模擬電子課件

耿蘇燕主編參考教材：胡宴如主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高教出版社模擬電子技術(shù)耿蘇燕主編參考教材：胡宴如主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高教出版社

第1章半導(dǎo)體二極管

第2章半導(dǎo)體三極管

第3章放大電路基礎(chǔ)

第4章負反饋放大電路與基本運算電路

第5章線性集成電路的應(yīng)用

第6章集成模擬乘法器及其應(yīng)用

第7章信號產(chǎn)生電路

第8章直流穩(wěn)壓電源第1章半導(dǎo)體二極管第2章半導(dǎo)體三極管第3章第1章半導(dǎo)體二極管

1.1

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.2半導(dǎo)體二極管的特性及主要參數(shù)1.3二極管電路的分析方法1.4特殊二極管1.5半導(dǎo)體二極管特性的測試與應(yīng)用本章小結(jié)第1章半導(dǎo)體二極管1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識11.3二極管電路的分析方法主要要求：

掌握二極管電路的理想模型分析法和恒壓降模型分析法。

了解圖解分析法和微變等效電路分析法。了解二極管的一般應(yīng)用。二極管理想模型和恒壓降模型的含義及其應(yīng)用

重點：

1.3二極管電路的分析方法主要要求：掌握二極管電路的理一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析法iDuDO一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析法（一）理想模型和恒壓降模型的建立UD(on)等效電路模型符號SS正偏導(dǎo)通，uD=0iDuD理想模型反偏截止，iD=0，U(BR)=含義：OUD(on)=0.7V(Si)0.2V(Ge)iDuD恒壓降模型O一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析iDuD恒壓降模型UD(on)=0.7V(Si)0.2V(Ge)O含義：u

D＞U

D(on)時導(dǎo)通，二極管等效為恒壓源，其值為U

D(on)

UD(on)u

D＞U

D(on)UD(on)u

D<U

D(on)u

D<U

D(on)時截止，二極管等效為開路，iD=0U

D(on)iDuD恒壓降模型UD(on)=0.7V(Si)0.2例1硅二極管電路如下圖（a）所示，R=2k，試用二極管理想模型和恒壓降模型求出VDD=2V和VDD=10V時IO和UO值。UOVDDIOR（a）電路圖UD(on)UOVDDIORUOVDDIOR（b）理想模型等效電路（c）恒壓降模型等效電路例1硅二極管電路如下圖（a）所示，R=2k，[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIOR（e）采用恒壓降模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIORUOVDDIOR（b）理想模型等效電路（c）恒壓降模型等效電路[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(o采用恒壓降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)=（20.7）V=1.3VIO=UO/R=1.3V/2

k?

=0.65mA當VDD=2V時IO=VDD/R=2V/2k?

=1mAUO=VDD=2V采用理想模型分析法可得當VDD=10V時，同理可得采用理想模型分析法時UO=10V，IO=5mA

采用恒壓降模型分析法時UO=9.3V，IO=4.65mA

[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIOR（e）采用恒壓降模型后的簡化電路

利用ElectronicsWorkbench（電子工作臺，簡稱EWB）軟件進行仿真實驗（演示1）采用恒壓降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIOR（e）采用恒壓降模型后的簡化電路采用恒壓降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)=（20.7）V=1.3VIO=UO/R=1.3V/2

k?

=0.65mA當VDD=2V時IO=VDD/R=2V/2k?

=1mAUO=VDD=2V采用理想模型分析法可得當VDD=10V時，同理可得采用理想模型分析法時UO=10V，IO=5mA

采用恒壓降模型分析法時UO=9.3V，IO=4.65mA

EWB仿真實驗結(jié)果：VDD=10V時，UO=9.31V，IO=4.65mA

VDD=2V時，UO=1.36V，IO=0.68mA[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(o

結(jié)論：VDD大宜采用理想模型VDD小宜采用用恒壓降模型二極管的折線模型思考題：如何理解二極管的導(dǎo)通電阻rD？uDiDUD(on)UI斜率1/rD自學(xué)結(jié)論：二思考題：如何理解二極管的導(dǎo)通電阻r（二）理想模型和恒壓降模型應(yīng)用舉例例2

試求下圖硅二極管電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓UO值PNVDD1VDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12V

解：假設(shè)二極管斷開UP=15VUPN>0.7V，二極管導(dǎo)通，等效為0.7V的恒壓源（二）理想模型和恒壓降模型應(yīng)用舉例例2試求下圖硅二極管電UO=VDD1

UD(on)=（150.7）V=14.3VIO=UO/RL=14.3V/3

k?

=4.8mAI1=IO+I2=（4.8+2.3）mA=7.1mAI2=(UOVDD2)/R=(14.312)V/1

k?

=2.3mA（二）理想模型和恒壓降模型應(yīng)用舉例解：假設(shè)二極管斷開例2

試求下圖硅二極管電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓UO值PNVDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12VVDD10.7VUP=15VUPN>0.7V，二極管導(dǎo)通，等效為0.7V的恒壓源UO=VDD1UD(on)=（150.7）V例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V的不同組合時，求輸出電壓UO的值。UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVDAVDB0V0V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0V解：UOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V12VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V0V例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V的不同組合時，求輸出電壓UO的值。輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVDAVDB0V0V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0V0V5V正偏導(dǎo)通0V解：反偏截止UOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5V12VUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5V0VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY例3下例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V的不同組合時，求輸出電壓UO的值。UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVDAVDB0V0V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0V0V5V正偏導(dǎo)通反偏截止0V5V0V反偏截止正偏導(dǎo)通0V5V5V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通5V解：實現(xiàn)了與功能UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY5V5V12VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY5V5V5V例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極斷開二極管，分析各二極管的導(dǎo)通條件：VD1只能在ui>2.7V時導(dǎo)通；VD2只能在ui<-4.7V時導(dǎo)通；故-4.7V<ui<2.7V時，VD1、VD2均截止。例4試分析下圖所示的硅二極管電路（1）畫出電壓傳輸特性曲線；（2）已知ui＝10sint(V)，畫出u

i和uO的波形。5.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1（1）分析電路工作情況當ui>2.7V時，VD1管導(dǎo)通，VD2管截止，uO＝2.7V；當-4.7V<ui<2.7V時，VD1管和VD2管均截止，uO＝ui；當ui<-4.7V時，VD1管截止，VD2管導(dǎo)通，uO＝-4.7V。解：（2）畫出電壓傳輸特性曲線和ui和uO的波形如下圖所示。5.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1+-0.7V-VD26V+VD15.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD15.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD15.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD15.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1_+0.7V5.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1斷開二極管，分析各二極管的導(dǎo)通條件：例4試分析下圖所24-2-40BADCui/V24-4-2uo/V(a)電壓傳輸特性-4.72.70tuo/Vt0(b)

ui和uO的波形ui/V2.7-4.710-10雙向限幅電路用以限制信號電壓范圍，常用作保護電路。5.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD124-2-40BADCui/V24-4-2uo/V(a)電壓19小結(jié)分析二極管電路時，首先要確定二極管的工作狀態(tài)，然后用合適的模型去替代二極管，從而使電路分析簡化。

理想模型：正偏導(dǎo)通電壓降為零相當開關(guān)合上反偏截止電流為零相當開關(guān)斷開恒壓降模型：正偏電壓UD(on)時導(dǎo)通等效為恒壓源UD(on)否則截止，二極管等效為開路。在分析二極管時，通常采用理想模型和恒壓降模型。在VDD大時，兩種模型均可采用，其中理想模型更為簡單；VDD小時，宜采用恒壓降模型。

小結(jié)分析二極管電路時，首先要確定二極管的工作狀態(tài)，然后理想模利用二極管可以構(gòu)成門電路、限幅電路、整流電路等。作業(yè)：1.3/1.6/1.8(b)EWB仿真實驗：P22~23，“二、二極管特性及基本應(yīng)用電路測試”下節(jié)課內(nèi)容：圖解分析法和微變等效電路分析法利用二極管可以構(gòu)成門電路、限幅電路、整流電路等。作業(yè)：1.3耿蘇燕主編參考教材：胡宴如主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高教出版社模擬電子技術(shù)耿蘇燕主編參考教材：胡宴如主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高教出版社

第1章半導(dǎo)體二極管

第2章半導(dǎo)體三極管

第3章放大電路基礎(chǔ)

第4章負反饋放大電路與基本運算電路

第5章線性集成電路的應(yīng)用

第6章集成模擬乘法器及其應(yīng)用

第7章信號產(chǎn)生電路

第8章直流穩(wěn)壓電源第1章半導(dǎo)體二極管第2章半導(dǎo)體三極管第3章第1章半導(dǎo)體二極管

1.1

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.2半導(dǎo)體二極管的特性及主要參數(shù)1.3二極管電路的分析方法1.4特殊二極管1.5半導(dǎo)體二極管特性的測試與應(yīng)用本章小結(jié)第1章半導(dǎo)體二極管1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識11.3二極管電路的分析方法主要要求：

掌握二極管電路的理想模型分析法和恒壓降模型分析法。

了解圖解分析法和微變等效電路分析法。了解二極管的一般應(yīng)用。二極管理想模型和恒壓降模型的含義及其應(yīng)用

重點：

1.3二極管電路的分析方法主要要求：掌握二極管電路的理一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析法iDuDO一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析法（一）理想模型和恒壓降模型的建立UD(on)等效電路模型符號SS正偏導(dǎo)通，uD=0iDuD理想模型反偏截止，iD=0，U(BR)=含義：OUD(on)=0.7V(Si)0.2V(Ge)iDuD恒壓降模型O一、二極管的理想模型分析法和恒壓降

模型分析iDuD恒壓降模型UD(on)=0.7V(Si)0.2V(Ge)O含義：u

D＞U

D(on)時導(dǎo)通，二極管等效為恒壓源，其值為U

D(on)

UD(on)u

D＞U

D(on)UD(on)u

D<U

D(on)u

D<U

D(on)時截止，二極管等效為開路，iD=0U

D(on)iDuD恒壓降模型UD(on)=0.7V(Si)0.2例1硅二極管電路如下圖（a）所示，R=2k，試用二極管理想模型和恒壓降模型求出VDD=2V和VDD=10V時IO和UO值。UOVDDIOR（a）電路圖UD(on)UOVDDIORUOVDDIOR（b）理想模型等效電路（c）恒壓降模型等效電路例1硅二極管電路如下圖（a）所示，R=2k，[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIOR（e）采用恒壓降模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIORUOVDDIOR（b）理想模型等效電路（c）恒壓降模型等效電路[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(o采用恒壓降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)=（20.7）V=1.3VIO=UO/R=1.3V/2

k?

=0.65mA當VDD=2V時IO=VDD/R=2V/2k?

=1mAUO=VDD=2V采用理想模型分析法可得當VDD=10V時，同理可得采用理想模型分析法時UO=10V，IO=5mA

采用恒壓降模型分析法時UO=9.3V，IO=4.65mA

[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIOR（e）采用恒壓降模型后的簡化電路

利用ElectronicsWorkbench（電子工作臺，簡稱EWB）軟件進行仿真實驗（演示1）采用恒壓降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(on)UOVDDIOR（e）采用恒壓降模型后的簡化電路采用恒壓降模型分析法可得UO=VDD–UD(on)=（20.7）V=1.3VIO=UO/R=1.3V/2

k?

=0.65mA當VDD=2V時IO=VDD/R=2V/2k?

=1mAUO=VDD=2V采用理想模型分析法可得當VDD=10V時，同理可得采用理想模型分析法時UO=10V，IO=5mA

采用恒壓降模型分析法時UO=9.3V，IO=4.65mA

EWB仿真實驗結(jié)果：VDD=10V時，UO=9.31V，IO=4.65mA

VDD=2V時，UO=1.36V，IO=0.68mA[解]UOVDDIOR（d）采用理想模型后的簡化電路UD(o

結(jié)論：VDD大宜采用理想模型VDD小宜采用用恒壓降模型二極管的折線模型思考題：如何理解二極管的導(dǎo)通電阻rD？uDiDUD(on)UI斜率1/rD自學(xué)結(jié)論：二思考題：如何理解二極管的導(dǎo)通電阻r（二）理想模型和恒壓降模型應(yīng)用舉例例2

試求下圖硅二極管電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓UO值PNVDD1VDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12V

解：假設(shè)二極管斷開UP=15VUPN>0.7V，二極管導(dǎo)通，等效為0.7V的恒壓源（二）理想模型和恒壓降模型應(yīng)用舉例例2試求下圖硅二極管電UO=VDD1

UD(on)=（150.7）V=14.3VIO=UO/RL=14.3V/3

k?

=4.8mAI1=IO+I2=（4.8+2.3）mA=7.1mAI2=(UOVDD2)/R=(14.312)V/1

k?

=2.3mA（二）理想模型和恒壓降模型應(yīng)用舉例解：假設(shè)二極管斷開例2

試求下圖硅二極管電路中電流I1、I2、IO和輸出電壓UO值PNVDD2UORLR1kW3kWIOI1I215V12VVDD10.7VUP=15VUPN>0.7V，二極管導(dǎo)通，等效為0.7V的恒壓源UO=VDD1UD(on)=（150.7）V例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V的不同組合時，求輸出電壓UO的值。UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVDAVDB0V0V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0V解：UOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V12VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V0V0V例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V的不同組合時，求輸出電壓UO的值。輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVDAVDB0V0V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0V0V5V正偏導(dǎo)通0V解：反偏截止UOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5V12VUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY0V5V0VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY例3下例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V的不同組合時，求輸出電壓UO的值。UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVDAVDB0V0V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通0V0V5V正偏導(dǎo)通反偏截止0V5V0V反偏截止正偏導(dǎo)通0V5V5V正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通5V解：實現(xiàn)了與功能UAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY5V5V12VUAUBUOR3kW12VVDDVDAVDBBAYUOR3kW12VVDDVDAVDBBAY5V5V5V例3下圖所示的二極管電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極斷開二極管，分析各二極管的導(dǎo)通條件：VD1只能在ui>2.7V時導(dǎo)通；VD2只能在ui<-4.7V時導(dǎo)通；故-4.7V<ui<2.7V時，VD1、VD2均截止。例4試分析下圖所示的硅二極管電路（1）畫出電壓傳輸特性曲線；（2）已知ui＝10sint(V)，畫出u

i和uO的波形。5.1k?-+ui+-2V+-VD24V-+uOVD1（1）分析電路工作情況當ui>2.7