模拟电子技术基础教案

《模拟电子技术基础》教案1、本课程教学目的：本课程是电气信息类专业的主要技术基础课。其目的与任务是使学生掌握常用半导体器件和典型集成运放的特性与参数，掌握基本放大、负反馈放大、集成运放应用等低频电子线路的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法和工程计算方法；使学生具有一定的实践技能和应用能力；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程和深入学习这方面的内容打好基础。2、本课程教学要求：1．掌握半导体器件的工作原理、外部特性、主要参数、等效电路、分析方法及应用原理。2．掌握共射、共集、共基、差分、电流源、互补输出级六种基本电路的组成、工作原理、特点及分析，熟悉改进放大电路，理解多级放大电路的耦合方式及分析方法，理解场效应管放大电路的工作原理及分析方法，理解放大电路的频率特性概念及分析。3．掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法，理解负反馈对放大电路性能的影响，熟练掌握深度负反馈条件下闭环增益的近似估算，了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除原则。4．了解集成运算放大器的组成和典型电路，理解理想运放的概念，熟练掌握集成运放的线性和非线性应用原理及典型电路；掌握一般直流电源的组成，理解整流、滤波、稳压的工作原理，了解电路主要指标的估算。3、使用的教材：杨栓科编，《模拟电子技术基础》，高教出版社主要参考书目：康华光编，《电子技术基础》（模拟部分）第四版，高教出版社童诗白编，《模拟电子技术基础》，高等教育出版社，张凤言编，《电子电路基础》第二版，高教出版社，谢嘉奎编，《电子线路》（线性部分）第四版，高教出版社，陈大钦编，《模拟电子技术基础问答、例题、试题》，华中理工大学出版社，唐竞新编，《模拟电子技术基础解题指南》，清华大学出版社，孙肖子编，《电子线路辅导》，西安电子科技大学出版社，谢自美编，《电子线路设计、实验、测试》（二），华中理工大学出版社，绪论本章的教学目标和要求：要求学生了解放大电路的基本知识；要求了解放大电路的分类及主要性能指标。本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学）§1－1电子系统与信号0.5§1－2放大电路的基本知识0.5本章重点：放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。本章教学方式：课堂讲授本章课时安排：1本章的具体内容：1节介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项和学习方法；介绍放大电路的基本认识；放大电路的分类及主要性能指标。重点:放大电路的分类及主要性能指标。第1章半导体二极管及其基本电路本章的教学目标和要求：要求学生了解半导体基础知识；理解PN结的结构与形成；熟练掌握普通二极管和稳压管的V-I特性曲线及其主要参数，熟练掌握普通二极管正向V-I特性的四种建模。本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学）§1－1PN结§1－2半导体二极管§1－3半导体二极管的应用§1－4特殊二极管本章重点：PN结内部载流子的运动，PN结的特性，二极管的单向导电性、二极管的特性、参数、应用电路分析及稳压管的特性、参数及其特点。本章难点：PN结的形成原理，二极管的非线性伏安特性方程和曲线及其电路分析。本章主要的切入点：“管为路用”从PN结是半导体器件的基础结构，PN结的形成原理入手，通过对器件的非线性伏安特性的描述，在分析电路时说明存在的问题，引出非线性问题线性化的必要性和可行性。本章教学方式：课堂讲授本章课时安排：3本章习题：P261.1、1.2、1.7、1.9、1.12、1.13。本章的具体内容：2、3节1、介绍本课程目的，教学参考书，本课程的特点以及在学习中应该注意的事项和学习方法；2、讲解半导体基础知识，半导体，杂质半导体；3、讲解PN结的特点，PN结的几个特性:单向导电性、伏安特性、温度特性、电容特性。重点:PN结的形成过程、PN结的单向导电性、伏安特性曲线的意义，伏安方程的应用。4节1、讲解半导体二极管结构和电路符号，基本特点，等效电路；2、讲解稳压二极管工作原理，电路符号和特点，等效电路；3、讲解典型限幅电路和稳压电路的分析。重点：两种管子的电路符号和特点。讲解课后习题，让学生更好地了解二极管基本电路及其分析方法。【例1】电路如图(a)所示，已知，二极管导通电压。试画出uI与uO的波形，并标出幅值。图(a)【相关知识】二极管的伏安特性及其工作状态的判定。【解题思路】首先根据电路中直流电源与交流信号的幅值关系判断二极管工作状态；当二极管的截止时，uO=uI；当二极管的导通时，。【解题过程】由已知条件可知二极管的伏安特性如图所示，即开启电压Uon和导通电压均为0.7V。由于二极管D1的阴极电位为＋3V，而输入动态电压uI作用于D1的阳极，故只有当uI高于＋3.7V时D1才导通，且一旦D1导通，其阳极电位为3.7V，输出电压uO=＋3.7V。由于D2的阳极电位为－3V，而uI作用于二极管D2的阴极，故只有当uI低于－3.7V时D2才导通，且一旦D2导通，其阴极电位即为－3.7V，输出电压uO=－3.7V。当uI在－3.7V到＋3.7V之间时，两只管子均截止，故uO=uI。uI和uO的波形如图(b)所示。图(b)【例1-8】设本题图所示各电路中的二极管性能均为理想。试判断各电路中的二极管是导通还是截止，并求出A、B两点之间的电压ＵAB值。【相关知识】二极管的工作状态的判断方法。【解题思路】（1）首先分析二极管开路时，管子两端的电位差，从而判断二极管两端加的是正向电压还是反向电压。若是反向电压，则说明二极管处于截止状态；若是正向电压，但正向电压小于二极管的死区电压，则说明二极管仍然处于截止状态；只有当正向电压大于死区电压时，二极管才能导通。（2）在用上述方法判断的过程中，若出现两个以上二极管承受大小不等的正向电压，则应判定承受正向电压较大者优先导通，其两端电压为正向导通电压，然后再用上述方法判断其它二极管的工作状态。【解题过程】在图电路中，当二极管开路时，由图可知二极管D1、D2两端的正向电压分别为10V和25V。二极管D2两端的正向电压高于D1两端的正向电压，二极管D2优先导通。当二极管D2导通后，UAB=－15V，二极管D1两端又为反向电压。故D1截止、D2导通。UAB=－15V。【例1-9】硅稳压管稳压电路如图所示。其中硅稳压管DZ的稳定电压UZ=8V、动态电阻rZ可以忽略，UI=20V。试求：(1)UO、IO、I及IZ的值；(2)当UI降低为15V时的UO、IO、I及IZ值。【相关知识】稳压管稳压电路。【解题思路】根据题目给定条件判断稳压管的工作状态，计算输出电压及各支路电流值。【解题过程】(1)由于＞UZ稳压管工作于反向电击穿状态，电路具有稳压功能。故UO=UZ=8VIZ=I－IO=6－4=2mA(2)由于这时的＜UZ稳压管没有被击穿，稳压管处于截止状态。故IZ=0【例1-10】电路如图(a)所示。其中未经稳定的直流输入电压UI值可变，稳压管DZ采用2CW58型硅稳压二极管，在管子的稳压范围内，当IZ为5mA时，其端电压UZ为10V、为20Ω，且该管的IZM为26mA。(1)试求当该稳压管用图(b)所示模型等效时的UZ0值；(2)当UO=10V时，UI应为多大？(3)若UI在上面求得的数值基础上变化±10%，即从0.9UI变到1.1UI，问UO将从多少变化到多少？相对于原来的10V，输出电压变化了百分之几？在这种条件下，IZ变化范围为多大？(4)若UI值上升到使IZ=IZM，而rZ值始终为20Ω，这时的UI和UO分别为多少？(5)若UI值在6~9V间可调，UO将怎样变化？图(a)图(b)【相关知识】稳压管的工作原理、参数及等效模型。【解题思路】根据稳压管的等效模型，画出等效电路，即可对电路进行分析。【解题过程】(1)由稳压管等效电路知，(2)(3)设不变。当时当时(4)(5)由于UI＜UZ0，稳压管DZ没有被击穿，处于截止状态故UO将随UI在6~9V之间变化第2章半导体三极管及放大电路基础本章的教学目标和要求：要求学生正确理解放大器的一些基本概念，掌握BJT的简化模型及其模型参数的求解方法，掌握BJT的偏置电路，及静态工作点的估算方法；掌握BJT的三种基本组态放大电路的组成，指标，特点及分析方法；理解放大器的频率响应的概念和描述，掌握放大器的低频、高频截止频率的估算，单管放大器的频率响应的分析，波特图的折线画法。本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体与板书相结合的教学方式）§2－1半导体BJT§2－2共射极放大电路§2－3图解分析法§2－4小信号模型分析法§2－5放大电路的工作点稳定问题§2－6共集电极电路和共基极电路§2－7多级放大电路§2－8放大电路的频率响应习题课本章重点：以共射极放大电路为例介绍基本放大电路的组成、工作原理、静态工作点的计算、性能指标计算。频率响应的概述，波特图的定义；BJT的简化混合高频等效模型，单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。本章难点：对放大概念的理解；等效模型的应用；对电路近似分析的把握。本章主要的切入点：通过易于理解的物理概念、作图的方法理解放大的概念；通过数学推导与物理意义的结合，加强对器件等效模型的理解；通过CB、CC、CS等基本电路的分析，强化工程分析的意识和分析问题的能力。本章教学方式：课堂讲授+仿真分析演示本章课时安排：14本章习题：P842.3、2.4、2.7、2.8、2.11、2.12、2.13、2.14、2.15、2.16、2.18、2.19、2.20。本章的具体内容：5、6、7节：介绍半导体BJT的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。重点：BJT内部载流子的移动、电流的分配关系和特性曲线。8、9、10节：介绍共射放大器组成原则，电路各元件的作用，介绍Q点定义及其合理设置的重要性，放大电路的工作原理，信号在放大电路各点的传输波形变化；放大电路组成原则。重点:强调对于各个基本概念的理解和掌握。11、12、13、14节：对放大电路进行分析，介绍直流、交流通路的画法原则，并例举几个电路示范；采用图解法对放大电路的Q点、电压放大倍数和失真情况进行分析，强调交、直流负载线的区别。再对一个典型共射放大电路进行完整的动态参数分析，并对其分析结果进行详细分析和讨论，从而作为此部分的一个小结。重点:直流、交流通路的画法原则，典型共射放大电路进行完整的动态参数分析。15、16节：介绍三极管的小信号等效模型、并用小信号模型法分析基本放大电路的主要性能指标Av，Ri，Ro。重点：建立小信号电路模型，将非线性问题线性化。讲解课后习题，使学生熟悉用图解法和小信号模型法分析放大电路的方式方法。讨论放大电路Q点的稳定性。从影响Q点稳定的因素入手，在固定偏流电路的基础上介绍分压偏置电路，并对其稳定静态工作点的原理进行详细分析。对典型分压偏置共射放大器进行直流分析，强调直流分析中VCC的分割，工程近似法计算Q点；重点:对典型分压偏置共射放大器进行交直流分析。17、18节：简要介绍有稳Q能力的其它电路结构形式，介绍共集放大器（CC）的原理图、直流通路、交流通路、交直流分析，介绍其特点和典型应用；给出一个典型CC放大器和其分析结论由学生课外完成分析；介绍共基放大器（CB），原理图，直流通路，交流通路，交直流分析，介绍其特点和典型应用；给出一个典型CB放大器和其分析结论由学生课外完成分析。结合一个简单综合性例题小结三组态的特点。给出一个CE，CC，CB放大器比较对照表由学生课外完成分析。重点:共集放大器（CC）的交直流分析，共基放大器（CB）的交直流分析。频率响应的概述，基本概念，三个频段的划分，引入RC高通电路模拟低频响应，RC低通电路模拟高频响应，它们的幅频响应，相频响应；的频率响应；波特图的定义；BJT的完整混合模型，简化高频等效模型，主要参数的推导；单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。放大器增益带宽积的概念，影响因素，多级放大器的频率响应。以一个单管共射放大电路的分析为例题对以上内容做一个小结。重点:频率响应的基本概念，简化高频等效模型，主要参数的推导；单管共射