清华大学华成英版模拟电子技术基础课件(第4版)
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模拟电子技术基础(第4版)ppt课件
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
华成英 hchya@
§1.3
晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响
五、主要参数
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
指数曲线
若正向电压 UT，则i ISe u
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
华成英 hchya@
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
模电课件模拟电子技术基础第四童诗白华成英ppt
集成运算放大器的分析和设计
• 分析 • 输入电阻和输出电阻的分析，以及频率特性的分析。 • 线性范围和非线性失真的分析。 • 直流和交流性能的分析。 • 设计 • 选择合适的晶体管和电阻器。 • 设计合适的偏置电路和反馈电路。 • 进行频率补偿和稳定性分析。
集成运算放大器的应用
作为通用放大器使用，用于各种不同的信号放大场合 。
THANK YOU.
反馈的极性
正反馈用“+”表示，负反馈用“-”表示 。
正反馈
使放大器的净输入信号增加。
负反馈对放大电路性能的影响
提高放大倍数的稳定性
展宽频带
由于环境温度的变化，晶体管的放大倍数会 发生变化，加入负反馈后，可以减小这种变 化。
由于负反馈的作用，使得放大器的上限频率 有所降低，下限频率有所升高，这样频带就 展宽了。
减小非线性失真
负反馈对噪声的抑制作 用
当输入信号为正弦波时，晶体管的输出信号 由于管子的非线性而产生失真，加入负反馈 后，可以使这种失真减小。
在放大器中，噪声是不可避免的，负反馈可 以抑制噪声。
正反馈和自激振荡
自激振荡
在正反馈的作用下，放大器会自己产生信号而输出音调不变的音调。
消除自激振荡的方法
在放大器中引入负反馈来破坏自激振荡的条件。
直流电源及其应用
直流电源
01
它通常由交流电源经整流、滤波和稳压等环 节转换而来。
03
直流电源广泛应用于各种电子设备和系统中 ，如计算机、手机和电动车等。
05
02
直流电源是一种能够提供稳定直流电压的电 子器件。
04
直流电源电压， 保证其正常工作和延长使用寿命。
电子技术的起源与发展
模拟电子技术基础(第四版)第1章
ID
理想二极管符号 UD
(V)
ID
开关模型等效电路
0.7V 0 0.7
0
UD
(V)
（a）理想模型 特性 ）理想模型VA特性
（b）开关模型 特性 ）开关模型VA特性
3、折线模型：正向导通时。相 、折线模型：正向导通时。 当于理想二极管串联一个等效 和一个电压源U 电阻rD和一个电压源 ON ，特 性曲线如图（ 所示 所示。 性曲线如图（c)所示。
二极管的伏安特性仍可由 二极管的伏安特性仍可由
iD = IS (e
近似描述。 近似描述。
UD / UT
−1)
D E
导通电压
IS：反向饱和电流 UT：电压当量，室温下26mV
IR
反向 漏电
开启电压 Uon
开启电压 导通电压
硅二极管 0 .5 V 0 . 6 ~ 0 .8 V (取 0 .7 V )
锗二极管 0 .1 V 0 . 2 ~ 0 .3 V (取 0 .3 V )
发射区：发射载流子 发射区： 集电区： 集电区：收集载流子 基区： 基区：传送和控制载流子 为例） （以NPN为例） 为例
演示
载流子的传输过程
以上看出，三极管内有两种载流子 自由电子 自由电子和 以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空 参与导电， 穴)参与导电，故称为双极型三极管－BJT (Bipolar 参与导电 故称为双极型三极管－ Junction Transistor)。 。
二极管伏安特性与温度T的关系： 二极管伏安特性与温度T的关系：
的增加而增加 所以二极管的正向压降 增加， 的增加而降低 降低。 由于IS随T 的增加而增加，所以二极管的正向压降VF随T 的增加而降低。 一般线性减少2 2.5mV/C° 一般线性减少2～2.5mV/C° （利用该特性，可以把二极管作为温度传感器） 利用该特性，可以把二极管作为温度传感器）
模拟电子技术 清华华成英第四版 第八章
Xf Xi
+
Xf Xi
XO Xi
•
Xf XO
AF 1
AF AF 1 幅值平衡条件
Arg AF Arg A Arg F A F 相位平衡条件 2n (n 0、1、 2）
二、起振和稳幅
起振的条件： Xf 稍大于 Xi 即
Xf Xi
．．
ＡF
1
稳幅的条件： Xf Xi 即
Xf Xi
．．
ＡF 1
2M 2 Ri2 2 L22
•
L2
优点： 容易振荡
缺点： 能量损耗大，变压器 器件笨重
例：分别标出图所 示各电路中变压器 的同名端，使之满 足正弦波振荡的相 位条件。
三、电感反馈式振荡电路(电感三点式)
判定原则：
中间交流接地，首尾反向， 首或尾端交流接地，另两端 同向
振荡频率： f0
2
1 LC
（本题10分）一电压比较器电路及参数如图所示。请求出 该电路的阈值电压，画出电压传输特性曲线，并说明是何 种类型的电压比较器
2解：所示电路为反相输入的滞回比较器 （3分）
uO＝±UZ＝±6V。令
uP
R1 R1 R2
uO
R2 R1 R2
U REF
uN
uI
（2分）
求出阈值电压：UT1＝0 V UT2＝4 V （2分）
U ＝ T
R
R 1
＋R
•U Z
1
2
uo从+UZ跃变到-UZ的 阈值电压为+UT
uo从-UZ跃变到+UZ的 阈值电压为-UT
uI在-UT与+UT之间增加或减 小, uO不发生变uO化
+UZ
模电4版华成英课件0模拟电子技术基础课绪论
02
03
二极管
利用半导体材料制成的单 向导电元件，可用于整流 、检波等电路。
三极管
利用半导体材料制成的多 电极元件，可用于放大、 开关等电路。
集成电路
多个半导体器件集成在一 块芯片上，具有小型化、 高性能、低成本等特点。
电子器件的工作原理
01
电子器件的工作基础是电子的运 动和相互作用，通过控制电子的 运动和相互作用来实现电子器件 的功能。
学习目标
知识目标
掌握模拟电子技术的基本概念、 电路分析方法、放大器、振荡器
、滤波器等基本知识。
能力目标
能够运用所学知识进行模拟电子 电路的分析、设计和实验操作。
素质目标
培养团队协作精神、创新思维和 实践能力，提高解决实际问题的
能力。
学习要求
课前预习
学生需提前预习相关课程内容，了解基本概念和知识点。
音频处理
模拟电子技术在音频处理领域 应用广泛，如音频放大、录音
、混音等。
视频处理
模拟电子技术在视频处理领域 也得到了广泛应用，如电视信 号的传输、视频信号的放大和 处理等。
控制系统
模拟电子技术可以用于各种控 制系统的设计和优化，如温度 控制、压力控制等。
测量仪器
模拟电子技术也广泛应用于各 种测量仪器中，如示波器、信
模电4版华成英课件0模 拟电子技术基础课绪论
目录 CONTENT
• 绪论 • 模拟电子技术概述 • 电子器件基础 • 模拟电路基础 • 课程安排与学习目标
01
绪论
课程背景
模拟电子技术是电子工程学科的重要基础课程，为后续专业课程的学习奠定基础。
随着电子技术的不断发展，模拟电子技术在通信、计算机、医疗等领域的应用越来 越广泛，掌握模拟电子技术对于专业发展具有重要意义。
模拟电子技术 清华华成英第四版 第六章PPT课件
反馈量 X f 和 输入量 X i 接在同一输入端，所 以是并联反馈。
反馈量 X f 和 输入量 X i 接在不同的输入端， 所以是串联反馈。
21
例：判断是串联反馈还是并联反馈
RB1 C1
+
RS +
ui RB2
es– –
RC1 T1
RE1
RC2
+UCC C2
T2
+
RF RE2
RL uo
CE2
–
22
7
例
+ R1
vI
R2
-
+_ -
+
-
vO
vI +
R1 +
-
-
+
-
R2
vO RL
RL
a负反馈
b正反馈
重要结论：UP↑等效 UN↓，UP↓等效 UN↑。
8
例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。
++ຫໍສະໝຸດ __+
+_
+
+ _
+
(a)正反馈
(b)负反馈
结论：判断单个集成运放的极性时，若反馈通
路接回到反相输入端则为负反馈，接回到同相
_
+ _
_
+ +
交、直流反馈 瞬时极性法判断：负反馈 输出端看：电压负反馈 输入端看：串联负反馈
24
25
26
6.2 负反馈放大电路的四种基本组态
电压串联负反馈 电压并联负反馈
电流串联负反馈 电流并联负反馈
27
一、电压串联负反馈
uI′ uF
xO 为电压量uO xI xF xI′为电压量 uI uF uI′
反馈量 X f 和 输入量 X i 接在不同的输入端， 所以是串联反馈。
21
例：判断是串联反馈还是并联反馈
RB1 C1
+
RS +
ui RB2
es– –
RC1 T1
RE1
RC2
+UCC C2
T2
+
RF RE2
RL uo
CE2
–
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7
例
+ R1
vI
R2
-
+_ -
+
-
vO
vI +
R1 +
-
-
+
-
R2
vO RL
RL
a负反馈
b正反馈
重要结论：UP↑等效 UN↓，UP↓等效 UN↑。
8
例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。
++ຫໍສະໝຸດ __+
+_
+
+ _
+
(a)正反馈
(b)负反馈
结论：判断单个集成运放的极性时，若反馈通
路接回到反相输入端则为负反馈，接回到同相
_
+ _
_
+ +
交、直流反馈 瞬时极性法判断：负反馈 输出端看：电压负反馈 输入端看：串联负反馈
24
25
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6.2 负反馈放大电路的四种基本组态
电压串联负反馈 电压并联负反馈
电流串联负反馈 电流并联负反馈
27
一、电压串联负反馈
uI′ uF
xO 为电压量uO xI xF xI′为电压量 uI uF uI′
模拟电子技术基础(第4版华成英)ppt课件
1
乙类功率放大器是一种非线性放大器，其工作原 理是将输入信号的负半周切除，仅让正半周通过 晶体管放大。
2
在乙类功率放大器中，晶体管只在正半周导通， 因此效率较高。但因为晶体管工作在截止区和饱 和区，所以失真较大。
3
乙类功率放大器通常采用推挽电路形式，以减小 失真。
THANKS
感谢观看
利用晶体管、可控硅等开关元件的开关特性，通过适当组合实现非 正弦波信号的输出。
非正弦波发生电路的组成
包括开关元件、储能元件和输出电路。
非正弦波发生电路的特点
输出信号波形多样，幅度大，但频率稳定性较差，且波形质量受开 关元件特性的影响较大。
波形变换电路
波形变换电路的原理
利用运算放大器和适当组合的RC电路，将一种波形变换为另一种波 形。
基本放大电路 放大电路的基本概念和性能指标
总结词
共基极放大电路的特点是输入阻抗低、 输出阻抗高。
VS
详细描述
共基极放大电路是一种特殊的放大电路， 其工作原理基于晶体管的电压放大作用。 由于其输入阻抗低、输出阻抗高的特点， 因此常用于实现信号的电压放大。在电路 结构上，共基极放大电路与共发射极放大 电路类似，只是晶体管的基极接输入信号 而不是发射极。
01
特征频率
晶体管在特定工作点上的最高使 用频率，超过该频率时放大电路 将失去放大能力。
截止频率
02
03
放大倍数
晶体管在正常放大区与截止区的 交界点上所对应的频率，是晶体 管的重要参数之一。
晶体管在不同频率下的电压放大 倍数，反映了晶体管在不同频率 下的放大性能。
单级放大电路的频率响应
低通部分
放大电路对低频信号的放大能力较强，随着频 率升高，增益逐渐下降。
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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
模拟电Байду номын сангаас电路
模拟电子系统 数字电子电路（系统） 模拟-数字混合电子电路
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四、模拟电子技术基础课的特点
1、工程性
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二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类
数字信号：离散性 “1”的电 压当量 “1”的倍数
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
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。
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
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， 以及将所学知识用于本专业的能力。
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一、电子技术的发展
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
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
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半导体元器件的发展
• 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 • 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
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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
模拟电子技术基础
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@
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！
• • • • 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。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
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。
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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§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@
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
综合应用所学知识的能力
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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@
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。 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”。
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！
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七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 2. 会算：定量计算
考查分析问题的能力
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