模擬電子技術(shù)考題專題訓(xùn)練模擬電子技術(shù)作為電子信息類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，其理論性與實(shí)踐性極強(qiáng)，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。為幫助同學(xué)們更好地掌握核心知識點(diǎn)，熟悉各類題型的解題思路與方法，提升綜合分析與解決問題的能力，特組織本次專題訓(xùn)練。本專題將圍繞模擬電子技術(shù)的重點(diǎn)模塊，結(jié)合典型考題進(jìn)行深入剖析與拓展。一、半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件是構(gòu)成各種模擬電路的基石，對其工作原理、特性曲線及參數(shù)的理解是學(xué)好模擬電子技術(shù)的前提。核心考點(diǎn)*二極管的單向?qū)щ娦?、伏安特性及主要參?shù)；特殊二極管（穩(wěn)壓管、發(fā)光二極管等）的工作原理與應(yīng)用。*三極管（BJT）的結(jié)構(gòu)、電流放大作用、輸入輸出特性曲線、三種工作狀態(tài)的判斷及主要參數(shù)。*場效應(yīng)管（MOSFET、JFET）的結(jié)構(gòu)、工作原理、轉(zhuǎn)移特性與輸出特性、主要參數(shù)及與三極管的比較。典型題型與解題思路示例1：二極管電路的分析與計算已知某二極管的伏安特性可近似為理想特性（導(dǎo)通壓降為0V，反向截止時電阻無窮大）。試判斷下圖所示電路中二極管D1、D2的工作狀態(tài)，并計算輸出電壓Uo。（*此處應(yīng)有電路圖：一個簡單的二極管或門/或門電路，或包含多個二極管的限幅、鉗位電路*）解題思路：1.假設(shè)法：對于含多個二極管的電路，通常先假設(shè)某個或某些二極管導(dǎo)通或截止，然后根據(jù)電路理論分析其兩端電壓或流過的電流是否與假設(shè)一致。2.電位比較法：分析二極管陽極和陰極的電位，若陽極電位高于陰極電位（考慮導(dǎo)通壓降），則二極管導(dǎo)通；反之截止。3.注意事項(xiàng)：在實(shí)際問題中，若題目明確給出二極管的導(dǎo)通壓降（如硅管0.7V，鍺管0.3V），則需在計算中予以考慮。理想特性是簡化模型，實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)精度要求選擇合適的模型。示例2：三極管工作狀態(tài)的判斷已知某NPN型三極管組成的共射放大電路中，測得三極管三個電極的對地電位分別為：V1=2.7V，V2=2V，V3=6V。試判斷該三極管的三個電極（基極b、發(fā)射極e、集電極c），并說明其工作在哪個區(qū)域（放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)）。解題思路：1.確定基極：對于NPN管，基極電位通常高于發(fā)射極電位約0.7V（硅管）；對于PNP管，發(fā)射極電位高于基極電位約0.7V。據(jù)此可先找出b極和e極。2.確定集電極：在放大區(qū)，NPN管的集電極電位最高，PNP管的集電極電位最低。3.判斷工作區(qū)域：*放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即|Ube|≈0.7V（硅管），|Ubc|<0。*飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。即|Ube|≈0.7V，|Uce|<|Ube|（通常很小，如硅管Uces≈0.3V）。*截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏（或正偏電壓小于死區(qū)電壓），集電結(jié)反偏。即|Ube|<死區(qū)電壓，Ic≈0。二、基本放大電路基本放大電路是模擬電子技術(shù)的核心內(nèi)容，重點(diǎn)掌握共射、共集、共基三種基本組態(tài)的性能特點(diǎn)、分析方法及應(yīng)用。核心考點(diǎn)*放大電路的性能指標(biāo)：放大倍數(shù)（電壓、電流、功率）、輸入電阻、輸出電阻、頻率響應(yīng)、非線性失真等。*共射極放大電路的組成、靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置與計算、動態(tài)參數(shù)（Au、Ri、Ro）的分析（微變等效電路法）。*共集電極放大電路（射極跟隨器）的特點(diǎn)（高輸入電阻、低輸出電阻、電壓放大倍數(shù)近似為1）及應(yīng)用。*共基極放大電路的特點(diǎn)（高頻特性好、電流放大倍數(shù)小于1）及應(yīng)用。*場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)及其分析方法。*多級放大電路的耦合方式（直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合）及其特點(diǎn)，動態(tài)參數(shù)的計算。典型題型與解題思路示例2：共射放大電路的靜態(tài)與動態(tài)分析下圖為一個基本共射極放大電路，已知三極管的β=100，rbb'=200Ω，Ubeq≈0.7V。（*此處應(yīng)有電路圖：包含三極管、基極偏置電阻Rb1、Rb2，集電極負(fù)載電阻Rc，發(fā)射極電阻Re，耦合電容C1、C2，旁路電容Ce*）1.計算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q（IBQ、ICQ、UCEQ）。2.畫出簡化的微變等效電路。3.計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。解題思路：1.靜態(tài)分析：*首先判斷電路的偏置方式（如分壓式偏置電路）。*畫出直流通路（電容視為開路）。*利用基爾霍夫定律列方程求解IBQ、ICQ（ICQ=βIBQ）、UCEQ。對于分壓式偏置電路，若滿足I2>>IBQ，則可近似認(rèn)為VBQ≈(Rb2/(Rb1+Rb2))*VCC。2.動態(tài)分析：*畫出交流通路（電容視為短路，直流電源視為短路）。*用三極管的簡化h參數(shù)微變等效電路（或rbe模型）替代三極管。*根據(jù)等效電路，利用電路理論計算Au=-β(Rc//RL)/rbe，Ri=Rb1//Rb2//rbe，Ro≈Rc。注意：若存在發(fā)射極旁路電容Ce，則Re被短路；若Ce不存在，則Re需計入。*rbe的計算：rbe=rbb'+(1+β)26mV/IEQ(mV)。示例3：放大電路組態(tài)的判斷與性能比較試判斷下圖所示放大電路的組態(tài)，并簡述其主要性能特點(diǎn)及典型應(yīng)用場合。（*此處應(yīng)有電路圖：可能是共集或共基組態(tài)*）解題思路：*判斷組態(tài)：根據(jù)輸入信號和輸出信號的公共端來判斷。輸入、輸出公共端為發(fā)射極則為共射；公共端為集電極則為共集；公共端為基極則為共基。*性能特點(diǎn)：結(jié)合三種組態(tài)的典型性能參數(shù)（Au、Ri、Ro、頻率特性）進(jìn)行描述。三、集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用集成運(yùn)算放大器是一種高增益、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合多級放大電路，其應(yīng)用極為廣泛。核心考點(diǎn)*集成運(yùn)放的理想化條件及電壓傳輸特性。*集成運(yùn)放的線性應(yīng)用電路：比例運(yùn)算（反相、同相、差分比例）、加法、減法、積分、微分運(yùn)算電路。*集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用電路：電壓比較器（單限、滯回、窗口比較器）。*有源濾波器的基本概念、一階低通和高通濾波器的組成與特性。*正弦波振蕩電路的組成、起振條件、平衡條件和穩(wěn)幅條件。RC橋式正弦波振蕩電路的工作原理。典型題型與解題思路示例4：集成運(yùn)放線性應(yīng)用電路的分析與計算下圖所示為一集成運(yùn)放應(yīng)用電路，假設(shè)運(yùn)放為理想運(yùn)放。（*此處應(yīng)有電路圖：反相比例、同相比例、加法或積分電路等*）1.寫出輸出電壓Uo與輸入電壓Ui1、Ui2之間的關(guān)系式。2.若Ui1=1V，Ui2=-2V，計算Uo的值。解題思路：*虛短與虛斷：對于工作在線性區(qū)的理想運(yùn)放，其兩個輸入端“虛短”（Up=Un）和“虛斷”（Ip=In=0）是分析的基本依據(jù)。*列方程求解：根據(jù)虛短和虛斷的特點(diǎn)，結(jié)合電路中電阻的連接方式，利用基爾霍夫電流定律（KCL）在輸入端節(jié)點(diǎn)列方程，即可推導(dǎo)出Uo與Ui的關(guān)系。*反相比例：Uo=-(Rf/R1)Ui*同相比例：Uo=(1+Rf/R1)Ui*加法運(yùn)算：Uo=-(Rf/R1Ui1+Rf/R2Ui2+...)示例5：電壓比較器的分析下圖為一電壓比較器電路，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz=±6V，正向?qū)▔航禐?.7V。輸入電壓Ui為正弦波，Ui=5sinωt(V)。（*此處應(yīng)有電路圖：反相或同相輸入的單限比較器或滯回比較器，運(yùn)放輸出接穩(wěn)壓管限幅*）1.畫出傳輸特性曲線（Uo-Ui關(guān)系）。2.對應(yīng)輸入Ui的波形，畫出輸出Uo的波形。解題思路：1.確定閾值電壓UTH：分析比較器的同相輸入端和反相輸入端的電壓，令Up=Un時的Ui值即為閾值電壓。2.判斷輸出狀態(tài)：當(dāng)Up>Un時，理想運(yùn)放輸出高電平（考慮穩(wěn)壓管限幅則為+Uz）；當(dāng)Up<Un時，輸出低電平（-Uz或-Uz+0.7V，視穩(wěn)壓管接法而定）。3.繪制傳輸特性：以Ui為橫軸，Uo為縱軸，標(biāo)出閾值電壓及對應(yīng)的輸出電平。對于滯回比較器，會有兩個閾值電壓（上門限UTH+和下門限UTH-）。4.繪制輸出波形：根據(jù)輸入波形和傳輸特性，確定Ui在不同區(qū)間時Uo的狀態(tài)，從而畫出Uo波形。四、功率放大電路功率放大電路主要用于向負(fù)載提供足夠的功率，重點(diǎn)關(guān)注其效率、失真和輸出功率。核心考點(diǎn)*功率放大電路的特點(diǎn)與分類（甲類、乙類、甲乙類）。*OTL、OCL互補(bǔ)對稱功率放大電路的組成、工作原理、輸出功率及效率的計算。*交越失真的產(chǎn)生原因及消除方法。典型題型與解題思路示例6：OCL功率放大電路的分析下圖為OCL乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路，已知電源電壓VCC=±12V，負(fù)載電阻RL=8Ω，三極管的飽和管壓降Uces=2V。（*此處應(yīng)有電路圖：OCL基本電路*）1.簡述電路消除交越失真的方法。2.計算電路的最大不失真輸出功率Pomax和效率η。解題思路：1.消除交越失真：通常在兩個互補(bǔ)三極管的基極之間接入二極管或電阻網(wǎng)絡(luò)，提供一個微小的正偏電壓，使三極管在輸入信號為零時處于微導(dǎo)通狀態(tài)，即工作在甲乙類狀態(tài)。2.最大輸出功率Pomax：在理想情況下（Uces=0），Pomax=(VCC)^2/(2RL)?？紤]Uces時，Pomax=(VCC-Uces)^2/(2RL)。3.效率η：理想情況下，乙類OCL電路的最高效率為78.5%。實(shí)際計算時，η=Pomax/Pv，其中Pv為電源提供的平均功率。五、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源將交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，是電子設(shè)備的重要組成部分。核心考點(diǎn)*直流穩(wěn)壓電源的組成（變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓）。*單相橋式整流電路的工作原理及輸出電壓、電流的計算。*電容濾波電路的工作原理及輸出特性。*線性穩(wěn)壓電路：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成（調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路）及工作原理。*三端集成穩(wěn)壓器（如78XX、79XX系列）的應(yīng)用。典型題型與解題思路示例7：整流濾波電路的分析單相橋式整流電容濾波電路中，已知交流電源電壓有效值U2=20V，負(fù)載電阻RL=100Ω，濾波電容C=1000μF。1.估算輸出直流電壓Uo的值。2.若負(fù)載電阻RL減小，輸出電壓Uo將如何變化？為什么？解題思路：1.輸出直流電壓估算：*無濾波電容時，橋式整流電路Uo≈0.9U2。*有電容濾波且RLC較大（通常滿足RLC≥(3~5)T/2，T為交流電源周期）時，Uo≈1.2U2。*若電容容量較小或負(fù)載電流很大（輕載），Uo會介于0.9U2和1.2U2之間。2.負(fù)載變化對Uo的影響：當(dāng)RL減小時，即負(fù)載加重，放電時間常數(shù)RLC減小，電容放電加快，導(dǎo)致Uo平均值下降。六、專題訓(xùn)練建議1.夯實(shí)基礎(chǔ)，串聯(lián)知識：模擬電子技術(shù)知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，務(wù)必將各章節(jié)內(nèi)容融會貫通，形成知識網(wǎng)絡(luò)。例如，二極管、三極管的特性是理解放大電路工作原理的基礎(chǔ)，而放大電路又是集成運(yùn)放內(nèi)部電路的核心。2.重視分析方法：掌握電路的靜態(tài)分析（直流通路）和動態(tài)分析（交流通路、微變等效電路法）方法，理解“虛短”、“虛斷”等概念在集成運(yùn)放電路分析中的巧妙應(yīng)用。3.多做練習(xí)，歸納總結(jié)：通過大量習(xí)題練習(xí)，熟悉不同題型的解題技巧。注意總結(jié)同類問題的分析思路和方法，例如，對于放大電路的動態(tài)參數(shù)計算，關(guān)鍵在于正確畫出微變等效電路。4.