模拟电子技术基础教案剖析

课程名称:模拟电子技术基础任课教师:王霞职称:助教课程性质:专业必修课云南民族大学教案章、半导体器件(1)掌握模拟电子技术的基本概念，基本原理和基本分析方法。(2)初步学习从实际电路上升为“模型电路”的方法。(3)为后续课程打下基础。(4)培养学生分析问题和解决问题的能力。(1)内容更接近工程实际。(2)发展十分迅速的课程。(3)实践性很强的课程件组成的实际电路的分析方法和电路设计基础。模拟电路是一门工程型、技术型、(1)牢固地掌握基本概念、基本理论和基本分析方法。(2)从实际出放，抓主要矛盾，简化问题，灵活使用基本分析方法解决问题。(3)学习模拟电子技术基础的目的是为了指导实际。一章半导体器件半导体的特性一、本征半导体的结构特点【教学方法】用简洁，同学们易懂的语言，不惜时间讲清楚半导体内部导电的物理概念。特【课堂小结】子的概本节中的有关概念：【课堂讨论】云南民族大学教案一、讲授章节名称：第一章、半导体器件：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：多媒体与黑板板书相结合1.2半导体二极管压(1)正向特性(2)反向特性4.最高工作频率fM(1)稳压管必须工作在反向击穿区(2)稳压管应与负载RL并联，(3)必须限制流过稳压管的电流IZ二极管的等效电路(或称为等效模型)2)简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直3)小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将【教学方法】【课堂小结】【课堂讨论】云南民族大学教案、实例教学法3.2三极管中载流子的运动和电流分配关系在发射结正偏电压作用下，发射区大量电子向基区发射。电子在基区中边扩散边复合，因基区掺杂浓度近少，被复合的电子很少，绝大1.输入特性i=f(u)BBEu=常数2.输出特性i=f(u)BCCEi=常数B三种不同工作区外部的条件和特点I≈0CVVC＞VB＞VEBEBCV＞BEBCVC＜VB＜VEVIC≈βIBV＝VCECES2.反向饱和电流3.极限参数【教学方法】分析问题时，突出三极管的内部制造工艺特点，在外部发射结正偏和集电结反【课堂小结】本节讲解了三极管的结构，三极管内部载流子的运动和电流分配关系和三极管【课堂讨论】用两个普通二极管背靠背连接起来，构成一个所谓的三极管，这个三极管能实云南民族大学教案一、讲授章一、讲授章节名称：第二章、放大电路的基本原理和分析方法、实例教学法2.1放大的概念所有的谐波总量与基波成分之比:4.输入电阻5.输出电阻6.通频带频和低频段分别下降至中频放大倍数的0.707倍时所包括的频率7.最大输出功率与效率2.3单管共射极放大电路2.3.2单管共射放大电路的工作原理1.定性分析:(2)Δui能够传送到三极管的基极回路,产生相应的ΔiB，3.原理电路缺点:【教学方法】【课堂小结】本节讲解了放大的基本概念单管共射极放大电路的组成和工作原理，要求同学路的组成。【课堂讨论】云云南民族大学教案一、讲授章节名称：第二章、放大电路的基本原理和分析方法、实例教学法法画直流通路的原则：电容相当于开路、电感相当于短路2.交流通路画交流通路的原则：电容和理想电压源相当于短路，电感和理想电流源相当于近似估算输入输出特性曲线上对应一个点Q点。硅管UBEQ=(0.6~0.8)V锗管UBEQ=(0.1~0.3)V态。CECCL(1)用交流负载线研究放大器动态范围(3)(3)用图解法分析非线性失真(4)用图解法估算最大输出幅度(1)画输出回路的直流负载线； (2)估算IBQ，确定Q点，得到ICQ和UCEQ； (3)画交流负载线；(4)求电压放大倍数。由放大电路输出回路电压方程所确定的直线称为负载线。由直流通路确定的负载线为直流负载线；由交流通路确定的负载线为交流负载线，可通过Q、载线与交流负载线是同一条直线；而对于阻容耦合放大电路，只有在空载情况下，【教学方法】1、温故而知新，从复习电路分析掌握的电容、电感、电压源的基本特性引出用多媒体教学的突出优点－图形教学的方法讲解图解法。【课堂小结】本节讲解了画直流通路和交流通路的原则，正确地画出直流通路和交流通路，云南民族大学教案1、简化的h参数微变等效电路(以共射接法三极管为例)(1)三极管的等效电路rr(2)简化的h参数微变等效电路(以共射接法三极管为例)(1)输入电阻：R=ui=R/riibbei(2)输出电阻：uR=0必R0i00i (3)电压放大倍数：(1)确定放大电路的静态工作点Q，(2)求出Q点处的β和rbe，(3)画出放大电路的微变等效电路，(4)列出电路方程并求解。小结:4.适合分析工作在大信号状态下的放大电路。无法分析复杂电路和高频小工作信号。电路法3.不能分析最大输出幅度。【教学方法】】】云南民族大学教案.2.5静态工作点的稳定问题作点移近饱和区，使输出波形产生饱和失真。引起静态工作点u=b1VbR+RCCb1b2Re愈大，电路的温度稳定性愈好，但将影响输出电压幅度。(1)电压放大倍数Au=u0=r+(1+e)R'1ibee(2)电流放大倍数iiiA=i0=i0=(1+iiiii(3)输入电阻(4)输出电阻【教学方法】半导体器件一个重要问题是参数受温度影响较严重，将引起静态工作点不稳【课堂小结】本节详细地讲解了分压式静态工作点稳定电路和共集电极放大电路的基本特性，射极输出器是一个重要而特殊的单元电路，介绍了它的重要应用。【课堂讨论】射极输出器与共射放大器比较，它有哪些特性，如何利用它？云南民族大学教案原理和分析方法放大电路的耦合方式和多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻的教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：多媒体与黑板板书相结合(1)微变等效电路(2)电流放大倍数iiii (3)电压放大倍数iiii (3)电压放大倍数uR'A=0=Luuribe(4)输入电阻如不考虑Re的作用：R=r/1+ibeibee(4)输出电阻如不考虑Rc的作用：R=r(1+)r0cbce考虑Rc的作用：R=r//RR0cbCC3.6.3三种基本组态的比较VT2集电极的有效电压变化范围将减小，随着级数增加，基极和集电极电压PNP常被用于分立或。uU1U2UN2.输入电阻和输出电阻计算时注意与后级或前级的参数，输入、输出级参数主要考虑输入电阻和输出教学方法】云南民族大学教案响应宽的定性关系。2、单管共射放大电路fL、fH与电路参数间的定性关系。、实例教学法3.1频率响应的一般概念响应和相频响应频率响应(频率特性)：放大电路对不同频率信号的稳态响应。。频率、上限频率和通频带BW=fH－fL产生频率失真的原因是:对数频率特性)，其横坐标为频率f，幅频特性的纵坐标为20lgA.，单位为分贝(dB)；相频特性的纵坐标是相角φ，不取对数。u三极管的频率参数03.3单管共射放大电路的频率响应型高频小信号模型率响应3.3.3直接耦合单管共射放大电路的频率响应3.4多级放大电路的频率响应。uuu2uNuuu2uN=++…+n云南民族大学教案、实例教学法根据负载要求，提供足够的输出功率。在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。1P=UI0m2cmcm放大电路的效率可表示为n=P/PV2、放大电路中三极管的工作状态在功率放大电路中，三极管工作在大信号状态，使得管子的特性曲线的非线性甲类(A)，导通角＝360°乙类(B)，导通角＝180°甲乙类(AB)，导通角>180°丙类(C)，导通角<180°丁类(C)，导通角<180°OTL乙类互补对称电路CCCCCCCC2.OTL甲乙类互补对称电路C3.OCL甲乙类互补对称电路两个三极管的发射极直接连到负载电阻上，如果静态工作点失调或电路内元器云南民族大学教案教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：多媒体与黑板板书相结合.4.2.2互补对称电路重要参数的估算OCL(1)最大输出功率(2)效率P4V(3)功率三极管的极限参数VI>CCCMRL2.OTL互补对称电路主要参数的估算U>2V(BR)CEOCC(1)最大输出功率V2VLP4V(3)功率三极管的极限参数V集电极最大允许电流ICM：IL4.3采用复合管的互补对称放大电路(1)在前后两个三极管的连接关系上，应保证前级三极管的输出电流与后级致。(1)由NPN管组成等效NPN型复合管(4)由PNP管和NPN个组成【教学方法】【课堂小结】 云南民族大学教案3、为了使同学们在学完第一~四章的内容后，能熟练掌握二极管、三极管和放大2、电路中的二极管工作状态(导通与截止)判断，二极管的箝位与限幅作用；、实例教学法4.4集成功率放大器4.4.1集成功率放大器的电路组成4.4.2集成功率放大器的主要技术指标4.4.3集成功率放大器的引脚和典型接法【教学方法】； 云南民族大学教案路、实例教学法5.1集成放大电路的特点。用三极管代替电阻，尤其是大电阻。5.2集成运放的主要技术指标指标(1)开环差模电压增益Aod(2)输入失调电压UIo(3)输入失调电压温漂αUIO(4)输入失调电流IIO(5)输入失调电流温漂αIIO(6)输入偏置电流IIB(7)差模输入电阻rid(8)共模抑制比KCMR(9)最大共模输入电压UIcm(10)最大差模输入电压UIdm(11)-3dB带宽fH(12)单位增益带宽BWG(13)转换速率SR5.3集成运放的基本组成部分.3.1偏置电路1.基本镜像电流源II=CCBE1C2REFRRI1I23.微电流源【教学方法】论】集成电路与单元电路之间的关系－已是集成电路时代，还学习单元电路干什 云南民族大学教案路1.基本形式差分放大电路(1)电路组成 (2)差模输入电压和共模输入电压实际上，在差分放大电路的两个输入端加上任意大小、任意极性的输入电压idI1I2ic2I1I2(3)差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比差模电压放大倍数Ad：uA=0=AduudiuA=0=0u2.长尾式差分放大电路e.4输出级提供足够的输出功率以满足负载的需要，应具有较低的输出电阻，以增强带负【教学方法】运放是一个性能优越的直流放大器,怎样才能实现,是同学们学习电路第一次遇到的问题。采用将复杂问题分解，分步完成，再组合成系统完成任务。课堂小结】作点和差分放大器差模电压放大倍数、差课堂讨论】 云南民族大学教案路教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法段：多媒体与黑板板书相结合.5.4集成运放的典型电路明白每部分电路的特殊任务、电路组成，如何让它的性能发挥到极值，与其它否有潜力可挖。5.5各类集成运放的性能特点5.6集成运放使用中的几个具体问题1.不能调零2.漂移现象严重3.产生自激振荡质量合格的器件外，电路中采用一定的保护措施。3.输出端错接保护引起过流或造成损坏。 云南民族大学教案反馈、实例教学法.6.1反馈的基本概念什么是反馈?反馈的定义：将放大电路的输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部，输入回路中。6.1.2反馈的分类1.正反馈和负反馈大2.直流反馈和交流反馈【教学方法】简单明了。【课堂小结】本节介绍了反馈的定义和反馈的类型，重点放在了反馈类型的判断方面。一定 云南民族大学教案 云南民族大学教案反馈、实例教学法6.2.2反馈的方块图和一般表达式 云南民族大学教案反馈.6.3.1提高放大倍数的稳定性6.3.2减小非线性失真和抑制干扰线性失真3.3展宽频带大器的输入电阻的要求，希望输入电阻越大越好。aiaii【教学方法】【课堂小结】【课堂讨论】 云南民族大学教案反馈、实例教学法6.4.1利用关系式A.f估算闭环电压放大倍数式A.f中的A.f的含义和量纲，此处的A.f是广义放大倍数。A1F.fiA.f=0F.=fA.fi0XX.fiiif分析负反馈放大电路【教学方法】【课堂小结】的近似估算方法。 云南民族大学教案反馈、实例教学法6.5.1产生自激振荡的原因1.电容校正(又称为主极点校正)最低的放大级(时间常数最大)，通常可接在前级输出电阻和后级输入电阻都较高【教学方法】采用提出问题，逐步分析，提出解决问题的方法。首先复习产生振荡的条件，提出为什么负反馈变成了正反馈？再引出克服正反馈的办法。【课堂小结】【课堂讨论】负反馈的反馈深度越深，放大器越稳定，为什么深度负反馈又要产生不稳定， 云南民族大学教案电路、实例教学法7.1.1什么是理想运放1、开环差模电压增益Aod=∞但一般情况下，在分析集成运放的应用电路时,将实际的集成运放视为理想运0od+7.1.2理想运放工作在线性区时的特点7.1.3理想运放工作在非线性区时的特点【教学方法】【课堂小结】本节介绍了什么是理想放大器？理想运放工作在线性区时的特点和理想运放工作在非线性区时的特点。重点学习了“虚短”、“虚断”和“虚地”的概念。 云南民族大学教案路、实例教学法2.工作原理差分比例运算电路教学方法】课堂小结】课堂讨论】据放大器为什么是一个性能十分优越的放大器？(图7.2.5) 云南民族大学教案路掌握反相/同相求和电路的组成和工作原理,积分电路的组成/工作原理及应用。、实例教学法7.3.1反相输入求和电路阻平衡,R´2.工作原理又因“虚地”，则电路实质：利用“虚地”和“虚断”，通过各路输入电流相加来实现输优点：调节灵活方便；共模电压很小；实际工作中应用广泛。和电路(1)波形变换(2)移相学方法】堂小结】本节重点讨论反相/同相求和电路的组成和工作原理,积分电路的组成/工作原【课堂讨论】用集成运放完成运算电路设计。讨论习题7－10 云南民族大学教案路、实例教学法7.4积分和微分电路7.4.1积分电路ICICICICCI∴i=uCIocCcCRRCI7.4.2微分电路2.微分电路的应用(1)波形变换(2)移相7.5对数和指数电路7.5.1对数电路2.用三极管组成的对数运算电路馈支路，可以获得较大的工作范围。3.集成对数运算电路7.5.2指数电路【教学方法】【课堂小结】【课堂讨论】 云南民族大学教案 云南民族大学教案电路。、实例教学法9.1正弦波振荡电路的分析方法X,=XXiif此时，没有输入信号，而输出端却得到了一个正弦波信号。产生正弦波振荡的条件：当Uf=Ui时，可产生自激。foiAF相位条件：意味着振荡电路必须是正反馈。当在低频或高频区的某一频率下，满足该条件时，即附加相移为(2n+1)π(n=0,1,2…)，此时反馈信号相位与中频时相反，负反馈变成了正反馈，从而产生了自激振荡，这种现象应设法消除。而正弦波振荡是有意识地接成正反馈，使反馈信fi正弦波振荡器命名RCLC(石英晶体)低频高频振荡频率非常稳定1MHZ以下1MHZ以上点；ff0分量。f，且云南民族大学教案AF六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法段：多媒体与黑板板书相结合放大电路——集成运放A；RC；F稳幅环节——R与R’组成的负反馈电路。FR2.U.Z1+jRC2F=U.f=Z+2Z=12212R1+jC+1+jRC1221=(1+R1+C2)+j(RC1)RC12RC212113+j(0)0132+(0)200=arctg0F3当==0RC31f=fFF.=13RufRA=1ufRR>2RF二、振荡频率与起振条件1.振荡频率F=Rf必1R+R05RCF2.起振条件1且满足，则电路可以起振，并产生比较稳9.2.2其他形式的RC振荡电路AR>12R。F1f05RC二、双T选频网络振荡电路FAff时，双T网络的相移为=180。；反相比例运放的相移=180。FA表9-1三种RC振荡电路的比较云云南民族大学教案路、实例教学法9.3LC正弦波振荡电路9.3.1LC并联电路的特性Y=joC+R+oL=R2+L)2+joC当oCo0L=0电路发生并联谐振。0-R2+(oL)200LCLZLZ0Y0YZ21+jQ(10)2RLCRLC()2+1L0LQ=0R1必0LC1f必f2几LC1发生并联谐振时，jC(R+jL)Z=必1j+R+jL回路等效阻抗：CL1+j(1)R2LC1C1R+j(L)C入电流极小。C0R2+(L)20I.=RU.R2+(L)20I.=QI.C必>>I.必>>CLLCCLL2振荡频率1f必frRC>rRCM一、电路组成用瞬时极性判断为正反馈，所以满足自激振荡的相二、振荡频率和起振条件振荡频率图9.3.3变压器反馈式振荡电路1f==f02几LC2几1(L+L+2M)C12起振条件211f==f02几LCCC2几L12起振条件Cr起振条件Cr121振荡频率1f必f01图9.3.52几L.111++CCC1f02LC表9-2各种LC振荡电路的比较 云南民族大学教案路、实例教学法9.4石英晶体振荡器1f=s2LC频率f=p1CC=fsL00CC0f必f0C(C+C(C+C,)0CCC,=12C+C01f必=f02几LCs为纯电阻，此时正反馈最强，相移为零，电0s0s99.4.4串联型石英晶体振荡电.5非正弦波发生电路2RT=2(R+R,)Cln(1+1)2WR2R+R+RZ12CCCCRu(0)=+1UCR+RZ12CZ2四、占空比可调的矩形波发生电路使电容的充、放电时间常数不同且可调，即可使矩形波发生器的占空比可调。充电时间T1，放电时间T2，占空比DR2RRCU=1UT=1WomRZ1R222RT=2(R+R)Cln(1+1)1WR2TR+RD=1=WT2R+RW二、工作原理RRRu=1u+2u+R+Ro1R+Ro12当u+=u-=0时，滞回比较器的输期RU=1UomRZ2振荡周期4RCU4RRCT=4om=14U