模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)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(fù)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(jìn)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(fù)反饋對放大電路性能的影響,熟練掌握深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)增益的近似估算,了解負(fù)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,熟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(biāo)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)》,XX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(biāo)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(biāo)。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(rèn)識；放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。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(rèn)識；放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。重點:放大電路的分類及主要性能指標(biāo)。第1章半導(dǎo)體二極管及其基本電路本章的教學(xué)目標(biāo)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V-I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：P261.1、1.2、1.7、1.9、1.12、1.13。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、電容特性。重點:PN結(jié)的形成過程、PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴⒎蔡匦郧€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,二極管導(dǎo)通電壓。試畫出uI與uO的波形,并標(biāo)出幅值。圖<a>[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=uI；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Uon和導(dǎo)通電壓均為0.7V。由于二極管D1的陰極電位為＋3V,而輸入動態(tài)電壓uI作用于D1的陽極,故只有當(dāng)uI高于＋3.7V時D1才導(dǎo)通,且一旦D1導(dǎo)通,其陽極電位為3.7V,輸出電壓uO=＋3.7V。由于D2的陽極電位為－3V,而uI作用于二極管D2的陰極,故只有當(dāng)uI低于－3.7V時D2才導(dǎo)通,且一旦D2導(dǎo)通,其陰極電位即為－3.7V,輸出電壓uO=－3.7V。當(dāng)uI在－3.7V到＋3.7V之間時,兩只管子均截止,故uO=uI。uI和uO的波形如圖<b>所示。圖<b>[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)通還是截止,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?fàn)顟B(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?fàn)顟B(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D1、D2兩端的正向電壓分別為10V和25V。二極管D2兩端的正向電壓高于D1兩端的正向電壓,二極管D2優(yōu)先導(dǎo)通。當(dāng)二極管D2導(dǎo)通后,UAB=－15V,二極管D1兩端又為反向電壓。故D1截止、D2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rZ可以忽略,UI=20V。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＞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=8VIZ=I－IO=6－4=2mA由于這時的＜UZ穩(wěn)壓管沒有被擊穿,穩(wěn)壓管處于截止?fàn)顟B(tài)。故IZ=0[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UI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)壓范圍內(nèi),當(dāng)IZ為5mA時,其端電壓UZ為10V、為20Ω,且該管的IZM為26mA。

<1>試求當(dāng)該穩(wěn)壓管用圖<b>所示模型等效時的UZ0值；

<2>當(dāng)UO=10V時,UI應(yīng)為多大？

<3>若UI在上面求得的數(shù)值基礎(chǔ)上變化±10%,即從0.9UI變到1.1UI,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20Ω,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(jìn)行分析。[解題過程]

<1>由穩(wěn)壓管等效電路知,<2>

<3>設(shè)不變。當(dāng)時當(dāng)時<4>

<5>由于UI＜UZ0,穩(wěn)壓管DZ沒有被擊穿,處于截止?fàn)顟B(tài)故UO將隨UI在6~9V之間變化第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(biāo)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(biāo),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(biāo)計算。頻率響應(yīng)的概述,波特圖的定義；BJT的簡化混合高頻等效模型,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。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概念、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CB、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：P842.3、2.4、2.7、2.8、2.11、2.12、2.13、2.14、2.15、2.16、2.18、2.19、2.20。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；放大電路組成原則。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(jìn)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(jìn)行分析,強調(diào)交、直流負(fù)載線的區(qū)別。再對一個典型共射放大電路進(jìn)行完整的動態(tài)參數(shù)分析,并對其分析結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)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(biāo)Av,Ri,Ro。 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)定靜態(tài)工作點的原理進(jìn)行詳細(xì)分析。對典型分壓偏置共射放大器進(jìn)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(jìn)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)三組態(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)；單管共射放大器頻率響應(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2-1]電路如圖所示,晶體管的β＝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0V、1.5V、25V時uO各為多少？〔2若Rc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)uI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)uI＝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)uI＝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)uI為0V和1.5V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)使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,基極電流假設(shè)晶體管工作在放大狀態(tài),則集電極電流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IB=0.18mA＞IBS,說明假設(shè)成立,即晶體管工作在飽和狀態(tài)?！?若Rc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(hù)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uBE＞Uon〔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),IC＝βIB；若此時基極電流則處于飽和狀態(tài),式中ICS為集電極飽和電流,IBS是使管子臨界飽和時的基極電流?！?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IZ才工作在穩(wěn)壓區(qū),反向電流小于最大穩(wěn)定電流IZM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Rc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,β=50。試分析uI為0V、1V、1.5V三種情況下T的工作狀態(tài)及輸出電壓uO的值。[相關(guān)知識]晶體管的伏安特性。[解題思路]根據(jù)晶體管的管壓降與,以及基極電流和集電極電流的特點,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＝0時,T截止,uO＝12V。〔2當(dāng)VBB＝1V時,因為μA所以T處于放大狀態(tài)?！?當(dāng)VBB＝3V時,因為μA所以T處于飽和狀態(tài)。[例2-3]試問圖示各電路能否實現(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。圖<a>

圖<b>圖<c>

圖<d>[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(fù)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(fù)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,輸出端沒有交流電壓信號。

圖<b>電路不能實現(xiàn)電壓放大。電路中缺少基極偏置電阻,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,放大電路工作在截止?fàn)顟B(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)輸入信號為正時,應(yīng)不足以使三極管飽和；當(dāng)輸入信號為負(fù)時,應(yīng)不會使三極管截止。[例2-4]單級放大電路如圖所示,已知Vcc=15V,,,,此時調(diào)到,,,,,,晶體管飽和壓降UCES為1V,晶體管的結(jié)電容可以忽略。試求：〔1靜態(tài)工作點,：

〔2中頻電壓放大倍數(shù)、輸出電阻、輸入電阻；

〔3估計上限截止頻率和下限截止頻率；

〔4動態(tài)范圍=？輸入電壓最大值Uip=？〔5當(dāng)輸入電壓的最大值大于Uip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]

〔1根據(jù)直流通路可求得放大電路的靜態(tài)工作點。

〔2根據(jù)交流通路可求得放大電路的、、。

〔3根據(jù)高頻區(qū)、低頻區(qū)的等效電路可分別求出和。

〔4根據(jù)靜態(tài)工作點及交流負(fù)載線的斜率可求得動態(tài)范圍,同時可判斷電路出現(xiàn)失真的狀況?！?根據(jù)電壓放大倍數(shù)和動態(tài)范圍可求出Uip。[解題過程]

〔1采用估算法求解靜態(tài)工作點。由圖可知故〔2利用微變等效電路法,求解放大電路的動態(tài)指標(biāo)。〔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,其中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(fù)載等效電容。故電路的上限截止頻率為在低頻區(qū),影響下限截止頻率的電容有、和?？梢苑謩e考慮輸入回路電容〔、和輸出回路電容〔的影響,再綜合考慮它們共同作用時對電路下限截止頻率的影響。只考慮輸出回路電容時只考慮輸入回路電容和時,為了簡化計算,忽略偏置電阻及射極電阻的影響,把射極旁路電容折算到基極回路,則有由于,所以電路的下限截止頻率為〔4由于,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)范圍輸入電壓最大值〔5由上述分析可知,當(dāng)輸入電壓的最大值大于Uip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),,,,晶體管的,,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。

〔2接上電容,寫出的表達(dá)式,并求出具體數(shù)值,再與〔1中的數(shù)值比較。

〔3接上電容,若通過增大來提高,那么的極限值等于多少？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(biāo)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,電容相當(dāng)于開路；在動態(tài)時,大電容相當(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,所以兩端的交流電位接近相等,流過的交流電流接近于零。對交流信號來說,相當(dāng)于一個很大的電阻,從而減小了、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(jìn)一步提高射極輸出器的輸入電阻?！?在斷開電容C后,電路的微變等效電路如圖<b>所示。圖中圖〔b。由圖可以求出可見,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),使減小了很多?！?接上自舉電容后,用密勒定理把等效為兩個電阻,一個是接在B點和地之間的,另一個是接在A<E>點和地之間的,其中是考慮了與、以及并聯(lián)后的,如圖<c>所示。圖<c>由于,但小于1,所以是一個比大得多的負(fù)電阻,它與、、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,從而使此時所以,自舉式射極輸出器的輸入電阻由于對的并聯(lián)影響小得多,所以比沒有自舉電容時增大了。〔3通過增大以增大的極限情況為,即用自舉電阻提高的結(jié)果,使只取絕于從管子基極看進(jìn)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?！瞐〔b〔c〔d[相關(guān)知識]

共集－共射,共射－共集,共集－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－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－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－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T1管集電極具有恒流特性,因而T1管是T2管的有源負(fù)載,所以T2管組成了有源負(fù)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－共射、共射－共集、共射－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(fù)載變化影響小的放大電路。

〔3負(fù)載為0.2kΩ,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－共射,共射－共集,共射－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－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－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－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－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－共射組合放大電路。

〔2輸出電壓受負(fù)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－共集組合放大電路。

〔3負(fù)載為0.2kΩ,電壓增益大于60dB的放大電路應(yīng)采用電壓放大倍數(shù)大、輸出電阻小的共射－共集組合電路,最好在輸入級再增加一級具有高輸入電阻的共集電極電路。

〔4輸入信號頻率較高時,應(yīng)采用頻率特性好的共射－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(biāo)和要求：要求學(xué)生了解JFET、MOSFET的結(jié)構(gòu)特點,理解其工作原理；掌握J(rèn)FET、MOSFET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－氧化物－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)管放大電路的偏置電路及特點。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MOS效應(yīng)管的工作原理、MOS效應(yīng)管的特性曲線以及主要參數(shù)。 重點：對MOS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(jìn)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；問在下列三種情況,管子分別工作在那個區(qū)？〔1,〔2,〔3,[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>因為管子工作在放大區(qū)。<3>因為管子工作在可變電阻區(qū)。[例3-2]電路如圖<a>示。其中,,,,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、和之值。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靜態(tài)工作點。[解題過程]

由場效應(yīng)管的輸出特性可知管子的,由式及得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在輸出特性曲線上,根據(jù)輸出回路直流負(fù)載線方程

作直流負(fù)載線MN,如圖<d>所示。MN與不同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、值在~坐標(biāo)上作曲線,稱為~控制特性,如圖<c>所示?！?在控制特性上,根據(jù)輸入回路直流負(fù)載線方程代入,可作出輸入回路直流負(fù)載線。該負(fù)載線過原點,其斜率為,與控制特性曲線的交點即為靜態(tài)工作點。由此可得,〔4根據(jù),在輸出回路直流負(fù)載線上可求得工作點,再由點可得。[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)〔開啟電壓或夾斷電壓,低頻跨導(dǎo)。測試時電流iD的參考方向為從漏極D到源極S。<a><b>[相關(guān)知識]

〔1場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性。

〔2場效應(yīng)管的電參數(shù)。[解題思路]

根據(jù)場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性確定其開啟電壓或夾斷電壓,及在某一工作點處的跨導(dǎo)。[解題過程]

〔a圖曲線所示的是P溝道增強型MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線。其開啟電壓UGS〔th＝－2V,IDQ=-1mA在工作點〔UGS＝－5V,ID＝－2.25mA處,跨導(dǎo)〔b圖曲線所示的是N溝道耗盡型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線,其夾斷電壓,在工作點〔UGS＝－2V,ID＝1mA處,跨導(dǎo)第4章集成運算放大器本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：要求學(xué)生了解差分式放大低電路的基本概念,簡單差分式放大電路的組成、工作原理,差分放大電路靜態(tài)工作點與主要性能指標(biāo)的計算；了解集成運放電路的組成及特點；了解集成運放的主要參數(shù)和性能指標(biāo)；理解理想運放的概念,掌握理想運放的線性工作區(qū)的特點,運放在線性工作區(qū)的典型應(yīng)用；掌握理想運放的非線性工作區(qū)的特點,運放在非線性工作區(qū)的典型應(yīng)用。本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：〔采用多媒體教學(xué)§4－1集成運放概述 §4－2集成運放中的基本單元電路 §4－3通用集成運放 §4－4運放的主要參數(shù)幾簡化低頻等效電路 本章重點：差分式放大電路的組成、工作原理,差分放大電路靜態(tài)工作點與主要性能指標(biāo)的計算；零點漂移現(xiàn)象；差動放大器對差模信號的放大作用和對共模信號的抑制作用；半電路分析方法。電流源電路的結(jié)構(gòu)和工作原理、特點；直接耦合互補輸出級電路的結(jié)構(gòu)原理、特點,交越失真的概念；本章難點：對差模信號共模信號的理解,對任意信號單端輸入、單端輸出差動放大器的分析；多級放大器前后級之間的相互影響。本章教學(xué)方式：課堂講授本章課時安排：6本章習(xí)題：P1444.1、4.2、4.3、4.5、4.6、4.10、4.11、4.12、4.13、4.19、4.20。本章的具體內(nèi)容：27、28、29節(jié)： 介紹集成電路運算放大器中的幾種電流源形式；介紹引入直接耦合放大電路的產(chǎn)生零點漂移的原因,零點漂移的抑制方法；直接耦合放大電路的直流分析。任意信號的差模共模分解,典型差分放大器的結(jié)構(gòu),對共模差模信號的不同響應(yīng)。重點:產(chǎn)生零點漂移的原因,零點漂移的抑制方法；典型差分放大器的原理。30、31、32節(jié)：差分放大器對差模信號的放大作用的詳細(xì)分析,共模抑制比的概念。差放的四種典型接法,并對幾種結(jié)構(gòu)的交流特性做分析。簡要介紹改進(jìn)型差放的改進(jìn)原理。介紹集成電路運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)和性能指標(biāo)。重點：共模抑制比,差放的四種典型接法和集成運放的工作原理。[例4-1]三個兩級放大電路如下圖所示,已知圖中所有晶體管的β均為100,rbe均為1kΩ,所有電容均為10μF,VCC均相同。填空：

〔1填入共射放大電路、共基放大電路等電路名稱。圖〔a的第一級為_________,第二級為_________；圖〔b的第一級為_________,第二級為_________；圖〔c的第一級為_________,第二級為_________。〔2三個電路中輸入電阻最大的電路是_________,最小的電路是_________；輸出電阻最大的電路是_________,最小的電路是_________；電壓放大倍數(shù)數(shù)值最大的電路是_________；低頻特性最好的電路是_________；若能調(diào)節(jié)Q點,則最大不失真輸出電壓最大的電路是_________；輸出電壓與輸入電壓同相的電路是_________。[相關(guān)知識]

晶體管放大電路三種接法的性能特點,多級放大電路不同耦合方式及其特點,多級放大電路動態(tài)參數(shù)與組成它的各級電路的關(guān)系。[解題思路]

〔1通過信號的流通方向,觀察輸入信號作用于晶體管和場效應(yīng)管的哪一極以及從哪一極輸出的信號作用于負(fù)載,判斷多級放大電路中各級電路屬于哪種基本放大電路。

〔2根據(jù)各種晶體管基本放大電路的參數(shù)特點,以及單級放大電路連接成多級后相互間參數(shù)的影響,分析各多級放大電路參數(shù)的特點。[解題過程]

〔1在電路〔a中,T1為第一級的放大管,信號作用于其發(fā)射極,又從集電極輸出,作用于負(fù)載〔即第二級電路,故第一級是共基放大電路；T2和T3組成的復(fù)合管為第二級的放大管,第一級的輸出信號作用于T2的基極,又從復(fù)合管的發(fā)射極輸出,故第二級是共集放大電路。在電路〔b中,T1和T2為第一級的放大管,構(gòu)成差分放大電路,信號作用于T1和T2的基極,又從T2的集電極輸出,作用于負(fù)載〔即第二級電路,是雙端輸入單端輸出形式,故第一級是〔共射差分放大電路；T3為第二級的放大管,第一級的輸出信號作用于T3的基極,又從其發(fā)射極輸出,故第二級是共集放大電路。

在電路〔c中,第一級是典型的Q點穩(wěn)定電路,信號作用于T1的基極,又從集電極輸出,作用于負(fù)載〔即第二級電路,故為共射放大電路；T2為第二級的放大管,第一級的輸出信號作用于T2的基極,又從其集電極輸出,故第二級是共射放大電路。應(yīng)當(dāng)特別指出,電路〔c中T3和三個電阻〔8.2kΩ、1.8kΩ、1kΩ組成的電路構(gòu)成電流源,等效成T2的集電極負(fù)載,理想情況下等效電阻趨于無窮大。電流源的特征是其輸入回路沒有動態(tài)信號的作用。要特別注意電路〔c的第二級電路與互補輸出級的區(qū)別?！?比較三個電路的輸入回路,電路〔a的輸入級為共基電路,它的e?b間等效電阻為rbe/<1+β>,Ri小于rbe/<1+β>；電路〔b的輸入級為差分電路,Ri大于2rbe；電路〔c輸入級為共射電路,Ri是rbe與10kΩ、3.3kΩ電阻并聯(lián),Ri不可能小于rbe/<1+β>；因此,輸入電阻最小的電路為〔a,最大的電路為〔b。電路〔c的輸出端接T2和T3的集電極,對于具有理想輸出特性的晶體管,它們對"地"看進(jìn)去的等效電阻均為無窮大,故電路〔c的輸出電阻最大。比較電路〔a和電路〔b,雖然它們的輸出級均為射極輸出器,但前者的信號源內(nèi)阻為3.3kΩ,后者的信號源內(nèi)阻為10kΩ；且由于前者采用復(fù)合管作放大管,從射極回路看進(jìn)去的等效電阻表達(dá)式中有1/<1+β>2,而后者從射極回路看進(jìn)去的等效電阻表達(dá)式中僅為有1/<1+β>,故電路〔a的輸出電阻最小。由于電路〔c采用兩級共射放大電路,且第二級的電壓放大倍數(shù)數(shù)值趨于無窮大,而電路〔a和〔b均只有第一級有電壓放大作用,故電壓放大倍數(shù)數(shù)值最大的電路是〔c。由于只有電路〔b采用直接耦合方式,故其低頻特性最好。由于只有電路〔b采用±VCC兩路電源供電,若Q點可調(diào)節(jié),則其最大不失真輸出電壓的峰值可接近VCC,故最大不失真輸出電壓最大的電路是〔b。

由于共射電路的輸出電壓與輸入電壓反相,共集和共基電路的輸出電壓與輸入電壓同相,可以逐級判斷相位關(guān)系,從而得出各電路輸出電壓與輸入電壓的相位關(guān)系。電路〔a和〔b中兩級電路的輸出電壓與輸入電壓均同相,故兩個電路的輸出電壓與輸入電壓均同相。電路〔c中兩級電路的輸出電壓與輸入電壓均反相,故整個電路的輸出電壓與輸入電壓也同相。

綜上所述,答案為〔1共基放大電路,共集放大電路；差分放大電路,共集放大電路；共射放大電路,共射放大電路；〔2〔b,〔a；〔c,〔a；〔c；〔b；〔b；〔a,〔b,〔c。[例4-2]電路如圖所示。已知,,,,,。時,?！?試說明和、和、以及分別組成什么電路？〔2若要求上電壓的極性為上正下負(fù),則輸入電壓的極性如何？〔3寫出差模電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式,并求其值。[相關(guān)知識]〔1差分放大電路?！?多級放大電路。〔3電流源電路。[解題過程]根據(jù)差分放大電路、多級放大電路的分析方法分析電路。[解題過程]〔1、管組成恒流源電路,作和管的漏極有源電阻,、管組成差分放大電路,并且恒流源作源極有源電阻。管組成共射極放大電路,并起到電平轉(zhuǎn)化作用,使整個放大電路能達(dá)到零輸入時零輸出。管組成射極輸出器,降低電路的輸出電阻,提高帶載能力,這里恒流源作為管的射極有源電阻。〔2為了獲得題目所要求的輸出電壓的極性,則必須使基極電壓極性為正,基極電壓極性為負(fù),也就是管的柵極電壓極性應(yīng)為正,而管的柵極電壓極性應(yīng)為負(fù)?！?整個放大電路可分輸入級〔差分放大電路、中間級〔共射放大電路和輸出級〔射極輸出器。對于輸入級〔差分放大電路,由于恒流源作漏極負(fù)載電阻,使單端輸出具有與雙端輸出相同的放大倍數(shù)。所以式中,漏極負(fù)載電阻,而為管的等效電阻。為管組成的共射放大電路的輸入電阻。由于恒流源的。所以：管組成的共射放大電路的電壓放大倍數(shù)由于管組成的射極輸出器的輸入電阻,所以：管組成的射極輸出器的電壓放大倍數(shù)則總的差模電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式為其值為[例4-3]下圖所示為簡化的集成運放電路,輸入級具有理想對稱性。選擇正確答案填入空內(nèi)。〔1該電路輸入級采用了__________。A．共集?共射接法B.共集?共基接法C.共射?共基接法〔2輸入級采用上述接法是為了__________。A.展寬頻帶B.增大輸入電阻C.增大電流放大系數(shù)〔3T5和T6作為T3和T4的有源負(fù)載是為了__________。A.增大輸入電阻B.抑制溫漂C.增大差模放大倍數(shù)〔4該電路的中間級采用__________。A.共射電路B.共基電路C.共集電路〔5中間級的放大管為__________。A.T7B.T8C.T7和T8組成的復(fù)合管〔6該電路的輸出級采用__________。A.共射電路B.共基電路C.互補輸出級〔7D1和D2的作用是為了消除輸出級的__________。A.交越失真B.飽和失真C.截止失真〔8輸出電壓uO與uI1的相位關(guān)系為__________。A.反相B.同相C.不可知[相關(guān)知識]

集成運放電路〔輸入級,中間級,互補輸出級,基本放大電路的接法及性能指標(biāo),有源負(fù)載,差模放大倍數(shù),復(fù)合管。[解題思路]

〔1用基本的讀圖方法對放大電路進(jìn)行分塊,分析出輸入級、中間級和輸出級電路。

〔2分析各級電路的基本接法及性能特點。[解題過程]

〔1輸入信號作用于T1和T2管的基極,并從它們的發(fā)射極輸出分別作用于T3和T4管的發(fā)射極,又從T3和T4管的集電極輸出作用于第二級,故為共集?共基接法?！?上述接法可以展寬頻帶。為什么不是增大輸入電阻呢？因為共基接法的輸入電阻很小,即T1和T2管等效的發(fā)射極電阻很小,所以輸入電阻的增大很受限。因為共基接法不放大電流,所以不能增大電流放大系數(shù)。

〔3T5和T6作為T3和T4的有源負(fù)載是為了增大差模放大倍數(shù)。利用鏡像電流源作有源負(fù)載,可使單端輸出差分放大電路的差模放大倍數(shù)增大到近似等于雙端輸出時的差模放大倍數(shù)?！?為了完成"主放大器"的功能,中間級采用共射放大電路?！?由于第一級的輸出信號作用于T7的基極以及T7和T8的連接方式,說明T7和T8組成的復(fù)合管為中間級的放大管?！?T9和T10的基極相連作為輸入端,發(fā)射極相連作為輸出端,故輸出級為互補輸出級?！?D1和D2的作用是為了消除輸出級的交越失真。

〔8若在輸入端uI1加"＋"、uI2加"－"的差模信號,則T2的共集接法使其發(fā)射極〔即T4的發(fā)射極電位為"－",T4的共基接法使其集電極〔即T7的基極電位也為"－"；以T7、T8構(gòu)成的復(fù)合管為放大管的共射放大電路輸出與輸入反相,它們的集電極電位為"＋"；互補輸出級的輸出與輸入同相,輸出電壓為"＋"；故uI1一端為同相輸入端,uI2一端為反相輸入端。綜上所述,答案為〔1B,〔2A,〔3C,〔4A,〔5C,〔6C,〔7A,〔8B。第5章反饋和負(fù)反饋放大電路本章的教學(xué)目標(biāo)和要求：要求學(xué)生理解反饋的基本概念,掌握四種反饋類型；掌握實際反饋放大器的類型和極性的判斷；掌握負(fù)反饋對放大電路的影響；掌握在深度負(fù)反饋條件下的計算；了解負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性。本章總體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排：〔采用多媒體教學(xué)§5－1反饋的基本概念及類型 §5－2負(fù)反饋對放大電路性能的影響 §5－3負(fù)反饋放大電路的分析及近似計算 §5－4負(fù)反饋放大電路的自激振蕩幾消除 本章重點：反饋的基本概念；反饋類型的判斷；負(fù)反饋對放大器性能的影響；在深度負(fù)反饋條件下放大器增益的估算。本章難點：反饋的基本概念；反饋類型的判斷；自給振蕩條件及消除振蕩的措施本章主要的切入點：為改善放大器的性能,引入負(fù)反饋的概念,通過方塊圖理解負(fù)反饋放大器的組成；通過方框圖理解負(fù)反饋放大器的四種組態(tài)；定性理解負(fù)反饋對放大器的性能的理解；根據(jù)深度負(fù)反饋條件,估算放大器的增益。本章教學(xué)方式：課堂講授本章課時安排：12本章習(xí)題：P1835.3、5.4、5.5、5.8、5.9、5.10、5.11、5.13。本章的具體內(nèi)容：33、34、35、36節(jié)：反饋的基本概念,反饋放大器的組成,工作原理,反饋的判斷〔有無、正負(fù)、交流直流,結(jié)合對運放和分離元件放大器反饋電路的分析介紹。四種基本反饋方式的劃分,典型結(jié)構(gòu)的分析,結(jié)合例題判斷反饋組態(tài)。重點:反饋的基本概念,反饋組態(tài)判斷。37、38、39、40、41節(jié)：反饋的引入對放大電路性能的影響,增益帶寬積,負(fù)反饋引入的原則；負(fù)反饋放大器的結(jié)構(gòu),特點,一般表達(dá)式的分析和推導(dǎo)。在深度負(fù)反饋條件,在深度負(fù)反饋條件下負(fù)反饋放大器的性能分析,例題2個；四種基本反饋在深度負(fù)反饋條件下放大器不同增益的表達(dá)式；重點:反饋的引入對放大電路性能的影響,負(fù)反饋引入的原則；一般表達(dá)式的分析和理解。42、43、44節(jié)：負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性分析：負(fù)反饋放大器自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件,負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性的定性分析和判斷,負(fù)反饋放大器自激振蕩的消除方法。重點:負(fù)反饋放大器自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件,負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性的判斷,負(fù)反饋放大器自激振蕩的消除方法。[例5-1]在括號內(nèi)填入"√"或"×",表明下列說法是否正確。

〔1若從放大電路的輸出回路有通路引回其輸入回路,則說明電路引入了反饋。

〔2若放大電路的放大倍數(shù)為"＋",則引入的反饋一定是正反饋,若放大電路的放大倍數(shù)為"?",則引入的反饋一定是負(fù)反饋。

〔3直接耦合放大電路引入的反饋為直流反饋,阻容耦合放大電路引入的反饋為交流反饋。

〔4既然電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓,即負(fù)載上的電壓,那么它也就穩(wěn)定了負(fù)載電流。

〔5放大電路的凈輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差,說明電路引入了串聯(lián)負(fù)反饋；凈輸入電流等于輸入電流與反饋電流之差,說明電路引入了并聯(lián)負(fù)反饋。

〔6將負(fù)反饋放大電路的反饋斷開,就得到電路方框圖中的基本放大電路。

〔7反饋網(wǎng)絡(luò)是由影響反饋系數(shù)的所有的元件組成的網(wǎng)絡(luò)?！?阻容耦合放大電路的耦合電容、旁路電容越多,引入負(fù)反饋后,越容易產(chǎn)生低頻振蕩。[相關(guān)知識]

反饋的有關(guān)概念,包括什么是反饋、直流反饋和交流反饋、電壓負(fù)反饋和電流負(fù)反饋、串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋、負(fù)反饋放大電路的方框圖、放大電路的穩(wěn)定性[解題思路]

正確理解反饋的相關(guān)概念,根據(jù)這些概念判斷各題的正誤。[解題過程]

〔1通常,稱將輸出量引回并影響凈輸入量的電流通路為反饋通路。反饋是指輸出量通過一定的方式"回授",影響凈輸入量。因而只要輸出回路與輸入回路之間有反饋通路,就說明電路引入了反饋,而反饋通路不一定將放大電路的輸出端和輸入端相連接。例如,在下圖所示反饋放大電路中,R2構(gòu)成反饋通路,但它并沒有把輸出端和輸入端連接起來。故本題說法正確?！?正、負(fù)反饋決定于反饋的結(jié)果是使放大電路的凈輸入量或輸出量的變化增大了還是減小了,若增大則為正反饋,否則為負(fù)反饋；與放大電路放大倍數(shù)的極性無關(guān)。換言之,無論放大倍數(shù)的符號是"＋"還是"?",放大電路均可引入正反饋,也可引入負(fù)反饋。故本題說法錯誤。

〔3直流反饋是放大電路直流通路中的反饋,交流反饋是放大電路交流通路中的反饋,與放大電路的耦合方式無直接關(guān)系。本題說法錯誤?！?電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓,是指在輸出端負(fù)載變化時輸出電壓變化很小,因而若負(fù)載變化則其電流會隨之變化。故本題說法錯誤?！?根據(jù)串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋的定義,本題說法正確。

〔6本題說法錯誤。負(fù)反饋放大電路方框圖中的基本放大電路需滿足兩個條件,一是斷開反饋,二是考慮反饋網(wǎng)絡(luò)對放大電路的負(fù)載效應(yīng)。雖然本課程并不要求利用方框圖求解負(fù)反饋放大電路,但是應(yīng)正確理解方框圖的組成?！?反饋網(wǎng)絡(luò)包含所有影響反饋系數(shù)的元件組成反饋網(wǎng)絡(luò)。例如,在上圖所示電路中,反饋網(wǎng)絡(luò)由R1、R2和R4組成,而不僅僅是R2。故本題說法正確。

〔8在低頻段,阻容耦合負(fù)反饋放大電路由于耦合電容、旁路電容的存在而產(chǎn)生附加相移,若滿足了自激振蕩的條件,則產(chǎn)生低頻振蕩。根據(jù)自激振蕩的相位條件,在放大電路中有三個或三個以上耦合電容、旁路電容,引入負(fù)反饋后就有可能產(chǎn)生低頻振蕩,而且電容數(shù)量越多越容易產(chǎn)生自激振蕩。故本題說法正確。綜上所述,答案為：〔1√,〔2×,〔3×,〔4×,〔5√,〔6×,〔7√,〔8√[例5-2]電路如圖所示,圖中耦合電容器和射極旁路電容器的容量足夠大,在中頻范圍內(nèi),它們的容抗近似為零。試判斷電路中反饋的極性和類型〔說明各電路中的反饋是正、負(fù)、直流、交流、電壓、電流、串聯(lián)、并聯(lián)反饋。[相關(guān)知識]

反饋放大電路。[解題思路]

根據(jù)反饋的判斷方法判斷電路中反饋的極性和類型。[解題過程]

圖示放大電路輸出與輸入之間沒有反饋,第一級也沒有反饋,第二級放大電路有兩條反饋支路。一條反饋支路是,另一條反饋支路是和串聯(lián)支路。支路有旁路電容,所以它是本級直流反饋,可以穩(wěn)定第二級電路的靜態(tài)工作點。和串聯(lián)支路接在第二級放大電路的輸出〔集電極和輸入之間〔基極,由于的"隔直"作用,該反饋是交流反饋。

和串聯(lián)支路交流反饋極性的判斷：

當(dāng)給第二級放大電路加上對地極性為?的信號時,輸出電壓極性為一,由于電容對交流信號可認(rèn)為短路,所以反饋信號極性也為一,因而反饋信號削弱輸入信號的作用,該反饋為負(fù)反饋。判斷過程如圖所示。

負(fù)反饋組態(tài)的判斷：

若令輸出電壓信號等于零,從輸出端返送到輸入電路的信號等于零,即反饋信號與輸出電壓信號成正比,那么該反饋是電壓反饋；反饋信號與輸入信號以電流的形式在基極疊加,所以它是并聯(lián)反饋。

總結(jié)上述判別可知,圖示電路中和串聯(lián)支路構(gòu)成交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。[例5-3]試判斷圖示各電路中是否引入了反饋；若引入了反饋,則判斷是正反饋還是負(fù)反饋,是直流反饋還是交流反饋；若引入了交流負(fù)反饋,則判斷是哪種組態(tài)的負(fù)反饋。設(shè)圖中所有電容對交流信號均可視為短路。[相關(guān)知識]

分立元件放大電路〔雙極型管放大電路和單極型管放大電路各種接法的極性判斷,反饋的判斷方法,包括判斷是否引入了反饋、判斷反饋的正負(fù)、判斷直流反饋和交流反饋、判斷交流負(fù)反饋的四種組態(tài)。[解題思路]

〔1根據(jù)反饋的定義,判斷電路中是否存在反饋通路,從而判斷是否引入了反饋。

〔2若引入了反饋,利用瞬時極性法判斷反饋的正負(fù)。

〔3根據(jù)直流反饋和交流反饋的定義,判斷引入的反饋屬于哪種反饋。

〔4根據(jù)交流反饋四種組態(tài)的判斷方法,判斷引入的反饋屬于哪種組態(tài)。[解題過程]

在圖〔a電路中,Rf將輸出回路與輸入回路連接起來,故電路引入了反饋；且反饋既存在于直流通路又存在于交流通路,故電路引入了直流反饋和交流反饋。利用瞬時極性法,在規(guī)定輸入電壓瞬時極性時,可得到放大管基極、集電極電位的瞬時極性以及輸入電流、反饋電流的方向,如圖〔e所示。晶體管的基極電流等于輸入電流與反饋電流之差,故電路引入了負(fù)反饋,且為并聯(lián)負(fù)反饋。當(dāng)輸出電壓為零〔即輸出端短路時,Rf將并聯(lián)在T的b?e之間,如圖〔e中虛線所示；此時盡管Rf中有電流,但這個電流是uI作用的結(jié)果,輸出電壓作用所得的反饋電流為零,故電路引入了電壓負(fù)反饋。綜上所述,電路引入了直流負(fù)反饋和交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。在圖〔b電路中,R1將輸出回路與輸入回路連接起來,故電路引入了反饋；且反饋既存在于直流通路又存在于交流通路,故電路引入了直流反饋和交流反饋。利用瞬時極性法,在規(guī)定輸入電壓瞬時極性時,可得到放大管各極電位的瞬時極性以及輸入電流、反饋電流方向,如圖〔f所示。由于反饋減小了T1管的射極電流,故電路引入了并聯(lián)負(fù)反饋。令輸出電壓為零,由于T2管的集電極電流〔為輸出電流僅受控于它的基極電流,且R1、R2對其分流關(guān)系沒變,反饋電流依然存在,故電路引入了電流負(fù)反饋。綜上所述,該電路引入了直流負(fù)反饋和交流電流并聯(lián)負(fù)反饋。在圖〔c電路中,R4在直流通路和交流通路中均將輸出回路與輸入回路連接起來,故電路引入了直流反饋和交流反饋。按uI的假設(shè)方向,可得電路中各點的瞬時極性,如圖〔g所示。輸出電壓uO作用于R4、R1,在R1上產(chǎn)生的電壓就是反饋電壓uF,它使得差分管的凈輸入電壓減小,故電路引入了串聯(lián)負(fù)反饋。由于uF取自于uO,電路引入了電壓負(fù)反饋。綜上所述,電路引入了直流負(fù)反饋和交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

根據(jù)上述分析方法,圖〔d電路的瞬時極性如圖〔h所示。電路引入了直流負(fù)反饋和交流電流串聯(lián)負(fù)反饋。從圖〔c和〔d電路可知,它們的輸出電流均為輸出級放大管的集電極電流,而不是負(fù)載電流。[方法總結(jié)]

分立元件放大電路反饋的判斷與集成運放負(fù)反饋放大電路相比有其特殊性。電路的凈輸入電壓往往指輸入級放大管輸入回路所加的電壓〔如晶體管的b?e或e?b間的電壓、場效應(yīng)管的g?s或s?g間的電壓,凈輸入電流往往指輸入級放大管的基極電流或射極電流。在電流負(fù)反饋放大電路中,輸出電流往往指輸出級晶體管的集電極電流、發(fā)射極電流或場效應(yīng)管的漏極電流、源極電流。[常見錯誤]

在分立元件電流負(fù)反饋放大電路中,認(rèn)為輸出電流是負(fù)載RL上的電流。[例5-4]某一負(fù)反饋放大電路的開環(huán)電壓放大倍數(shù),反饋系數(shù)。試問：

〔1閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為多少？

〔2如果發(fā)生20%的變化,則的相對變化為多少？[相關(guān)知識]

〔1相對變化率〔2閉環(huán)增益