一級結構工程師職業(yè)資格考試輔導資料模擬電子技術部分主要內容

模擬電子技術部分主要內容半導體器件：了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的結構、 原理及主要參數(shù)的定義方法。電力電子電路：整流、濾波電路及直流穩(wěn)壓電源的結 構原理。基本放大電路：掌握雙極型晶體管的共發(fā)射極、共集 電極放大電路工作原理，會確定電路靜態(tài)工作點 和動態(tài)指標。集成運算放大器：了解集成運算放大器基本結構、主 要參數(shù)。掌握運算電路的基本分析、設計方法。模擬電子電路2023/2/6第三部分模擬電子技術1①、結構：在PN結上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結構分為點接觸型、面接觸型和平面型。例如：點接觸型二極管1、半導體二極管二極管符號8.5.1半導體器件2023/2/6第三部分模擬電子技術2開啟電壓Uon

硅管0.5V,鍺管0.1V。工作電壓UD:硅管0.6~1V,鍺管0.2~0.5V。反向擊穿電壓U(BR)、伏安特性和主要參數(shù)⑷.最大反向工作電壓UR⑸.反向飽和電流ISuDiDISIF⑵.最大整流電流IF⑶.反向擊穿電壓UBR⑴.開啟電壓UonuD2023/2/6第三部分模擬電子技術3

③

二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導通截止一般正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V

分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導通若V陽

<V陰或UD為負(反向偏置)，二極管截止

若二極管是理想的，正向導通時正向管壓降為零，反向截止時二極管相當于斷開。2023/2/6第三部分模擬電子技術4電路如圖，求：UABV陽

=－6VV陰=－12VV陽>V陰二極管導通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V非理想情況：

UAB低于－6V一個管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。D6V12V3kBAUAB+–2023/2/6第三部分模擬電子技術5ui>8V，二極管導通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例2：二極管的用途：

整流、檢波、限幅、鉗位、開關、元件保護、溫度補償?shù)?。ui18V參考點二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––2023/2/6第三部分模擬電子技術6電源變壓器:調整電壓大小，將交流電網(wǎng)電壓u1 變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉變?yōu)槠交闹绷? 電壓u4。穩(wěn)壓電路:減弱電網(wǎng)波動及負載變化對電壓的影 響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。2、二極管應用——整流電路和濾波電路2023/2/6第三部分模擬電子技術7RLuiuouiuott⑴、半波整流電路輸出電壓平均值（U0）:二極管承受的最高電壓:二極管的平均電流：2023/2/6第三部分模擬電子技術8u2>0時u2<0時輸出是脈動的直流電壓！u2uou2D4D2D1D3RLuoABuo

=u2uo

=-u2⑵、橋式整流電路2023/2/6第三部分模擬電子技術9負載電壓U0的平均值為:負載上的(平均)電流:uo整流電路中整流管的選擇：u2D4D2D1D3RLuoAB2023/2/6第三部分模擬電子技術10uiUZIZIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-主要參數(shù)1、穩(wěn)定電壓UZ2、穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmian。3、最大允許功耗3、穩(wěn)壓管2023/2/6第三部分模擬電子技術11

已知電路中穩(wěn)壓管VDZ1和VDZ2的穩(wěn)定電壓分別為5V和9V，求電壓UO的值。習題32023/2/6第三部分模擬電子技術12習題4.整流濾波電路如圖所示已知，通過穩(wěn)壓管的電流IZ和通過二極管的平均ID電流是【】

(a)5mA,2.5mA (b)8mA,8mA (c)6mA,2.5mA (d)6mA,4.5mAd2023/2/6第三部分模擬電子技術13CETBIBIEICETCBIBIEICCE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)集電結發(fā)射結NNP基極發(fā)射極集電極BCEPPNB4三極管①結構：2023/2/6第三部分模擬電子技術14②

電流分配和放大原理三極管放大的外部條件BECNNP發(fā)射結正偏、集電結反偏從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結正偏VB>VE集電結反偏VC>VB

EBRBECRC2023/2/6第三部分模擬電子技術15iB

=F(uBE)UCE=常數(shù)iB(A)uBE(V)204060800.40.8UCE1V輸入特性iC

=F(uCE)IB=常數(shù)iC(mA)1234uCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。輸出特性CEB2023/2/6第三部分模擬電子技術16④、三極管工作區(qū)及判定：iC(mA)uCE(V)IB=0截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)：放大區(qū)：飽和區(qū)：IBICCEBJe

反偏Je正偏Je正偏2023/2/6第三部分模擬電子技術17

圖示電路中的晶體管，當輸入信號為3v時，工作狀態(tài)是 【 】（a）飽和（b）截止 （c）放大 （d）不確定習題52023/2/6第三部分模擬電子技術18性能指標：放大器RSuSRLuiuoA、放大電路的組成。電壓放大倍數(shù)高8.5.2.單管放大電路輸入電阻大輸出電阻小2023/2/6第三部分模擬電子技術19B放大電路的分析方法

①靜態(tài)分析②動態(tài)分析估算法

—利用靜態(tài)等效電路圖解法

—利用晶體管特性曲線微變等效電路法圖解法RBVBBRCuiuoTVCCRSuS+-iBiCiERL輸入回路輸出回路IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQAu,Ri,Ro2023/2/6第三部分模擬電子技術201、固定偏置放大電路Rb+VCCRCC1C2TRS+_+_+_+_RL+_Rb+VCCRCT直流通道分析原則：信號源的作用為零。

電容元件在直流電源的作用下相當于斷路。⑴、放大電路的靜態(tài)分析2023/2/6第三部分模擬電子技術21直流通道Rb+VCCRCTICQIBQ2023/2/6第三部分模擬電子技術22晶體管微變等效模型ebcicibubeuce⑵、放大電路的動態(tài)分析①、微變等效電路icbecibibubeucerbe2023/2/6第三部分模擬電子技術23微變等效電路短路短路+VCCRbRCC1C2TRS+_+_+_+_RL+_RSrbeRbRCRL+_+_

在中頻信號的作用下，電容元件相當于短路。2023/2/6第三部分模擬電子技術24②、參數(shù)計算：rbeRbRCRLRS+_+_2023/2/6第三部分模擬電子技術252、靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-分析:①.靜態(tài)：方法同前述的靜態(tài)偏置電路。③。注意：Ce的影響。②.動態(tài)：利用微變等效電路。2023/2/6第三部分模擬電子技術26可以認為ICQ基本與溫度無關。Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re設計參數(shù)保證靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理：2023/2/6第三部分模擬電子技術27rbeRCRLRe動態(tài)性能指標計算：※※※Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-

增加上Ce放大倍數(shù)怎樣？Ce斷開時：2023/2/6第三部分模擬電子技術282005、108.圖示電路,R1=50kΩ.R2=10kΩRE=1kΩ,晶體管的β=60。,靜態(tài)UBE=0.7V，所示電路靜態(tài)基極電流IB等于多少?(A)0.0152mA(B).0.0213mA(C).0.0286mA(D).0.0328mAB習題62023/2/6第三部分模擬電子技術29B習題72023/2/6第三部分模擬電子技術30①.開環(huán)電壓放大倍數(shù)

②.開環(huán)輸入電阻③.開環(huán)輸出電阻

由于實際運算放大器的技術指標接近理想化條件，用理想運算放大器分析電路可使問題大大簡化。理想化條件：8.5.3集成運算放大器uo++u+u––虛短路虛開路放大倍數(shù)與負載無關。2023/2/6第三部分模擬電子技術31⑴.反相比例運算電壓放大倍數(shù)因虛短,

所以u–=u+=0，“虛地”—重要特點因虛斷，i+=i–=0

，

ifi1i–i+所以i1if

平衡電阻R2=R1//RFuoRFuiR2R1++––++–1、基本運算電路2023/2/6第三部分模擬電子技術32⑵.同相比例運算因虛斷，所以u+=ui

電壓放大倍數(shù)因虛短，所以

u–=ui

，反相輸入端不“虛地”

因要求靜態(tài)時u+、u對地電阻相同，所以平衡電阻R2=R1//RFuoRFuiR2R1++––++–u+u–2023/2/6第三部分模擬電子技術33

當R1=且RF

=0時，uo=ui

，

Auf=1，稱電壓跟隨器。uoRFuiR2R1++––++–

由運放構成的電壓跟隨器輸入電阻高、輸出電阻低，其跟隨性能比射極輸出器更好。uoui++––++–

左圖是一電壓跟隨器，電源經(jīng)兩個電阻分壓后加在電壓跟隨器的輸入端，當負載RL變化時，其兩端電壓uo不會隨之變化。uo+–++–15kRL15k+15V

7.5k例：2023/2/6第三部分模擬電子技術34

⑶.反相加法運算電路因虛短,u–=u+=0

平衡電阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1++–R2+–因虛斷，i–=0

所以

ii1+ii2=if

2023/2/6第三部分模擬電子技術35

平衡電阻：

Ri1//Ri2

=R1

//RFu+思考u+=?也可寫出u–和u+的表達式，利用u–=u+的性質求解。ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–⑷.同相加法運算電路2023/2/6第三部分模擬電子技術36⑸減法運算電路由虛斷可得：分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––

如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF輸出與兩個輸入信號的差值成正比。常用做測量放大電路2023/2/6第三部分模擬電子技術37⑹積分運算電路

由虛短及虛斷性質可得

i1=ifif=?ifi1uOCFuiR2R1++––++–uC+–

當電容CF的初始電壓為uC(t0)時，則有2023/2/6第三部分模擬電子技術38109圖示電路,該電路輸出電壓U。與輸入電壓UI1、UI2的關系式為:

(A).(B).(C).(D).2023/2/6第三部分模擬電子技術39習題82023/2/6第三部分模擬電子技術40習題92023/2/6第三部分模擬電子技術412023/2/642電壓比較器的功能：電壓比較器用來比較輸入信號與參考電壓的大小。當兩者幅度相等時輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號的大小和極性。用途：數(shù)模轉換、數(shù)字儀表、自動控制和自動檢測等技術領域，以及波形產(chǎn)生及變換等場合。

運放工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。2、電壓比較電路2023/2/6第三部分模擬電子技術422023/2/643理想運放工作在飽和區(qū)的特點：(1).輸出只有兩種可能+Uo

(sat)

或–Uo

(sat)

當u+>u－

時，uo

=+Uo

(sat)

u+<u－

時，uo

=–Uo

(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

（2）.i+=i－0仍存在“虛斷”現(xiàn)象電壓傳輸特性uo

u+–u–

–Uo(sat)+Uo(sat)O飽和區(qū)URuouiR2++–R1+–++––2023/2/6第三部分模擬電子技術432023/2/644電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)運放處于開環(huán)狀態(tài)基本電壓比較器閾值電壓(門限電平)：輸出躍變所對應的輸入電壓。uiuoOURURuouiR2++–R1+–++––當u+>u–

時，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

時，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR時，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

時，uo=–

Uo

(sat)可見，在ui

=UR處輸出電壓uo