表1-4-10所示。表1-4-10雙極型三極管放大電路常用偏置電路

(3)性能指標(biāo)分析。

放大電路性能指標(biāo)分析主要采用小信號(hào)電路模型，對(duì)電路的增益、輸入電阻、輸出電阻進(jìn)行定量計(jì)算。三種基本組態(tài)電路性能分析如表1-4-11所示。表1-4-11三種基本組態(tài)電路的主要性質(zhì)

4)差分放大電路

差分放大電路具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，其輸出電壓與兩個(gè)輸入電壓之差成正比，即

uod=Aud(ui1－ui2)

式中，uod稱(chēng)為差模輸出電壓，Aud稱(chēng)為差模電壓增益，可見(jiàn)式中，uid稱(chēng)總差模輸入電壓。當(dāng)ui1與ui2大小相等、極性相反時(shí)，稱(chēng)為差模輸入信號(hào)。當(dāng)ui1與ui2大小相等、極性相同時(shí)，則稱(chēng)為共模輸入信號(hào)，此時(shí)差分放大電路只有很小的共模電壓uoc輸出(理想情況下，uoc＝0)，因此差分電路的共模電壓增益為

因此，差分電路可以抑制溫度變化、電源電壓波動(dòng)、外界干擾等具有共模特征的信號(hào)引起的輸出誤差電壓。差模電壓放大倍數(shù)Aud與共模電壓放大倍數(shù)Auc之比的絕對(duì)值，稱(chēng)為共模抑制比KCMR，即

式中，KCMR表征差分電路對(duì)差模信號(hào)的放大作用和對(duì)共模信號(hào)的抑制作用，其值越大，電路抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)，電路性能就越好。

模塊5兩級(jí)放大電路組裝與測(cè)試

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)多級(jí)電路的耦合方式。

(2)多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)。

學(xué)習(xí)問(wèn)題：

(1)多級(jí)放大電路有哪幾種耦合方式？各有什么特點(diǎn)？

(2)放大電路中產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是什么？抑制零點(diǎn)漂移的方法有哪些？

(3)多級(jí)放大電路的增益與各級(jí)增益有何關(guān)系？

(4)多級(jí)放大電路的通頻帶與單級(jí)放大電路的通頻帶有何關(guān)系？如果通頻帶過(guò)窄，對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量有何影響？

(5)如何計(jì)算多級(jí)放大電路的輸入電阻和輸出電阻？

學(xué)習(xí)要求：

(1)了解多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)。

(2)學(xué)會(huì)多級(jí)電路的設(shè)計(jì)、裝接、調(diào)試及分析方法。

任務(wù)1兩級(jí)放大電路的組裝

(一)任務(wù)要求

練習(xí)多級(jí)放大電路的組裝及靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法。

(二)任務(wù)內(nèi)容

圖1-5-1為兩級(jí)阻容耦合放大電路，按圖連接電路，接通電源，輸入端短接，調(diào)節(jié)放大電路使每一級(jí)都處于正常的放大狀態(tài)，即UCE≈UCC/2。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。圖1-5-1兩級(jí)阻容耦合放大電路

任務(wù)2兩級(jí)放大電路的電壓放大

倍數(shù)及通頻帶的測(cè)試

(一)任務(wù)要求

通過(guò)測(cè)試了解多級(jí)放大電路性能指標(biāo)的特點(diǎn)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出為1kHz的正弦信號(hào)，測(cè)試電路的輸入端接到信號(hào)發(fā)生器上，用雙蹤示波器同時(shí)觀察放大電路第一級(jí)輸入(ui)與第二級(jí)輸出(uo)，保持信號(hào)頻率不變，調(diào)節(jié)其大小，使輸出電壓波形達(dá)到最大不失真狀態(tài)，這時(shí)用毫伏表分別測(cè)出第一級(jí)的輸入電壓ui、第一級(jí)的輸出電壓uo1(即第二級(jí)的輸入電壓ui2)和輸出端的負(fù)載電壓uo(即第二級(jí)的輸出電壓uo2)。把測(cè)量結(jié)果記入表1-5-1中。表1-5-1阻容耦合放大電路的分析測(cè)試記住輸出電壓的大小，在保持輸入電壓大小不變的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率大小，逐漸減小信號(hào)源的頻率，在經(jīng)歷一段輸出電壓不變后，隨著頻率的減小輸出電壓開(kāi)始減小，當(dāng)輸出電壓減小到原來(lái)的時(shí)，此時(shí)信號(hào)源的頻率即為放大電路的下限頻率fL，記入表1-5-1中；然后逐漸增大信號(hào)源的頻率，開(kāi)始時(shí)輸出逐漸增大，在經(jīng)歷一段輸出電壓不變后，隨著頻率的增大輸出電壓又開(kāi)始減小，當(dāng)輸出電壓又減小到原來(lái)的時(shí)，此時(shí)信號(hào)源的頻率即為上限頻率fH，記入表1-5-1中。保持輸入信號(hào)大小不變，分別把信號(hào)發(fā)生器接到第一級(jí)和第二級(jí)的輸入端，用同樣的方法分別測(cè)出第一級(jí)和第二級(jí)的下限頻率fL和上限頻率fH

，記入表1-5-1中，計(jì)算出通頻帶。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))?！灸K理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握多級(jí)放大電路的耦合方式及多級(jí)放大電路的分析方法；放大電路調(diào)整測(cè)試的基本方法。

理解描述多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)兩級(jí)放大電路的分析和計(jì)算。

難點(diǎn)電路的分析及排除故障能力。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

1)多級(jí)放大電路

多級(jí)放大電路級(jí)與級(jí)之間的連接方式有直接耦合和電容耦合等。電容耦合可隔斷級(jí)間的直流通路，各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)彼此獨(dú)立使得零點(diǎn)漂移小，但它只能用于交流信號(hào)的放大；直接耦合可放大直流信號(hào)，也能放大交流信號(hào)，適于集成化，但直接耦合存在各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響和零點(diǎn)漂移比較大等缺點(diǎn)。

多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積，但在計(jì)算每一級(jí)放大倍數(shù)時(shí)，需考慮前后級(jí)之間的影響。多級(jí)放大電路的輸入電阻等于第一級(jí)的輸入電阻，但必須考慮后級(jí)的影響；輸出電阻等于本級(jí)的輸出電阻。

2)放大電路的調(diào)整與測(cè)試

放大電路的調(diào)整與測(cè)試主要是進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。

靜態(tài)調(diào)試一般采用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量放大電路的直流工作點(diǎn)。

靜態(tài)調(diào)試的任務(wù)是檢查實(shí)驗(yàn)電路靜態(tài)工作點(diǎn)是否符合要求，同時(shí)也可發(fā)現(xiàn)電路中隱蔽的故障，只有電路安裝正確，才能測(cè)得符合要求的靜態(tài)工作點(diǎn)值。所以靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)試很重要。工作點(diǎn)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意測(cè)量用直流電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，由于電壓表內(nèi)阻的分流，測(cè)量結(jié)果均比實(shí)際值偏小。動(dòng)態(tài)調(diào)試的目的是使放大電路的增益、輸入輸出電阻、輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍、失真、輸出功率、頻率特性等性能指標(biāo)達(dá)到要求。

動(dòng)態(tài)調(diào)試中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)熟悉測(cè)試儀器的使用方法及注意事項(xiàng)，以免儀器使用不當(dāng)而造成測(cè)量結(jié)果誤差；

(2)測(cè)量?jī)x器的地線(xiàn)與被測(cè)電路的地線(xiàn)應(yīng)連在一起，并形成系統(tǒng)的參考地電位，平衡輸出不能用不平衡儀表測(cè)量；

(3)接線(xiàn)應(yīng)用屏蔽線(xiàn)，屏蔽線(xiàn)的外屏蔽層必須接到系統(tǒng)的地線(xiàn)上。

模塊6集成運(yùn)放及負(fù)反饋

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)集成運(yùn)放的組成、符號(hào)及理想化條件。

(2)運(yùn)放的分析方法；反饋的概念。

(3)反饋放大電路的組成。

(4)負(fù)反饋的基本組態(tài)及判斷方法。

(5)驗(yàn)證負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。

學(xué)習(xí)問(wèn)題：

(1)理想運(yùn)放的條件是什么？

(2)何謂“虛短”和“虛斷”？

(3)什么是正反饋和負(fù)反饋？如何判斷？

(4)什么是直流反饋和交流反饋？如何判斷？對(duì)放大電路各有什么作用？

(5)什么是串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋？如何判斷？

(6)什么是電壓負(fù)反饋和電流負(fù)反饋？如何判斷？它們對(duì)放大電路輸出電壓和輸出電流的穩(wěn)定性各有什么影響？

(7)負(fù)反饋對(duì)放大電路的性能有何影響？

(8)深度負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)是什么？

(9)負(fù)反饋放大電路有哪幾種類(lèi)型？能否根據(jù)接負(fù)反饋前后輸入、輸出電阻的大小變化情況來(lái)確定負(fù)反饋的類(lèi)型？如果要提高輸入電阻、穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)該采用什么類(lèi)型的負(fù)反饋？

(10)本模塊的測(cè)試電路引入的是哪種組態(tài)的負(fù)反饋？如果把反饋電阻Rf短路，此時(shí)負(fù)反饋放大電路的工作是否正常？電路的電壓放大倍數(shù)有什么變化？由此說(shuō)明反饋電阻的大小對(duì)電路性能的影響。

學(xué)習(xí)要求：

(1)掌握運(yùn)放的符號(hào)及理想化條件。

(2)理解運(yùn)放的“虛短”和“虛斷”的含義。

(3)了解反饋的概念。

(4)會(huì)判斷負(fù)反饋的組態(tài)。

任務(wù)測(cè)試負(fù)反饋對(duì)放大

電路性能的影響

(一)任務(wù)要求

了解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。

(二)任務(wù)內(nèi)容

按圖1-6-1所示連接電路，輸入端短接，負(fù)載開(kāi)路(即S1斷開(kāi))，斷開(kāi)反饋支路(即S2斷開(kāi))，把放大電路調(diào)節(jié)到合適靜態(tài)工作點(diǎn)(UCE≈UCC/2)，然后輸入頻率為1kHz的正弦信號(hào),調(diào)節(jié)輸入電壓的大小，觀察輸入、輸出電壓波形，使輸出電壓達(dá)到最大不失真狀態(tài)，這時(shí)用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR，記入表1-6-1中；閉合S2，連接負(fù)載電阻RL后，在輸入信號(hào)(us)電壓不變的條件下，再觀察輸入、輸出電壓波形，并用毫伏表測(cè)量uo，也記入表1-6-1中。圖1-6-1負(fù)反饋放大電路性能的測(cè)試記住輸出電壓的大小，在保持輸入電壓大小不變的基礎(chǔ)上，逐漸降低信號(hào)源的頻率,當(dāng)輸出電壓減小至原來(lái)的時(shí)，信號(hào)源的頻率為下限頻率fL，把結(jié)果記入表1-6-1中；再逐漸增大信號(hào)源的頻率，輸出逐漸增大，在經(jīng)歷一段輸出電壓不變后，隨著頻率的增大輸出電壓又開(kāi)始減小，當(dāng)輸出電壓減小到原來(lái)的時(shí)，此時(shí)的信號(hào)源的頻率即為上限頻率fH，把結(jié)果也記入表1-6-1中。表1-6-1負(fù)反饋放大電路性能測(cè)試將信號(hào)源的頻率再調(diào)到1kHz，保持輸入信號(hào)大小不變，斷開(kāi)S1，閉合S2，即接通反饋支路，觀察輸入、輸出電壓波形，用毫伏表測(cè)量ui、uo、uR；閉合S1，連接負(fù)載電阻RL后，在輸入信號(hào)保持不變的條件下，再觀察示波器的波形，并用毫伏表測(cè)量uo，同樣把測(cè)量的數(shù)值記入表1-6-1中。

記住輸出電壓的大小，保持輸入信號(hào)大小不變，用前面所講的方法測(cè)出放大電路帶上反饋后的下限頻率fL和上限頻率fH，記入表1-6-1中。

(三)任務(wù)結(jié)論

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))?！灸K理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握反饋電路的組成，了解其基本關(guān)系式；負(fù)反饋放大電路類(lèi)型、極性的判別；引入負(fù)反饋對(duì)放大電路性能指標(biāo)的影響；深度負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)及閉環(huán)電壓增益的估算。

理解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。

了解不同類(lèi)型負(fù)反饋放大電路的性能特點(diǎn)；放大電路中引入負(fù)反饋的一般原則。

2．模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)負(fù)反饋放大電路類(lèi)型、極性的判別；引入負(fù)反饋對(duì)放大電路性能指標(biāo)的影響。

難點(diǎn)負(fù)反饋放大電路類(lèi)型、極性的判別。

3．模塊知識(shí)點(diǎn)

1)負(fù)反饋放大電路的組成及基本類(lèi)型

(1)反饋放大電路的組成及基本關(guān)系式。反饋放大電路由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)組成?；痉糯箅娐份斎攵伺c反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端構(gòu)成輸入端比較環(huán)節(jié)，基本放大電路輸出端與反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入端構(gòu)成反饋放大電路輸出端取樣環(huán)節(jié)。

(2)負(fù)反饋放大電路的基本類(lèi)型。負(fù)反饋放大電路有四種基本類(lèi)型：電壓反饋、電流反饋、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。在負(fù)反饋放大電路輸出端，若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路、負(fù)載RL并聯(lián)連接，反饋信號(hào)取樣于輸出電壓，則稱(chēng)為電壓反饋；若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路、負(fù)載RL串聯(lián)連接，反饋信號(hào)取樣于輸出電流，則稱(chēng)為電流反饋。在負(fù)反饋放大電路輸入端，若反饋網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)源、基本放大電路串聯(lián)連接，則稱(chēng)為串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)為電壓uf，比較式為uid＝ui－uf；若反饋網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)源、基本放大電路并聯(lián)連接，則稱(chēng)為并聯(lián)反饋，反饋信號(hào)為電流if，比較式為iid＝ii－if。

(3)負(fù)反饋放大電路分析。負(fù)反饋放大電路分析步驟如下：

先判斷電路中有無(wú)反饋。若放大電路輸出回路與輸入回路之間存在起聯(lián)系作用的反饋元件(或網(wǎng)絡(luò))，則電路中存在反饋。

判斷反饋電路類(lèi)型，標(biāo)出反饋信號(hào)if或uf

。根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)的接入方法判斷輸入、輸出端反饋類(lèi)型，然后根據(jù)輸入端反饋類(lèi)型標(biāo)出反饋信號(hào)。若是串聯(lián)反饋應(yīng)標(biāo)出電壓uf，若是并聯(lián)反饋則應(yīng)標(biāo)出if。判斷反饋正、負(fù)極性。采用瞬時(shí)極性法加以判斷。對(duì)于串聯(lián)反饋，應(yīng)確定反饋電壓uf與輸入電壓ui的相位關(guān)系。若滿(mǎn)足uid＝ui－uf

，則為負(fù)反饋；若滿(mǎn)足uid＝ui+uf，則為正反饋。對(duì)于并聯(lián)反饋，應(yīng)確定反饋電流if與輸入電流ii的相位關(guān)系。若滿(mǎn)足iid＝ii－if，則為負(fù)反饋；若滿(mǎn)足iid＝ii＋if，則為正反饋。

2)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

(1)改善放大電路的性能。

負(fù)反饋雖然降低了放大電路的增益，但可使放大電路很多方面的性能得到改善，例如提高了增益的穩(wěn)定性，減小了放大電路引起的非線(xiàn)性失真，擴(kuò)展了通頻帶等。

負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善與反饋深度(1+AF)的大小有關(guān)，其值越大，性能改善越顯著。但過(guò)深的負(fù)反饋可能引起放大器工作不穩(wěn)定。

(2)改變放大電路的輸入和輸出電阻。

放大電路加入負(fù)反饋后，其輸入和輸出電阻將會(huì)發(fā)生變化，變化的情況與反饋類(lèi)型有關(guān)，變化的大小也與反饋深度(1+AF)有關(guān)，其值越大，阻抗變化值也就越大。

電壓負(fù)反饋減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓，提高了負(fù)載能力；電流負(fù)反饋增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流。串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。

3)負(fù)反饋放大電路應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

(1)放大電路中引入負(fù)反饋的一般原則。通常根據(jù)欲穩(wěn)定的量、對(duì)輸入輸出電阻的要求以及信號(hào)源和負(fù)載情況確定反饋類(lèi)型。

(2)深度負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)及性能估算。負(fù)反饋放大電路中，(1+AF)1稱(chēng)為深度負(fù)反饋。深度負(fù)反饋放大電路有以下特點(diǎn)：

①輸入信號(hào)xi等于反饋信號(hào)xf，凈輸入xid≈0，對(duì)于串聯(lián)反饋有ui≈uf，uid≈0；對(duì)于并聯(lián)反饋有ii≈if，iid≈0。

②串聯(lián)反饋輸入電阻Rif很大，可認(rèn)為Rif→∞；并聯(lián)反饋輸入電阻Rif很小，可認(rèn)為Rif→0。③電壓反饋輸出電阻Rof很小，可認(rèn)為Rof→0；電流反饋輸出電阻Rof很大，可認(rèn)為Rof→∞。

(3)負(fù)反饋的放大電路的穩(wěn)定性。

負(fù)反饋放大電路中，特別在深度負(fù)反饋的條件下，電路很容易形成正反饋，甚至產(chǎn)生自激振蕩，使放大電路工作不穩(wěn)定，所以在實(shí)用電路中均采用適當(dāng)?shù)拇胧?如在電路中接入相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、電源去耦合電路等)，避免和消除自激振蕩，以提高電路工作的穩(wěn)定