《模拟电子技术基础》教案三篇

《模拟电子技术基础》教案三篇

篇一：《模拟电子技术基础》教案

1、本课程教学目的：

本课程是电气信息类专业的主要技术基础课。其目的与任务是使学生掌握常用半导体器件和典型集成运放的特性与参数，掌握基本放大、负反馈放大、集成运放应用等低频电子线路的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法和工程计算方法；使学生具有一定的实践技能和应用能力；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程和深入学习这方面的内容打好基础。

2、本课程教学要求：

1．掌握半导体器件的工作原理、外部特性、主要参数、等效电路、分析方法及应用原理。

2．掌握共射、共集、共基、差分、电流源、互补输出级六种基本电路的组成、工作原理、特点及分析，熟悉改进放大电路，理解多级放大电路的耦合方式及分析方法，理解场效应管放大电路的工作原理及分析方法，理解放大电路的频率特性概念及分析。

3．掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法，理解负反馈对放大电路性能的影响，熟练掌握深度负反馈条件下闭环增益的近似估算，了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除原则。

4．了解集成运算放大器的组成和典型电路，理解理想运放的概念，熟练掌握集成运放的线性和非线性应用原理及典型电路；掌握一般直流电源的组成，理解整

流、滤波、稳压的工作原理，了解电路主要指标的估算。

3、使用的教材：

绪论

本章的教学目标和要求：

要求学生了解放大电路的基本知识；要求了解放大电路的分类及主要性能指标。本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学）

§1－1电子系统与信号0.5

§1－2放大电路的基本知识0.5

本章重点：

放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。

本章教学方式：课堂讲授

本章课时安排：1

本章的具体内容：

1节

介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项和学习方法；

介绍放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。

重点：放大电路的分类及主要性能指标。

第1章半导体二极管及其基本电路

本章的教学目标和要求：

要求学生了解半导体基础知识；理解PN结的结构与形成；熟练掌握普通二极管和稳压管的V-I特性曲线及其主要参数，熟练掌握普通二极管正向V-I特性的四

种建模。

本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学）

§1－1PN结

§1－2半导体二极管

§1－3半导体二极管的应用

§1－4特殊二极管

本章重点：

PN结内部载流子的运动，PN结的特性，二极管的单向导电性、二极管的特性、参数、应用电路分析及稳压管的特性、参数及其特点。

本章难点：

PN结的形成原理，二极管的非线性伏安特性方程和曲线及其电路分析。

本章主要的切入点：“管为路用”

从PN结是半导体器件的基础结构，PN结的形成原理入手，通过对器件的非线性伏安特性的描述，在分析电路时说明存在的问题，引出非线性问题线性化的必要性和可行性。

本章教学方式：课堂讲授

本章课时安排：3

本章习题：P26

1.1、1.2、1.7、1.9、1.12、1.13。

本章的具体内容：

2、3节

1、介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项

和学习方法；

2、讲解半导体基础知识，半导体，杂质半导体；

3、讲解PN结的特点，PN结的几个特性：单向导电性、伏安特性、温度特性、电容特性。

重点：PN结的形成过程、PN结的单向导电性、伏安特性曲线的意义，伏安方程的应用。

4节

1、讲解半导体二极管结构和电路符号，基本特点，等效电路；

2、讲解稳压二极管工作原理，电路符号和特点，等效电路；

3、讲解典型限幅电路和稳压电路的分析。

重点：两种管子的电路符号和特点。

讲解课后习题，让学生更好地了解二极管基本电路及其分析方法。

【例1】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。试

画出u

I 与u

O

的波形，并标出幅值。

图(a)

【相关知识】

二极管的伏安特性及其工作状态的判定。

【解题思路】

首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管

的截止时，u

O =u

I

；当二极管的导通时，。

【解题过程】

由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压U

on

和导通电压均为0.7V。

由于二极管D

1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压u

I

作用于D

1

的阳极，故只有

当u

I 高于＋3.7V时D

1

才导通，且一旦D

1

导通，其阳极电位为3.7V，输出电压

u O =＋3.7V。由于D

2

的阳极电位为－3V，而u

I

作用于二极管D

2

的阴极，故只有当

u I 低于－3.7V时D

2

才导通，且一旦D

2

导通，其阴极电位即为－3.7V，输出电压

u O =－3.7V。当u

I

在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故u

O

=u

I

。

u I 和u

O

的波形如图(b)所示。

图(b)

【例1-8】设本题图所示各电路中的二极管性能均为理想。试判断各电路中的二

极管是导通还是截止，并求出A、B两点之间的电压Ｕ

AB

值。

【相关知识】

二极管的工作状态的判断方法。

【解题思路】

（1）首先分析二极管开路时，管子两端的电位差，从而判断二极管两端加的是正向电压还是反向电压。若是反向电压，则说明二极管处于截止状态；若是正向电压，但正向电压小于二极管的死区电压，则说明二极管仍然处于截止状态；只有当正向电压大于死区电压时，二极管才能导通。

（2）在用上述方法判断的过程中，若出现两个以上二极管承受大小不等的正向电压，则应判定承受正向电压较大者优先导通，其两端电压为正向导通电压，然后再用上述方法判断其它二极管的工作状态。

【解题过程】

在图电路中，当二极管开路时，由图可知二极管D

1、D

2

两端的正向电压分别为

10V和25V。二极管D

2两端的正向电压高于D

1

两端的正向电压，二极管D

2

优先导

通。当二极管D

2导通后，U

AB

=－15V，二极管D

1

两端又为反向电压。故D

1

截止、

D 2导通。U

AB

=－15V。

【例1-9】硅稳压管稳压电路如图所示。其中硅稳压管D

Z 的稳定电压U

Z

=8V、动

态电阻r

Z 可以忽略，U

I

=20V。试求：

(1)U

O 、I

O

、I及I

Z

的值；

(2)当U

I 降低为15V时的U

O

、I

O

、I及I

Z

值。

【相关知识】

稳压管稳压电路。

【解题思路】

根据题目给定条件判断稳压管的工作状态，计算输出电压及各支路电流值。【解题过程】

(1)由于

＞U

Z

稳压管工作于反向电击穿状态，电路具有稳压功能。故

U O =U

Z

=8V

I Z =I－I

O

=6－4=2mA

(2)由于这时的

＜U

Z

稳压管没有被击穿，稳压管处于截止状态。故

I

Z

=0

【例1-10】电路如图(a)所示。其中未经稳定的直流输入电压U

I

值可变，稳压管

D Z 采用2CW58型硅稳压二极管，在管子的稳压范围内，当I

Z

为5mA时，其端电压

U Z 为10V、为20Ω，且该管的I

ZM

为26mA。

(1)试求当该稳压管用图(b)所示模型等效时的U

Z0

值；

(2)当U

O =10V时，U

I

应为多大？

(3)若U

I 在上面求得的数值基础上变化±10%，即从0.9U

I

变到1.1U

I

，问U

O

将从

多少变化到多少？相对于原来的10V，输出电压变化了百分之几？在这种条件

下，I

Z

变化范围为多大？

(4)若U

I 值上升到使I

Z

=I

ZM

，而r

Z

值始终为20Ω，这时的U

I

和U

O

分别为多少？

(5)若U

I 值在6~9V间可调，U

O

将怎样变化？

图(a)图(b) 【相关知识】

稳压管的工作原理、参数及等效模型。

【解题思路】

根据稳压管的等效模型，画出等效电路，即可对电路进行分析。【解题过程】

(1)由稳压管等效电路知，

(2)

(3)设不变。当时

当时

(4)

(5)由于U

I ＜U

Z0

，稳压管D

Z

没有被击穿，处于截止状态

故U

O 将随U

I

在6~9V之间变化

第2章半导体三极管及放大电路基础

本章的教学目标和要求：

要求学生正确理解放大器的一些基本概念，掌握BJT的简化模型及其模型参数的求解方法，掌握BJT的偏置电路，及静态工作点的估算方法；掌握BJT的三种基本组态放大电路的组成，指标，特点及分析方法；理解放大器的频率响应的概念和描述，掌握放大器的低频、高频截止频率的估算，单管放大器的频率响应的分析，波特图的折线画法。

本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体与板书相结合的教学方式）

§2－1半导体BJT

§2－2共射极放大电路

§2－3图解分析法

§2－4小信号模型分析法

§2－5放大电路的工作点稳定问题

§2－6共集电极电路和共基极电路

§2－7多级放大电路

§2－8放大电路的频率响应

习题课

本章重点：

以共射极放大电路为例介绍基本放大电路的组成、工作原理、静态工作点的计算、性能指标计算。

频率响应的概述，波特图的定义；BJT的简化混合 高频等效模型，单管共射放

大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。

本章难点：

对放大概念的理解；等效模型的应用；对电路近似分析的把握。

本章主要的切入点：

通过易于理解的物理概念、作图的方法理解放大的概念；通过数学推导与物理意义的结合，加强对器件等效模型的理解；通过CB、CC、CS等基本电路的分析，强化工程分析的意识和分析问题的能力。

本章教学方式：课堂讲授+仿真分析演示

本章课时安排：14

本章习题：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、2.20。本章的具体内容：

5、6、7节：

介绍半导体BJT的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。

重点：BJT内部载流子的移动、电流的分配关系和特性曲线。

8、9、10节：

介绍共射放大器组成原则，电路各元件的作用，介绍Q点定义及其合理设置的重要性，放大电路的工作原理，信号在放大电路各点的传输波形变化；放大电路组成原则。

重点：强调对于各个基本概念的理解和掌握。

11、12、13、14节：

对放大电路进行分析，介绍直流、交流通路的画法原则，并例举几个电路示范；

采用图解法对放大电路的Q点、电压放大倍数和失真情况进行分析，强调交、直流负载线的区别。

再对一个典型共射放大电路进行完整的动态参数分析，并对其分析结果进行详细分析和讨论，从而作为此部分的一个小结。

重点：直流、交流通路的画法原则，典型共射放大电路进行完整的动态参数分析。

15、16节：

介绍三极管的小信号等效模型、并用小信号模型法分析基本放大电路的主要性能指标Av，Ri，Ro。

重点：建立小信号电路模型，将非线性问题线性化。

讲解课后习题，使学生熟悉用图解法和小信号模型法分析放大电路的方式方法。讨论放大电路Q点的稳定性。从影响Q点稳定的因素入手，在固定偏流电路的基础上介绍分压偏置电路，并对其稳定静态工作点的原理进行详细分析。

对典型分压偏置共射放大器进行直流分析，强调直流分析中V

的分割，工程近

CC

似法计算Q点；

重点：对典型分压偏置共射放大器进行交直流分析。

17、18节：

简要介绍有稳Q能力的其它电路结构形式，

介绍共集放大器（CC）的原理图、直流通路、交流通路、交直流分析，介绍其特点和典型应用；给出一个典型CC放大器和其分析结论由学生课外完成分析；

介绍共基放大器（CB），原理图，直流通路，交流通路，交直流分析，介绍其特点和典型应用；

给出一个典型CB放大器和其分析结论由学生课外完成分析。

结合一个简单综合性例题小结三组态的特点。

给出一个CE，CC，CB放大器比较对照表由学生课外完成分析。

重点：共集放大器（CC）的交直流分析，共基放大器（CB）的交直流分析。

频率响应的概述，基本概念，三个频段的划分，引入RC高通电路模拟低频响应，RC低通电路模拟高频响应，它们的幅频响应，相频响应；β的频率响应；波特图的定义；BJT的完整混合π模型，简化高频等效模型，主要参数的推导；单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。放大器增益带宽积的概念，影响因素，多级放大器的频率响应。以一个单管共射放大电路的分析为例题对以上内容做一个小结。

重点：频率响应的基本概念，简化高频等效模型，主要参数的推导；单管共射放大器频率响应的分析。

讲解课后习题，并对本章内容作个简单的小结。

【例2-1】电路如图所示，晶体管的β＝100，U

BE ＝0.7V，饱和管压降U

CES

＝0.4V；

稳压管的稳定电压U

Z ＝4V，正向导通电压U

D

＝0.7V，稳定电流I

Z

＝5mA，最大稳

定电流I

ZM

＝25mA。试问：

（1）当u

I 为0V、1.5V、25V时u

O

各为多少？

（2）若R

c

短路，将产生什么现象？

【相关知识】

晶体管工作状态的判断，稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用。

【解题思路】

（1）根据u

I

的值判断晶体管的工作状态。

（2）根据稳压管的工作状态判断u

O

的值。

【解题过程】

（1）当u

I

＝0时，晶体管截止；稳压管的电流

在I

Z 和I

ZM

之间，故u

O

＝U

Z

＝4V。

当u

I

＝15V时，晶体管导通，基极电流

假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流

由于u

O ＞U

CES

＝0.4V，说明假设成立，即晶体管工作在放大状态。

值得指出的是，虽然当u

I 为0V和1.5V时u

O

均为4V，但是原因不同；前者因晶

体管截止、稳压管工作在稳压区，且稳定电压为4V，使u

O

＝4V；后者因晶体管

工作在放大区使u

O

＝4V，此时稳压管因电流为零而截止。

当u

I

＝2.5V时，晶体管导通，基极电流

假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流

在正电源供电的情况下，u

O

不可能小于零，故假设不成立，说明晶体管工作在饱和状态。

实际上，也可以假设晶体管工作在饱和状态，求出临界饱和时的基极电流为

I B =0.18mA＞I

BS

，说明假设成立，即晶体管工作在饱和状态。

（2）若R

c

短路，电源电压将加在稳压管两端，使稳压管损坏。若稳压管烧断，

则u

O ＝V

CC

＝12V。若稳压管烧成短路，则将电源短路；如果电源没有短路保护措

施，则也将因输出电流过大而损坏。【方法总结】

（1）晶体管工作状态的判断：对于NPN型管，若u

BE ＞U

on

（开启电压），则处于

导通状态；若同时满足U

C ≥U

B

>U

E

，则处于放大状态，I

C

＝βI

B

；若此时基极电流

则处于饱和状态，式中I

CS 为集电极饱和电流，I

BS

是使管子临界饱和时的基极电

流。（2）稳压管是否工作在稳压状态的判断：稳压管所流过的反向电流大于稳

定电流I

Z 才工作在稳压区，反向电流小于最大稳定电流I

ZM

才不会因功耗过大而

损坏，因而在稳压管电路中限流电阻必不可少。图示电路中R

c

既是晶体管的集电极电阻，又是稳压管的限流电阻。

【例2-2】电路如图所示，晶体管导通时U

BE ＝0.7V，β=50。试分析u

I

为0V、1V、

1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压u

O

的值。

【相关知识】

晶体管的伏安特性。

【解题思路】

根据晶体管的管压降与，以及基极电流和集电极电流的特点，直接可以判别出管子的工作状态，算出输出电压。

【解题过程】

（1）当V

BB ＝0时，T截止，u

O

＝12V。

（2）当V

BB

＝1V时，因为

μA

所以T处于放大状态。

（3）当V

BB

＝3V时，因为

μA

所以T处于饱和状态。

【例2-3】试问图示各电路能否实现电压放大？若不能，请指出电路中的错误。图中各电容对交流可视为短路。

图(a)图(b)

图(c)图(d)

【相关知识】

放大电路的组成原理。

【解题思路】

放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。即要求放大电路既要有一定的放大能力，又要不产生失真。因此，首先要检查电路中的晶

体管（非线性器件）是否有合适的直流偏置，是否工作在放大状态（线性状态），其次检查信号源、放大器和负载之间的信号传递通道是否畅通，并具有电压放大的能力。

【解题过程】

图(a)电路不能实现电压放大。电路缺少集电极电阻，动态时电源相当于短路，输出端没有交流电压信号。

图(b)电路不能实现电压放大。电路中缺少基极偏置电阻，动态时电源相当于短路，输入交流电压信号也被短路。

图(c)电路也不能实现电压放大。电路中晶体管发射结没有直流偏置电压，静态电流，放大电路工作在截止状态。

图(d)电路能实现小信号电压放大。为了保证输出信号不失真（截止、饱和），当输入信号为正时，应不足以使三极管饱和；当输入信号为负时，应不会使三极管截止。

【例2-4】单级放大电路如图所示，已知V

=15V，，，

cc

，此时调到，，，

为1V，晶体管的，，，晶体管饱和压降U

CES

结电容可以忽略。试求：

（1）静态工作点，：

（2）中频电压放大倍数、输出电阻、输入电阻；

（3）估计上限截止频率和下限截止频率；

（4）动态范围=？输入电压最大值U

=？

ip

时将首先出现什么失真？

（5）当输入电压的最大值大于U

ip

【相关知识】

（1）共射极放大电路。

（2）放大电路的频率特性。

【解题思路】

（1）根据直流通路可求得放大电路的静态工作点。

（2）根据交流通路可求得放大电路的、、。

（3）根据高频区、低频区的等效电路可分别求出和。

（4）根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围，同时可判断电路出现失真的状况。

。

（5）根据电压放大倍数和动态范围可求出U

ip

【解题过程】

（1）采用估算法求解静态工作点。由图可知

故

（2）利用微变等效电路法，求解放大电路的动态指标。

（3）当电路中只有一个惯性环节时，电路的截止频率可以表示为，其中为电容所在回路的等效电阻。

在高频区，根据题意，晶体管的结电容可以忽略，影响电路上限截止频率的电容只有负载等效电容。故电路的上限截止频率为

在低频区，影响下限截止频率的电容有、和。可以分别考虑输入回路电容（、）和输出回路电容（）的影响，再综合考虑它们共同作用时对电路下限截止频率的影响。

只考虑输出回路电容时

只考虑输入回路电容和时，为了简化计算，忽略偏置电阻及射极电阻的影