电子技术基础模拟部分
电子技术基础模拟部分 第一章 绪论 1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）： （1）峰-峰值10V，频率10 kHz; （2）有效值220 V，频率50 Hz; （3）峰-峰值100 mV，周期1 ms； （4）峰-峰值0.25 V，角频率1000 rad/s; 解:正弦波电压表达式为 )tsin(V = (t)mv，由于0，于是得到： （1） V )105sin(2 = (t)4tv； （2） V 001sin 2220 = (t)tv； （3） V 00020.05sin = (t)tv； （4） V 00010.125sin = (t)tv；
2、电压放大电路模型如图( 主教材图 1.4. 2a ) 所示，设输出开路电压增益10voA。试分别计算下列条件下的源电压增益svsA:
( 1 ) siiRR10 ，RRL10； ( 2) siiRR ，RRi； ( 3) 10siiRR ，10RRL； ( 4 ) siiRR10 ，10RRL。 电压放大电路模型 解：由图可知，)(isiiisRRRvv，ivLLARRRv，所以可得以下结果:
（1）siiRR10，RRL10时，iisiiisvRRRvv1011)(，iivLLvARRRv101110，则源电压增益为26.8101111100iisvsvvvvA。 同理可得： （2）5.225iisvsvvvvA
（3）0826.0111110iisvsvvvvA （4）826.010111110iisvsvvvvA 3、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰-峰值分别为5μA和5mV，输出端接2kΩ电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰值为1V。试计算该放大电路的电压增益vA、电流增益iA、功率增益pA，并分别换算成dB数 。
解：电压增益 200005.01VVvvAiv dBAv46)10lg2(lg20)102lg(20200lg20lg2022 电流增益 100105200016AViiAii dBAi40100lg20lg20 功率增益 200001051052000)1(632AVVPPAip dBAP4320000lg10lg10
4、当负载电阻kRL1时，电压放大电路输出电压比负载开路)(LR时输出电压减少20%，求该放大电路的输出电阻R。
解:设负载开路时输出电压为'v，负载电阻kRL1时输出电压为v，根据题意 '8.0'%)201(vvv 而 )('LLRRRvv 则 250101)18.01()1'(3LRvvR 5、一电压放大电路输出端接1kΩ负载电阻时，输出电压为1V，负载电阻断开时，输出电压上升到1.1V，求该放大电路的输出电阻R。
解:设'v为负载电阻断开时输出电压，即Vv1.1'; 负载电阻kRL1时，输出电压为Vv1。根据)('LLRRRvv，则输出电阻为
100101)111.1()1'(3VVRvvRL
6、某放大电路输入电阻kRi10，如果用1μA电流源(内阻为∞)驱动，放大电路输出短路电流为10mA，开路输出电压为10V。求放大电路接4kΩ负载电阻时的电压增益vA、电流增益iA、功率增益PA，并分别换算成dB数表示。
解:根据题意可得输出电阻 kAVR1)1010(103 由于放大电路开路输出电压为Vv10'，电流信号源电流Ais1，负载电阻kRL4,
于是可得
8001010101104101(10410)('36)333isLLivRiRRRvvvA
dBAv58800lg20lg20
2000101)104101(10)('633sLsiiRRviiA dBAi662000lg20lg20 6326323332222106.11010)101(104)]104101(10410[)]('[isLLLisLipRiRRRRvRiRvPPA dBAP62)106.1lg(10lg106
7、有以下三种放大电路备用: （1）高输入电阻型：MRi11，101vA，kR101；（2）高增益型：kRi102，1002vA，kR12；(3 )低输出电阻型：kRi103，13vA，203R。用这三种放大电路组合，设计一个能在100Ω负载电阻上提供至少 0.5W功率
的放大器。已知信号源开路电压为30mV(有效值)，内阻为MRsi5.0。
解:由于高输入电阻放大电路对电压信号源衰减小，所以输入级(第一级)宜采用高输入电阻型放大电路;低输出电阻放大电路带负载能力强，所以输出级(第三级)宜采用低输出电阻型放大电路;中间级(第二级)用高增益型。于是三种放大电路模型互联组成的放大电路如图解所示 。 在该放大器中，输入信号源为mVVs30、内阻MRsi5.0的电压源;前级放大电路的受控源及输出电阻是后级放大电路的信号源和内阻，而后级放大电路的输入电阻则是前级放大电路的负载电阻。设三个放大电路模型的输入电压分别为1iV、2iV 和3iV，于是
VVVRRRVsisiii02.003.010)5.01(10166111
VVVARRRViviii1.002.01010)1010(101033112122 VVVARRRViviii111001.010010)101(101033223233 VVVARRRVivLL132100011100110020100333 放大器输入功率 WWWRVPLo5.0574.0]100)1321000([22
8、如图所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输入电阻iR。 解:根据电路可得 isiRviiiiii)1()1(11121 则 )1(iisiRivR
9、在电压放大电路的上限频率点处，电压增益比中频区增益下降了3dB，在相同输入电压条件下，该频率点处的输出电压是中频区输出电压的多少倍?
解:设输入电压为iV;中频区输出电压为V，电压增益为vA;上限频率点输出电压为HV，增益HA。依题意
dBAAvvH3lg20lg20
又因为 VVVVVVAAHiiHvvHlg20)lg(lg20lg20lg20 所以 VVH707.0 在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约为中频区的0.707倍。
10、设一放大电路的通频带为kHzHz20~20，通带电压增益dBAvM40lg20，最大不失真交流输出电压范围是V3~3。（1）若输入一个mVt)104sin(103的正弦波信号，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?若不失真，则输出电压的峰值是多大? ( 2 ) 若mVtvi)104sin(404，重复回答(1)中的问题 ;( 3 )若mVtvi)108sin(104，输出波
形是否会产生频率失真和非线性失真? 为什么 ?
解:(1 )由于31042f，所以此时输入正弦波信号的频率kHzf2，在kHzHz20~20的通频带内，100vMvAA，输出电压的峰值为
VmVVAVimvm110100，未超出正负3伏范围，所以输出波形不会产生非线性失真，
也不会产生频率失真 。 ( 2 ) 此时输入信号的频率HfkHzf20，输出波形的峰值VVmVVAVimvm383.2407.70707.0，输出波形仍不会出现非线性失真。虽然信
号频率已达到放大电路的上限频率，但是由于是单一频率信号，所以也不会出现频率失真(含多个频率成分的信号才有可能出现频率失真)。
( 3 ) 此时输入信号的频率kHzf40，超出通频带，mV的幅度会明显减小，所以不会出现非线性失真，又因为iv是单一频率的正弦波，所以也不会产生频率失真 。 第二章 运算放大器 1、如图所示电路，当运放的信号电压mVvI20时，测得输出电压Vv4。求该运算放大器的开环增益vA。
解：根据图题可知0Nv，则 mVmVkkvRRRvIP10012020)11000(1212 )(NPvvvAv
20020010011204mVVvvvANPv 因此用分贝表示的开环增益为
dBAv106200200lg20 j T" 2、电路如图所示，运放的开环电压增益610vA，输入电阻910ir，输出电阻75r，电源电压VV10, VV10。（1）当运放输出电压的饱和值为电源电压时，求输入电压NPvv的最小幅值（2) 求输入电流Ii。
解：（1）输入电压的最小幅值vNPAvvv,当VVvm10时，有 VVvvNP1010106 输入电流AVrvviiNPI891011010)(
3、电路如图所示，VvS1，设运放是理想的。(1)求Ii、1i、2i、 和Li的值;(2)求闭环电压增益SvvvA、电流增益ILiiiA和功率增益iPPPA;(3)当最大输出电压VV10(max)，反馈支路1R、2R的电流为100μA，当129RR时，求1R、2R的值。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch04
止工作状态。
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3. I-V 特性曲线及大信号特性方程
（1）输出特性及大信号特性方程
i D f (v DS ) vGS const.
② 可变电阻区 vDS <（vGS－VTN）
2 iD Kn [2(vGS VTN ) vDS vDS ]
预夹断临界点轨迹 iD/mA vDS＝vGS－VTN(或 vGD＝vGS－vDS＝VTN) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V 可变电阻区 2 (非饱和区)
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3. I-V 特性曲线及大信号特性方程
（1）输出特性及大信号特性方程
i D f (v DS ) vGS const.
① 截止区
当vGS＜VTN时，导电沟道 尚未形成， iD ＝ 0 ，为截
预夹断临界点轨迹 iD/mA vDS＝vGS－VTN(或 vGD＝vGS－vDS＝VTN) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V 可变电阻区 2 (非饱和区)
I-V 特性： iD Kn (vGS VTN )2
vGS K nV ( 1)2 VTN vGS I DO ( 1)2 VTN
2 TN
2 I DO KnVTN 是vGS＝2VTN时的iD
必 须 让 FET 工 作 在 饱 和 区 （放大区）才有放大作用。
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由于vDS较小，可近似为
iD 2Kn ( vGS VTN ) vDS
rdso dv DS diD
第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
•1. 温度对BJT参数的影响
•(1) 温度对ICBO的影响 •温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。
•(2) 温度对 的影响 •温度每升高1℃， 值约增大0.5%~1%。
•(3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 •温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。
•iB=f(vBE) vCE=const •iC=f(vCE) iB=const •可以写成：
•在小信号情况下，对上两式取全微分得
•BJT双口b+ hrevce
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•ic= hfeib+ hoevce 第3章电子技术基础_模拟部分
•1. BJT的H参数及小信号模型
部载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏 集电结反偏
• 由于三极管内有两种载流子(自 由电子和空穴)参与导电，故称为双 极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
1. 内部载流子的传输过程
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
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第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.1 BJT的结构简介
•(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
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第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.1 BJT的结构简介
半导体三极管的结 构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN型 和PNP型。
(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号
电子技术基础模拟部分(第五版)康华光课后解答
医疗设备中广泛应用模拟电子技术，如心电图机 、超声诊断仪等，用于生物信号的放大、处理和 记录。
工业控制领域
模拟电子技术用于传感器信号的放大和处理，以 及执行器的驱动和控制，实现工业过程的自动化 和智能化。
THANKS
感谢观看
晶体管时代
晶体管的发明取代了真空 管，使得电子设备更加小 型化、高效化。
集成电路时代
集成电路的出现进一步推 动了电子技术的发展，实 现了电路的高度集成和微 型化。
模拟电子技术基本概念
信号与系统
介绍信号的概念、分类以及系统 的基本性质。
放大电路基础
阐述放大电路的基本原理、性能指 标和分析方法。
反馈放大电路
负反馈对放大电路性能影响分析
提高放大倍数稳定性
负反馈能够减小放大电路的开环放大倍数，从而减小环境温度、电源 电压等因素对放大倍数的影响，提高放大倍数的稳定性。
改善输入输出电阻
负反馈能够减小放大电路的输入电阻，增大输出电阻，从而改善电路 的输入输出特性。
减小非线性失真
负反馈能够减小放大电路的非线性失真，提高电路的动态范围。
VS
设计实例
以LC振荡器为例，其设计步骤包括选择 合适的放大器和正反馈网络、确定振荡频 率和振幅、计算元件参数并进行仿真验证 等。在设计过程中需要考虑电路的稳定性 、失真度、频率响应等性能指标，并采取 相应的措施进行优化和改进。
06
直流稳压电源与波形发生电路
直流稳压电源组成及工作原理
整流电路
将交流电转换为脉动直流电。
在显示器上呈现清晰的图像。
视频信号处理
02
通过模拟电路对视频信号进行亮度、对比度、色彩等调整，优
化图像质量。
电子技术基础(模拟部分)第五版
2V2 sin td (t)
IL= VL /RL ≈ 0.45 V2 / RL
7
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
vD
Ta
D
iL vD
v1
v2
RL vL
0
2
t
b
VDRM
二极管上的平均电流： ID = IL 承受的最高反向电压: VDRM= 2V2
8
*二、全波整流电路
Ta
D1
+ – + –
I2 ＝1.5 IL ＝1.5×200＝300 mA 这样就对电源变压器的绕制提出了依据。
43
10.2 串联式稳压电路
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化
稳压电路的作用:
交流 整流
脉动
滤波 有波纹的 稳压 直流
电压
直流电压
直流电压
电压
44
稳压电源类型:
常用稳压电路 (小功率设备)
对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 约为： VL=0.9V2
34
特点：
VL
（1）电感滤波电路的外特性是很平坦 0.9V2
的，UL随IL增大而略有下降的原因是 输出电流增大时，整流电路的内阻和 电感的整流电阻压降也略有增加的缘 故。
S定义：整流输出电压的基波峰值VL1M与VL平均值之比。 S越小越好。
用傅里叶级数对全波整流的输出 vo 展开:
vL =
2V2
2
4
3
cos 2t
4
15
cos 4t
4
35
电路电子技术基础模拟部分-第六版
1 / sC VP ( s ) VA ( s ) R 1 / sC Vi ( s ) VA ( s ) VA ( s ) Vo ( s ) VA ( s ) VP ( s ) 0 R 1 / sC R Vo ( s ) AVF 得滤波电路传递函数 A( s ) Vi ( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR )2
20lg|
A(j) | A0 /dB 20 10
产生增益过冲的 原因是什么？ 上 限 角频 率 H 和 特 征 角频 率 C 有 何差别？
归一化的幅 频响应曲线
/C
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4. n阶巴特沃斯传递函数 传递函数为
A( jω)
A0 1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电 压增益。 | A( j ) |
其中 A( j ) —— 模，幅频响应 ( ) —— 相位角，相频响应
d ( ) ( ) ( s) d
群时延响应
4
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10.1 滤波电路的基本概念与分类
2. 分类
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF） 希望抑制 50Hz 的 干扰信号，应选用 哪种类型的滤波电 路？
相频响应
cQ ( ) arctg 2 1( ) c
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10.3.1 有源低通滤波电路
3. 幅频响应
20 lg A( j ) 1 20 lg 2 A0 2 2 1 ( ) ( ) c cQ
Q＝10 5 2 1 0 －3 －10 －20 －30 －40 0.3 0.4 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 10 0.707 0.5
电子技术基础模拟部分第五版复习题
电子技术基础模拟部分第五版复习题复习题一、填空：1.为使BJT发射区发射电子，集电区收集电子，具备的条件是（发射极正偏，集电极反偏）。
2.N型半导体是在纯硅或锗中加入（+5）元素物质后形成的杂质半导体。
3.差分放大电路对（差模）信号有放大作用，对（共模）信号起到抑制作用。
4.在电容滤波和电感滤波中，（电感）滤波适用于大电流负载，（电容）滤波的直流输出电压高。
5．集成运放主要包括输入级、(中间放大极)、(输出极)和(偏置)电路。
其中输入级一般采用(差模)电路。
6.为稳定放大器的静态工作点，应在放大电路中引入（直流负）反馈，为稳定放大器的输出电压应引入（电压负）反馈。
7．与甲类功放电路相比，乙类互补对称功率放大电路的优点是（管耗小，效率高），其最高效率可达到（78.5%），但容易产生（交越）失真。
8．集成运算放大器是一种采用（直接）耦合方式的多级放大电路，它的输入级常采用差分电路形式，其作用主要是为了克服（共模干扰）。
9．若放大器输入信号电压为1mV,输出电压为1V，加入负反馈后，为达到同样输出需要的输入信号为10mV，该电路的反馈深度为（10）。
10．产生1Hz～1MHz范围内的低频信号一般采用（RC）振荡器，而产生1MHz以上的高频信号一般采用（LC）振荡器。
11．半导体二极管具有（体积小，重量轻，使用寿命长，输入功率小，功率转换效率高等）作用，稳压二极管用作稳压元件时工作在（反向击穿）状态。
12．晶体三极管是一种（电流）控制型器件，当工作在饱和区时应使其发射结（反偏）集电结（正偏），而场效应管是一种(电压)控制型器件。
13．集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻、（低）输出电阻的（直接）耦合方式的多级放大电路。
14．差分放大电路有四种输入－输出方式，其差模电压增益大小与输（出）有关而与输（入）方式无关。
15．在放大电路中引入（直流负）反馈可以稳定放大电路的静态工作点，。
16．三种组态的放大电路中（共发射极组态、共基极组态、共集电极组态）输入电阻最小的是（共集电极放大）电路。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch02
设电容器C的初始电压为零，则 1 1 vi vn vo i2dt dt C C R
1 vo vi dt RC
式中，负号表示vo与vi在相位上是相反的。
（积分运算）
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2.4.4 积分电路和微分电路
1. 积分电路
当vi为阶跃电压时，有
1 V V vo vi dt i t i t RC RC
29
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end
所以 I2 = Is = Vs / R1
得
Im ( R2 R3 Vs ) R3 R1
（2）代入数据计算即可
（指针偏转角度与Im是线性关系）
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2.4 同相输入和反相输入 放大电路的其他应用
2.4.1 求差电路 2.4.2 仪用放大器 2.4.3 求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
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2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋ 当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内
vO＝Avo(vP－vN)
Avo——斜率
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2.2 理想运算放大器
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vo/V ＋Vom＝V＋ a
理想： ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
0
(vp－vn)/mV －Vom＝V－
b
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2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路 2.3.2 反相放大电路
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
全通滤波电路（APF）
对所有频率的信号都有相同的传 递函数。
滤波电路的分析方法
解析法
通过数学公式推导电路的 传递函数和频率响应。
实验法
通过实验测试电路的实际 性能。
近似法
对电路进行近似处理，简 化分析过程。
滤波电路的应用实例
音频信号处理
用于消除噪音、增强音质。
图像信号处理
感谢您的观看
振荡电路用于产生本机振荡信号，用于调制和解调无 线信号。
音频信号处理
振荡电路可以用于产生音频信号，如合成器和效果器 中的音源。
测量仪器
振荡电路用于产生稳定的频率信号，如示波器和频谱 分析仪中的信号源。
06 电源电路
电源电路的组成和工作原理
电源电路的组成
电源电路主要由电源、负载和中间环节组成。电源是产生电 能的装置，负载是消耗电能的装置，中间环节则起到传输电 能的作用。
用于图像增强、去噪。
通信系统
用于信号的提取、抑制干扰。
05 振荡电路
振荡电路的组成和工作原理
1 2 3
组成
振荡电路由放大器、反馈网络和选频网络三个部 分组成。
工作原理
振荡电路通过正反馈和选频网络的选频作用，将 输入信号中的特定频率成分不断放大，最终输出 稳定的振荡信号。
振荡条件
要产生振荡，必须满足一定的相位和幅度条件， 即|AF|=1和ΔΦ=2π(n-1)，其中A为放大倍数，F 为反馈系数，n为自然数。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
目 录
• 电子技术概述 • 模拟电路基础 • 放大电路 • 滤波电路 • 振荡电路 • 电源电路
01 电子技术概述
电子技术基础模拟部分第六版
反向偏 置特性
iD = -IS
-1.0
-0.5
iD/mA 1.0
0.5
正向偏 置特性
0.5
1.0 vD/V
PN结的I-V 特性
且在常温下（T=300K）
VT
kT0.026V q
26mV
21
精选ppt
21
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压增
iD
加到一定数值时，反向
电流突然快速增加，此
现象称为PN结的反向击
当vs为正半周时，二极管导通，且导通压降为0V，vo = vs
vs
+
D
+
vs
R
vo
-
-
（a）
O
2 3
4 t
vo
O
2 3
4 t
39
精选ppt
39
2．模型分析法应用举例
（2）静态工作情况分析
当VDD=10V 时， （R=10k ） 理想模型
VD 0V
恒压模型
IDVDD /R1mA （a）简单二极管电路 （b）习惯画法
O
Vth
vD
(a)
+
vD
iD
Vth
rD
(b)
（a）I-V 特性 （b）电路模型
35
精选ppt
35
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1. 二极管I-V 特性的建模
（4）小信号模型
+ vs-
VDD
R
iD
+
D
vD
-
将Q点附近小范围内 的V-I 特性线性化，得到 小信号模型，即以Q点 为切点的一条直线。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch05
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5.1.4 BJT的主要参数
由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定 过损耗区、过电流区和击穿区。
过流区
过 压 区
输出特性曲线上的过损耗区和击穿区
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5.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
时，发射结正偏，集电结反 偏。
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5.1.4 BJT的主要参数
1. 电流放大系数
(1) 共发射极直流电流放大系数 β
βICICEO IC
IB
IB
vCE const
(2) 共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const
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5.1.4 BJT的主要参数
1. 内部载流子的传输过程 发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBO
载流子的传输过程
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2. 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC
设
传输到集电极的电流
发射极注入电流
即 InC
IE
vBE =VCC－iBRb
且电容Cb1充电完成后，其
vs
电压等于VBEQ
输出回路方程相同
vCE=VCC－iCRc
动态时，输入信号vi叠加Cb1上已充的 静态电压VBEQ，然后加在BJT的b-e间， 即
vBE=VBEQ+ vi
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华中科技大学 张林
5.3.1 BJT放大电路的图解分析法