《电子线路》教学指南Word下载.docx

《电子线路》教学指南Word下载.docx

《《电子线路》教学指南Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电子线路》教学指南Word下载.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

时序逻辑电路的分析；

中大规模集成电路的结构及应用；

555定时器在波形产生中的应用。

数字电路部分的主要难点是：

逻辑代数的化简，TTL逻辑门电路的工作原理及外部特性；

触发器的工作原理及特性，时序逻辑电路的分析等。

解决办法：

对于上述描述的课程的重点和难点，解决的最终目的是使学生能够有效地、高效地掌握该内容。

通过教学内容的优化组合，突出实用性和先进性，突出“强调动手、加强实践、培养兴趣、积极创新”的理念，实施循序渐进，从单一电路到系统电路设计的教学模式，实施了“基础→综合→系统→创新”的教学体系，打破了以往只重视基础内容的教学模式。

“基础→综合→系统→创新”的教学体系，就是强调基本概念、基础内容，但不局限；

在教学过程中引导学生根据基本内容综合基本知识，升华基本规律，结合工程应用，达到举一反三，使大多数同学能够掌握教材基本内容和重点内容；

教学内容各模块基本掌握的情况下，教师注重从系统整体分析的角度出发，从更高层次让学生进一步掌握基本内容和重点内容，使学习优秀的同学能够利用基本知识，从系统角度分析教学内容各模块，最终实现学习方法创新及基本教学内容在创新实践中的应用。

在教学过程中，强调尊重学生的主体作用和主动精神，注重开发学生的潜能，重点开展互动教学，同时注意分层次因材施教，活跃教学气氛，激发学生的求知欲和潜质，引导学生主动学习。

根据上述基本思想，在实际的教学中，课程组主要通过三种渠道和方式来贯彻落实：

（1）课堂教学过程中，教师首先在重点、难点内容备课上下工夫，充分理解该问题的内涵，总结问题的规律性，深入浅出解释问题，突出概念，讲清思路。

在难点上，用几种方法对比介绍，找出突破口。

同时，根据已往学生容易出现的问题，结合多媒体教学手段，利用多媒体动画效果，形象地向学生演示电路内部结构及输入输出信号的动态变化，增强学生对该问题的感性认识。

在理论教学平时成绩考核中，主要包括学生平时作业情况和各章节小结、考试，重点改革是每章要求学生必须小结，提高学生基本功；

（2）在布置课后作业时，加大重点、难点尤其既是重点又是难点内容方面的习题，同时在习题讲解时突出强调该内容在实际中的应用，通过工程训练来使学生进一步认识和学习该问题；

（3）在实验教学中，尤其是在必做实验内容的安排上，进一步设置与重点、难点相关的内容，学生通过直观实验结果来完全理解该问题的内涵。

3．教学提要

第1章半导体器件

教学要求

本章是本书的开始篇。

半导体器件是电子线路最基本的部分，各种电子线路的工作原理及所具备的不同功能，都与电子线路中所用的半导体器件的类型、性能、工作状态等的不同直接有关。

因此，熟悉并掌握半导体器件的基本知识，就成为学习与应用电子线路的关键所在。

本章教学要求：

（1）了解半导体的基本知识，本征半导体；

掺杂半导体；

掌握PN结的基本特性。

（2）理解半导体二极管的伏安特性和主要参数；

了解几种常用的二极管：

硅稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。

（3）掌握半导体三极管中的电流分配关系；

理解半导体三极的放大作用，共发射极电路的输入、输出特性曲线，主要参数及温度对参数的影响。

（4）了解MOS管的工作原理、特性曲线和主要参数。

重点：

PN结的单向导电特性、二极管、三极管、场效应管伏安特性和主要参数，三极管放大作用。

教学建议：

关于二极管正向偏置导通、反向偏置截止，可增加一些练习，本征半导体、P型半导体、N型半导体等可略讲、或不讲的。

有条件的可演示或让学生用晶体管特性图示仪看输出特性曲线并测三极管主要参数

本章提要与分析

教学本章内容时，应使读者了解和掌握下列基本概念：

*1.半导体的基本知识

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。

本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体。

半导体的导电能力取决于其内部载流子的多少，半导体有电子与空穴两种载流子。

本征半导体有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。

本征半导体在热激发条件下仅有少数价电子获得足够能量形成电子空穴对，因此，载流子的数量少，导电能力差，且受温度的影响大。

杂质半导体中多数浓度取决于所掺杂质的多少，按所掺杂质元素的不同分为P型半导体和N型半导体。

2．PN结的单向导电特性。

当PN结两端加正向电压（即正向偏置）时，PN结变窄，PN结正向电阻很小，将形成较大的正向电流，此时PN结处于导通状态；

反之，当PN结加反向电压时（即反向偏置），PN结变宽，PN结呈现反向电阻很大，因而反向电流很小，PN结处于截止状态。

由于PN结具有单向导电特性，因此广泛用在整流、检波等各种电路中。

3．晶体二极管是由一个PN结两端加上电极引线做成管芯，并以管壳封装加固而成，因此，单向导电性是晶体二极管最重要的特性。

晶体二极管常用伏安特性曲线表示其性能，它由正向特性和反向特性两部分组成。

学习时应注意如下几点：

1）在正向特性的起始部分，二极管呈现很大的电阻处于截止状态，这个范围称为死区，对应的电压，称为门坎电压Uth。

当正向电压大于门坎电压后，正向电流随正向电压的上升而急剧上升，二极管正向电阻变得很小而处于导通状态。

应当注意：

二极管的死区电压，硅管约为0.5伏，锗管约为0.1V；

二极管的导通电压，硅管约为0.7V，锗管约0.3V，它不同于门坎电压Uth。

2）在反向特性部分，当反向电压不超过某一范围时，反向电流很小且不随反向电压变化，只有反向电压增加到某一数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿，对应的反向电压称为反向击穿电压。

PN结击穿时电流很大，电压很高，因而消耗在PN结上的功率很大，容易使PN结发热超过它的耗散功率，从而烧毁晶体二极管。

3）伏安特性与温度的关系。

当加反向电压时，由于少数载流子的浓度是由温度决定的，所以温度上升时，反向饱和电流就增大，且随温度上升增加很快，而反向击穿电压就要下降；

在正向特性部分，温度升高时，在同样的电流下，所需施加的正向电压可以减小。

4）为了分析与计算的方便，常常假设二极管是理想的，即把晶体二极管的特性理想化，认为二极管的正向电阻为零，而反向电阻为无穷大，且忽略正向压降和反向电流，读者学习时应注意这一点。

5）晶体二极管的主要参数有最大整流电流IFM、最高反向工作电压URM和最大反向电流IRM。

其中最大整流电流和最高反向工作电压两个参数是合理选择和使用二极管的主要依据。

应当注意最高反向工作电压和反向击穿电压的区别，最高反向工作电压是确保二极管安全工作所允许使用的电压值，约为反向击穿电压的一半。

4．稳压二极管是一种特殊的二极管，利用它在反向击穿状态下的恒压特性，常用它来构成简单的稳压电路。

它的正向特性与普通二极管相似。

5．半导体三极管又称晶体三极管。

它有发射区、基区和集电区等三个区，各自引出的三个电极分别称为发射极，基极和集电极，分别用小写字母e、b、c表示。

发射区和基区之间的PN结称为发射结，集电区和基区之间PN结称为集电结。

晶体管按半导体材料可分为硅管和锗管，按PN结组合方式不同可分为PNP型和NPN型。

6．晶体管工作在放大状态时，通常在它的发射结加正向电压，集电结加反向电压，正常工作时发射结正向压降变化不大，硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。

7．晶体三极管的电流放大作用和电流分配关系是本章的重点内容，读者学习时应掌握下列基本概念：

（1）晶体三极管具有电流放大作用。

它是通过较小的基板电流iB的变化去控制较大的集电极电流iC的变化，这就是晶体三极管的电流放大作用，即基极的控制作用。

因此，晶体三极管是一种电流控制型器件。

（2）晶体三极管实现电流放大的条件

外部条件（偏置条件）是发射结正向偏置，集电结反向偏置。

即NPN型管要求UC>

UB>

UE；

PNP型管要求UE>

UC。

内部条件（工艺条件）是发射区掺杂浓度高，基区很薄且杂质浓度低，集电结面积大。

（3）三极管的电流分配关系

iE=iB+iCiC=βiB

8．晶体三极管的输入、输出特性曲线是用来说明管子特性的重要曲线，读者学习时应掌握下列基本概念：

（1）输入特性曲线是指在uCE一定时，iB=f（uBE）的关系曲线，它类似于二极管的正向特性，也存在门坎电压Uth及发射结正向压降，晶体管的输入特性是非线性的。

（2）输出特性曲线是指iB一定时，iC=f（uCE）的关系曲线。

我们通常把输出特性曲线分成截止、饱和、放大三个工作区来分析晶体三极管的工作状态。

当发射结和集电结均处于反向偏置时，晶体三极管处于截止状态；

当发射结和集电结均为正向偏置时，晶体三极管工作于饱和状态；

当发射结正向偏置、集电结反向偏置时，晶体三极管工作在放大状态。

（3）在放大区内iC=βiB，存在电流放大作用。

集电极电流iC仅受iB的控制，几乎与uCE无关，这时可以把三极管视为一个受基极电流iB控制的受控电流源。

9．晶体三极管的参数是选用三极管的重要依据。

β和

是共发射极交流和直流放大系数，一般

。

β是用来表示电流放大能力大小的参数，选用三极管时，其β值应恰当，一般β太大的管子工作稳定性较差；

ICBO、ICEO的大小反映三极管的温度稳定性的参数，温度上升时，ICBO、ICEO将增大，在实际应用时，希望ICBO越小越好，ICEO与ICBO有如下关系：

ICEO=（1+β）ICBO；

PCM、ICM、U（BR）CEO规定了三极管的安全运用范围，一般情况下，IC超过ICM一些晶体管不会损坏，只是β值会显著下降，影响放大质量，但晶体管工作时，是不允许同时达到ICM和U（BR）CEO，否则集电极功耗将大大超过PCM值，从而使晶体管损坏。

10．场效应管又称单极型晶体管，是一种电压控制型器件，具有高输入阻抗和低噪声等特点。

场效应管的特性曲线有转移特性曲线和输出特性曲线。

跨导表示场效应管放大能力的主要参数。

按其结构的不同可分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两类，每类都有P沟道和N沟道的区分。

绝缘栅场效应管按其工作状态又可以分为增强型和耗尽型两种

第2章放大电路的基本知识

一、教学要求

本章是模拟电子电路的基础篇，也是重点篇。

模拟电子电路主要研究如何不失真地放大信号，而单级放大电路是构成复杂电路（如多级放大电路、反馈放大电路及集成运放）的基础，本章有关单级放大电路的组成、技术指标、分析方法等内容，都将贯穿到后续章节去。

本章的教学要求是

（1）理解共发射极电路的组成、工作原理；

*了解共发射极电路的图解分析法。

（2）了解温度对静态工作点的影响；

掌握分压式偏置电路的工作原理和静态工作点的估算。

*（3）了解应用简化等效电路（rbe，β）计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的方法。

（4）了解共集电极电路和共基极电路的性能特点；

三种组态电路的性能比较。

（5）理解放大器的幅频特性、相频特性和通频带的概念。

放大电路的性能指标，静态工作点的分析计算，静态工作点的稳定。

难点：

共射极放大电路的图解分析，分压式偏置电路静态工作点的稳定过程。

二、内容提要与分析

本章是学习后面各章的基础，其主要内容如下：

1．放大的概念

在电子电路中，放大的对象是变化量，常用的测试信号是正弦波。

放大的本质是在输入信号的作用下，通过有源器件（晶体管、场效应管或运算放大器等）对直流电源的能量进行控制和转换，使负载从电源中获得的输出信号能量，比信号源向放大电路提供的能量大得多，因此放大的特征是功率放大，表现为输出电压大于输入电压，或输出电流大于输入电流，或二者兼而有之。

放大的前提是不失真，换言之，如果电路输出波形产生失真便谈不上放大。

2．放大电路的性能指标

（1）放大倍数或增益。

它表示放大器输出信号的变化量与输入信号的变化量之比，常用的三种：

电压放大倍数

，电流放大倍数

，功率放大倍数

，用以衡量放大电路的放大能力。

（2）输入电阻Ri：

从输入端看进去的交流等效电阻，反映放大电路从信号索取电流的大小。

（3）输出电阻Ro：

从输出端看进去的等效输出信号源的内阻，说明放大电路的带负载能力。

（4）下限、上限截止频率fL和fH及通频带fbw：

均为频率参数，反映放大电路对信号频率的适应能力。

3．放大电路的组成原则

（1）必须有放大电路的核心元件，即晶体管或场效应管。

（2）合适的直流电源包括与其它电路元件以保证晶体管工作在放大区、场效应管工作在恒流区，即建立起合适的静态工作点，并保证在放大信号时不失真。

（3）输入信号应能够有效地作用于有源器件的输入回路；

输出信号能够由负载获得。

4．放大电路的静态分析

学习放大器静态工作点内容时，读者应了解和掌握下列基本概念；

（1）放大器未加交流输入信号ui（即ui=0）时的工作状态，称为静态。

（2）静态时，放大电路中电流和电压均为直流，静态工作点可由放大电路的直流通路来分析和确定。

画直流通路的原则是：

放大电路中的电容视为开路，而电感视为短路，电压信号源视为短路。

静态工作点是指静态时的IB、IC、UCE，用IBQ、ICQ、UCEQ。

（3）静态工作点对放大器的放大倍数、信号失真均有影响。

选择合适的静态工作点，使放大电路工作在管子特性曲线的线性部分，使它能基本不失真地放大交流信号。

若静态工作点Q选得过高，易引起饱和失真；

反之，Q点选得过低，易引起截止失真。

（4）温度变化是静态工作点不稳定的主要原因、温度变化对晶体管的参数有如下影响

显然，温度变化最终导致集电极电流ICQ的变化，要使静态工作点稳定，必须稳定ICQ。

常用的稳定静态工作点的方法采用分压式偏置电路。

（5）放大电路的静态工作点可采用图解法与估算法进行。

5．放大电路的动态分析

在学习放大电路放大交流信号时，读者应了解和掌握下列基本概念：

（1）放大电路加有交流输入信号ui（ui≠0）时的工作状态，称为动态。

（2）放大电路工作在动态时，电路中的各种电流、电压信号，既有直流分量，又有交流分量，直流分量和交流分量是叠加在一起的。

为了分析方便起见，我们通常将放大电路中直流分量与交流分量分开分析，直流分量由放大电路的直流通路决定，交流分量则由放大电路的交流通路进行分析。

（3）交流通路是指在交流输入信号的作用下，交流流通的途径，用于放大电路的动态分析。

画交流通路的原则是：

容量大的电容（如耦合电容和旁路电容）视为短路，无内阻的直流电压源视为短路。

（4）放大电路的动态分析常用的方法有图解法和微变等效电路法。

图解法一般适于分析输出幅度较大而工作频率不太高的情况，多用于分析最大不失真输出电压和失真情况，而微变等效电路法只适用于低频小信号交流分量作用于放大电路时其动态技术指标的计算，且前提是假定放大电路已经有合适的静态工作点。

6．晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法。

在三种放大电路中，共射极放大电路既有电流放大作用又有电压放大作用，输入电阻居中，输出电阻较大，适用于一般放大；

共集电极放大电路只放大电流而不放大电压，因输入电阻高而常做为多级放大电路的输入级，因输出电阻低（带负载能力强）而常作为多级放大电路的输出级，因电压放大倍数接近于1而用于信号的跟随；

共基极放大电路只放大电压而不放大电流，输入电阻小，高频特性好，适用组成宽带放大电路。

第3章直接耦合放大电路和集成运算放大器

本章的教学要求

本章是基本放大器知识的延伸。

直接耦合放大电路是集成运算放大器的基础，而运算放大器又是组成电子电路的基本单元，其应用相当广泛。

（1）了解差分放大器的电路特点，工作原理，了解差模信号与共模信号、失调与调零的概念。

（2）了解集成电路的类型、特点及发展概况。

（3）了解集成运算放大器内部组成及主要参数。

差动放大电路的组成和工作原理，集成运放的特点。

差动电路的计算及运放的工作原理。

内容提要与分析

1．用来放大缓慢变化的信号或直流变化量的放大器称为直流放大器。

直流放大器既可以放大直流信号，也可以放大交流信号。

2．直流放大器级间采用直接耦合方式，因此存在前后级静态工作点相互影响和零点漂移两个主要问题。

3．解决前后级静态工作点相互影响的问题的主要措施是：

提高后一级晶体管发射极电位（对PNP管应降低）。

4．零点漂移

（1）什么是零点漂移

直流放大器输入信号为零时（输入端对地短路），输出电压偏离其起始值的现象称为零点漂移，简称零漂。

（2）产生零点漂移的原因是什么？

造成零点漂移的原因是：

晶体管参数ICEO、UBE、β随温度变化而变化，电源电压的波动，电路元件的老化等引起晶体管工作点的变化。

其中温度的变化是产生零点漂移的主要原因。

（3）抑制零点漂移的措施

可以采用热敏电阻进行温度补偿来抑制零漂。

但由于热敏电阻的温度特性不可能与晶体管的温度特性完全一致，所以很难得到满意的效果。

抑制零点漂移的有效电路是采用差动放大器。

5．差动放大电路

（1）基本概念：

①差模输入

在差动放大电路两输入端分别加入大小相等而极性相反的信号，即ui1=-ui2，这种输入模式称为差模输入。

而输入端之间的信号之差称为差模信号，用uid表示，即uid=ui1-ui2=2ui1，则

②共模输入

差动放大电路的两输入端输入大小相等、极性也相同的信号，即ui1=ui2，这种输入模式称为共模输入，它们对地的信号称为共模信号，用uic表示，uic=ui1=ui2。

③差模放大倍数Aud、共模放大倍数Auc和共模抑制比KCMR

输入差模信号时的放大倍数称为差模放大倍数，记作Aud，定义为

式中uod是uid作用下的输出电压。

在共模信号作用下放大电路的放大倍数称为共模放大倍数，记作Auc，定义为

式中uic是共模输入信号，uoc是uic作用下的输出电压。

它们可以是缓慢变化的信号，也可以是正弦交流信号。

为了综合考察差动放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力，通常用共模抑制比作为差动放大电路的性能指标，记作KCMR，定义为

其值愈大，说明性能愈好。

（2）差动放大电路

①基本的差动放大电路

基本差动放大电路仅靠电路的对称性，在双端输出的差放电路两管集电极输出端抑制零漂，但对每个管子的集电极电位的零漂并未受到抑制，如果采用单端输出，零漂问题就无法解决。

即使是双端输出，由于实际电路不可能完全对称，当输入共模信号时，两个输出端对地的电压就有较大差异，虽然双端输出能抵消部分共模部分，但仍有较大共模输出。

②带公共发射极电阻Re的差动放大电路

为了进一步提高放大器抑制零漂的能力，通常采用带有公共发射极电阻Re的差动放大电路。

Re对共模信号（零漂）起负反馈作用，但对差模信号不起作用，不影响电路的电压放大倍数，因此，差模信号输入时，可视作短路。

输助电源VEE的作用是：

用来抵偿Re两端的直流电压降，从而使放大器获得合适的静态工作点。

电位器RP的作用是：

用以调整电路的对称性，使输入为零时输出也为零。

RP对差模信号也有负反馈作用，因此，当输入差模信号时，RP的作用不能忽略。

③具有恒流源的差动放大电路

为了提高共模抑制比，双端输出和单端输出的差动放大电路均要尽可能地增大共模反馈电阻Re的值。

但是过大的Re，将使负电源VEE的电压值大大提高，否则就得不到合适的静态工作点。

为了解决这一矛盾，我们通常利用晶体管的恒流特性，用晶体管作恒流源代替电阻Re，即构成了恒流源差动放大电路。

恒流源差动放大电路具有很强的共模负反馈作用，使电路具有更强的抑制共模信号的能力。

④差动放大电路的连接方式

差动放大电路共有两个输入端和两个输出端，按照信号输入、输出方式不同，可以组成双端输入——双端输出、单端输入——双端输出、双端输入——单端输出、单端输入——单端输出。

差动放大电路的差模电压放大倍数只与输出方式有关，而与输入方式无关，即输入方式无论是单端输入还是双端输入，只要是双端输出，差动放大电路的差模电压放大倍数就等于单管放大电路的电压放大倍数；

凡是单端输出，差动放大电路的差模电压放大倍数只等于单管放大电路电压放大倍数的一半。

6．集成运算放大电路实际上是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多组直接耦合放大电路。

通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四部分组成。

第4章放大电路中的负反馈

一、本章教学要求

本章主要讲述了反馈的基本概念、负反馈放大电路的分类及方框图、负反馈对放大电路性能的影响等问题，阐明了反馈的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、负反馈放大电路自激振荡的消除方法等。

（1）掌握反馈的概念和负反馈放大器的分类。

（2）了解具有反馈时放大电路放大倍数的一般表达式及反馈深度的概念。

（3）了解负反馈对放大电路性能的影响。

负反馈的基本概念，反馈类型的判断。

反馈概念的建立，反馈的类型判断。

1．反馈的基本概念在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（输入电压或输入电流）的措施称为反馈。

2．反馈的分类若反馈的结果使输出量的变化（或净入量）减小，则称之为负反馈；

反之，则称为正反馈。

若反馈只存在于直流通路，则称为直流反馈；

若反馈只存在于交流通路，则称为交流反馈；

若反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，则称为交、直流反馈。

若反馈量与输出电压成正比则称为电压反馈；

若反馈量与输出电流成正比则称为电流反馈。

若输入量、反馈量和净输入量以电压形式相叠加，则称之为串联反馈；

若输入量、反馈量和净输入量以电流形式相叠加，则称之为并联反馈。

3．反馈组态的判别

（1）有无反馈的判别

看输入、输出回路之间是否存在反馈通路，即有无起联系作用的反馈元件，有，则存在反馈，否则没有反馈。

（2）交、直流反馈的判别

电路中存在反馈，如果反馈信号仅有直流成分，则为直流反馈。

如果反馈信号仅有交流成分，则为交流以反馈。

当反馈信号中交直流成分兼而有之，则为交、直流反馈。

（3）电压反馈和电流反馈的判别

电压反馈，反馈信号取自输出电压，反馈量Xf与输出电压Uo成正比，即Xf∝Uo；

电流反馈，反馈信号Xf取自输出电流Io，即Xf∝Io。

也可用输出端短路的办法判断：

今输出电压Uo=0，若反馈仍存在，则为电流反馈；

若反馈不存在，则为电压反馈。

（4）串联反馈和并联反馈的判别

令反馈节点对地短路，若输入信号存在则为串联反馈；

若输入信号不存在则为并联反馈。

从电路结构来看，输入信号与反馈信号加在放大电路的不同输入端为串联反馈；

输入