电子电路基础

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各章内容要点及学时分派第一章半导体器件概述6学时1.熟悉二极管、三极管、场效应管的伏安特性、开关特性。2.熟悉二极管、三极管、场效应管及理想运放的主要参数，包括静态参数、动态参数和极限参数。3.把握三极管、场效应管的微变等效电路模型及理想运放的电路模型。其次章基本运算电路7学时1.把握TTL与非门电路原理、分析其电压传输特性和主要参数，熟悉其它形式的TTL与非门电路。2.把握CMOS门电路的电压传输特性、特点及参数，熟悉CMOS传输门。3.把握理想运放组成的基本线性运算电路，包括比例、求和、微分、积分、对数运算等。第三章基本放大电路8学时1.把握三极管、场效应管的基本偏置方法，包括分压式偏置、电流源偏置，了解其它偏置方式。2.把握共基、共射、共集、共源、共漏五种基本组态放大电路的静态及动态分析计算方法。3.把握基本放大电路的高频特性分析方法，了解低频特性及其分析方法。第四章组合放大电路8学时1.把握由五种基本组态组合而成的放大电路的静态及动态分析、计算方法。2.把握差动放大电路分析、计算方法及其传输特性。3.熟悉通用集成运放的电路原理。4.熟悉运放的主要参数及误差分析模型。第五章反馈电路及其稳定性分析8学时1.熟悉负反馈的基本概念及对放大电路性能的影响。2.把握四种类型负反馈电路的判断及估算。3.把握负反馈电路稳定性判据及滞后补偿、超前滞后补偿方法。4.了解针对特别状况的补偿方法。第六章波形产生与整形电路9学时1.熟悉正弦振荡的平衡条件、起振条件及判断方法。2.把握RC文氏电桥振荡器、三点式振荡器、变压器反馈式LC振荡器的原理及分析估算方法，熟悉石英晶体振荡器的原理。3.熟悉集成电压比较器、集成定时器的电路原理及功能。4.把握由集成比较器、集成定时器构成的波形产生及整形电路，并把握电路的分析计算方法。第七章信号处理电路8学时1.把握低通二阶有源滤波的电路实现方法及分析计算方法，熟悉二阶高通、带通、带阻滤波器的电路实现及计算方法。2.了解高阶滤波器的工程设计方法。3.把握对数运算模拟乘法器的电路原理及分析方法，熟悉变跨导集成模拟乘法器的电路原理及应用。4.熟悉锁相环电路的原理及集成锁相环的应用。

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第一章例题分析

题1.1电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。设二极管是理想的。

解：

分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V。锗管的导通压降为0.2～0.3V。理想状况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想状况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。

分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法〞，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P端）与阴极（N端）的电位差。若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；假使该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。假使电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法〞法判断其余二极管的工作状态。一般状况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N端）连在一起的电路，只有阳极（P端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P端）连在一起的二极管，只有阴极（N端）电位最低的可能导通。

图（a）中，当假设二极管的VD开路时，其阳极（P端）电位UP为-6V，阴极（N端）电位

UN为-12V。VD处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。理想状况为零，相当

UAO6V；

于短路。所以

V，阴极的电位UN12V，图（b）中，断开VD时，阳极电位UP15

N∵P

∴VD处于反偏而截止

UU

∴AO；图（c），断开VD1,VD2时

U12V

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U12VUP1UN1

∵UP10VN1

UP215VN2P2∴VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止

U12VU

UN2

UAO0V；

或，∵VD1，VD2的阴极连在一起

∴阳极电位高的VD1就先导通，则A点的电位

N2而P2

∴VD2处于反偏而截止图（d），断开VD1、VD2，

UAO0V，

U15VU

UA

U0VUP1UN1∵UP112VN1

UP212VN2∴VD1、VD2均处于反偏而截止。

题1.4电路如题图1.4所示，稳压管ＤＺ的稳定电压ＵＺ=8V，限流电阻Ｒ=3k，设

U6V

UP2UN2；

uI15sint(V)，试画出uo的波形。

解：

分析：稳压管的工作是利用二极管在反偏电压较高使二极管击穿时，在一定的工作电流限制下，二极管两端的的电压几乎不变。其电压值即为稳压管的稳定电压Uz。而稳压管假使外加正向偏压时，仍处于导通状态。

设稳压管具有理想特性，即反偏电压只有达到稳压电压时，稳压管击穿。

正偏时导通压降为零，则ui15sint(V)

Uz=8V

当uiUz时，稳压管击穿而处于稳定状态，uO=Uz；

而0ui8V时，稳压管处于反偏而截止，uO=ui；当ui0时，稳压管将处于正偏而导通，uO=0。

题1.6测得工作在放大电路中几个半导体三极管三个电极电位U1、U2、U3分别为以下各组数值，试判断它们是Ｎ

ＰＮ型还是ＰＮＰ型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。

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V；①U13.5V，U22.8V，U312V；②U13V，U22.8V，U312V；③U16V，U211.3V，U312V④U16V，U211.8V，U312

解：

分析：工作在放大电路中的三极管应满足发射结正偏，集电结反偏的条件。且有PN节正偏特性可知，其正偏结电压不会太大。硅管的UBE0.5～0.7V，锗管的UBE0.1～

0.3V。所以首先找出电位差在0.1～0.3V或0.5～0.7V的两个电极，则其中必定一个为发

射极，一个为基极，另一个电位相差较大的必定为集电极。由PN结反偏特性可知，若集电极电位最高，则该管必定为NPN型三极管；若集电极电位最低，则该管必定为PNP型三极管。若为NPN型三极管，则发射极电位必定为最低电位；若为PNP型三极管，则发射极电位必定为最高电位。由此即可确定发射极。电位值处于中间的一个电极必定为基极。由此可知：

U12V，

(1).U13.5V,U22.8V,3

结论：硅NPN型三极管（U12U1U23.52.80.7V）

Uc

U1b，U2e，3

U12V，

(2).U13V,U22.8V,3

结论：锗NPN型三极管（U12U1U232.80.2V）

Uc

U1b，U2e，3

U12V

(3).U16V,U211.3V，3

结论：硅PNP型三极管（

U23U2U311.3120.7V）

Ue

U1c，U2b，3

U12V

(4).U16V,U211.8V，3

结论：锗PNP型三极管（

U23U2U311.8120.2V）

Ue

U1c，U2b，3

题1.8已知题图1.8(a)—(f)中各三极管的均为50，UBE0.7V，试分别估算各电路中

三极管的IC和UCE，判断它们各自工作在哪个区(放大区，截止区或饱和区)，并将各管子的工作点分别画在题图1.8(g)的输出特性曲线上。

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解：

分析：三极管在发射结正偏时，管子可能工作在放大区或者饱和区，取决于其基极电流是否超过基极临界饱和电流

IBS，若IBIBS，则三极管工作在饱和区；若IBIBS，则三

B。极管工作在放大区，且C

若三极管发射结反偏或者零偏，则该三极管一定工作在截止区。对图（a），发射结正偏，且

II

20.7

0.065mA65A20K10UCEB10IBS0.1mA100A

2K502IIBS∵BIB

∴三极管工作在放大区且

ICIB500.0653.3mA

UCE10IC2K103.323.4V

10UCES10IBS0.1mA100A

2502图（b），∵

100.7

0.0465mA46.5A200IIBS∵BIB

∴三极管工作在放大区且：

ICIB500.04652.3mAUCE102.325.4V

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图（c），∵

IBS

10UCES10

0.1mA100A

2502

100.7

0.465mA465A20IIBS∵BIB

∴三极管工作在饱和区

图（d），∵发射结反偏，∴三极管处于截止状态

ICICSIBS5mAUCEUCES0V

IC0

UCEVCC10V

图（e），∵三极管发射结零偏，IB0∴三极管处于截止状态

IC0

UCEVCC10V

图（f），∵BS,∴三极管工作在放大区

I

IB

100.7

0.0465mA46.5A200

IC

IB2.3mA

且UCEVCC10V

其次章例题分析

题2.3一个三态ＴＴＬ与非门如题图２.３所示，试列出该规律电路的真值表。图中Ｅ为使

能端，Ｄ为数据输入端。

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解

分析：以虚线为界将电路分成前后两部分，前半部分为一反相器，后半部分为一三态与非门电路。

设前半部分电路输出为F

当输入端E为低电平日，＋Vcc通过R1使VT1处于饱和状态此时，VT5.VT2的发射结电压达不到其开启电压，所以VT5.VT2均处于截止状态。＋Vcc通过R2使VT4饱和导通，所以输入端F为高电平，而当输入端为高电平日，＋Vcc通过R1使VT1的集电结正偏，同时使VT5.VT2均处于饱和导通。而VT2的集电极电位不可能使VT4及VD1导通。所以此时输出F为低电平。

后半部分的分析与前半部分相类似。只是当F高电平日，电路的输出状态取决于D的输入端，满足与非的规律关系，而当F为低电平日，由VT6、VT7及VT10通路确定VT10截止，而通过VD2到VT8、VT9必定使VT9也处于截止状态，所以此时输出L为高阻态。

真值表如下：

注：VD2的P端与VT7集电极应相交

题2.5试分析题图２.5所示规律电路的规律功能，写出其规律表达式。

解

分析：CMOS构成规律门电路的标准电路结构应满足

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（1）PMOS与NMOS管成对出现

（2）成对的PMOS管与NMOS管的栅极必定相连

（3）每对CMOS管之间从漏源之间考虑满足PMOS管串联。NMOS管必定并联，

而PMOS管并联，则NMOS管必定

（4）NMOS管串联时满足与规律关系，NMOS管并联时满足或规律关系

（5）由于真正输出在PMOS管与NMOS管之间，所以在规律关系的最终取“非〞

运算

由上述规律对此题分析可得

对于A,B输入的NMOS管串联，“与〞规律

对于C,D输入的NMOS管串联，也是“与〞规律

而A,B与C,D串联后又相并联，所以满足“或〞规律，输出最终取“非〞。所以ZABCD“与或非〞规律注：原图中PMOS管源漏极位置画反。

题2.6某ＣＭＯＳ器件的电路如题图２.6所示，试写出其规律表达式，说明它是什么规律电路？

解

分析：VT1与VT2构成CMOS反相器，VT3与VT4也构成CMOS反相器。VT5与VT6构成CMOS传输门，VT7、VT8与VT9及VT4构成CMOS三态门，而VT10与VT11又构成一反相器。此题分析关键在CMOS传输门与三态门之间的关系。

由传输门特性可知，当B=0时，传输门导通，而三态门处于高阻态，所以输出L=A，（经过两个反相器获得）。而为B=1时，传输门截止，而三态门实现反相规律，VT8、VT9构成反相器，所以A经过三个反相器后输出到L，即L=。

LABAB从而实现异或规律。

题2.7在题图２.7所示的放大电路中，已知R1R2R5R7R810k，

R6R9R1020k∶

①列出uO1、uO2和uO的表达式；

②设uI10.3V，uI20.1V，则输出电压uO?

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解

分析：此题中，运放A1构成反相比例运用电路，A2构成同相比例运用。而A3则构成了一个减法电路，由于可将运放当作理想器件，又在线线场合下使用，所以可使用“虚短〞及“虚断〞的两个基本概念来对电路进行分析。

uO1

R210

uI1uI1uI1R110

R310

uO215uI21uI2uI1

220R6（1）

对A3，

u3

R10202

uO2uO2uO2uI2

R8R1010203

u3u3uI2u01u3－u3u0R7R9u01uI1

由于

R20

u0u39uO1u3uIuI1uI22

R710

2uI13uI2

uI10.3V,uI20.1V

（2）uO20.330.10.9V

注：此题A1的同相端、反相端标反。

2.10加减运算电路如图2.10所示，求输出电压uO的值。

uR

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分析：此题中运放A构成了差分减法电路，由于运放可作理想器件，且工作在线性区，可用“虚短〞和“虚断〞的基本概念来分析电路。此电路的同相和反相端分别有两个输入信号，因此可用叠加原理来分析。

us1单独作用：us2、us3、us4接地，此时输出为uO1

R

uO1Fus1

R1

us2单独作用：us1、us3、us4接地，此时输出为uO2

RF

us2R2

us3单独作用：us1、us2、us4接地，此时输出为uO3

uO2

R4//R5

R4//R5R3

uNuPupus3

uNuu

O3N

R1//R2RF

RF

uO3(1)uN

R1//R2

R4//R5RF

(1)us3

R1//R2R4//R5R3

us4单独作用：us1、us2、us3接地，此时输出为uO4

R3//R5RF

)us4

R//RR//RR12354

综合：u=uO1uO2uO3uO4

uO4(1

题2.13电路如图2.13所示，设A1、A2为理想运放，电容的初始电压uc(0)0。（1）写出u0与us1、us2和us3之间的关系式；

（2）写出当电路中电阻R1R2R3R4R5R6R时，输出电压u0的表达式。

题图2.13

分析：利用运放工作在线性区满足“虚短〞和“虚断〞的概念来分析电路功能。A1是差分

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减法器，A2是两输入的积分电路。

（1）由于A1是典型的差动减法电路，直接写出u01与us1、us2的关系：

R3R4R4

u01us1(1)us2

R1R1R2R3

对A2的分析用叠加原理：

us3

1

uus3dt

R6C单独作用，输出为u

'

'0

1

uu01dt''R5Cu01单独作用，输出为u0

''

11

u0uuus3dtu01dt

R6CR5C综合：

'

''0

'''

u0u0u0

R3R4R411us3dtus1dt(1)u01dt

R6CR1R5CR1R2R3R5C所以

111u0us3dtus1dtus2dt

RCRRC1(us1us2us3)dt

RC（2）

题2.16电路如题图2.16所示，若电路中三极管VT1、VT2、VT3的特性完全一致，试求uo

的表达式，说明该电路完成何种运算功能？

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题图2.16

分析：此题中，VT1、VT2、VT3三个三极管的基极和集电极都接在了一起，因此三极管都构成了二极管的形式。那么A1、A2就构成了对数电路，A3构成了反相加法电路，而A4构成了指数电路。用运放工作在线性区满足“虚短〞和“虚断〞的概念来分析。

uo1UTlnuI1UTlnIESR1uo2UTlnuI2UTlnIESR2

uo1、uo2成为反相加法电路的两输入信号，则

RR

uo3(uo1uo2)uo1uo2

RR

2

UTln(uI1uI2)UTln(IESR1R2)

uo3是指数电路的输入信号，则

uo3

UT

uoIESRFe

uI1uI2

IESRF2

IESR1R2RF

uI1uI2

IESR1R2

因此电路实现的乘法运算功能。

第三章例题分析

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题3.3题图3.3所示放大电路中，输入正弦信号ui，输出波形出现失真，如题图3.3(b)、(c)所示，问分别是什么失真？怎样才能消除失真？

分析：由于该放大电路是由NPN管构成的共射组态电路，对图（b）所示输出信号波形出现了顶部失真。说明在三极管的集电极电压到了可能的最大值。显然，共射组态中，集电极电位可能的最大值是电源电压VCC，意味着出现失真时集电极电位等于电源电压。此时集电极电阻RC中没有电流流过。而集电极电流为零说明三极管工作在截至状态，所以图（b）的顶部失真为截至失真。由三极管输出特性曲线可知，出现截至失真说明电路的工作点设置过低，即ICQ较小而引起的。消除截至失真可提高工作点电流ICQ，电路上可通过改变基极偏置电阻RB，当

RB

RB减小时，基极电流增大，所以ICQIBQICEQ也将增大。同理分析图（c）所示输出波形说明集电极电位已经升到了可能的最低电位，而电

路中集电极可能的最低电位即为饱和压降UCES，所以此时三极管出现的失真为饱和失真。显然饱和失真是由于三极管的静态工作点设置偏高而造成的，所以可以通过增大RB而使IBQ减小，从而使ICQ变小，来消除饱和失真。

题3.7题图3.7电路的两个输出端分别接负载RL1、RL2。若三极管的80，试求：

①静态工作电流ICQ；

②电压放大倍数Au1uo1/ui及Au2uo2/ui；③两个输出端的输出电阻Ro1及Ro2。

IBQ

VCC

UBEQ

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分析：该电路分别接有两个输出no1和no2，而输入信号均在基极，uo1为发射级输出，构成共集电路组态，而uo2在集电极输出，构成共射极组态。

（1）静态工作点与输出端的接法无关。由于输出均有隔直电容。其直流通路如下图：

VCC12V

RB173

RB247

(2)交流通路及微变等效电路如图：

RB247

VCC124.7V

RR7347UB1B2B

UBUBEQ4.70.7IEQ2mA

ICQRE2

IEQ2IBQ25A

80

UCEQVCCICQ(RCRE)102(22)2V

＝

26

rberbb(1)

IEQ

26

200(180)＝1.25K

2

RO1RE||

uo1(1)(RE||RL)Au1

uirbe(1)(RE||RL)(180)（2||10)0.991.25(180)(2||10)

RC

uo2Au2

uirbe(1)RE

80(2||10)

0.99

1.25(180)(2||10)Au1与Au2模值相等，但相位相反！

（3）

rsrbe

1，此题中因无信号源内阻，若将ui短路，则rs＝0

rbe

161,Ro2RC2K

RO1RE||

题3.13题图3.13场效应管放大电路中，FET的UGSoff2V，IDSS1mA：

①为使静态时

IDQ0.64mA

，源极电阻

RS应选多大？

②求电压放大倍数③若

Au，输入电阻Ri，输出电阻Ro；

C3虚焊开路，则Au、Ri、Ro为多少？

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解：此题与3.12中的（3）相类似首先求静态工作点，确定UGSQ和IDQ

UGQ

RQ2RQ1RQ2

VDDIDQ(RS1RS2)20.54IDQ

UGSQ2UGS2

IDQIDSS(1)6(1)

UGS(off)2

UGSQ0.32VUGSQ4.9V

①DQ

由电路

I

4.3mA

可

知

②，漏

IDQ12.8mA

极

极

限

电

流

为

IDmax

所以其次组数据不合题意。

VDD

5.65mA

RDRS1RS2

uo

gm

2IDSSuGSID

(1)UGSUGS(off)UGS(off)

2UGS(off)

IDIDSS

2

64.35.1mA/V2

RiRG3RG1||RG2

RoRD3K

uogmRD8.7Au

ui1gmRS

1M90K||10K1M

题3.18在题图3.18中，VDD40V，Rg1M，Rd12k，R1R2500，场效应管的UGSoff6V，IDSS6mA，rdsRd，各电容都足够大。求电路静态工作点IDQ、UGSQ、UDSQ，并求Au1uo1ui、Au2uo2ui和输出电阻Ro1、Ro2。

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解：

此题为N-JFET放大电路，采用自给式偏压方式，从uo1输出时形成共源极组态放大电路，而从uo2输出时形成共漏组态放大电路。

uo1

UGSQIDQ(R1R2)IDQ

①

IDQIDSS(1

UGSQ2UGS2

)6(1)

UGS(off)6

②

联立①②解得：

UGSQ2.3V

①

UGSQ15.7V

②

IDQ2.3mAIDQ15.7mA

其次组解不满足题意，由于

交流通路如下图

IDSS6mA

UGQVDDIDQ(RDR1R2)10.1V

uo1gmRDAu1

ui1gmRS

22ID

II62.31.24mA/VgmDDSS

UGS(off)6UGS

而＝9.2A

u1

uo2gmR1＝0.38Au2

ui1gmR1

Ro1RD1.2K

1

Ro2R1||0.31K

gm

第四章例题分析

题4.2如题图4.2所示为两级放大电路：①画出放大器微变等效电路；②求电压增益

Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。

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题图4.2

解：①放大器的微变等效电路为：

②由图可得，两级放大电路的第一级为共集电极放大电路，它的电压放大倍数

Au1接近于1，

整个放大器的电压放大倍数取决于它的其次级，也就是共发射级放大电路的电压放大倍数。放大器的静态工作点为：

VCCRB1IB1QUBEQ11IB1QRE10

IB1Q9.8uA

UB2

，

IE1Q0.5mA

RB3

VCC8.26V

RB2RB3

I