模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教案

《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教案

1、本課程教學(xué)目的：

本課程是電氣信息類專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。其目的與任務(wù)是使學(xué)生掌握

常用半導(dǎo)體器件和典型集成運放的特性與參數(shù)，掌握基本放大、負反饋放大、

集成運放應(yīng)用等低頻電子線路的組成、工作原理、性能特點、基本分析方法和

工程計算方法；使學(xué)生具有一定的實踐技能和應(yīng)用能力；培養(yǎng)學(xué)生分析問題和

解決問題的能力，為后續(xù)課程和深入學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容打好基礎(chǔ)。

2、本課程教學(xué)要求：

1.掌握半導(dǎo)體器件的工作原理、外部特性、主要參數(shù)、等效電路、分析方

法及應(yīng)用原理。

2.掌握共射、共集、共基、差分、電流源、互補輸出級六種基本電路的組

成、工作原理、特點及分析，熟悉改進放大電路，理解多級放大電路的耦合方

式及分析方法，理解場效應(yīng)管放大電路的工作原理及分析方法，理解放大電路

的頻率特性概念及分析。

3.掌握反饋的基本概念和反饋類型的判斷方法，理解負反饋對放大電路性

能的影響，熟練掌握深度負反饋條件下閉環(huán)增益的近似估算，了解負反饋放大

電路產(chǎn)生自激振蕩的條件及其消除原則。

4.了解集成運算放大器的組成和典型電路，理解理想運放的概念，熬練掌

握集成運放的線性和非線性應(yīng)用原理及典型電路；掌握一般直流電源的組成，

理解整流、濾波、穩(wěn)壓的工作原理，了解電路主要指標的估算。

3、使用的教材：

楊栓科編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高教出版社

主要參考書目：

康華光編，《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部分）第四版，高教出版社

童詩白編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社，

張鳳言編，《電子電路基礎(chǔ)》第二版，高教出版社，

謝嘉奎編，《電子線路》（線性部分）第四版，高教出版社，

陳大欽編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)問答、例題、試題》，華中理工大學(xué)出版社,

唐競新編，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)解題指南》，清華大學(xué)出版社，

孫肖子編，《電子線路輔導(dǎo)》，西安電子科技大學(xué)出版社，

謝自美編，《電子線路設(shè)計、實驗、測試》（二），華中理工大學(xué)出版社，

緒論

本章的教學(xué)目標和要求：

要求學(xué)生了解放大電路的基本知識；要求了解放大電路的分類及主要性能指

標。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§1-1電子系統(tǒng)與信號0.5

§1-2放大電路的基本知識0.5

本章重點：

放大電路的基本認識；放大電路的分類及主要性能指標。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：1

本章的具體內(nèi)容：

1節(jié)

介紹本課程目的，教學(xué)參考書，本課程的特點以及在學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意的事

項和學(xué)習(xí)方法；

介紹放大電路的基本認識；放大電路的分類及主要性能指標。

重點：放大電路的分類及主要性能指標。

第1章半導(dǎo)體二極管及其基本電路

本章的教學(xué)目標和要求：

要求學(xué)生了解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識；理解PN結(jié)的結(jié)構(gòu)與形成；熟練掌握普通二

極管和穩(wěn)壓管的V-I特性曲線及其主要參數(shù)，熟練掌握普通二極管正向VT特

性的四種建模。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體教學(xué)）

§1-1PN結(jié)

§1-2半導(dǎo)體二極管

§1-3半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用

§1-4特殊二極管

本章重點：

PN結(jié)內(nèi)部載流子的運動，PN結(jié)的特性，二極管的單向?qū)щ娦?、二極管的特

性、參數(shù)、應(yīng)用電路分析及穩(wěn)壓管的特性、參數(shù)及其特點。

本章難點：

PN結(jié)的形成原理，二極管的非線性伏安特性方程和曲線及其電路分析。

本章主要的切入點：“管為路用”

從PN結(jié)是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，PN結(jié)的形成原理入手，通過對器件的非

線性伏安特性的描述，在分析電路時說明存在的問題，引出非線性問題線性化

的必要性和可行性。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：3

本章習(xí)題：P26

1.1.1.2、1.7、1.9、1.12、1.13o

本章的具體內(nèi)容：

2、3節(jié)

1、介紹本課程目的，教學(xué)參考書，本課程的特點以及在學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意的

事項和學(xué)習(xí)方法;

2、講解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識，半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體；

3、講解PN結(jié)的特點，PN結(jié)的幾個特性：單向?qū)щ娦?、伏安特性、溫度特性?/p>

電容特性。

重點：PN結(jié)的形成過程、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、伏安特性曲線的意義，伏安

方程的應(yīng)用。

4節(jié)

1、講解半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)和電路符號，基本特點，等效電路；

2、講解穩(wěn)壓二極管工作原理，電路符號和特點，等效電路；

3、講解典型限幅電路和穩(wěn)壓電路的分析。

重點：兩種管子的電路符號和特點。

講解課后習(xí)題，讓學(xué)生更好地了解二極管基本電路及其分析方法。

【例1】電路如圖（a）所示，已知％=5sm故（V）,二機管導(dǎo)通電壓/=Q7V。

試畫出III與uo的波形，并標出幅值。

圖?

【相關(guān)知識】

二極管的伏安特性及其工作狀態(tài)的判定。

【解題思路】

首先根據(jù)電路中直流電源與交流信號的幅值關(guān)系判斷二極管工作狀態(tài);

當(dāng)二極管的截止時，Uo=u1；當(dāng)二極管的導(dǎo)通時，+

【解題過程】

由已知條件可知二極管的伏安特性如圖所示，即開啟電壓U°n和導(dǎo)通電壓

均為0.7Vo

由于二極管D1的陰極電位為+3V,而輸入動態(tài)電壓山作用于D1的陽極,

故只有當(dāng)Ui高于+3.7V時Di才導(dǎo)通，且一旦立導(dǎo)通，其陽極電位為3.7V,榆

出電壓uo=+3.7V。由于D2的陽極電位為-3V,而由作用于二極管Dz的陰極,

故只有當(dāng)in低于-3.7V時D2才導(dǎo)通，且一旦Dz導(dǎo)通，其陰極電位即為-3.7V,

輸出電壓uo=-3.7V。當(dāng)山在一3.7V到+3.7V之間時，兩只管子均截止，故

uo=ui。

5和Uo的波形如圖(b)所示。

【例1-8]設(shè)本題圖所示各電路中的二極管性能均為理想。試判斷各電

路中的二極管是導(dǎo)通還是裁止，并求出A、B兩點之間的電壓UAB值。

【相關(guān)知識】

二極管的工作狀態(tài)的判斷方法。

【解題思路】

(1)首先分析二極管開路時，管子兩端的電位差，從而判斷二極管兩端

加的是正向電壓還是反向電壓。若是反向電壓，則說明二極管處于截止狀態(tài)；

若是正向電壓，但正向電壓小于二極管的死區(qū)電壓，則說明二極管仍然處于截

止狀態(tài)；只有當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時，二極管才能導(dǎo)通。

(2)在用上述方法判斷的過程中，若出現(xiàn)兩個以上二極管承受大

小不等的正向電壓，則應(yīng)判定承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通，其兩端電壓為正

向?qū)妷?，然后再用上述方法判斷其它二極管的工作狀態(tài)。

【解題過程】

在圖電路中，當(dāng)二極管開路時，由圖可知二極管Di、D2兩端的正向電壓分

別為10V和25V。二極管Dz兩端的正向電壓高于小兩端的正向電壓，二極管

Dz優(yōu)先導(dǎo)通。當(dāng)二極管D?導(dǎo)通后，UAB=-15V,二極管Di兩端又為反向電壓。

故Di截止、Dz導(dǎo)通。UAB=-15V。

【例1-9】硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖所示。其中硅穩(wěn)壓管Dz的穩(wěn)定電壓Uz=8V＞動

態(tài)電阻后可以忽略，U.=20Vo試求：

(1)Uo、Io、I及Iz的值；

(2)當(dāng)Ui降低為15V時的Uo、Io、I及Iz值。

【相關(guān)知識】

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。

【解題思路】

根據(jù)題目給定條件判斷穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)，計算輸出電壓及各支路電流值。

【解題過程】

(1)由于

Ur-^—=20x^-=10V

+&2+2>UZ

穩(wěn)壓管工作于反向電擊穿狀態(tài)，電路具有穩(wěn)壓功能。故

Uo=Uz=8V

/o=M=g=4tnA

4-420-84A

Iz=-------=---=6mA

R2

Iz=I-10=6—4=2mA

(2)由于這時的

43-=I5X—=75V

R+R>2+2〈Uz

穩(wěn)壓管沒有被擊穿，穩(wěn)壓管處于截止狀態(tài)。故

UC=4"AT=15XW=75V

°"+凡2+2

,%75

/=—―=—=3.75mA

0&2

Iz=O

【例1-10】電路如圖(a)所示。其中未經(jīng)穩(wěn)定的直流輸入電壓U1值可變，穩(wěn)壓

管Dz采用2CW58型硅穩(wěn)壓二極管，在管子的穩(wěn)壓范國內(nèi)，當(dāng)Iz為5mA時，

其端電壓Uz為10V、々為20Q,且該管的IZM為26mA。

(1)試求當(dāng)該穩(wěn)壓管用國(b)所示模型等效時的U“值；

(2)當(dāng)Uo=10V時，Ui應(yīng)為多大？

(3)若U在上面求得的數(shù)值基礎(chǔ)上變化±10%,即從0.95變到1.15,

問Uo將從多少變化到多少？相對于原來的10V,輸出電壓變化了百分之幾？在

這種條件下，Iz變化范圍為多大？

(4)若Ui值上升到使IZ=IZM,而rz值始終為20Q,這時的Ui和Uo

分別為多少？

(5)若Ui值在6~9V間可調(diào)，Uo將怎樣變化？

圖(a)圖(b)

【相關(guān)知識】

穩(wěn)壓管的工作原理、參數(shù)及等效模型。

【解題思路】

根據(jù)穩(wěn)壓管的等效模型，畫出等效電路，即可對電路進行分析。

【解題過程】

(1)由穩(wěn)壓管等效電路知,

%=&-/Z〃I°?5X002=99V

⑵

4=&+/M=10+5x1=15V

(3)設(shè)，Z不變。當(dāng)瓦=0.町=09xl5=l35V時

4=

%=%+電=99+353X002=997V

A/9勿-1。

=-03%

~10~

當(dāng)d=111=11x15=165V時

我?%_165-99

4==647mA

R^rz~1+0.02

%=4+4萬=99+6,47x002=10.03V

△%10.03-10

可~10~=403%

%=%+=99+26X002=10.42V

(4)

a=%+用=%+鵬=1042+26x1=3642V

(5)由于UiVUzo,穩(wěn)壓管Dz沒有被擊穿，處于截止狀態(tài)

/==0

故Uo將隨UI在6~9V之間變化%=q

第2章半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)

本章的教學(xué)目標和要求：

要求學(xué)生正確理解放大器的一些基本概念，掌握BJT的簡化模型及其模型

參數(shù)的求解方法，掌握BJT的偏置電路，及靜態(tài)工作點的估算方法；掌握BJT

的三種基本組態(tài)放大電路的組成，指標，特點及分析方法；理解放大器的頻率

響應(yīng)的概念和描述，掌握放大器的低頻、高頻截止頻率的估算，單管放大器的

頻率響應(yīng)的分析，波特圖的折線畫法。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：（采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方

式）

§2-1半導(dǎo)體BJT

§2-2共射極放大電路

§2-3圖解分析法

§2-4小信號模型分析法

§2-5放大電路的工作點穩(wěn)定問題

§2-6共集電極電路和共基極電路

§2-7多級放大電路

§2-8放大電路的頻率響應(yīng)

習(xí)題課

本章重點：

以共射極放大電路為例介紹基本放大電路的組成、工作原理、靜態(tài)工作點

的計算、性能指標計算。

頻率響應(yīng)的概述，波特圖的定義；BJT的簡化混合不高須等效模型，單管共

射放大器中頻段、低須段、高須段的頻率響應(yīng)的分析和波特圖的畫法。

本章難點：

對放大概念的理解；等效模型的應(yīng)用；對電路近似分析的把握。

本章主要的切入點：

通過易于理解的物理慨念、作圖的方法理解放大的概念；通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)與

物理意義的結(jié)合，加強對器件等效模型的理解；通過08、CC、CS等基本電路的

分析，強化工程分析的意識和分析問題的能力。

本章教學(xué)方式：課堂講授+仿真分析演示

本章課時安排：14

本章習(xí)題：P84

2.3、2.4、2.7、2.8、2.11、2.12、2.13、2.14、2.15、2.16、2.18、2.19、

2.20o

本章的具體內(nèi)容：

5、6、7節(jié)：

介紹半導(dǎo)體BJT的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。

重點：BJT內(nèi)部載流子的移動、電流的分配關(guān)系和特性曲線。

8、9、10節(jié)：

介紹共射放大器組成原則，電路各元件的作用，介紹Q點定義及其合理設(shè)置

的重要性，放大電路的工作原理，信號在放大電路各點的傳輸波形變化；放大

電路如成原則.

重點：強調(diào)對于各個基本概念的理解和掌握。

11、12、13、14節(jié)：

對放大電路進行分析，介紹直流、交流通路的畫法原則，并例舉幾個電路

示范；

采用圖解法對放大電路的Q點、電壓放大倍數(shù)和失真情況進行分析，強調(diào)

交、直流負載線的區(qū)別。

再對一個典型共射放大電路進行完整的動態(tài)參數(shù)分析，并對其分析結(jié)果進

行詳細分析和討論，從而作為此部分的一個小結(jié)。

重點：直流、交流通路的畫法原則，典型共射放大電路進行完整的動態(tài)參

數(shù)分析。

15、16節(jié):

介紹三極管的小信號等效模型、并用小信號模型法分析基本放大電路的主要

性能指標Av,Ri,Roo

重點：建立小信號電路模型，將非線性問題線性化。

講解課后習(xí)題，使學(xué)生熟悉用圖解法和小信號模型法分析放大電路的方式方

法。

討論放大電路Q點的穩(wěn)定性。從影響Q點穩(wěn)定的因素入手，在固定偏流電

路的基礎(chǔ)上介紹分壓偏置電路，并對其穩(wěn)定游態(tài)工作點的原理進行詳細分析。

對典型分壓偏置共射放大器進行直流分析，強調(diào)直流分析中Vcc的分割，工

程近似法計算Q點；

重點：對典型分壓偏置共射放大器進行交直流分析。

17、18節(jié)：

簡要介紹有穩(wěn)Q能力的其它電路結(jié)構(gòu)形式，

介紹共集放大器(CC)的原理圖、直流通路、交流通路、交直流分析，介

紹其特點和典型應(yīng)用；給出一個典型CC放大器和其分析結(jié)論由學(xué)生課外完成分

析；

介紹共基放大器(CB),原理圖，直流通路，交流通路，交直流分析，介紹

其特點和典型應(yīng)用；

給出一個典型CB放大器和其分析結(jié)論由學(xué)生課外完成分析。

結(jié)合一個簡單綜合性例題小結(jié)三知態(tài)的特點.

給出一個CE,CC,CB放大器比較對照表由學(xué)生課外完成分析。

重點：共集放大器(CC)的交直流分析，共基放大器(CB)的交直流分析。

頻率響應(yīng)的概述，基本概念，三個頻段的劃分，引入RC高通電路模擬低頻

響應(yīng)，RC低通電路模擬高頻響應(yīng)，它們的幅頻響應(yīng)，相頻響應(yīng)；〃的頻率響應(yīng)；

波特圖的定義；BJT的完整混合)模型，簡化高頻等效模型，主要參數(shù)的推導(dǎo)；

單管共射放大器中頻段、低頻段、高頻段的頻率響應(yīng)的分析和波特圖的畫法。

放大器增益帶寬積的概念，影響因素，多級放大器的頻率響應(yīng)。以一個單管共

射放大電路的分析為例題對以上內(nèi)容做一個小結(jié)。

重點：頻率響應(yīng)的基本概念，簡化高頻等效模型，主要參數(shù)的推導(dǎo)；單管

共射放大器須率響應(yīng)的分析。

講解課后習(xí)題，并對本章內(nèi)容作個簡單的小結(jié)。

【例27】電路如圖所示，晶體管的0=100,UBE=0.7V,飽和管壓降UCES

=0.4V;穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz=4V,正向?qū)妷篣D=0.7V,穩(wěn)定電流Iz=

5mA,最大穩(wěn)定電流IZM=25mA。試問:

(1)當(dāng)ui為OV、1.5V、25V時uo各為多少？

(2)若R短路，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

【相關(guān)知識】

晶體管工作狀態(tài)的判斷，穩(wěn)壓管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的判斷以及限流電阻的作

用。

【解題思路】

(1)根據(jù)川的值判斷晶體管的工作狀態(tài)。

(2)根據(jù)穩(wěn)壓管的工作狀態(tài)判斷uo的值。

【解題過程】

(1)當(dāng)山=0時，晶體管截止；穩(wěn)壓管的電流

在Iz和IZM之間，故uo=Uz=4V。

當(dāng)3=15V時，晶體管導(dǎo)通，基極電流

假設(shè)晶體管工作在放大狀態(tài)，則集電極電流

x

Zc=%=（100。08）mA=8mA

〃O=L-/CK=（12-8X】）V=4V

由于UO>UCES=0.4V,說明假設(shè)成立，即晶體管工作在放大狀態(tài)。

值得指出的是，雖然當(dāng)山為0V和L5V時uo均為4V,但是原因不同；

前者因晶體管截止、穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)，且穩(wěn)定電壓為4V,使uo=4V;后

者因晶體管工作在放大區(qū)便uo=4V,此時穩(wěn)壓管因電流為零而截止。

當(dāng)ui=2.5V時，晶體管導(dǎo)通，基極電流

,%?小（25-Q71A,

=-----=------mA=0A.18OmA

BAI10J

假設(shè)晶體管工作在放大狀態(tài)，則集電極電流

Zc=pZB=（100x0.18）mA=18mA

〃。叫c-/c4=（12-18xl）V=-6V

在正電源供電的情況下，UO不可能小于零，故假設(shè)不成立，說明晶體管

工作在飽和狀態(tài)。

實際上，也可以假設(shè)晶體管工作在飽和狀態(tài)，求出臨界飽和時的基極電

流為

^c-^cc_f12-0.4

I100x1mA=0.116mA

IB=0.18niA>lBs,說明假設(shè)成立，即晶體管工作在飽和狀態(tài)。

(2)若&.短路，電源電壓將加在穩(wěn)壓管兩端，使穩(wěn)壓管損壞。若穩(wěn)壓

管燒斷，則uo=Vcc=12V。若穩(wěn)壓管燒成短路，則將電源短路；如果電源沒

有短路保護措施，則也將因輸出電流過大而損壞。

【方法總結(jié)】

(1)晶體管工作狀態(tài)的判斷：對于NPN型管，若U8E>h(開啟電壓)，

則處于導(dǎo)通狀態(tài)；若同時滿足UC，UB>UE,則處于放大狀態(tài)，lc=PIB；

若此時基極電流

B-限

則處于飽和狀態(tài)，式中1cs為集電極飽和電流，1是使管子臨界飽和時

的基極電流。(2)穩(wěn)壓管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的判斷：穩(wěn)壓管所流過的反

向電流大于穩(wěn)定電流％才工作在穩(wěn)壓區(qū)，反向電流小于最大穩(wěn)定電流1al才不會

因功耗過大而損壞，因而在穩(wěn)壓管電路中限流電阻必不可少。圖示電路中心既

是晶體管的集電極電阻，又是穩(wěn)壓管的限流電阻。

【例2-2】電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時UBE=0.7V,p=50o試分析川為OV、

IV、1.5V三種情況下T的工作狀態(tài)及揄出電壓uo的值。

【相關(guān)知識】

晶體管的伏安特性。

【解題思路】

根據(jù)晶體管的管壓降"BE與'"也，以及基極電流4和集電極電流4的特

點，直接可以判別出管子的工作狀態(tài)，算出輸出電壓.

【解題過程】

(1)當(dāng)VBB=O時，T截止，u()=12Vo

(2)當(dāng)VBB=1V時，因為

…空叫A

13?B%Q■3mA

UQ-%-■9V

所以T處于放大狀態(tài)。

(3)當(dāng)VBB=3V時，因為

2安里=收

,UA

-8mA

出■嚷Tg&VUm

所以T處于飽和狀態(tài)。

【例2-3］試問圖示各電躊能否實現(xiàn)電壓放大？若不能，請指出電路中的錯誤。

圖中各電容對交流可視為短路。

【相關(guān)知識】

放大電路的組成原理。

【解題思路】

放大電路的作用是把微弱的電信號不失真地放大到負載所需要的數(shù)值。即要求

放大電路既要有一定的放大能力，又要不產(chǎn)生失真。因此，首先要檢查電路中

的晶體管（非線性器件）是否有合適的直流偏置，是否工作在放大狀態(tài)（線性

狀態(tài)），其次檢查信號源、放大器和負載之間的信號傳遞通道是否暢通，并具

有電壓放大的能力。

【解題過程】

圖（a）電路不能實現(xiàn)電壓放大。電路缺少集電極電阻動態(tài)時電

源相當(dāng)于短路，輸出游沒有交流電壓信號。

圖(b)電路不能實現(xiàn)電壓放大。電路中缺少基極偏置電阻段,動態(tài)時

電源相當(dāng)于短路，輸入交流電壓信號也被短路。

圖(c)電路也不能實現(xiàn)電壓放大。電路中晶體管發(fā)射結(jié)沒有直流偏置電

壓，靜態(tài)電流,BQ=°,放大電路工作在截止狀態(tài)。

圖(d)電路能實現(xiàn)小信號電壓放大。為了保證輸出信號不失真(截止、飽

和)，當(dāng)輸入信號叫為正時，應(yīng)不足以使三極管飽和；當(dāng)輸入信號，為負時，

應(yīng)不會使三極管截止。

3000

【例2-4】單級放大電路如圖所示，已知VCC=15V,&=,

戶:IOO,4=O.7V,4】此時調(diào)到49kO,42=30kQ,&=&=&=2kQ,

<=5=10叱,q=47叱,q=i600pF,晶體管飽和壓降gs為iv,晶體

管的結(jié)電容可以忽略。試求：

(1)靜態(tài)工作點4Q,UCEQ：

*

(2)中頻電壓放大倍數(shù)心、輸出電阻&、輸入電阻&；

(3)估計上限極止頻率力J和下限截止頻率九；

(4)動態(tài)范圍“5二？輸入電壓最大值Up=?

(5)當(dāng)輸入電壓％的最大值大于U0時將首先出現(xiàn)什么失真？

【相關(guān)知識】

(1)共射極放大電路。

(2)放大電路的頻率特性。

【解題思路】

⑴根據(jù)直流通路可求得放大電路的靜態(tài)工作點。

根據(jù)交流通路可求得放大電路的I、&、&。

(2)

⑶根據(jù)高頻區(qū)、低頻區(qū)的等效電路可分別求出片和其。

(4)根據(jù)靜態(tài)工作點及交流負載線的斜率可求得動態(tài)范圍叩，同時可判

斷電路出現(xiàn)失真的狀況。

(5)根據(jù)電壓放大倨數(shù)人和動態(tài)范圍'”卿可求出500

【解題過程】

(1)采用估算法求解靜態(tài)工作點。由圖可知

^C=TAXX15W57V

%+R臉“49+30

故

2

UcN=%-aA-4Q%al5-25x(2+2)=5V

(2)利用微變等效電路法，求解放大電路的動態(tài)指標。

&=&,+(1+￡)—=300+101x—愣1.35kQ

2.5

舄="?酊〃&=49〃30〃1.35悶135g

人=4=鰭

(3)當(dāng)電路中只有一個慣性環(huán)節(jié)時，電路的截止頻率可以表示為

/=_L>

2nRC,其中R為電容。所在回路的等效電阻。

在高頻區(qū)，根據(jù)題意，晶體管的結(jié)電容可以忽略，影響電路上限截止頻

率的電容只有負載等效電容CL。故電路的上限截止頻率為

G=-----5-----=---------1------a995kHz

日211cL(4//4)2^xl600xl(Tux(2//2)

在低頻區(qū)，影響下限棧止頻率的電容有G、G和CE?？梢苑謩e考慮輸

入回路電容(G、CE)和輸出回路電容(，?2)的影響，再綜合考慮它們共同作

用時對電路下限截止須率的影響。

只考慮輸出回路電容；時

=-------------?----------/-----------r卻4Hz

Ju2忒虱&+&)2nxl0xl0-4x(2+2)xl05

只考慮輸入回路電容G和％時，為了簡化計算，忽略偏置電阻及射極

電阻的影響，把射極旁路電容二1折算到基極回路，則有

九=------1c肉——二一二---------------------...-ra253Hz

G'TJ也「、2x314x135乂叫47加°

-1+11+/1+100

。毋

由于九2〈〈九】，所以電路的下限截止頻率為

A?AI=253HZ

53

(4)由于&A-25xl(rxlxl0=2.5V<%r%s=5-l=4V,即電

路的最大不失真輸出電壓受截止失真的限制，故電路的動態(tài)范圍

^=2x7^=2x25=57

輸入電壓最大值

/噴奇=募3丫

(5)由上述分析可知，當(dāng)輸入電壓%的最大值大于Ui。時，電路將首先出

現(xiàn)截止失真。

【例2-5】圖示放大電路為自舉式射極輸出器。在電路中，設(shè)％=1員\

&]=%=100kD段3=20EQ/=4=10kQ晶體管的￡=60/=3ka

各電容的容量足夠大。試求：

(1)斷開電容「，求放大電路的輸入電阻和輸出電阻飛。

(2)接上電容C,寫出用的表達式，并求出具體數(shù)值，再與(1)中的數(shù)值

比較。

(3)接上電容C,若通過增大&3來提高那么鳥的極限值等于多少？

圖（a）

【解相關(guān)知識】

射極輸出器、自舉原理、密勒定理。

【解題思路】

根據(jù)放大電路的微變等效電路求放大電路的輸入電阻。

【解題過程】

在分析電路的指標之前，先對自舉式射極輸出器的工作原理作一簡要說

明。在靜態(tài)時，電容C相當(dāng)于開路；在動態(tài)時，大電容c相當(dāng)于短路，點E和

點A的交流電位相等。由于點E的交流電位跟隨輸入信號（點B的交流電位）

變化，所以&3兩端的交流電位接近相等，流過&3的交流電流接近于零。對交

流信號來說，&3相當(dāng)于一個很大的電阻，從而減小了&1、42對電路輸入電阻

的影響。由于大電容C的存在，點A的交流電位會隨著輸入信號而自行舉起，

所以叫自舉式射極輸出器.

這種自舉作用能夠減,小直流偏置電阻對電路輸入電阻的影響，可以進一

步提高射極輸出器的輸入電阻。

（1）在斷開電容C后，電路的微變等效電路如圖（b）所示。圖中

凡

圖(b)

&=%"&2=50kQ

4=&〃凡=5%

由圖可以求出

K=&+Q+0耳=3+61x5=308kQ

人=(&3+&)"K=(20+50)//308=57g

可見，射極輸出器的&原來是很大的，但由于直流偏置電阻的并聯(lián)，便

K減小了很多。

火〃_^_=10〃2_卻49a

“*1+萬61

(2)按上自舉電容C后，用密勒定理把等效為兩個電阻，一個是接

%=&7

在B點和地之間的1-4,另一個是接在A(E)點和地之間的

/=勺.，，

&-41,其中4是考慮了小與小、&以及&并聯(lián)后的4,如圖⑹所示。

圖（c）

由于4Nl,但小于1,所以小是一個比43大得多的負電阻，它與心、

及、凡并聯(lián)后，總的電阻仍為正。由于《很大，它的并聯(lián)效應(yīng)可以忽略，從

而使

4d看篝篝=黑箝°珈

此時

?=&+（1+欲段"&）=279.94g

與3=-^-=―27對1818g

"1-41-0.989

所以，自舉式射極輸出器的輸入電阻

及=/HR用2426g

由于塌3對收的并聯(lián)影響小得多，所以段比沒有自舉電容時增大了

185.6kQo

(3)通過增大&3以增大用的極限情況為凡鄭K=28QkC,即用自舉電

阻提高《的結(jié)果，使鳥只取絕于從管子基極看進去的電阻，與偏置電阻幾乎無

關(guān)。

【例2-6］試判斷圖示各電路屬于何種組態(tài)的放大電路，并說明輸出電壓相對輸

入電壓的相位關(guān)系。

(a)

(b)

(c)

(d)

【相關(guān)知識】

共集一共射，共射一共集，共集一共基組合放大電路。

【解題思路】

根據(jù)信號流向分析各個晶體管放大電路的組態(tài)及輸出電壓與輸入電壓

的相位關(guān)系。

【解題過程】

圖(a)所示電路第一級是共集電極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同

相；第二級是共射極放大電路，輸出電壓與輸入電壓反相。因此，整個電路是

共集一共射組合電路，輸出電壓與輸入電壓反相。

圖(b)所示電路第一級是共射極放大電路，輸出電壓與輸入電壓反相;

第二級是共基極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同相。因此，整個電路是共射

一共基組合電路，輸出電壓與輸入電壓反相。

圖(c)所示電路第一級是共集電極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同

相；第二級是共基極放大電路，輸出電壓與輸入電壓同相。因此整個電路是共

集一共基組合電路，輸出電壓與輸入電壓同相。

圖(d)所示電路由于Ti管集電極具有恒流特性，因而T|管是T2管的

有源負載，所以T2管組成了有源負載的共射放大器，輸出電壓與輸入電壓反相。

【例2-7】晶體管組成的共集一共射、共射一共集、共射一共基等幾種組合放

大電路各有其獨特的優(yōu)點，請你選擇合適的組合放大電路，以滿足如下所述不

同應(yīng)用場合的需求。

(1)電壓測量放大器的輸入級電路。

(2)輸出電壓受負載變化影響小的放大電路。

(3)負載為0.2kQ,要求電壓增益大于60dB的放大電路。

(4)輸入信號頻率較高的放大電路。

【相關(guān)知識】

共集一共射，共指一共集，共射一共基組合放大電路。

【解題思路】

根據(jù)三種組合放大電路的特點，選擇滿足應(yīng)用需求的組合放大電路。三

種組合放大電路的特點如下：

(1)共集一共射組合放大電路，不僅具有共集電極電路輸入電阻大的特

點，而且具有共射電路電壓放大倍數(shù)大的特點；

(2)共射一共集組合放大電路，不僅具有共射電路電壓放大倍數(shù)大的特

點，而且具有共集電極電路輸出電阻小的特點；

(3)共射一共基組合放大電路，共基極電路本身就有較好的高頻特性，

同時將輸入電阻很小的共基極電路接在共射極電路之后，減小了共射極電路的

電壓放大倍數(shù)，使共射極接法的管子集電結(jié)電容效應(yīng)減小，改善了放大電路的

頻率特性。因此，共射一共基組合放大電路在高頻電路中獲得了廣泛的應(yīng)用。

該組合電路的電壓放大倍數(shù)近似等于一般共射電路的電壓放大倍數(shù)。

【解題過程】

(1)電壓測量放大器的輸入級既要有較大的輸入電阻，又要有一定的

電壓放大能力，應(yīng)采用共集一共射組合放大電路。

(2)輸出電壓受負載變化影響小的放大電路應(yīng)具有較小的輸出電阻，也

要有一定的電壓放大能力，應(yīng)采用共射一共集組合放大電路。

(3)負載為0.2kQ,電壓增益大于60dB的放大電路應(yīng)采用電壓放大倍

數(shù)大、榆出電阻小的共射一失集組合電路，最好在榆入級再增加一級具有高榆

入電阻的共集電極電路。

(4)輸入信號須率較高時，應(yīng)采用須率特性好的共射一共基組合放大電

路。

第3章場效應(yīng)管放大電路

本章的教學(xué)目標和要求：

要求學(xué)生了解JFETM0SFET的結(jié)構(gòu)特點，理解其工作原理；掌握JFET、M0SFET

的特性曲線及其主要參數(shù)，掌握BJT、JFET、MOSFET三者之間的差別；掌握FET

的偏置電路，工作點估算方法，掌握FET的小信號跨導(dǎo)模型，掌握FET的共源

和共漏電路的分析和特點。

本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：(采用多媒體教學(xué)方式)

§3-1結(jié)型場效應(yīng)管

§3-2金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)管

§3-3場效應(yīng)管放大電路

習(xí)題課

本章重點：

各種場效應(yīng)管的外特性及參數(shù)，場效應(yīng)管放大電路的偏歪電路及特點。

本章難點：

場效應(yīng)管的工作原理以及靜■態(tài)工作點、的計算。

本章教學(xué)方式：課堂講授

本章課時安排：8

本章的具體內(nèi)容：

19、20節(jié)：

介紹結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線以及主要參數(shù)。

重點：對結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線的理解。

21、22、23節(jié):

介紹M0S效應(yīng)管的工作原理、M0S效應(yīng)管的特性曲我以及主要參數(shù)。

重點：對M0S效應(yīng)管的特性曲線的理解。

24、25、26節(jié)：

FET放大電路的分類，Q點設(shè)置方法，兩種偏置方法的特點，以及用圖解法、

計算法對電路進行分析。FET的小信號模型，并用它對共源、共漏放大器分析；

加一習(xí)題課講解習(xí)題并對本章作一小結(jié)。

重點：強調(diào)分析方法的掌握，以及電路結(jié)構(gòu)、分析過程與BJT放大器的對比。

【例3-1］在圖示電路中，已知場效應(yīng)管的“明函=7V；問在下列三種情況,

管子分別工作在那個區(qū)？

(1)%=-8V,%=4V

(2)〃OS=?W,〃DS=4V

(3)〃os=-W,=IV

【相關(guān)知識】

場效應(yīng)管的伏安特性。

【解題思路】

根據(jù)管子工作在不同區(qū)域的特點，判斷管子的工作狀態(tài)。

【解題過程】

(1)因為

管子工作在截止區(qū)。

(2)因為

“DG="DS-=4-(-笏=7V，U%幽|

管子工作在放大區(qū)。

(3)因為

"DG="DS-〃GS=1-(-3)=4V4口網(wǎng)^I

管子工作在可變電阻區(qū)。

【例3-2】電路如圖(a)示。其中RG=】MQ,&=3kA,&=啊舔=30V,

場效應(yīng)管的輸出特性如圖(b)所示。試求電路的靜態(tài)工作點"以。、"Q和'%Q

之值。

產(chǎn)DO

圖（a）圖（b）

【相關(guān)知識】

結(jié)型場效應(yīng)管及其外特性，自給偏壓電路，放大電路的直流通路、解析法、

圖解法。

【解題思路】

根據(jù)放大電路的直流通路，利用解析法或圖解法可求得電路的猙態(tài)工作

點O

【解題過程】

由場效應(yīng)管的輸出特性可知管子的&S=7mA,UOSM=-8V

由式

4>Q=，DSS（1_.XQ.

及

%Q=一樂&

得

k=2.9mA

，SQ=-2.9V

U&SQ=%D-，DQ(&+&)=1&4V

與雙極型晶體管放大電路類似，分析場效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)工作點，也

有兩種方法，解析法和圖解法

【另一種解法】

(1)在輸出特性曲戰(zhàn)上，根據(jù)輸出回路直流負載線方程

%D=+】D(&+&)

作直流負載線MN,如圖(d)所示。MN與不同〃慎的輸出特性曲線有不同的

交點。Q點應(yīng)該在MN上。

圖(c)圖(d)

(2)由交點對應(yīng)的％、“虞值在境坐標上作曲線，稱為慎控制特

性，如圖(c)所示。

(3)在控制特性上，根據(jù)輸入回路直流負載線方程

%=F&

代入&=lkC,可作出輸入回路直流負載線。該負載線過原點，其斜率為

與控制特性曲線的交點Q即為靜態(tài)工作點。由此可得“Q=3.1mA,

%Q=-3.1V

(4)根據(jù)辦=，DQ=31mA,在輸出回路直流負載線上可求得工作點Q>,再

由2點可得/SQ=17V。

【例3-3】兩個場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線分別如圖(a)、(b)所示，分別確定這

兩個場效應(yīng)管的類型，并求其主要參數(shù)(開啟電壓或央斷電壓，低頻跨