模拟电子技术基础-清华大学-全套完整版复习过程
模拟电子技术基础-清华大学 华成英-全套完整版ppt课件
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
1. 电子电路中信号的分类
“1”的倍数
➢数字信号：离散性
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
“1”的电 压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
【模拟电子技术基础-清华课件】09-CAD-p
4
2. 各程序模块间的关系及设计流程
源激励器
LIB Parts 修改电路
电原理图或文件 输入 schematic
*.sch 网单 netlist
↓
电 路 仿 真 ← *.cir ↓
绘图 Probe ← *.out
*.dat
N 指标满足 要求?
Y END
5
1.3 PSpice输入输出方式概述
1.3.1 电路的输入语句和格式
V(2) V(2 , 3) VC(Q1) VCE(Q1) z 输出电流( I )
I(VS) I(R1) IB(Q1) z 参见表1.3.2～表1.3.4 2. 输出命令
(1) 文本打印命令 .PRINT z语句格式
.PRINT PRTYPE OV1<OV2…OV8>
↓
↓
关键字 分析类型
↓ 输出变量
8
1972 UC Berkeley 开发 1985 C改写 1988 美国国家工业标准
电路分析精度最高！ （最底层）
流行版本： HSPICE-----美国原Meta Software公司 PSPICE------ Microsim公司
3
1.2 电路仿真工具PSpice的基本组成
1. 六个基本模块 (1) 电原理图输入程序Schematics
{ 电原理图→网单文件 网单文件
VHDL－AMS 即 将成为工业标准
(2) 激励源编辑程序Stimulus Editor (3) 电路仿真程序Pspice A/D――核心
*.OUT 文件(数据) *.DAT 文件(图形) (4) 输出结果绘图程序Probe (5) 模型参数提取程序Parts (6) 元器件模型库Lib
清华模拟电子技术基础PPT学习教案
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二、放大电路中三极管的工作状态
1.功 放 电 路 中 ，三 极管工 作在大 信号状 态， 使 得 管 子 的 特性曲 线的非 线性问 题充分 暴露出 来。
2.电 源 提 供 的 功率 除了消 耗在负 载上外 ，其余 部分基 本消耗 在放大 管上， 应使管 消耗功 率尽可 能小。 为此通 常使管 在静态 时工作 在临界 导通， 甚至截 止状态 ，使其 直流功 耗趋于 零。从 这一点 看，前 述各电 路均不 适合做 功放。
ICM
VCC 2 RL
UCE1 | UCE2 | VCC
UCE1 VCC | UCES2 | VCC
▼ 集 电 极 最 大允许 耗散功 率PCM
U(BR)CEO VCC
PTm = 0.2 Pom
PCM > 0.2 Pom
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晶 体 管 的 工 作状态
IC
Ci
甲类工作状态 晶体管在输入信号
1
π
π
0
Pom π
η = ≈ = 78.5% PV 4
如 果 考 虑 三 极管的 饱和管 压降UCES ，则 OCL乙 类和甲 乙类互 补对称 电路的 效率将 低于此 值。
2VCCIcm π
2V2CC πRL
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（ 3） 功 率 三 极管的 极限参 数 ▼ 集 电 极 最 大允许 电流ICM
（输出电阻低，带负载能力强）
功率放大管的工作状态
甲类：在信号整个周期中，放大管均导通。360 °（不使用）
乙类：放大管仅在信号半个周期导通。180 °
甲乙类：放大管导通时间大于半个周期。180 360
模拟电子基础-清华大学-全套完整版演示教学
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
华成英 hchya@
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
清华大学模拟电子技术基础精华版
（偷盜行為可恥）
以下是公司裡面出現的不好的現象： 1、公共场所随意扔垃圾 2、電視房垃圾亂丟
以下是公司裡面出現的不好的現象： 恶意损坏公共财物
以下是公司裡面出現的不好的現象： 吃饭不要浪废食物
道德與生活
從字義看兩者的意義與差別: 1、倫理的意義:
（2）电流负反馈型偏置电路
ICQ↑ →IEQ↑ →VEQ(=IEQ*RE)↑ ↓
ICQ↓← IEQ ↓← VBEQ(= VEQ -VEQ)↓
这种电路通过负反馈措施，增强了电路的稳定性，但VCEQ的变化 范围缩小了。
（3）分压式偏置电路
这种电路是负反馈型偏置电路的改进电路。基极电位固定，增强 了VBE对ICQ的调节作用，有利于Q点的进一步稳定。
ex. β=50
3. 晶体管放大状态的偏置电路
（1）固定偏流电路
这种电路简单，但外电路将IBQ固定，当温度变化或更换管子引起 β,ICBO改变时，由于外电路将IBQ固定，管子参数的改变都将集中反映 到ICQ,UCEQ的变化上。会造成工作点较大的漂移，甚至使管子进入饱 和或截止状态。工作点的稳定性差。
三区结构与掺杂
外部条件？ Je正偏， Jc反偏。
2020/1/11
电位关系： NPN：VC ＞ VB ＞ VE PNP：VC ＜ VB ＜ VE
二、内部载流子传输过程
忽略支流：
IE =IC+IB
IE
(1) 扩散 (2) 漂移 (3) IC
发射区
基区
集电区
Je 正偏
复 Jc 合 反偏
IB
另有支流： IEP 、 ICBO
2.1.6 基本要求
1.熟练掌握器件（三极管）的外特性、 主要参数。
《清华大学》模拟电子技术 复习与考试
复习与考试复习与考试一、考查什么二、复习什么三、怎样复习四、复习举例：集成运放应用电路一、考查什么•会看：电路的识别、定性分析。
–如是哪种电路：•共射、共基、共集、共源、共漏、差分放大电路及哪种接法•引入了什么反馈•比例、加减、积分、微分……运算电路•低通、高通、带通、带阻有源滤波器•单限、滞回、窗口电压比较器•正弦波、矩形波、三角波、锯齿波发生电路•OTL、OCL、BTL、变压器耦合乙类推挽功率放大电路•线性、开关型直流稳压电源…………–又如性能如何：•放大倍数的大小、输入电阻的高低、带负载能力的强弱、频带的宽窄•引入负反馈后电路是否稳定•输出功率的大小、效率的高低•滤波效果的好坏•稳压性能的好坏……•会算：电路的定量分析。
–例如求解•电压放大倍数、输入电阻、输出电阻•截止频率、波特图•深度负反馈条件下的放大倍数•运算关系•电压传输特性•输出电压波形及其频率和幅值•输出功率及效率•输出电压的平均值、可调范围•会选：根据需求选择电路及元器件–在已知需求情况下选择电路形式，例如：•是采用单管放大电路还是采用多级放大电路；是直接耦合、阻容耦合、变压器耦合还是光电耦合；是晶体管放大电路还是场效应管放大电路；是否用集成放大电路。
•是采用电压串联负反馈电路、电压并联负反馈电路、电流串联负反馈电路还是采用电流并联负反馈电路。
•是采用文氏桥振荡电路、LC正弦波振荡电路还是采用石英晶体正弦波振荡电路。
•是采用OTL、OCL、BTL电路还是变压器耦合乙类推挽电路•是采用电容滤波还是电感滤波•是采用稳压管稳压电路还是串联型稳压电路•会选：根据需求选择电路及元器件–在已知功能情况下选择元器件类型，例如：•是采用低频管还是高频管。
•是采用通用型集成运放还是采用高精度型、高阻型、低功耗……集成运放。
•采用哪种类型的电阻、电位器和电容–在已知指标情况下选择元器件的参数•电路中所有电阻、电容、电感等的数值；半导体器件的参数，如稳压管的稳定电压和耗散功率，晶体管的极限参数等。
【模拟电子技术基础-清华课件】02-chap3-2-p
4
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法
3.3.1 图解法
直、交流信号 叠加点
C1、C2：
隔直电容， 交流耦合电容。
中频区: 直流开路， 交流短路
RB RC
C1
+ vS T
_
VCC C2
+ RL vO
_
阻容耦合共射放大电路 图 3.3.7
直、交流信号 叠加点
ICQ
Q
IBQ
直流负载线 直流工作点的
轨迹; 决定于直流通
0
VCEQ
VCC vCE
路; 与信号无关
7
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法
2. 动态图解分析
步骤1: 画交流通路
VCC ：短路； C1、C2：短路
ic
ib
+
+
vi _
RB
T RC RL vO
_
步骤2：由输入特性求iB波形
运动轨迹；同相； 电流变化范围IB1～IB2
RB RC
C1
+ vS T
_
VCC C2
+ RL vO
_
阻容耦合共射放大电路 图 3.3.7
iB
IB1
Q’
IBQ
Q
IB2
Q’’
0
VBEQ
vBE
8
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法ic
ib
+
2. 动态图解分析(续）
+
vi _
RB
T RC RL vO
_
步骤3：由输出回路求iC、vCE 波形
模拟电子技术基础 清华大学 完整版
计算机领域： 包括计算机 硬件、软件、
网络等
工业领域： 包括自动化 控制、机器 人、智能制
造等
医疗领域： 包括医疗设 备、医疗器 械、远程医
疗等
军事领域： 包括武器装 备、雷达、
通信等
航空航天领 域：包括飞 机、卫星、
火箭等
电子技术的未来发展趋势
智能化：人工智 能、机器学习等 技术在电子技术 中的应用将更加 广泛。
考虑器件的参数和性能是否满足电路要 求
单击此处输入你的正文，请阐述观点
考虑器件的价格和可用性，选择性价比高 的器件
单击此处输入你的正文，请阐述观点
模拟电子器件的封装形式及选用原则
单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 模拟电子器件的选用原则 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。
放大电路的分 类：根据电路 结构和性能特 点，可以分为 共射、共集、 共基和场效应 管放大电路等。
放大电路的应 用：在通信、 音响、仪表等 领域得到广泛 应用，为人们 的生活和工作 带来便利。
放大电路的频率响应及稳定性分析
稳定性分析：通过相位裕度、 增益裕度等指标评估电路稳 定性
频率失真：分析不同频率下 的非线性失真
案例分析：调制解调器、滤波 器等
案例总结与展望
控制系统中的应用案例分析
模拟电子技术在控制系统中的应用概述 模拟电子技术在温度控制系统中的应用案例 模拟电子技术在压力控制系统中的应用案例 模拟电子技术在位置控制系统中的应用案例
感谢观看
汇报人：
模拟电子技术基础教案全套教案130页
模拟电子技术基础教案全套教案130页xxxx大学教案课程名称: 模拟电子技术基础授课班级: xxxx班、xx级电子信息类x班、xx级网络工程班、xx级电气类1班、xx级电气类2班任课教师: xxxx职称: 助教课程性质: 专业必修课授课学期: xxxx学年第一学期xxxx大学教案xxxx 大学教案[2] 罗桂娥主编. 模拟电子技术基础(电类). 长沙：中南大学出版社，2005.九、教学主要内容及教学安排：1.2 半导体二极管1.2.1 PN结及其单向导电性1.PN结中载流子的运动2. PN结的单向导电性加正向电压加反向电压PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小。
反向电流非常小，PN结处于截止(cut-off)状态。
结论：PN结具有单向导电性：正向导通，反向截止。
1.2.2二极管的伏安特性1.二极管的结构2.二极管的类型3.二极管的伏安特性（1）正向特性（2）反向特性1.2.3 二极管的主要参数1.最大整流电流I F2.最高反向工作电压U R3.反向电流I R4.最高工作频率f M5.势垒电容C b6.扩散电容C d二极管单向导电举例11.2.4 稳压管1.PN结反向击穿机理解释2.稳压管的主要参数3.稳压管的稳压原理（1）稳压管必须工作在反向击穿区（2）稳压管应与负载R L并联，（3）必须限制流过稳压管的电流I Z4.举例说明如何选择限流电阻R补充内容：二极管的等效电路（或称为等效模型）1）理想模型：即正向偏置时管压降为0，导通电阻为0；反向偏置时，电流为0，电阻为∞。
适用于信号电压远大于二极管压降时的近似分析。
2）简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直线逼近伏安特性，即正向导通时压降为一个常量Uon；截止时反向电流为0。
3）小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将它等效为一个动态电阻r D 。
这种模型仅限于用来计算叠加在直流工作点Q上的微小电压或电流变化时的响应。
清华大学《模拟电子技术基础》习题解答与答案
第一章 半导体基础知识自测题一、（ 1）√ （2）× （ 3）√ （ 4）× （ 5）√ （ 6）× 二、（ 1） A （2）C （ 3）C （4） B （ 5）A C 三、 U O1≈ 1.3VU O2＝ 0 U O3≈－ 1.3VU O4≈ 2V U O5≈ 2.3V U O6≈－ 2V四、 U O1＝ 6V U O2＝5V五、根据 P CM ＝ 200mW 可得： U CE ＝ 40V 时 I C ＝ 5mA ，U CE ＝ 30V 时 I C ≈ 6.67mA ， U CE＝ 20V 时 I C ＝ 10mA ， U CE ＝ 10V 时 I C ＝ 20mA ，将改点连接成曲线，即为临界过损耗线。
图略。
六、 1、I BVBBUBE26μAR bI CI B2.6mAUCEVCCI C R C 2VU O ＝ U CE ＝2V 。
2、临界饱和时 U CES ＝ U BE ＝0.7V ，所以VCC UCES2.86mAI CR cI C28.6μAI BV BBU BE45.4kR bI B七、 T 1：恒流区； T 2：夹断区； T 3：可变电阻区。
习题u i /V101.1（ 1） A C （ 2）A（3） C（ 4）AtO1.2 不能。
因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系， 当端电压为 1.3V 时管子会因电流过大而烧坏。
u o /V101.3 u i 和 u o 的波形如图所示。
tO1.4u i和 u o的波形如图所示。
u i/V53O-3u O/V3.7O-3.7 1.5u o的波形如图所示。
u I1/V t t30.3Otu I2/V30.3tOu O/V3.71O t1.6I D＝（ V － U D） /R＝2.6mA ， r D≈ U T/I D＝ 10Ω， I d＝ U i/r D≈ 1mA 。
1.7（ 1）两只稳压管串联时可得 1.4V 、6.7V 、 8.7V 和 14V 等四种稳压值。
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清华大学 华成英
华成英 hchya@
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程 六、课程的目的 七、考查方法
华成英 hchya@
一、电子技术的发展
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
华成英 hchya@
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 • 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 • 交通：飞机、火车、轮船、汽车 • 军事：雷达、电子导航 • 航空航天：卫星定位、监测
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
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五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
华成英 hchya@
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
华成英 hchya@
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的驱 动与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
华成英 hchya@
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
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值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
1. 电子电路中信号的分类
“1”的倍时需根据阈值 确定为K或K+1
“1”的电 压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
➢ 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
2. 模拟电路
➢ 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 ➢ 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放 大电路。 ➢ 其它模拟电路多以放大电路为基础。
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
华成英 hchya@
半导体元器件的发展
• 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975年
贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。
华成英 hchya@
二、模拟信号与模拟电路
华成英 hchya@
四、模拟电子技术基础课的特点
1、工程性
➢ 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
➢ 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
➢ 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ➢ 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管