电子技术基础理论与实践 课件全套 周波 第1-8章 二极管及其基本电路 - Multisim 仿真实践

第1章二极管及其基本电路电子技术基础理论与实践

1.1二极管简介Diode

1.1二极管简介Diode二极管的符号和命名anode(阳极)Kathode(阴极)DakAK银环短脚长脚AK黑环AK短脚长脚AK“围裙”AKAK银环AKAKAKAKAKAK整流二极管发光二极管（LED）稳压二极管光电二极管隧道二极管肖特基二极管

1.1二极管简介DiodeKathode(阴极)anode(阳极)点接触型

面接触型集成电路中的平面型阳极引线触丝外壳N型锗片阴极阴极引线

N型硅PN结

阳极引线铝合金小球底座金锑合金阳极

引线阴极

引线PNP型支持衬底结面积小，结电容小，最高工作频率高，但允许的电流小。结面积大，结电容大，允许的电流大，但最高工作频率低。结面积可小，可大，小的工作频率高，大的允许的电流大。1.1.1二极管分类和结构针尖对麦芒大块头对碰光刻做出来604020–0.002–0.00400.51.0–25–50iD/mAuD/V陡峭——电阻小正向导通非线性特性平坦——反向截止正向特性死区电压反向特性IS——

反向饱和电流VT

——温度电压当量，常温下26mV

1.1.2伏安特性604020–0.002–0.00400.51.0–25–50iD/mAuD/V陡峭——电阻小正向导通非线性特性平坦——反向截止正向特性死区电压击穿电压UBR反向击穿反向特性

1.1.2伏安特性锗二极管的U-I特性硅二极管的U-I特性0.1V/0.2V0.5V/0.7V10-6A10-9A

1.1.2伏安特性（1）最大整流电流IOM（2）反向击穿电压UBR（3）反向峰值电流IRM（4）极间电容Cd=CD+CB长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。最高反向工作电压:

URMM=½UBR最高工作频率fm二极管未击穿时的反向电流，其值越小，单向导电性越好。1.1.3主要参数二极管的电容效应（1）

扩散电容CD（2）

势垒电容CB高频时需考虑2代表二极管2AP1用字母表示材料，A—N型Ge，B—P型Ge，C—N型Si，D—P型Si

用字母表示器件的种类,P代表普通管用数字表示同种器件型号的序号anode(阳极)kathode(阴极)Dak2AP1（锗二极管）二极管的符号和命名国外晶体管型号命名PN结数1N4148最大整流电流：100mA最高工作频率fMIMHz最高反向工作电压100V普通玻封二极管PN结数1N4007最大整流电流1A最高反向工作电压

1200V塑封整流二极管折线模型恒压降模型理想模型1.1.4简化模型分析方法课堂研讨－6V-6V-12VvD+–RDiD

vsvRtt求vR,D为理想二极管+–vs-+vR整流电路半波整流HalfwaveRectification1.2二极管基本电路

1.2.1

整流电路仿真演示：二极管半波整流RDiD

vsvRtt+–vs-+vRK家用电器半波整流的日常应用课堂研讨半波整流.ms14vsvL

t

－RLvsvL1234ab+–+–

－RLvsvL1234ab+–+–

－

－已知:vs为正弦电压，画vL波形,设D理想全波整流桥式整流电路仿真演示：桥式整流电路桥式整流.ms14小组讨论-二极管实验探究已知：，二极管是理想的，画出uo

波形。3Vui6VD3VRuoui++––

让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部分。uo二极管应用2.ewb1.2二极管基本电路1.2.2限幅电路单向限幅RvD+–DiDvsvott3.7Vvo+–3V-3VVREF+–vsvo+–限幅电路双向限幅？课堂研讨小组讨论-二极管实验探究课后实践：限幅电路2_二极管的单向限幅电路.ms143_二极管的双向限幅电路.ms14求：VA。D16V12V3k

AD2-+VD2-+VD1D2优先导通D1截止理想D1、D2。课堂研讨

1.2.3开关电路求:Vo的值。理想D1、D2。已知:讨论：当vi1和vi2分别为0V或5V时，+-VD1+-VD25Vvi1vi2voVCCD1D24.7Kvi1vi2vo0V0V0V5V0V0V0V0V5V5V5V5V与逻辑两个D共阴（或阳）极连在一起，两端所加电压高的优先导通。0505EWB稳压二极管1.3特殊二极管UI

硅管0.5V,

锗管0.2V。特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VPN+–PN–+1.3.1

稳压二极管特点–+iZUZUZQBAOUZiZIZ

UZ

IZ符号1.3.1稳压二极管课堂研讨稳压管.ms14仿真演示：稳压管稳压作用课堂研讨设稳压管为硅管(导通压降0.7V)，且VZ=8V，设vi=15sintV，试绘出vO波形。+-VPNviDz通Dz止击穿8V-0.7VvO正弦波内容回顾二极管符号“管”结构理想模型恒压降模型U-I特性参数“路”分析方法简化模型分析法“用”整流电路限幅电路开关电路稳压电路第2章双极型晶体管及其放大电路2.1双极型晶体管电子技术基础理论与实践教学内容2.1双极型晶体管教学目标列举晶体管的三种工作状态及其特征识别晶体管数据手册中的关键参数解释晶体管输入/输出特性曲线的物理意义教学内容及教学目标2.1双极型三极管1947年12月24日，三人在做用半导体晶体把声音信号放大实验时，发明了具有划时代意义的成果——晶体管。被称为“献给世界的圣诞节礼物”。1948年合影巴丁布莱顿肖克利三人获1956年度的诺贝尔物理学奖。三极管的发明BipolarJunctionTransistors

TransistorSize(3/8”LX5/32”WX7/32”H)NoDateCodes.NoPackaging.三极管的外型变化材料硅管锗管工作频率低频管高频管功率小功率管中功率管大功率管三极管的分类集电结发射结NPN型c（Collector）PNNe(Emitter）b(Base）基极发射区集电区基区发射极集电极Transistorecb符号箭头的方向代表电流的方向2.1.1基本结构PNP型NPPEB基区发射结集电结集电区发射区集电极C发射极基极

cbe符号2.1.1基本结构5.2.2.22.1.2三极管工作原理cNNPebbec表面看二极管不具备放大作用NcNPeb三极管管芯结构剖面图NcNP二氧化硅发射区集电区基区ebNPNEBRBIBICIE发射区向基区扩散电子电源向发射区补充电子电子在基区的扩散与复合集电区收集电子集电极电源吸引电子基极电源抽走价电子，向基区补充空穴ECRCICNICBO集电区和基区少子产生漂移运动IBN三极管内载流子的传输过程NPNEBRBIBICECRCIE三极管内载流子的传输过程由结构展开联想…基区发射区集电区集电结反偏

发射载流子(电子)收集载流子(电子)复合部分电子控制传送比例实现放大条件外部条件

结构特点：发射结正偏掺杂浓度最高掺杂浓度低于发射区且面积大掺杂浓度低于发射区且很薄内部条件IB(mA)IC(mA)IE(mA)0<0.001<0.0010.020.700.720.080.11.540.041.503.103.183.954.052.360.062.30ICEBmA

ARBIBECmAIEbceIE=IC+IB

5.1.2工作原理在某放大电路中,测得晶体管的三个电极流入电流分别为-1.22mA、0.02mA、1.2mA。该晶体管的共射电流放大系数约为4060100ABC提交单选题1分课堂研讨9.1mAPNP型

9mA0.1mAbce(1)标出另一个电极中的电流大小和方向；(2)标明电极e、b、c，判断管型(NPN、PNP)；(3)估算管子的β值。2.1.3连接方式共发射极ecb输入输出ecb输入输出共集电极共基极ceb输入输出o三极管在电压放大电路中的应用举例ecbVEEVCC

vBE

iE=1mA(1)如何保证放大？发射结正偏VBE

>VthVCB>0(2)信号通路？集电结反偏

vBE+

vI=20mV

vO=iC•

RLRL=1kΩ

vO=0.98V

iC=0.98mA电压放大倍数+

iE+

iCRL-VBE

++VCB

-Re简单电压放大电路的原理图IEICIB-

vI

+-

vO

++

iB2.1.4特性曲线共发射极共集电极共基极二端口网络ecb输入输出ecb输入输出ceb输入输出2.1.4特性曲线(共射)1、输入特性iCiB+vBE

+vCE

vBE

/ViB

/A0与PN结正向特性相似2.1.4特性曲线(共射)iCiB+vBE

+vCE

2、输出特性BJT的输出特性曲线510152012340饱和区截止区放大区(1)截止区：

区域：iB=0

那条输出特性曲线以下的区域。

条件：发射结电压小于PN结开启电压。

特点：iB=0时，iC

≈iE=ICEO。ICEO课堂研讨已知三极管各电极的直流电位如图所示，试确定各三极管的管型、工作状态。(c)be+2.3V+2V+2.7V(a)be+10V0.7V0V(b)be-5V-0.3V0VcccNPN放大PNP放大NPN饱和SiGeSi课堂研讨饱和区截止区VBE=0.7V,VBC=0.3V3V2.3V0VSiVEB=-0.7V已知三极管各电极的直流电位如图所示，试确定各三极管的管型、工作状态。V发射结>0.5V,集电结正偏发射结反偏3V2.3V2.7VSiNPNPNP2.1.5主要参数(1)直流电流放大系数1.电流放大系数2.1.5主要参数(2)交流电流放大系数1234vCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AiC(mA)工作在放大区的某三极管,如果当IB从12μA增大到22μA时,IC从1mA变为2mA,那么它的β约为[填空1]

作答填空题1分极限参数1.ICM

—集电极最大允许电流，超过时

值明显降低。U(BR)CBO

—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。2.PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iC

uCE。3.U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO

—集电极开路时E、B极间反向击穿电压。集电极最大允许电流ICM

集-射极反向击穿电压ICVCE=PCM最大允许耗散功率总结结构放大条件：电流分配关系：特性输入特性：输出特性：参数放大倍数：极间反向电流：极限参数：发射结正偏，集电结反偏与二极管特性相似三种接法三极管的三个工作状态NPNPNP工作原理IE=IB+IC=(1+

)IB，

IC=

IBICEO=(1+)ICBO

PCMICMVBR(CEO)第2章双极型晶体管及其放大电路2.2基本共射放大电路电子技术基础理论与实践教学内容2.2基本放大电路教学目标分析放大电路的组成理解静态分析的步骤，画直流通路，分析静态工作点画出小信号等效模型，求解动态参数教学内容及教学目标？

问题2：如果分析你搭建的电路是否能放大？（定性+定量）？

问题1：搭建放大电路需要哪些元件？每个元件的作用是什么？会选择会计算会分析本次课要解决的问题用BJT构成电压放大电路RSvS+-信号源RL负载放大电路麦克风放大电路iivi+-iovo+-(AmplifierCircuits)本节任务——设计一个放大100倍的声音放大电路功率放大电压放大麦克风负载(AmplifierCircuits)2.2.1共发射极放大电路的组成阻容耦合

一.电路组成2.2.1共发射极放大电路的组成VBBRbVCCRc+—vi+—voRLCb1Cb2发射结正偏放大限流保护，提供合适的基极电流集电结反偏将输出电流转变为输出电压隔直通交使信号顺利输出隔直通交使信号顺利输入++

•讨论：各元件作用全面、系统分析问题,提升决策能力+VCC——习惯画法2.2.1共发射极放大电路的组成Rb+VCCRcCb1Cb2Tvi+-vo+-++RLRs+-vs2.2.2共发射极放大电路的工作原理Rb+VCCRcCb1Cb2Tvi+-vo+-++RLRs+-vs

分析方法：vs=0时，电压、电流为纯直流量静态vs≠0时，电压、电流为交流量动态交直流共存先静态后动态直流量IBICVBEVCE交流量ibicvbevce总量iBiCvBEvCE+iBtOIBtIBOibtibO2.2.2共发射极放大电路的工作原理

•表示方法严谨、求实科学态度2.2.2共发射极放大电路的工作原理Rc+VCCRbvCE+-+vi–RLCb1+Cb2+vo+-iBiCiEvs=0+–Rs直流通路Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-开路二、静态分析（直流工作状态）2.2.2共发射极放大电路的工作原理

•近似估算静态工作点（IB、VBE、IC、VCE）当VBE<<VCC，由KVL:VCC=IBRB+

VBE由KVL:VCC=ICRC+

VCE所以：VCE=VCC–

ICRCRc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-2.2.2共发射极放大电路的工作原理iBvBEQIBQVBEQiCvCEQUCEQICQIBQ

无输入交流信号源时，三极管各电极电压和电流都是恒定的:IB、VBE和

IC、VCE

。在输入、输出特性曲线上，对应于一个点。静态工作点(QuiescentPoint)——

(IBQ，VBEQ)

和(ICQ，VCEQ

)

分组研讨（两组同学，研讨后，课堂展示）已知：硅BJT，

=40，VCC=12V，VCES可忽略不计。RC=4k

，试分析：当（1）Rb=300k（2）Rb=60k，BJT各工作在哪个区域？Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-解：（1）VBE

0.7V课堂讨论已知：硅BJT，

=40，VCC=12V，VCES可忽略不计。RC=4k

，试分析：当（1）Rb=300k（2）Rb=60k，BJT各工作在哪个区域？Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-解：（2）仿真探究RBRCVCCRB=300kRBRCVCC仿真探究RB=60k出现失真课堂研讨——为什么输入输出波形相位相反？RBRCVCCRB=300k2.2.2共发射极放大电路的工作原理VBEQIBQICQVCEQ无输入信号(vi

=0)时:vi=0vBE=VBEQvCE=VCEQ+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtO静态分析（直流工作状态）2.2.2共发射极放大电路的工作原理VBEQIBQICQVCEQ+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtO

三、动态分析（叠加交流信号）有输入信号(vi

0)时:？vitOvotO

vCE=VCC－ic

RC→△vBE→△iB→△iC(b△iB)→△vCE(△iC×Rc)→

•放大原理：2.2.2共发射极放大电路的工作原理VBEQIBQICQVCEQ+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtO？vitOvotO→△vBE→△iB→△iC(b△iB)→△vCE(△iC×Rc)→

•放大原理：iBiCvovBE

vCE信号通路：

vi能放大能输入能输出三、动态分析（叠加交流信号）有放大作用无放大作用AB提交会分析VCC极性接反分析电路对正弦交流信号有无放大作用。单选题1分第2章双极型晶体管及其放大电路2.3放大电路分析方法电子技术基础理论与实践教学内容2.3放大电路分析方法教学目标理解图解法的基本原理掌握小信号模型分析方法；对比两种方法的区别。教学内容及教学目标QQ输入：输出：

直流负载线2.3.1图解分析法——静态分析电路参数对Q点的影响iBvBE0先静态后动态iC+vCE

RcRb+vi

+vo

C1C2iB+vBE

IBQ2.3.1图解分析法——静态分析2.3.1图解分析法——动态分析+VCCRcC1C2Rb+vi

+vo

2.3.1图解分析法——动态分析iBiCvovBEvCE信号通路：vi2.3.1图解分析法——非线性失真0vBE/ViBQibt0iB0tvBE/VvivCEiC0ict0iC0tvCEQvceICS0

tvCEiCt00iCvCEQV

CC静态工作点Q的位置对波形的影响？2.3.2小信号模型分析法

晶体管–vcebecNPNPNP或型型BJT+ibvbeib+–线性二端口网络线性网络vce+–+–vbeicib等效→线性化BJT建立模型的思路2.3.2小信号模型分析法

BJT线性化的条件0vBEiBQiCvCE0Q晶体管–vcebecNPNPNP或型型BJT+ibvbeib+–vce+–+–vbeicibrbe2.3.2小信号模型分析法

ic

+vce

+ibvbebecicib

ibvbe+-vce+-rbebec•

说明：(2)βib受控于ib，方向必须与ib一致。(1)rbe是交流电阻，只能用于动态分析，

不能用于计算Q点。

但与Q点有关。(3)微变等效模型同样适用于PNP管。0vBEiBQ2.3.2小信号模型分析法

动态分析——小信号模型法:计算Av，Ri，Ro+VCCRSvsRbRcC1C2T+++–RLvi+–vo+–交流通路vi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe

ibebcRL小信号模型2.3.2小信号模型分析法

动态分析——小信号模型法:计算Avvi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe

ibebcRLii硅BJT，

=40，VCC=12V，RC=RL=4k

，Rb=300k分组研讨已知：硅BJT，

=40，VCC=12V，VCES可忽略不计。RC=4k

，试分析：当（1）Rb=300k（2）Rb=60k，BJT各工作在哪个区域？Rc+VCCRbIBICIEVBE+-VCE+-解：（1）VBE

0.7V2.3.2小信号模型分析法

动态分析——小信号模型法:计算Avvi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe

ibebcRLii硅BJT，

=40，VCC=12V，RC=RL=4k

，Rb=300k课堂讨论：如何分析放大效果？RSvS+-信号源RL负载放大电路麦克风放大电路iivi+-iovo+-(AmplifierCircuits)iivi+-iovo+-RSvS+-信号源RL负载放大电路Ri课堂讨论：输入电阻输入电阻的大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。iivi+-iovo+-RSvS+-信号源RL负载放大电路Ri课堂讨论：输入电阻基本共射放大电路的分析方法

动态分析——小信号模型法:计算Av，Ri，Rovi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe

ibebcRLiiiivi+-iovo+-RSvS+-信号源RL负载放大电路——负载开路时的电压增益课堂讨论：输出电阻——负载开路时的电压增益求Ro步骤:（1）令信号源为0，断开负载；（2）求出二端网络的除源等效电阻放大电路itvt课堂讨论：输出电阻2.3.2小信号模型分析法

动态分析——小信号模型法:计算Av，Ri，Rovi+-vo+-RcRbvS+-Rsibrbe

ibebcRLiivt+-Rsrbe

ibRbRcebcitib0==0小结放大电路计算Q点:VBE、IB、IC、VCE计算rbeBJT小信号模型直流通路交流通路小信号模型计算第2章双极型晶体管及其放大电路2.4静态工作点的稳定电子技术基础理论与实践教学内容2.4静态工作点的稳定教学目标识别分压式偏置放大电路，分析稳定工作点的原理；计算分压式偏置放大电路的静态工作点和动态性能指标；对比基本共射放大电路和分压式偏置放大电路静态工作点和性能指标的区别；教学内容及教学目标RbRcBECDIY实验1：观察温度对静态工作点的影响

VC=VCC

–ICRC↑↓现象：？原因？静态工作点Q实验基本共射放大电路温度扫描仿真

+VCCRcCb1Cb2RLRb+vi

+vo

ReRb2Rb1iBiCi1i2iEDIY实验2：观察温度对静态工作点的影响分组研讨

（分压式射极偏置电路静态分析、动态分析）基极分压式射极偏置共射极放大电路

1.静态分析，求解Q点2.动态分析，求Av，Ri

，Ro+VCCRsvsRb1RcC1C2T+++–RLvi+–vo+–ReRb2iBi1i2微变等效电路法分析电路：1.画直流通路，求解Q点：+VCC–IBQ++VBEQVCEQ–ICQRb1RcReRb2I1I2基极分压式射极偏置共射极放大电路

微变等效电路法分析电路：BECRcRbReRb1Rb2+VCCiC+vi

RsiCb1++vs-iB+vo

Cb2+RL+–vi+vo–RcbcibibrbeeRevs+-RsRb2RLRb1微变等效电路2.画小信号等效电路，求：Av，Ri

，Ro基极分压式射极偏置共射极放大电路

微变等效电路法分析电路：+–vi+vo–RcbcibibrbeeRevs+-RsRb2RLRb1基极分压式射极偏置共射极放大电路

2.画小信号等效电路，求：Av，Ri

，Ro微变等效电路法分析电路：+–vi+vo–RcbcibibrbeeRevs+-RsRb2RLRb1基极分压式射极偏置共射极放大电路

+–vi+vo–RcbcrbeeRevs+-RsRb2RLRb1vtit0==0ibib基极分压式射极偏置共射极放大电路

分组研讨

（两个电路的区别）bcib

ibrbeeRe+vo-RcRL+vs-Rsi+vi-Rb2Rb1bcib

ibrbee+vo-RcRL+vs-Rs+vi-Rb性能对比

射极偏置电路的小信号等效电路电压增益：=固定偏置电路的小信号等效电路↑

以牺牲增益为代价换取了温度的稳定性Ce

交流旁路电容？讨论1：如何才能既保证静态工作点稳定，又具有与固定偏置电路相同的动态指标，该如何改进电路？直流通路不变交流通路改变+vi

vo+–Rb1RcReRb2RL讨论2：如果电路如图所示，性能如何？RL兼顾稳定性与放大能力ABCD提交射极电阻被部分旁路后的增益是（）单选题1分第2章双极型晶体管及其放大电路2.5共集电极共基极放大电路电子技术基础理论与实践教学内容2.5.1共集电极放大电路2.5.2共基极放大电路教学目标对比共集电极放大电路和共基极放大电路的结构，描述电路特点与用途。求解共集电极和共基极放大电路的主要参数。教学内容及教学目标2.5.1共集电极放大电路Rb+VCCRe+C2RL

+voC1+Rs+

vs+

vi共集电极放大电路+–vibcibibrbeeRevs+-RsRbRL+–vo共集—射极输出器vsRbC1C2RL+++VCCvivo++––Rs+–Re共集电极放大电路——求指标同相，射极跟随器+–vibcrbeeRevs+-RsRbRL+–voiiibib射极输出器（共集电极放大电路）的应用图(a)共射电路作输入级，当Us=10mV时，只能得到5mV输入电压；图(b)共集电极电路作输入级，当Us=10mV时，可得到9.5mV输入电压。结论：共集电极电路输入电阻大，作输入级可获得较大的输入电压。射极输出器（共集电极放大电路）的应用图(a)共射电路带动负载，只能得到0.5V输出电压;图(b)共集电极电路作输出级，负载上可获得0.95V的输出电压。结论：共集电极电路输出电阻很小，用作输出级可以增强带负载的能力。射极输出器（共集电极放大电路）的应用A、若Ⅰ、Ⅲ直接连接,第Ⅲ级只获得250mV的输入电压；B、若中间加入如Ⅱ所示的共集电极电路ⅡⅠⅢ=467mV第Ⅲ级输入电压结论：在多级放大电路中，共集电极电路也经常作中间级，用来隔离前后级之间的相互影响。2.5.2共基极放大电路2.5.2共基极放大电路+vo

RcReRS+vs

RLrbeioicieiiib

ib+vi

Ro≈

Rc三种放大电路比较小结共集、共基放大电路三种组态电路比较静态分析动态分析性能指标+共射放大电路结构指标适用场合Av、Ri、Ro第2章双极型晶体管及其放大电路2.6多极放大电路电子技术基础理论与实践教学内容2.6多极放大电路教学目标对比不同耦合方式电路特点与用途。了解多级放大电路的耦合方式教学内容及教学目标2.6多级放大电路信号源负载输出级中间级输入级图2-6-1多级放大电路组成框图2.6多级放大电路+UCCRC2uoT2RB1RC1uiT1+－+－图2-6-2直接耦合+ui－RC1C1T1RB21RB11RE1C2RC2RB22T2RB21RE2C3CE1CE2+UCCuo+－图2-6-3阻容耦合图示两级电压放大电路，已知β1=β2=50，T1和T2均为3DG8D。

(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻；

(3)求各级电压放大倍数及总电压放大倍数。例1:2.6多级放大电路解:第一级是射极输出器(1)计算静态工作点2.6多级放大电路第二级是分压式偏置电路解:2.6多级放大电路第二级是分压式偏置电路解:2.6多级放大电路(2)计算r

i和rO2.6多级放大电路(3)求电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器2.6多级放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数(3)求电压放大倍数2.6多级放大电路第2章双极型晶体管及其放大电路2.7功率放大器电子技术基础理论与实践教学内容2.7功率放大器教学目标理解乙类、甲乙类功放的工作原理。计算输出功率、电源功率、管耗和效率等指标。了解交越失真问题，掌握消除交越失真的措施。教学内容及教学目标功率放大电路的性能指标电压放大电路声音信号功率放大电路负载1.输出功率Po2.效率η:输出功率和电源供给的直流功率之比3.失真:高无大=VoIo功放在大信号下工作，易产生失真010203严重失真（乙类）失真

（甲乙类）效率低（甲类）功放的分类-vivo发射结电压vBE>0T导通vBE<0T截止0vo0vi+vBE+VCCTRL乙类功率放大电路-VCCviT2-VCCviT2-VCCviT2RLvivoRLvo+VCCT1乙类功率放大电路RLvivo+VCCT1乙类功率放大电路RLvo-VCCviT2乙类功率放大电路voRLvi-VCCT2vi0+VCCT1静态分析vi=0VE=0IC1=IC2=0E，T1、T2止0viRLvoT2动态分析0vo静态分析vi=0vi>0时，T1通T2止，vo=vivi<0时，T1止T2通，vo=vi+VCCT1-VCCVE=0IC1=IC2=0，T1、T2止乙类功率放大电路viRLvoT2+VCCT1-VCC三、乙类双电源互补对称功放RLvoT2T1iC1性能指标ioviRLvoT2iC1+VCCT1-VCC性能指标乙类双电源互补对称功放viRLvoT2+-vBE失真原因0iBvBE截止区放大区门坎电压Vth解决方法0vi0vBEVBE-VBE+VCCT1-VCC乙类双电源互补对称功放viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2动态分析静态分析vi>0时，T1通T2止，vo=vivi<0时，T1止T2通，vo=viVE=0，T1、T2微导通0vo=0乙类双电源互补对称功放+-vBE-+vBEvi=0viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2甲乙类双电源互补对称功放R1R2动态分析静态分析vi>0时，T1通T2止，vo=vivi<0时，T1止T2通，vo=viVE=0，T1、T2微导通vo=0vi=0viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2+VCC/2电源动态分析静态分析vi>0时，T1通T2止，vo=vivi<0时，T1止T2通，vo=viVE=VCC/2，T1、T2微导通vo=0vi=0+-vBE-+vBE甲乙类双电源互补对称功放甲乙类单电源互补对称功放viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2+甲乙类单电源互补对称功放viRLvoT2+VCCT1-VCCD1D2R1R2+性能指标作答课堂检测：图示电路，VCC=24V，RL=8Ω，VCES忽略。（1）电路名称？（2）静态时，C2两端电压应是多少？

调哪个电阻能满足要求？（3）动态时，若vo出现交越失真，

应调哪个电阻？如何调？主观题5分作答课堂检测：图示电路，VCC=24V，RL=8Ω，VCES忽略。（1）电路名称？（2）静态时，C2两端电压应是多少？

调哪个电阻能满足要求？（3）动态时，若vo出现交越失真，

应调哪个电阻？如何调？1/2VCC=12V调R1或R3增大R2甲乙类单电源互补对称功放主观题5分作答课堂检测：图示电路，VCC=24V，RL=8Ω，VCES忽略。（4）最大不失真输出电压Vomax？

最大不失真输出功率Pom？

ICM、|V(BR)CEO|、PCM最小值？主观题5分作答课堂检测：图示电路，VCC=24V，RL=8Ω，VCES忽略。（4）最大不失真输出电压Vommax？

最大不失真输出功率Pom？

ICM、|V(BR)CEO|、PCM最小值？主观题5分OTLOutputTransformerlessOCLOutputCapacitorless小结第2章双极型晶体管及其放大电路2.8放大电路中的负反馈电子技术基础理论与实践教学内容2.8放大电路中的负反馈教学目标理解反馈的基本概念、分类；掌握反馈类型的判断方法；理解负反馈对放大电路性能的影响。教学内容及教学目标负反馈的发明

纽约乔治·华盛顿大桥（GrorgeWashingtonBridge），跨越哈德逊河（TheHudsonRiver），跨度1067m，1931年建成。

负反馈的发明——逆向思维在西部电子公司工程部工作的HaroldBlack(1898-1983)，一直被电子管放大器的失真和不稳定问题困扰，1928年8月2日，在上班途中的渡船上灵光一闪，发明了在电子电路中占重要地位的负反馈放大器。由于手头没有合适的纸张，他将其发明记在了一份纽约时报上，这份早报已成为一件珍贵的文物珍藏在AT&T(美国电话电报公司)的档案馆中。放大器输出输入开环闭环±叠加反馈网络反馈信号实际被放大信号

将电子系统中输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路引回到输入端，与原来输入信号（电压或电流）共同控制放大器，影响输出量的作用过程称为反馈。（闭环思维）

AmplifierFeedback如何判断电路有无反馈？“找联系”：除正向传输外，找输出回路和输入回路的联系，若有，则有反馈，否则无。2.8.1反馈的概念+VCCRcCb1Cb2RL+Rb+vi

+vo

+VCCRcCb1Cb2RL+Rb+vi

+vo

有反馈无反馈一、反馈的概念思考：判断电路是否存在反馈？+ve'-+vbe-2.8.2反馈的分类——直流反馈与交流反馈直流反馈：存在于放大电路直流通路中的反馈。交流反馈：存在于放大电路交流通路中的反馈。“看通路”：看反馈存在于何种通路。讨论：判断电路中哪些元件引入直流反馈？交流反馈？R1、R2引入直流反馈R1、R2引入交流反馈××提交下图电路的极间反馈，说法正确的是ABRf1和Rf2构成直流反馈CDRf1和Rf2构成交流反馈Re1构成直流反馈Re1构成交流反馈多选题2分+-vgs+-sgBbec1、负反馈使净输入量比没有引入反馈时减小了。2、正反馈使净输入量比没有引入反馈时增大了。AF∑2.8.2反馈的分类——正反馈与负反馈vP-vN+-vbe假设输入信号有一定极性的瞬时变化，使某点的电压或某个元件的电流发生了变化，依次经过放大、反馈后，再回到输入端，若反馈信号与原输入信号的作用相反，则为负反馈。反之为正反馈。判别方法：瞬时极性法。2.8.2反馈的分类——正反馈与负反馈判别方法：瞬时极性法1）假设输入信号在某一瞬时的极性为正（相对共同端）；2）从输入到输出逐级判断出放大电路中各相关点电位的瞬时极性；3）确定从输出回路到输入回路的反馈信号的瞬时极性；4）判断反馈信号是增强还是削弱了净输入信号，如果是削弱，便可判断是负反馈，反之为正反馈。、正反馈与负反馈AF∑给定判断正负反馈的判断（+）（+）（+）（-）（+）（+）（+）（-）正反馈负反馈负反馈正反馈净输入量增大反馈通路正反馈课堂讨论：正反馈与负反馈vo

xf

xid

vo

xf=Fvoio

xf

xid

io

xf=Fio∑∑由反馈网络在放大电路输出端的取样对象判定电压反馈电流反馈xi

一定xid

=xi-xfxi

一定xid

=xi-xf2.8.2反馈的分类——电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定电压反馈电流反馈xf=Fvoxf=Fio“看输出回路”+-AF∑反馈通路反馈通路有什么简单的判断方法？输出短路法电压反馈电流反馈2.8.2反馈的分类——串联反馈与并联反馈AFxo+vf-+vid-vi+--Rsi+vs1.串联反馈“看输入回路”由反馈网络的输出端口与基本放大电路的输入端口的连接方式判定vid=vi

-vf反馈量和输入量接于不同的输入端+-AF∑RiRsi越小，反馈效果越好负反馈放大电路框图最好固定不变串联反馈与并联反馈2.并联反馈“看输入回路”iid=ii

-if反馈量和输入量接于同一的输入端Rsi越大，反馈效果越好ixoifRsisiidAFiiRi最好固定不变课堂讨论：串联反馈与并联反馈vid=vi-vf

iid=ii-if串联反馈串联反馈并联反馈2.8.3负反馈放大电路性能的影响——对增益的影响基本放大电路A反馈网络F+-当F由线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。当F由线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。对A求导闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍。负反馈对增益的影响设某放大电路的A=1000，现在由于环境温度的变化增益下降为900，引入负反馈后，反馈系数F=0.099，则闭环增益的相对变化量为

[填空1]%。作答填空题0分填空题2分设某放大电路的A=1000，现在由于环境温度的变化增益下降为900，引入负反馈后，反馈系数F=0.099，则闭环增益的相对变化量为

[填空1]%。作答填空题0分填空题2分负反馈对输入电阻的影响

串联负反馈ii并联负反馈iivi+-2.8.3负反馈放大电路性能的影响——对输入输出电阻的影响Ro越小，io….(2)电流负反馈→稳定io→恒流源→输出电阻大。负反馈对输出电阻的影响课堂研讨某放大器的电压放大倍数为1000，输入电阻为8kΩ，输出电阻为1kΩ，引入电压串联负反馈后，其电压放大倍数数值降低为100，则引入负反馈的反馈深度为

，闭环输入电阻改变为

，输出电阻改变为

。1080kΩ0.1kΩ2.8.3负反馈放大电路性能的影响—带宽的影响设中频放大倍数|Am|=10³，反馈系数|F|=0.01。2.8.3负反馈放大电路性能的影响—非线性失真开环特性闭环特性闭环时增益减小，线性度变好。负反馈对非线性失真的影响Avivfvid加反馈前加反馈后vo大略小略大略小略大

voAF小接近正弦波正弦波vi信噪比tvo0无反馈时信号与噪声的输出波形t0vo有反馈时信号与噪声的输出波形t0vo提高输入信号幅度后的输出波形引入负反馈Avf信号噪声人为vi2.8.3负反馈放大电路性能的影响—噪声

对输出量取样：电压or电流

存在一个反向传输信号的电路

影响效果：增大or减小

影响输入量：电压or电流有无反馈的判断电压反馈、电流反馈正反馈、负反馈串联反馈、并联反馈小结——反馈判断方法负反馈对放大电路性能的影响小结1.提高增益的稳定性2.减小非线性失真3.抑制反馈环内噪声4.对输入和输出电阻的影响5.扩展带宽串联：增大输入电阻并联：减小输入电阻电压：减小输出电阻电流：增大输出电阻第5章门电路和组合逻辑电路电子技术基础理论与实践第5章门电路和组合逻辑电路5.1基本逻辑运算5.2逻辑函数及其表示方法5.5逻辑代数5.4CMOS门电路5.3TTL门电路5.6组合逻辑电路的分析和设计5.7中规模集成电路教学目标区分与、或、非三种基本逻辑运算的表示方法；概括基本逻辑门的逻辑符号和逻辑功能，并能根据输入判断其输出；掌握逻辑代数基础的基本公式和定理；会使用基本公式进行简单的逻辑函数化简；总结组合逻辑电路的分析步骤，能分析给定电路的逻辑功能；说出普通编码器和优先编码器功能的区别；分析译码器的分类和应用，会使用中规模译码器设计组合逻辑函数；分析数据选择器的功能，会使用数据选择器设计组合逻辑函数；描述LED七段显示数码管的显示原理，区别共阴型和共阳型LED七段显示数码管的使用方法。5.1

基本逻辑运算5.1.1基本逻辑门逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的运算(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。基本运算为与、或、非三种。下面通过例子说明逻辑电路的概念及与、或、非

的意义。设：开关断开、灯不亮用逻辑0表示,开关闭合、灯亮用逻辑1表示。逻辑表达式：Y=A•B1.与运算与运算是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表2.或运算或运算是指当决定某事件的条件之一具备时,该事件就发生。逻辑表达式：

Y=A+B状态表000111110110ABY3.非运算非运算是否定或相反的意思。逻辑表达式：Y=A状态表101AY01.与非运算有

0出

1

，全

1出

0。与非门5.1.2

复合逻辑门逻辑表达式：

Y=AB与非真值表

或非门2.或非运算有

1出

0

，全

0出

1。Y=A+B逻辑表达式：

或门

非门5.1.2

复合逻辑门&A例：根据输入波形画出输出波形ABY1有

0出

0，全

1出

1。有

1出

1，全

0出

0。Y2与或非门电路Y=A.B+C.D逻辑表达式：逻辑符号5.1.2

复合逻辑门3.异或运算逻辑表达式：Y=AB+AB

=A⊕B逻辑图：5.1.2

复合逻辑门

3.异或运算逻辑符号：

=1ABY真值表：ABY0011001101105.1.2

复合逻辑门4.同或运算逻辑符号：

=1ABY真值表：ABY001100111001Y=AB+AB=AB=AB逻辑表达式：5.1.2

复合逻辑门0001110111100010与门或门与非或非11000011异或同或ABY100110011Y2Y3Y4Y4Y4输入输出逻辑门电路=1ABY=1ABY≥1ABY≥1ABY&ABY&ABY门电路小结例：控制楼梯照明灯的电路。

两个单刀双掷开关A和B分别装在楼上和楼下。无论在楼上还是在楼下都能单独控制开灯和关灯。控制楼梯照明灯的电路5.2逻辑函数及其表示方法L楼道灯开关示意图

1.真值表（真值表）开关

A灯下下上下上下上上亮灭灭亮开关

B开关状态表

逻辑真值表ABL001100010111A、B:向上—1向下--0L:亮---1;灭---0确定变量、函数，并赋值开关:变量

A、B灯:函数

L逻辑抽象，列出真值表5.2逻辑函数及其表示方法L2.逻辑表达式

由真值表写逻辑表达式：①找出使输出为1的输入变量取值组合；②取值为1用原变量表示，取值为0的用反变量表示，则可写成一个乘积项；③将乘积项相加即得。ABL001010100111L=AB+ABABAB5.2逻辑函数及其表示方法ALAB··3.逻辑图L=ABAB+用与、或、非等逻辑符号表示逻辑函数中各变量之间的逻辑关系所得到的图形称为逻辑图。按照逻辑运算的先后顺序ABBABABAB+5.2逻辑函数及其表示方法4.波形图110101010010A011000BL5.2逻辑函数及其表示方法A

B5.2逻辑函数及其表示方法表示方法逻辑式真值表逻辑图波形图例：有一T形走廊，在相会处有一路灯,在进入走廊的A、B、C三地各有控制开关，都能独立进行控制。任意闭合一个开关,灯亮；任意闭合两个开关,灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。设A、B、C代表三个开关(输入变量)；Y代表灯(输出变量)。1.列真值表设：开关闭合其状态为1，断开为

0灯亮状态为1，灯灭为

0三输入变量有八种组合状态n输入变量有2n种组合状态5.2逻辑函数及其表示方法2.逻辑式取Y=1(或Y=0)列逻辑式取Y=1用

与、或、非等运算来表达逻辑函数的表达式。(1)由真值表写出逻辑式对应于Y=1，若输入变量为

1，则取输入变量本身(如

A)；若输入变量为

0则取其反变量(如A)。一种组合中，输入变量之间是“与”关系，5.2逻辑函数及其表示方法各组合之间是或关系2.逻辑式反之，也可由逻辑式列出状态表。5.2逻辑函数及其表示方法3.卡诺图BA0101二变量二进制数对应的十进制数编号任意两个相邻最小项之间只有一个变量改变5.2逻辑函数及其表示方法4.逻辑图5.2逻辑函数及其表示方法双极型门电路MOS门电路PMOS门CMOS门集成门电路NMOS门混合型门电路TTLBiCMOS逻辑门电路简介手机、蓝牙、高速光通信应用最早，技术成熟结构简单，集成度高，功耗低逻辑门电路简介TTL系列门MOS门结构复杂、集成度低功耗低（0.01mw）功耗高（2~20mw

）开关速度较快结构和工艺简单，易集成开关速度稍低在大规模的集成电路中，主要采用的是CMOS电路。5.3TTL门电路(三极管—三极管逻辑门电路)TTL门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，具有速度快、可靠性高和微型化等优点，目前分立元件电路已被集成电路替代。74LS00、74LS20管脚排列示意图5.3TTL门电路

74系列74LS低功耗系列74AS改进系列74ALSTTL（Transistor-TransistorLogic）5.3.1TTL门电路命名规则TTL门电路多余引脚的处理将2输入的TTL逻辑门转换成TTL反相器，其中的一个引脚多余，请分析以下3种处理方法的合理性。原则：不改变电路工作状态；稳定可靠5.3.2TTL门电路使用注意事项

逻辑符号

表示任意态功能表输出高阻5.3.3三态输出与非门电路三态门应用：(1)可实现用一条总线分时传送几个不同的数据或控制信号。100A1

B1(2)可实现数据双向传输。数据双向传输三态输出与非门的应用5.3.3三态输出与非门电路CMOS系列及命名方法74

FAM

nn前缀系列助记符功能数字最早的商用CMOS集成电路为4000系列，现以下列方法命名：前缀：74—商用系列；54—军用系列。助记符：以字母表示系列类型。功能数字：以数字表示电路的逻辑功能。5.4CMOS门电路

HC（High-speedCMOS，高速CMOS系列）；例：74HC04-商用高速CMOS六反相器；

74HCT00-商用高速CMOS四-二输入与非门。

HCT（High-speedCMOS,TTLcompatible，与TTL兼容的高速CMOS系列）；VHC（VeryHigh-speedCMOS，甚高速CMOS系列）；VHCT:VeryHigh-speedCMOS,TTLcompatible，与TTL兼容的甚高速CMOS系列）。助记符：CMOS集成电路:广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路

4000系列74HC74HCT74VHC74VHCT速度慢与TTL不兼容抗干扰功耗低74LVC74VAUC速度加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低速度两倍于74HC与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低低(超低)电压速度更加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低5.4CMOS门电路(1)静态功耗低(每门只有0.01mW,TTL每门10mW)(2)抗干扰能力强(3)扇出系数大(4)允许电源电压范围宽(3~18V)CMOS电路优点(1)开关速度快(2)抗干扰能力强(3)带负载能力强TTL电路优点5.4.1CMOS门电路简介5.4.1CMOS门电路简介1.功耗低：CMOS门工作时，总是一管导通另一管截止，因而几乎不由电源吸取电流其功耗极小；2.CMOS集成电路功耗低内部发热量小，集成度可大大提高；3.抗幅射能力强，MOS管是多数载流子工作，射线辐射对多数载流子浓度影响不大；4.电压范围宽：多数CMOS电路可在3～18V的电源电压范围内正常工作

；5.负载能力强：扇出能力较大，一般可以大于50；6.在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好。多余引脚的处理将2输入的CMOS逻辑门转换成CMOS反相器，其中的一个引脚多余，请分析以下处理方法的合理性。不改变电路工作状态；稳定可靠5.4.2CMOS门电路使用注意事项开关电路5.4.3CMOS传输门电路数据选择器分析电路实现的功能。CMOS传输门（双向模拟开关）5.4.3CMOS传输门电路分析电路实现的功能。与门与非门同或门异或门ABCD提交D单选题3分01异或门ABL000110110110分析电路实现的功能。5.4.3CMOS传输门电路CMOS电路的特点1.功耗低：CMOS门工作时，总是一管导通另一管截止，因而几乎不由电源吸取电流其功耗极小；2.CMOS集成电路功耗低内部发热量小，集成度可大大提高；3.抗幅射能力强，MOS管是多数载流子工作，射线辐射对多数载流子浓度影响不大；4.电压范围宽：多数CMOS电路可在3～18V的电源电压范围内正常工作

；5.负载能力强：扇出能力较大，一般可