一级结构工程师职业资格考试辅导资料模拟电子技术部分主要内容

模拟电子技术部分主要内容半导体器件：了解二极管、稳压管和三极管的结构、 原理及主要参数的定义方法。电力电子电路：整流、滤波电路及直流稳压电源的结 构原理。基本放大电路：掌握双极型晶体管的共发射极、共集 电极放大电路工作原理，会确定电路静态工作点 和动态指标。集成运算放大器：了解集成运算放大器基本结构、主 要参数。掌握运算电路的基本分析、设计方法。模拟电子电路2023/2/6第三部分模拟电子技术1①、结构：在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分为点接触型、面接触型和平面型。例如：点接触型二极管1、半导体二极管二极管符号8.5.1半导体器件2023/2/6第三部分模拟电子技术2开启电压Uon

硅管0.5V,锗管0.1V。工作电压UD:硅管0.6~1V,锗管0.2~0.5V。反向击穿电压U(BR)、伏安特性和主要参数⑷.最大反向工作电压UR⑸.反向饱和电流ISuDiDISIF⑵.最大整流电流IF⑶.反向击穿电压UBR⑴.开启电压UonuD2023/2/6第三部分模拟电子技术3

③

二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止一般正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V

分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳

>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳

<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止

若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。2023/2/6第三部分模拟电子技术4电路如图，求：UABV阳

=－6VV阴=－12VV阳>V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V非理想情况：

UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。D6V12V3kBAUAB+–2023/2/6第三部分模拟电子技术5ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二极管截止，可看作开路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo

波形。8V例2：二极管的用途：

整流、检波、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。ui18V参考点二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––2023/2/6第三部分模拟电子技术6电源变压器:调整电压大小，将交流电网电压u1 变为合适的交流电压u2。整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo整流电路滤波电路稳压电路整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。稳压电路:减弱电网波动及负载变化对电压的影 响,保持输出电压u0的稳定。2、二极管应用——整流电路和滤波电路2023/2/6第三部分模拟电子技术7RLuiuouiuott⑴、半波整流电路输出电压平均值（U0）:二极管承受的最高电压:二极管的平均电流：2023/2/6第三部分模拟电子技术8u2>0时u2<0时输出是脉动的直流电压！u2uou2D4D2D1D3RLuoABuo

=u2uo

=-u2⑵、桥式整流电路2023/2/6第三部分模拟电子技术9负载电压U0的平均值为:负载上的(平均)电流:uo整流电路中整流管的选择：u2D4D2D1D3RLuoAB2023/2/6第三部分模拟电子技术10uiUZIZIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。+-主要参数1、稳定电压UZ2、稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmian。3、最大允许功耗3、稳压管2023/2/6第三部分模拟电子技术11

已知电路中稳压管VDZ1和VDZ2的稳定电压分别为5V和9V，求电压UO的值。习题32023/2/6第三部分模拟电子技术12习题4.整流滤波电路如图所示已知，通过稳压管的电流IZ和通过二极管的平均ID电流是【】

(a)5mA,2.5mA (b)8mA,8mA (c)6mA,2.5mA (d)6mA,4.5mAd2023/2/6第三部分模拟电子技术13CETBIBIEICETCBIBIEICCE发射区集电区基区集电结发射结NNP基极发射极集电极BCEPPNB4三极管①结构：2023/2/6第三部分模拟电子技术14②

电流分配和放大原理三极管放大的外部条件BECNNP发射结正偏、集电结反偏从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

EBRBECRC2023/2/6第三部分模拟电子技术15iB

=F(uBE)UCE=常数iB(A)uBE(V)204060800.40.8UCE1V输入特性iC

=F(uCE)IB=常数iC(mA)1234uCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。输出特性CEB2023/2/6第三部分模拟电子技术16④、三极管工作区及判定：iC(mA)uCE(V)IB=0截止区饱和区放大区截止区：放大区：饱和区：IBICCEBJe

反偏Je正偏Je正偏2023/2/6第三部分模拟电子技术17

图示电路中的晶体管，当输入信号为3v时，工作状态是 【 】（a）饱和（b）截止 （c）放大 （d）不确定习题52023/2/6第三部分模拟电子技术18性能指标：放大器RSuSRLuiuoA、放大电路的组成。电压放大倍数高8.5.2.单管放大电路输入电阻大输出电阻小2023/2/6第三部分模拟电子技术19B放大电路的分析方法

①静态分析②动态分析估算法

—利用静态等效电路图解法

—利用晶体管特性曲线微变等效电路法图解法RBVBBRCuiuoTVCCRSuS+-iBiCiERL输入回路输出回路IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQAu,Ri,Ro2023/2/6第三部分模拟电子技术201、固定偏置放大电路Rb+VCCRCC1C2TRS+_+_+_+_RL+_Rb+VCCRCT直流通道分析原则：信号源的作用为零。

电容元件在直流电源的作用下相当于断路。⑴、放大电路的静态分析2023/2/6第三部分模拟电子技术21直流通道Rb+VCCRCTICQIBQ2023/2/6第三部分模拟电子技术22晶体管微变等效模型ebcicibubeuce⑵、放大电路的动态分析①、微变等效电路icbecibibubeucerbe2023/2/6第三部分模拟电子技术23微变等效电路短路短路+VCCRbRCC1C2TRS+_+_+_+_RL+_RSrbeRbRCRL+_+_

在中频信号的作用下，电容元件相当于短路。2023/2/6第三部分模拟电子技术24②、参数计算：rbeRbRCRLRS+_+_2023/2/6第三部分模拟电子技术252、静态工作点稳定的放大电路Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-分析:①.静态：方法同前述的静态偏置电路。③。注意：Ce的影响。②.动态：利用微变等效电路。2023/2/6第三部分模拟电子技术26可以认为ICQ基本与温度无关。Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re设计参数保证静态工作点稳定的原理：2023/2/6第三部分模拟电子技术27rbeRCRLRe动态性能指标计算：※※※Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRL+-+-+-

增加上Ce放大倍数怎样？Ce断开时：2023/2/6第三部分模拟电子技术282005、108.图示电路,R1=50kΩ.R2=10kΩRE=1kΩ,晶体管的β=60。,静态UBE=0.7V，所示电路静态基极电流IB等于多少?(A)0.0152mA(B).0.0213mA(C).0.0286mA(D).0.0328mAB习题62023/2/6第三部分模拟电子技术29B习题72023/2/6第三部分模拟电子技术30①.开环电压放大倍数

②.开环输入电阻③.开环输出电阻

由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化。理想化条件：8.5.3集成运算放大器uo++u+u––虚短路虚开路放大倍数与负载无关。2023/2/6第三部分模拟电子技术31⑴.反相比例运算电压放大倍数因虚短,

所以u–=u+=0，“虚地”—重要特点因虚断，i+=i–=0

，

ifi1i–i+所以i1if

平衡电阻R2=R1//RFuoRFuiR2R1++––++–1、基本运算电路2023/2/6第三部分模拟电子技术32⑵.同相比例运算因虚断，所以u+=ui

电压放大倍数因虚短，所以

u–=ui

，反相输入端不“虚地”

因要求静态时u+、u对地电阻相同，所以平衡电阻R2=R1//RFuoRFuiR2R1++––++–u+u–2023/2/6第三部分模拟电子技术33

当R1=且RF

=0时，uo=ui

，

Auf=1，称电压跟随器。uoRFuiR2R1++––++–

由运放构成的电压跟随器输入电阻高、输出电阻低，其跟随性能比射极输出器更好。uoui++––++–

左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载RL变化时，其两端电压uo不会随之变化。uo+–++–15kRL15k+15V

7.5k例：2023/2/6第三部分模拟电子技术34

⑶.反相加法运算电路因虚短,u–=u+=0

平衡电阻：

R2=Ri1

//Ri2

//RFii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1++–R2+–因虚断，i–=0

所以

ii1+ii2=if

2023/2/6第三部分模拟电子技术35

平衡电阻：

Ri1//Ri2

=R1

//RFu+思考u+=?也可写出u–和u+的表达式，利用u–=u+的性质求解。ui2uoRFui1Ri2Ri1++–R1+–⑷.同相加法运算电路2023/2/6第三部分模拟电子技术36⑸减法运算电路由虚断可得：分析方法1：ui2uoRFui1R3R2++–R1+–++––

如果取R1

=R2

，R3

=RF

如R1

=R2

=R3

=RF

R2//R3

=R1

//RF输出与两个输入信号的差值成正比。常用做测量放大电路2023/2/6第三部分模拟电子技术37⑹积分运算电路

由虚短及虚断性质可得

i1=ifif=?ifi1uOCFuiR2R1++––++–uC+–

当电容CF的初始电压为uC(t0)时，则有2023/2/6第三部分模拟电子技术38109图示电路,该电路输出电压U。与输入电压UI1、UI2的关系式为:

(A).(B).(C).(D).2023/2/6第三部分模拟电子技术39习题82023/2/6第三部分模拟电子技术40习题92023/2/6第三部分模拟电子技术412023/2/642电压比较器的功能：电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的大小和极性。用途：数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合。

运放工作在开环状态或引入正反馈。2、电压比较电路2023/2/6第三部分模拟电子技术422023/2/643理想运放工作在饱和区的特点：(1).输出只有两种可能+Uo

(sat)

或–Uo

(sat)

当u+>u－

时，uo

=+Uo

(sat)

u+<u－

时，uo

=–Uo

(sat)

不存在“虚短”现象

（2）.i+=i－0仍存在“虚断”现象电压传输特性uo

u+–u–

–Uo(sat)+Uo(sat)O饱和区URuouiR2++–R1+–++––2023/2/6第三部分模拟电子技术432023/2/644电压传输特性–Uo(sat)+Uo(sat)运放处于开环状态基本电压比较器阈值电压(门限电平)：输出跃变所对应的输入电压。uiuoOURURuouiR2++–R1+–++––当u+>u–

时，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

时，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR时，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

时，uo=–

Uo

(sat)可见，在ui

=UR处输出电压uo