电子技术课(精选6篇)
篇1:电子技术课
姓名
居住地:
电 话:
E-mail:
学 历:
专 业:电子技术
学 校:
自我评价
求职意向
电脑能力:
所获奖项
社会经验
校内职务
语言能力
英语(良好):听说(良好),读写(良好)
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篇2:电子技术课
题目:电子商务存在隐患及防治措施
系部:信息工程系
专业:电子商务
班级:120502
学号:12050214
姓名:乔彪 成绩:
日期:2014年11月6日
随着电子商务不断的扩大影响,势必将成为一种新型的交易模式走入人们日常生活,计算机技术与其是密不可分,相辅相成的。电子商务的发展将带动计算机技术应用的更加广泛,计算机技术的进步将推动电子商务的蓬勃发展。而其在发展的过程中安全问题也变得越来越突出,可以说,没有安全就没有电子商务。
一、电子商务网络的安全隐患
1.窃取信息。交易双方进行交易的 内容 被第三方窃取。(2)交易一方提供给另一方使用的文件被第三方非法使用。
2.篡改信息。电子的交易信息在网络传输的过程中,可能被他人非法的修改、删除这样就使信息失去了真实性和完整性。
3.假冒。第三方可以冒充合法用户发送假冒的信息或者主动获取信息,有可能假冒一方的信誊或盗取被假冒一方的交易成果等。
4.恶意破坏。由于攻击者可以接入网络,则可能对网络中的信息进行修改,掌握网上的机要信息,甚至可以潜入网络内部,破坏网络的硬件或软件而导致交易信息传递丢失与谬误。计算机网络本身容易遭到一些恶意程序的破坏,而使电子商务信息遭到破坏。
二、电子商务的安全要求
1.交易者身份的可认证性。
在传统的交易中,交易双方往往是面对面进行活动的,这样很容易确认对方的身份。即使开始不熟悉,不能确信对方,也可以通过对方的签名、印章、证书等一系列有形的身份凭证来鉴别身份。然而,在进行网上交易时,情况就大不一样了,因为网上交易的双方可能素昧平生,相隔千里,并且在整个交易过程中都可能不见一面。要使交易成功,首先要能验证对方的身份,对商家要考虑客户端不能是骗子,而客户也会担心网上的商店是不是一个玩弄欺诈的黑店。因此能方便而可靠地确认对方身份是交易的前提。
2.信息的机密性。
由于电子商务是建立在一个开放的网络环境上的,维护商业机密是电子商务全面推广应用的重要保障。当交易双方通过Internet交换信息时,如果不采取适当的保密措施,就可能将通信内容泄密;另外,在网络上的文件信息如果不加密的话,也有可能被黑客窃取。上述种种情况都有可能造成敏感商业信息的泄漏,导致商业上的巨大损失。因此,电子商务一个重要的安全需求就是信息的保密性。这意味着,一定要对敏感信息进行加密,即使别人截获或窃取了数据,也无法识别信息的真实内容,以使商业机密信息难以被泄漏。
3.信息的真实完整性。
信息输入时的意外差错或欺诈行为、传输过程中信息的丢失、重复或传送次序差异都会导致贸易各方信息的不同。交易的文件是不可被修改的,应该保证接受方收到的信息确实是发送方发送的,中途没有被非法用户篡改过。电子交易文件必须做到不可修改,以保障交易的严肃和公正。
三、电子商务交易中的一些网络安全技术
针对以上问题现在广泛采用了身份识别技术、数据加密技术、数字签名技术和放火墙技术、PKI技术。
1.身份识别技术。
通过电子网络开展电子商务,身份识别问题是一个必须解决的问题。一方面,只有合法用户才可以使用网络资源,所以网络资源管理要求识别用户的身份;另一方面,传统的交易方式,交易双方可以面对面地谈判交涉,很容易识别对方的身份。通过电子网络交易方式,交易双方不见面,并且通过普通的电子传输信息很难确认对方的身份。因此,电子商务中的身份识别问题显得尤为突出。
2.数据加密技术。
与防火墙相比,数据加密技术比较灵活,更加适用于开放的网络。数据加密主要用于对动态信息的保护,对动态数据的攻击分为主动攻击和被动攻击。对于主动攻击,虽无法避免,但却可以有效地检测;而对于被动攻击,虽无法检测,但却可以避免,实现这一切的基础就是数据加密。数据加密技术分为两类:即对称加密和非对称加密。
(1)对称加密技术
对称加密是常规的以口令为基础的技术,加密密钥与解密密钥是相同的,或者可以由其中一个推知另一个,这种加密方法可简化加密处理过程,信息交换双方都不必彼此研究和交换专用的加密算法。如果在交换阶段私有密钥未曾泄露,那么机密性和报文完整性就可以得以保证。目前,广为采用的一种对称加密方式是数据加密标准DES,DES的成功应用是在银行业中的电子资金转账(EFT)领域中。
(2)非对称加密/公开密钥加密
在非对称加密体系中,密钥被分解为一对(即公开密钥和私有密钥)。这对密钥中任何一把都可以作为公开密钥通过非保密方式向他人公开,而另一把作为私有密钥加以保存。公开密钥用于加密,私有密钥用于解密,私有密钥只能有生成密钥的交换方掌握,公开密钥可广泛公布,但它只对应于生成密钥的交换方。非对称加密方式可以使通信双方无须事先交换密钥就可以建立安全通信,广泛应用于身份认证、数字签名等信息交换领域。
3.智能化防火墙技术。
智能防火墙从技术特征上,是利用统计、记忆、概率和决策的智能 方法 来对数据进行识别,并达到访问控制的目的。新的方法,消除了匹配检查所需要的海量 计算,高效发现 网络 行为的特征值,直接进行访问控制。智能防火墙成功地解决了普遍存在的拒绝服务攻击(DDOS)的 问题、病毒传播问题和高级 应用 入侵问题,代表着防火墙的主流 发展 方向。新型智能防火墙自身的安全性较传统的防火墙有很大的提高,在特权最小化、系统最小化、内核安全、系统加固、系统优化和网络性能最大化方面,与传统防火墙相比较有质的飞跃。
4.PKI技术。
PKI(Publie Key Infrastucture)技术就是利用公钥理论和技术建立的提供安全服务的基础设施。PKI技术是信息安全技术的核心,也是电子商务的关键和基础技术。由于通过网络进行的电子商务、电子政务、电子事务等活动缺少物理接触,因此使得用电子方式验证信任关系变得至关重要。而PKI技术恰好是一种适合电子商务、电子政务、电子事务的密码技术,他能够有效地解决电子商务应用中的机密性、真实性、完整性、不可否认性和存取控制等安全问题。一个实用的PKI体系应该是安全的易用的、灵活的和经济的。它必须充分考虑互操作性和可扩展性。
(1)认证机构
CA(Certification Authorty)就是这样一个确保信任度的权威实体,它的主要职
责是颁发证书、验证用户身份的真实性。由CA签发的网络用户电子身份证明—证书,任何相信该CA的人,按照第三方信任原则,也都应当相信持有证明的该用户。CA也要采取一系列相应的措施来防止电子证书被伪造或篡改。
(2)注册机构
RA(Registration Authorty)是用户和CA的接口,它所获得的用户标识的准确性是CA颁发证书的基础。RA不仅要支持面对面的登记,也必须支持远程登记。要确保整个PKI系统的安全、灵活,就必须设计和实现网络化、安全的且易于操作的RA系统。
(3)密钥备份和恢复
为了保证数据的安全性,应定期更新密钥和恢复意外损坏的密钥是非常重要的,设计和实现健全的密钥管理方案,保证安全的密钥备份、更新、恢复,也是关系到整个PKI系统强健性、安全性、可用性的重要因素。
(4)证书管理与撤消系统
证书是用来绑定证书持有者身份和其相应公钥的。通常,这种绑定在已颁发证书的整个生命周期里是有效的。但是,有时也会出现一个已颁发证书不再有效的情况,这就需要进行证书撤消。证书撤消的理由是各种各样的,可能包括工作变动到对密钥怀疑等一系列原因。证书撤消系统的实现是利用周期性的发布机制撤消证书或采用在线查询机制,随时查询被撤消的证书。
四、总结
篇3:电子技术课
1 模拟电子技术分析与应用
模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的综合性学科, 它与数学、物理、电气、自动化等多重点学科息息相关。在模拟电子技术使用的领域中, 其使用范围最为广泛, 在电路以及工业控制设备中, 模拟电子技术都有所应用。其中自动化的实现过程中最基本最重要的就是的自动控制电路。而晶体管则是模拟电子技术应用中最基本的电子元件。模拟电子技术应用于生活的方方面面, 高效实用地改善着我们的生活。工厂化农业就是以计算机技术与数学模型为基础对农业生产中的现象、过程进行模拟大大改善了生产环境, 节约生产成本, 为生态环境也作出了巨大的贡献。
2 数字电子技术分析与应用
数字电子技术一般应用于对于精度要求较高的设备中, 数字电子技术是一种相对技术, 即通过抽样定理, 对模拟信号进行抽样, 从而形成相对精度较高的电子信号。在数字电视中, 使用的就是数字电子技术, 可以将信号的传播精度有效提高, 并且在传输的过程中, 可以减少噪声对于信号的影响。在加密过程中, 由于数字信号可以使用较高级的加密系统, 因此对于信号传递的安全性, 数字电子技术有一定的保障。数字电视的推广, 实际上就是由于信号传播一般都要使用译码和解码的过程, 而收到噪声影响的越少的信号, 其还原和解码的过程就越简单。因此, 数字信号的优势也非常明显。在实际生活中, 目前市场上使用的数字电视就是采用的数字信号进行传输的, 数字电视的效果更好, 画面更清晰, 原因也就是因为数字信号的优势体现。
3 模拟电子技术与数字电子技术发展前景
目前, 模拟电子技术的现状在器件上实现多端化、集成化;在分析方法上实现系统化、通用化、计算机辅助化;在体系上从线性扩展到非线性、从无源扩展到有源、从单元件分立扩大到电路系统的集成;新的研究方向迭起, 新的研究成果不断。模拟电子技术不仅已被列为有关专业如电子信息工程、通信工程等电类专业的专业必修课, 而且成为现代科学技术基础理论中一门活跃、举足轻重而又有着广阔发展前景的引人注目的学科。
随着计算机科学与技术的突飞猛进, 用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。自20世纪70年代开始, 这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域。电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展, 新技术的出现又会使许多应用产品更新换代, 还会开拓更多更新的应用领域。
4 模拟电子技术与数字电子技术对比分析
电子技术通常会与计算机技术进行结合, 从而实现电子技术的多功能性。在电路领域中, 数字电子技术与模拟电子技术才会真正可以进行优势对比, 从而根据不同的电路实现不同的功能。一般情况下, 电路以信号为主导, 信号的形式在一定程度上决定了使用怎样的电子技术。
4.1 信号形式与电路形式对比
在电路工程中, 信号的形式在很大程度上决定了采用怎样的电子技术。或者是根据电路的要求, 进行相应的技术匹配。模拟电路中, 一般采用的是模拟电子信号, 从而根据模拟电路的特点, 进行模拟电子技术的相关技术标准进行设计。例如需要设计增益与放大器的电子电路中, 模拟电路就会更加适合。此外, 在电路的精度要求方面, 会相对比较明显。模拟电路一般造价相对较低, 使用的技术也会比较娴熟, 但是其传输的效果还是有一定的差异。由于容易受到噪声的影响, 对于信号的接收效果也是产生了一定的影响。因此, 即便模拟信号有一定的缺陷, 但是依然有较大的市场占有率。原因就在于其原理相对简单, 并且造价较低, 在一些低端的应用中比较适合。
而数字电子技术一般适合采用高端的电子电路中, 尤其是对信号传播的精度要求高的电路中, 一般都要采用数字电子技术。数字电子电路的设计比较高端, 对于信号的传播效率以及接收效果要求也比较高。但是, 数字电子电路的造价相对较高。所以, 一般都会在比较高端的设备中使用。因此, 不同的电子技术对应不同的信号形式, 模拟电子技术一般就针对模拟信号进行使用, 数字电子技术一般就会针对数字信号进行使用。电路形式方面, 则会根据电路的要求以及其复杂程度和精度进行相应的使用。总之, 要依据电路的形式以及信号的传播要求, 进行相应的电子技术选择。
4.2 应用优势对比
数字化已成为当今电子技术的发展潮流。与模拟电路相比, 数字电路有很多无法超越的优点。数字电路广泛应用在通信系统、控制装置、电子计算机等领域。值得肯定的是, 数字电路采用开关电路, 它不要求物理量的精确值, 能够确定大致适用范围即可, 极大提高了使用方便性。数字电路更便于信息的存储与传输, 而且数字电路可以控制精确数字, 可靠性高, 抗干扰能力强。数字电路便于实现程控, 便于集成化、系列化生产。高精度就代表这高造价, 而数字电子技术可以实现高精度, 但是要考虑市场造价。而模拟电子技术虽然存在一定不足, 但是由于电路要求相对简单, 而造价也有一定的优势, 因此才会依然有很大的市场。从实际的案例中分析, 电视信号的接收就是非常常用的案例, 一般的电视信号就是采用的模拟电信号。因此, 对于电视的效果而言, 也存在一定的不足。有时候电视的效果不佳, 或者是存在一定的失真, 就是模拟信号在传输的过程中, 出现了噪声的混杂。而数字电子技术, 一般是将原有的模拟信号进行抽样处理, 从而生成数字信号。数字信号虽然是相对存在, 但是在优势方面比较突出。数字信号可以进行高精度的加密, 这样就可以避免噪声的影响, 同时也保证了信号传播的安全性。
结束语
篇4:电子技术革命——柔性电子
从数据来看,柔性电子指数是7月30日才开始启用,到现在只有13个交易日,从走势图中来看,还没有走完一个完整的N字形,说明这个板块是最新的板块,那么,什么是柔性电子?
柔性电子可概括为是将有机或者无机材料电子器件制作在柔性或者可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术,华南理工大学消息,近日,我国第一块彩色柔性AMOled显示屏研制成功。此显示屏具有超轻薄、可弯曲和折叠、抗机械冲击等优势,具有非常广阔的市场应用前景,将对人类的生活产生颠覆性影响,例如,可以将其做成窗帘,白天卷起来不影响采光,夜晚则可以作为电视屏幕;也可以做成穿戴式显示器件,装在袖口、衣领、鞋子、领带等处,甚至可以特制“人型显示器”穿在身上;此外,由于其轻质、便于携带的特性,还可以用于各种可屏幕隐藏(收缩)的设备。
那么,我们来看看在A股市场都有哪些是柔性电子概念股呢?目前属于柔性电子概念股共有得润电子、天津普林、深圳惠程、超华科技、欧菲光、中京电子、双星新材、丹邦科技、长荣股份、光韵达、生益科技等11只个股,在这11只个股当中,光韵达、欧菲光、中京电子、丹邦科技、得润电子等5只都走出一段很不错的行情。那么,在剩下的6只股票当中,还有哪些会出现期望的行情呢?
(1)天津普林(002134):
公司的印刷电路板技术和工艺在国内同行业居于现价水平,具有所有硬板PCB加工能力,可以加工最小空0.20mm,最小线圈0.10mm,最高层数16层,高精密电路板,广泛应用于航空航天、邮电通讯、汽车电子等领域。目前该股连续15个交易日出现放量上涨,现在的价位就是可以进场价位,止损价:5.40元。
(2)深圳惠程(002168):
公司最近控股子公司长春高琦(公司占84.63%)主要从事聚酰亚胺等高性能高分子材料及制品的研发、生产和销售。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已经广泛应用于在航空、航天、微电子、纳米激光等领域。 目前尽管成交量不如天津普林成交量大,但是,该股也是蓄势待发,现价也可以进场,止损价:8.50.
(3)生益科技(600183):
公司目前客户群以中资、港资以及欧美资本的PCB为主,正在扩大在台资、韩资、日资等PCB客户中的市场占有率。2012年年报披露,软性材料经艰苦努力取得了重大的突破,尤其是自主研发的二层法覆铜板在重要客户取得突破,迅速满产并供不应求。公司规划2013年产销挠性板290万平方米。 目前该股是绝佳进场位置,止损价:4.30元。
篇5:电子技术课
绪论, 第1章 直流电路
引导学生开始学习一门新课,让他们对这门课感到新鲜、产生兴趣,并对课程有初步的了解,满怀期待地进入正题,讲好绪论是非常重要的。认为绪论可有可无,不讲或草草了事都使教师失去了从一开始就调动学生积极性的机会。要尽量把绪论内容组织得丰满和生动。
直流电路一章是学生从物理课进入电工课的第一个阶梯,它的内容与物理课所学内容有一定重复,这在物理已学完一段时间以后再提示一下是必须的,但可以一带而过,同时要注意现在是从工程应用的角度来讨论问题,与物理课的着重点已经不同了。
电工测量的内容可视具体情况掌握,学时充裕可以安排系统地讲一次课,学时紧张可以在首次实验课择要介绍相关内容,有些可在以后的实验课中随用随讲。
课时分配建议
课次 节次和内容 学时数 2
绪论
1.1 电路基本概念
1.2 电源的工作状态及外特性 1.3 负载的连接
1.4 常用导线材料及规格
1.5 基尔霍夫定律与复杂电路的计算 1.6 叠加定理
1.7 有源电路的等效变换 1.9 电流和电压的测量 1.10 电阻的测量 1.11 万用表
学时小计
第1次课
课题:绪论,电路基本概念
目的:绪论:明确本门课程的学习目的、课程特点和学习过程中的具体要求。
电路基本概念:介绍电路基本概念,复习相关内容,完成与物理课的衔接。教学内容及说明:(注:具体的教材内容不再详述,主要对基本思路、重点、教学方法等做进一步的说明。)
绪论
1.电能的特点 :转换容易;输送经济;控制便利。
转换容易:可参看图0.1。在此应当较详细的介绍一下火力发电和水力发电的知识,尤其是火力发电的流程:煤→锅炉→高压蒸汽→汽轮机→发电机,而核能发电与此类似。与此同时,介绍一下:为把用过的蒸汽冷凝成水,要有循环的冷却水和晾水塔。学生乘火车时经常在铁路两边远处看到电厂的晾水塔,告诉他们塔的这种特殊形状是为了可以使水喷洒的距离最长,他们会很感兴趣。同时介绍我国电力生产发展的情况。
在这里还有一个问题可以讲一下。常有人问:在深夜,很多工厂都不用电了,人们都睡觉也不开电灯了,可发电机还照常运转,多余的电跑到那里去了?白白浪费掉了?(根据能量守恒原理,能量不可能自行消失)?还是储存起来了(也没有那么大的储能设备)?提出2 3 2 ﹡4 2
6+﹡2 这一问题,大多数学生会不清楚,并且会很感兴趣。
因为发电机是应用导线在磁场中运动感应电动势的原理来发电的,绕成线圈的导线称为绕组。而发电机向外供电时绕组中有电流,通电导线在磁场中将受到与旋转方向相反的力(学生在高中物理电磁学里都学过,一提即可),用户用电越多,发电机绕组电流越大,反力也越大,汽轮机就要开大汽门才能拖动它,锅炉就要多供汽,相应的也就要多烧煤。反之,用户用电很少时,用煤也少。能量是守恒的。这一概念很重要,但往往被忽视,因为没有哪个章节会讲到它。
当然,即使能量并未失去,深夜发电设备没有得到充分利用,也是我们不希望的,所以供电部门经常用深夜降低电价的方法,鼓励一些原来在高峰时间用电的用户转向深夜用电,叫做“削峰填谷”。
输送经济:可以和热能相比,电能在输送时损耗要小得多,这大家都能想到。同时介绍我国高压输电技术的发展情况。
控制便利:微弱的电能可以作为“信号”,最早用于通信,称为“弱电”,现代已经把弱电和强电结合到一起,以弱控强,形成了自动控制系统,使生产过程实现自动化。
因为本教材没有为发、输、配电另设章节,所以在这里要顺便介绍上述这些相关的知识。2.电能在生产中的应用
电力拖动:用电动机拖动生产机械。
直接完成生产过程:如:电解、电镀、电焊、电加热、电制冷等等。生产辅助设施:如照明、空调。生产过程控制:测量和控制系统。
这里要尽量结合本专业的特点介绍电能的具体应用,举一些实例。3.学习目的
现代生产对电的广泛应用,要求每个非电专业人员必须掌握一定的相关电工电子技术知识,能和电的专业人员有共同语言,能协作解决生产中的问题,才能真正胜任工作。
这里可以举“概述”中讲的电磁铁烧坏线圈的例子;还可以提出:大家都知道按电度表缴电费但不了解什么是功率因数;都知道要安全用电但不清楚什么是接地接零等等,说明原有的知识是远远不够的,必须进一步掌握一定的电工、电子技术知识,才能适应今后的工作。4.学习重点
(1)要着眼于工程实际应用:例如:一个电路习题:电压220V,电阻2Ω,求电流。在物理课,我们只需用欧姆定律,代入公式求出电流等于110A,题目就算解完了,得数正确就可以得分。而在实际应用中,这决不是一个可以随便接通的电路,因为110A是一个很大的电流,我们生活中常用的导线通过这么大的电流就会被烧坏,绝缘就会起火,这是决不允许的。我们还应讨论:电路的导线要多大规格、保护装置如何正确配置,才能使它安全地正常工作。这就是物理和电工两门课着重点的不同。
(2)要着重掌握外部功能。例如:一个电子线路以掌握它的外部功能为主,内部结构为辅;一台电机以掌握它的性能参数及使用方法为主,分析其内部电磁过程为辅。
(3)要掌握辨证的分析方法。学生在基础教育阶段,习惯了做题只有一种标准答案,与之相同就对,与之不同就错。即使有的问题是可以有两种答案的,老师也要统成一种,以便于阅卷评分。很少有通过比较、分析、选择得出答案的题目。长期如此,不自觉的形成了一种形而上学的思想方法,看问题容易绝对化。而工程技术问题常常没有绝对的答案:用直流电还是用交流电?用同步电机还是用异步电机?用双绕组变压器还是用自耦变压器?都是根据具体条件具体分析作出选择的,哪个方案优点多被选用了,并不等于它没有缺点了。随着技术的发展,情况不断会转化。例如:需要无级调速的场合,前些年还是选用直流电机,随着大功率电子器件的成本降低,可靠性提高,交流变频调速电动机应用越来越广泛。必须让学生掌握辨证唯物的思想方法才能让所学知识适应今后的发展。
(4)要学会利用手册和技术资料。要练习查阅的方法,例如异步电动机的习题,需要给出一系列已知数据,而我们只给型号,让学生自己从附表中去查,初步培养他们查资料的习惯。
5.在学习过程中的具体要求:如:有关听课、课外作业、实验报告的书写格式、完成期限的要求等。由教师拟定,首次课就告知学生。
1.1 电路基本概念
1.电路构成和电路的几个基本物理量
从最简单的电路引入新课。介绍电路的构成:电源、线路、负载。常用的物理量:电动势、电压、电流、电阻。
要在讲课的同时,提醒学生一开始就注意图形符号、代表元件的文字符号、代表各物理量的文字符号、代表单位的文字符号等。必须规范,不可随意自定。例如:单位V、A、W 都是大写字母;熔断器FU1、FU2,开关S1、S2,这些代表元件的字符中1、2不是下标,不写成FU1、FU2和S1、、S2等,图形符号是一种语言,必须统一才能相通,不能各行其是。2.电路的几个基本定律和公式
这些都是物理课学过的内容,等于扼要复习,按教材讲一遍即可。介绍三个平衡方程可以简明地把直流电路的诸多关系式归纳到一起。
有几点可能学生有些生疏:
(1)电流连续性原理不难理解,但不善于联系实际应用。习题1.1、1.2、1.3就是常见的实例,可以提出来当例题讲。
(2)非线性电阻。半导体元件还没有讲到,所以举白炽灯为例最合适。白炽灯在未通电时的冷电阻和在工作状态的热电阻相差极为悬殊,是典型的非线性元件。因为它总是在额定电压下工作,所以在计算时才可以认为电阻是一定值。
在灯丝刚通电的一瞬间,因为电阻很小,电流约为正常值的8倍以上。有人联系实际说:灯泡经常在开灯的一瞬间烧坏就是这个原因,此说法不够准确。灯丝被“烧”坏,肯定温度远远超过正常工作温度,但灯丝只要升高到工作温度,电阻就已经升高到正常值,电流也就降到正常值,温度就不会继续上升了,所以灯丝不会因此被烧坏。只有个别灯泡因为灯丝老化,粗细不均匀,个别地方变细局部电阻增大,或因引入线的焊点不良电阻增大,这些局部会在总体温度尚未升高时先产生高温烧断。但绝大多数灯泡开灯时都不会烧坏。
(3)电路模型的概念。把电源等效为一个电动势和电阻串联是学生已经熟悉的做法,把它归纳成一个普遍应用的方法,建立“电路模型”的概念,以便用于后面的“电压源与电流源等效变换”、“电感性负载”等处。
例题1.1可以作为学生复习以往直流电路知识的自测题,试一试搁置了一段时间的内容是否都回忆起来了,为下面讲新课打好基础。同时可藉此题向学生明确一下课外作业的格式。教材中的格式是出版物要求的格式,不一定适合学生作业。笔者建议:不抄题,但要列出:已知哪些数据、求哪些量。运算过程不必注单位,最后结果要标明单位。
第2次课
课题: 电源的工作状态及外特性。负载的连接。常用导线材料及规格。目的: 从电源、负载、线路三方面初步介绍一些工程实用知识。教学内容及说明:
1.2 电源的工作状态及外特性
1.空载
可以联系到发电机,在空载时虽不向外供应能量,但维持发电机运转仍需一定的能量,如输汽管路的热损失、电机轴上的摩擦损失等,任何设备在空载时的效率都很低。所以尽量不要长期处于空载状态。对于信号源,我们常利用空载时U =E对其电动势进行测量。2.有载
建立额定电流、满载、过载的概念,学生往往认为:一过载就烧坏,要指出:电源过载将使电源绕组过热绝缘寿命降低,并非一过载就立即烧坏。短时间少量过载并无明显后果。3.短路
在此处先初步介绍熔断器的应用,因为随后的实验课可能用到,以后在低压电器一章还要详细讲。以往学生只懂得,保险丝要用“软铅丝”;不能用铜丝。这是生活常识,是不严格的。难道软铅丝就能随便用吗?用得太粗,照样出问题。铜丝就不能用吗?家用电器中常见的保险丝管,里面的熔丝有的就是铜合金。问题的关键是选择合适的规格,要根据它的额定电流选择。
选择熔丝要先了解正常工作电流是多少,必要时要估算一下,然后选择额定电流与之相近(略大于工作电流)的熔丝。至于材料只决定它的熔断特性,铅合金丝是滞熔材料,反应速度较慢;铜合金丝是速熔材料,适用于电子设备,如生活中的电视机。﹡4.电源的串联和并联
物理课已讲过,以前此知识主要用于电池,现在可以捎带提到:各发电厂的发电机都是并联运行供电的,称为电网,一台断开检修,各负载仍照常用电不受影响,提高了供电的可靠性。
1.3 负载的连接
这一节的串、并联电路无需再细讲,可以直接复习结论,仅新介绍了一个物理量“电导”和它的单位“西门子(S)”。这一节的重点是告诉学生:为了使各个负载在工作时互不影响,所以都采用并联。从而引出额定电压的概念,相连带的介绍负载的额定电流、额定功率。
随后的例题,例1.4是为了说明:电灯用串联电阻调光有较大的能量损耗;例1.5和例1.10是为了说明分压电路中,阻值小才能使输出电压在接有负载后保持基本不变,为后面讲静态工作点稳定单管放大器电路打基础。例1.8是根据额定状态参数计算在非额定状态使用时的后果。„„这些例题对于招初中毕业生五年制的高职学生,可适当讲一些。对于招高中毕业生的高职学生,可以少讲或不讲。
1.4 常用导线材料及规格
这一节重点是介绍有关线路的实用知识: 1.导线的材料:铜、铝、钢。
2.导线的规格:以截面作为规格名称。3.导线的品种:裸线、绝缘导线、电缆。4.导线的敷设方法:明敷、穿管、埋设。5.导线的选择
只介绍基本原则,然后介绍按安全载流量查表选择的方法(只适用于距离很近的线路)。而考虑到线路电压降的选择方法不讲,只通过例题验证:如果距离较远,导线截面增加很多,电压降仍占很大比例,线路功率损耗仍很大。从而联系到远距离送电必须用高电压。还可以联系近年来国家投入大量资金进行农网改造,就是更换新线,加大导线截面。从而大大减少了线损,降低了农村电价(近期常有相关的新闻报道)。
第3次课
课题:基尔霍夫定律和复杂电路计算,叠加定理,有源电路的等效变换。
目的:学会根据基尔霍夫定律用支路电流法解复杂电路。了解叠加定理、和有源电路的等效变换。必须明确,我们的教学目的不是像电专业那样要求学生掌握这些定理并能运用它求解各种电路,仅仅是要求学生建立像节点电流、回路电压、叠加定理、等效电源等一些基本概念,以后用于电路的定性分析。所以只要把握住以基尔霍夫定律作为重点,其余内容只要求一般了解,完全有可能一次课讲完上述所有内容。教学内容及说明:
1.5 基尔霍夫定律及复杂电路计算
一开始就举出例题如右图(教材16页,图1.13),说明它是无法用串、并联方法求解的电路,称为复杂电路。然后给出已知数据开始求解。在求解过程中讲基尔霍夫两个定律,边讲边用,写出方程,然后解方程求出答案。例题讲完了,定律也讲清楚了。不必先讲定律,抽象地建立概念然后再代入具体数据,费两道手。不如直接了当,边解例题边讲,目标明确易于理解。
1.6 叠加定理
提出叠加定理的概念,这是学生比较容易接受的。只是强调一下电源移开后,因其无内阻,所以要将这一段电路短接。另外注意它只适用于线性电路计算电流或电压,不适用计算功率。之后,仍用同一例题,用叠加定理求解。因为它应用的全是以往学过的串、并联电路知识,所以不必在课堂上由教师再按部就班演算一遍用去大量时间,对照教材带领学生浏览一遍即可。
1.7 有源电路的等效变换
1.电压源和电流源的等效变换:讲电压源学生比较容易接受;讲电流源学生就感到不好接受,教师不要因此耽搁时间,只要告诉学生这是一种方法,并在讲清二者互相等效变换的公式后,立即用于求解前面的同一例题(只求I3)。学生通过解题,熟悉了用法并看到解出了与前相同的结果之后,自然就认可并接受了。
2.等效电源定理:直接给出等效电源定理的结论。E和R0的求法可以介绍计算法(仍用同一例题并验证其结果)。也可以只讲实验法。因为此定理主要用于后面电子电路分析,够用即可。
本次课教学方法的关键,就是始终用同一例题。这使前后内容连接紧凑,节省时间。首先重点讲基尔霍夫两个定律和支路电流法,求解出答案后,再讲其他方法时,所得答案相同。这对新讲的方法实际起到了验证作用。加深了学生的印象。
本章习题答案
1.2 I=2A,I0=0。
1.3 IR1=0.02A,IR2=0.25A,IR3=0。1.4 I=E/R0
1.5 R01=0.24Ω,R02=0.44Ω。1.6 E=100V,R0=2Ω。
1.7 I=10A时:PS=1kW,PL=800W,P0=200W;I=5A时:PS=500W,PL=450W,P0=50W。1.8 E=3.5V,R0=0.5Ω,IN=1A。1.11 R=0。
1.12 I1=I2=1A,I=2A。1.14 0~48.4Ω。1.15 不接负载RL时,UO=3.33~6.67V,接负载RL时,UO=2~4V
1.16 分压器各电阻为1kΩ时:S断开,UO=3.33V;S接通,UO=2V。分压器各电阻为
10Ω时:S断开,UO=3.33V;S接通,UO=3.31V。1.17 209.8V 1.18 选4mm2铝芯电缆,熔丝15A。1.19 I1=5A,I2=3A,I=2A。
1.20 VA=-2V,VB=222V,VC=220V。1.21 当R=50Ω时,I=2A。
篇6:《模拟电子技术基础》电子教案
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:
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)
§1-1 PN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:
P26
1.1、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。U
AB
=
-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
=
8V
IZ=
I-IO=6-4=2
mA
(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U
I<UZ0,稳压管DZ没有被击穿,处于截止状态
故UO将随U
I在6~9
V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:
本章习题:
P84
2.3、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;单管共射放大器频率响应的分析。
讲解课后习题,并对本章内容作个简单的小结。
【例2-1】电路如图所示,晶体管的β=100,UBE=0.7
V,饱和管压降UCES=0.4
V;稳压管的稳定电压UZ=4V,正向导通电压UD=0.7
V,稳定电流IZ=5
mA,最大稳定电流IZM=25
mA。试问:
(1)当uI为0
V、1.5
V、25
V时uO各为多少?
(2)若Rc短路,将产生什么现象?
【相关知识】
晶体管工作状态的判断,稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用。
【解题思路】
(1)
根据uI的值判断晶体管的工作状态。
(2)
根据稳压管的工作状态判断uO的值。
【解题过程】
(1)当uI=0时,晶体管截止;稳压管的电流
在IZ和IZM之间,故uO=UZ=4
V。
当uI=15V时,晶体管导通,基极电流
假设晶体管工作在放大状态,则集电极电流
由于uO>UCES=0.4
V,说明假设成立,即晶体管工作在放大状态。
值得指出的是,虽然当uI为0
V和1.5
V时uO均为4
V,但是原因不同;前者因晶体管截止、稳压管工作在稳压区,且稳定电压为4
V,使uO=4
V;后者因晶体管工作在放大区使uO=4
V,此时稳压管因电流为零而截止。
当uI=2.5
V时,晶体管导通,基极电流
假设晶体管工作在放大状态,则集电极电流
在正电源供电的情况下,uO不可能小于零,故假设不成立,说明晶体管工作在饱和状态。
实际上,也可以假设晶体管工作在饱和状态,求出临界饱和时的基极电流为
IB=0.18
mA>IBS,说明假设成立,即晶体管工作在饱和状态。
(2)若Rc短路,电源电压将加在稳压管两端,使稳压管损坏。若稳压管烧断,则uO=VCC=12
V。
若稳压管烧成短路,则将电源短路;如果电源没有短路保护措施,则也将因输出电流过大而损坏。
【方法总结】
(1)
晶体管工作状态的判断:对于NPN型管,若uBE>Uon(开启电压),则处于导通状态;若同时满足UC≥UB>UE,则处于放大状态,IC=βIB;若此时基极电流
则处于饱和状态,式中ICS为集电极饱和电流,IBS是使管子临界饱和时的基极电流。(2)稳压管是否工作在稳压状态的判断:稳压管所流过的反向电流大于稳定电流IZ才工作在稳压区,反向电流小于最大稳定电流IZM才不会因功耗过大而损坏,因而在稳压管电路中限流电阻必不可少。图示电路中Rc既是晶体管的集电极电阻,又是稳压管的限流电阻。
【例2-2】电路如图所示,晶体管导通时UBE=0.7V,β=50。试分析uI为0V、1V、1.5V三种情况下T的工作状态及输出电压uO的值。
【相关知识】
晶体管的伏安特性。
【解题思路】
根据晶体管的管压降与,以及基极电流和集电极电流的特点,直接可以判别出管子的工作状态,算出输出电压。
【解题过程】
(1)当VBB=0时,T截止,uO=12V。
(2)当VBB=1V时,因为
μA
所以T处于放大状态。
(3)当VBB=3V时,因为
μA
所以T处于饱和状态。
【例2-3】试问图示各电路能否实现电压放大?若不能,请指出电路中的错误。图中各电容对交流可视为短路。
图(a)
图(b)
图(c)
图(d)
【相关知识】
放大电路的组成原理。
【解题思路】
放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。即要求放大电路既要有一定的放大能力,又要不产生失真。因此,首先要检查电路中的晶体管(非线性器件)是否有合适的直流偏置,是否工作在放大状态(线性状态),其次检查信号源、放大器和负载之间的信号传递通道是否畅通,并具有电压放大的能力。
【解题过程】
图(a)电路不能实现电压放大。电路缺少集电极电阻,动态时电源相当于短路,输出端没有交流电压信号。
图(b)电路不能实现电压放大。电路中缺少基极偏置电阻,动态时电源相当于短路,输入交流电压信号也被短路。
图(c)
电路也不能实现电压放大。电路中晶体管发射结没有直流偏置电压,静态电流,放大电路工作在截止状态。
图(d)电路能实现小信号电压放大。为了保证输出信号不失真(截止、饱和),当输入信号为正时,应不足以使三极管饱和;当输入信号为负时,应不会使三极管截止。
【例2-4】单级放大电路如图所示,已知Vcc=15V,,此时调到,,,晶体管饱和压降UCES为1V,晶体管的结电容可以忽略。试求:
(1)静态工作点,:
(2)中频电压放大倍数、输出电阻、输入电阻;
(3)估计上限截止频率和下限截止频率;
(4)动态范围=?输入电压最大值Ui
p=?
(5)当输入电压的最大值大于Ui
p时将首先出现什么失真?
【相关知识】
(1)共射极放大电路。
(2)放大电路的频率特性。
【解题思路】
(1)根据直流通路可求得放大电路的静态工作点。
(2)根据交流通路可求得放大电路的、、。
(3)根据高频区、低频区的等效电路可分别求出和。
(4)根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围,同时可判断电路出现失真的状况。
(5)根据电压放大倍数和动态范围可求出Ui
p。
【解题过程】
(1)采用估算法求解静态工作点。由图可知
故
(2)利用微变等效电路法,求解放大电路的动态指标。
(3)当电路中只有一个惯性环节时,电路的截止频率可以表示为,其中
为电容
所在回路的等效电阻。
在高频区,根据题意,晶体管的结电容可以忽略,影响电路上限截止频率的电容只有负载等效电容。故电路的上限截止频率为
在低频区,影响下限截止频率的电容有、和。可以分别考虑输入回路电容(、)和输出回路电容()的影响,再综合考虑它们共同作用时对电路下限截止频率的影响。
只考虑输出回路电容时
只考虑输入回路电容和时,为了简化计算,忽略偏置电阻及射极电阻的影响,把射极旁路电容折算到基极回路,则有
由于,所以电路的下限截止频率为
(4)
由于,即电路的最大不失真输出电压受截止失真的限制,故电路的动态范围
输入电压最大值
(5)
由上述分析可知,当输入电压的最大值大于U
ip时,电路将首先出现截止失真。
【例2-5】
图示放大电路为自举式射极输出器。在电路中,设,,晶体管的,各电容的容量足够大。试求:
(1)断开电容,求放大电路的输入电阻和输出电阻。
(2)接上电容,写出的表达式,并求出具体数值,再与(1)中的数值比较。
(3)接上电容,若通过增大来提高,那么的极限值等于多少?
图(a)
【解相关知识】
射极输出器、自举原理、密勒定理。
【解题思路】
根据放大电路的微变等效电路求放大电路的输入电阻。
【解题过程】
在分析电路的指标之前,先对自举式射极输出器的工作原理作一简要说明。在静态时,电容相
当于开路;在动态时,大电容相当于短路,点
E和点A的交流电位相等。由于点E的交流电位跟随输入信号(点B的交流电位)变化,所以两端的交流电位接近相等,流过的交流电流接近
于零。对交流信号来说,相当于一个很大的电阻,从而减小了、对电路输入电阻的影响。由于大电容C的存在,点A的交流电位会随着输入信号而自行举起,所以叫自举式射极输出器。
这种自举作用能够减小直流偏置电阻对电路输入电阻的影响,可以进一步提高射极输出器的输入电阻。
(1)在断开电容C后,电路的微变等效电路如图
(b)所示。图中
图(b)。
由图可以求出
可见,射极输出器的原来是很大的,但由于直流偏置电阻的并联,使减小了很多。
(2)接上自举电容后,用密勒定理把等效为两个电阻,一个是接在B点和地之间的,另一个是接在A(E)点和地之间的,其中是考虑了与、以及并联后的,如图(c)所示。
图(c)
由于,但小于1,所以是一个比大得多的负电阻,它与、、并联后,总的电阻仍为正。由于很大,它的并联效应可以忽略,从而使
此时
所以,自举式射极输出器的输入电阻
由于对的并联影响小得多,所以比没有自举电容时增大了。
(3)
通过增大以增大的极限情况为,即用自举电阻提高的结果,使
只取绝于从管子基极看进去的电阻,与偏置电阻几乎无关。
【例2-6】试判断图示各电路属于何种组态的放大电路,并说明输出电压相对输入电压的相位关系。
(a)
(b)
(c)(d)
【相关知识】
共集-共射,共射-共集,共集-共基组合放大电路。
【解题思路】
根据信号流向分析各个晶体管放大电路的组态及输出电压与输入电压的相位关系。
【解题过程】
图(a)所示电路第一级是共集电极放大电路,输出电压与输入电压同相;第二级是共射极放大电路,输出电压与输入电压反相。因此,整个电路是共集-共射组合电路,输出电压与输入电压反相。
图(b)所示电路第一级是共射极放大电路,输出电压与输入电压反相;第二级是共基极放大电路,输出电压与输入电压同相。因此,整个电路是共射-共基组合电路,输出电压与输入电压反相。
图(c)所示电路第一级是共集电极放大电路,输出电压与输入电压同相;第二级是共基极放大电
路,输出电压与输入电压同相。因此整个电路是共集-共基组合电路,输出电压与输入电压同相。
图(d)所示电路由于T1管集电极具有恒流特性,因而T1管是T2管的有源负载,所以T2管组成了有源负载的共射放大器,输出电压与输入电压反相。
【例2-7】
晶体管组成的共集-共射、共射-共集、共射-共基等几种组合放大电路各有其独特的优点,请你选择合适的组合放大电路,以满足如下所述不同应用场合的需求。
(1)电压测量放大器的输入级电路。
(2)输出电压受负载变化影响小的放大电路。
(3)负载为0.2kΩ,要求电压增益大于60dB的放大电路。
(4)输入信号频率较高的放大电路。
【相关知识】
共集-共射,共射-共集,共射-共基组合放大电路。
【解题思路】
根据三种组合放大电路的特点,选择满足应用需求的组合放大电路。三种组合放大电路的特点如下:
(1)共集-共射组合放大电路,不仅具有共集电极电路输入电阻大的特点,而且具有共射电路电压放大倍数大的特点;
(2)共射-共集组合放大电路,不仅具有共射电路电压放大倍数大的特点,而且具有共集电极电路输出电阻小的特点;
(3)共射-共基组合放大电路,共基极电路本身就有较好的高频特性,同时将输入电阻很小的共基极电路接在共射极电路之后,减小了共射极电路的电压放大倍数,使共射极接法的管子集电结电容效应减小,改善了放大电路的频率特性。因此,共射-共基组合放大电路在高频电路中获得了广泛的应用。该组合电路的电压放大倍数近似等于一般共射电路的电压放大倍数。
【解题过程】
(1)电压测量放大器的输入级既要有较大的输入电阻,又要有一定的电压放大能力,应采用共集-共射组合放大电路。
(2)输出电压受负载变化影响小的放大电路应具有较小的输出电阻,也要有一定的电压放大能力,应采用共射-共集组合放大电路。
(3)负载为0.2kΩ,电压增益大于60dB的放大电路应采用电压放大倍数大、输出电阻小的共射-共集组合电路,最好在输入级再增加一级具有高输入电阻的共集电极电路。
(4)输入信号频率较高时,应采用频率特性好的共射-共基组合放大电路。
第3章
场效应管放大电路
本章的教学目标和要求:
要求学生了解JFET、MOSFET的结构特点,理解其工作原理;掌握JFET、MOSFET的特性曲线及其主要参数,掌握BJT、JFET、MOSFET三者之间的差别;掌握FET的偏置电路,工作点估算方法,掌握FET的小信号跨导模型,掌握FET的共源和共漏电路的分析和特点。
本章总体教学内容和学时安排:(采用多媒体教学方式)
§3-1
结型场效应管
§3-2
金属-氧化物-半导体场效应管
§3-3
场效应管放大电路
习题课
本章重点:
各种场效应管的外特性及参数,场效应管放大电路的偏置电路及特点。
本章难点:
场效应管的工作原理以及静态工作点的计算。
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:8
本章的具体内容:
19、20节:
介绍结型场效应管的工作原理、结型场效应管的特性曲线以及主要参数。
重点:对结型场效应管的特性曲线的理解。21、22、23节:
介绍MOS效应管的工作原理、MOS效应管的特性曲线以及主要参数。
重点:对MOS效应管的特性曲线的理解。24、25、26节:
FET放大电路的分类,Q点设置方法,两种偏置方法的特点,以及用图解法、计算法对电路进行分析。FET的小信号模型,并用它对共源、共漏放大器分析;加一习题课讲解习题并对本章作一小结。
重点:强调分析方法的掌握,以及电路结构、分析过程与BJT放大器的对比。
【例3-1】在图示电路中,已知场效应管的;问在下列三种情况,管子分别工作在那个区?
(1),(2),(3),【相关知识】
场效应管的伏安特性。
【解题思路】
根据管子工作在不同区域的特点,判断管子的工作状态。
【解题过程】
(1)
因为
管子工作在截止区。
(2)
因为
管子工作在放大区。
(3)
因为
管子工作在可变电阻区。
【例3-2】
电路如图(a)示。其中,,场效应管的输出特性如图(b)
所示。试求电路的静态工作点、和之值。
图(a)
图(b)
【相关知识】
结型场效应管及其外特性,自给偏压电路,放大电路的直流通路、解析法、图解法。
【解题思路】
根据放大电路的直流通路,利用解析法或图解法可求得电路的静态工作点。
【解题过程】
由场效应管的输出特性可知管子的,由式
及
得
与双极型晶体管放大电路类似,分析场效应管放大电路的静态工作点,也有两种方法,解析法和图解法
【另一种解法】
(1)在输出特性曲线上,根据输出回路直流负载线方程
作直流负载线MN,如图(d)所示。MN与不同的输出特性曲线有不同的交点。Q点应该在MN上。
图(c)
图(d)
(2)由交点对应的、值在~坐标上作曲线,称为~控制特性,如图
(c)所示。
(3)在控制特性上,根据输入回路直流负载线方程
代入,可作出输入回路直流负载线。该负载线过原点,其斜率为,与控制特性曲线的 交点即为静态工作点。由此可得,(4)根据,在输出回路直流负载线上可求得工作点,再由点可得。
【例3-3】
两个场效应管的转移特性曲线分别如图
(a)、(b)所示,分别确定这两个场效应管的类型,并求其主要参数(开启电压或夹断电压,低频跨导)。测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。
(a)
(b)
【相关知识】
(1)场效应管的转移特性。
(2)场效应管的电参数。
【解题思路】
根据场效应管的转移特性确定其开启电压或夹断电压,及在某一工作点处的跨导。
【解题过程】
(a)图曲线所示的是P沟道增强型MOS管的转移特性曲线。其开启电压UGS(th)=-2V,IDQ=
-1mA
在工作点(UGS=-5V,ID=-2.25mA)处,跨导
(b)图曲线所示的是N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线,其夹断电压,在工作点(UGS=-2V,ID=1mA)处,跨导
第4章
集成运算放大器
本章的教学目标和要求:
要求学生了解差分式放大低电路的基本概念,简单差分式放大电路的组成、工作原理,差分放大电路静态工作点与主要性能指标的计算;了解集成运放电路的组成及特点;了解集成运放的主要参数和性能指标;理解理想运放的概念,掌握理想运放的线性工作区的特点,运放在线性工作区的典型应用;掌握理想运放的非线性工作区的特点,运放在非线性工作区的典型应用。
本章总体教学内容和学时安排:(采用多媒体教学)
§4-1
集成运放概述
§4-2
集成运放中的基本单元电路
§4-3 通用集成运放
§4-4 运放的主要参数几简化低频等效电路
本章重点:
差分式放大电路的组成、工作原理,差分放大电路静态工作点与主要性能指标的计算;零点漂移现象;差动放大器对差模信号的放大作用和对共模信号的抑制作用;半电路分析方法。
电流源电路的结构和工作原理、特点;
直接耦合互补输出级电路的结构原理、特点,交越失真的概念;
本章难点:
对差模信号共模信号的理解,对任意信号单端输入、单端输出差动放大器的分析;多级放大器前后级之间的相互影响。
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:6
本章习题:
P144
4.1、4.2、4.3、4.5、4.6、4.10、4.11、4.12、4.13、4.19、4.20。
本章的具体内容:27、28、29节:
介绍集成电路运算放大器中的几种电流源形式;介绍引入直接耦合放大电路的产生零点漂移的原因,零点漂移的抑制方法;直接耦合放大电路的直流分析。任意信号的差模共模分解,典型差分放大器的结构,对共模差模信号的不同响应。
重点:
产生零点漂移的原因,零点漂移的抑制方法;典型差分放大器的原理。30、31、32节:
差分放大器对差模信号的放大作用的详细分析,共模抑制比的概念。差放的四种典型接法,并对几种结构的交流特性做分析。简要介绍改进型差放的改进原理。
介绍集成电路运算放大器的内部结构、工作原理、主要参数和性能指标。
重点:共模抑制比,差放的四种典型接法和集成运放的工作原理。
【例4-1】三个两级放大电路如下图所示,已知图中所有晶体管的β均为100,rbe均为1
kΩ,所有电容均为10
μF,VCC均相同。
填空:
(1)填入共射放大电路、共基放大电路等电路名称。
图(a)的第一级为_________,第二级为_________;
图(b)的第一级为_________,第二级为_________;
图(c)的第一级为_________,第二级为_________。
(2)三个电路中输入电阻最大的电路是_________,最小的电路是_________;输出电阻最大的电路是_________,最小的电路是_________;电压放大倍数数值最大的电路是_________;低频特性最好的电路是_________;若能调节Q点,则最大不失真输出电压最大的电路是_________;输出电压与输入电压同相的电路是_________。
【相关知识】
晶体管放大电路三种接法的性能特点,多级放大电路不同耦合方式及其特点,多级放大电路动态参数与组成它的各级电路的关系。
【解题思路】
(1)通过信号的流通方向,观察输入信号作用于晶体管和场效应管的哪一极以及从哪一极输出的信号作用于负载,判断多级放大电路中各级电路属于哪种基本放大电路。
(2)根据各种晶体管基本放大电路的参数特点,以及单级放大电路连接成多级后相互间参数的影响,分析各多级放大电路参数的特点。
【解题过程】
(1)在电路(a)中,T1为第一级的放大管,信号作用于其发射极,又从集电极输出,作用于负载(即第二级电路),故第一级是共基放大电路;T2和T3组成的复合管为第二级的放大管,第一级的输出信号作用于T2的基极,又从复合管的发射极输出,故第二级是共集放大电路。
在电路(b)中,T1和T2为第一级的放大管,构成差分放大电路,信号作用于T1和T2的基极,又从T2的集电极输出,作用于负载(即第二级电路),是双端输入单端输出形式,故第一级是(共射)差分放大电路;T3为第二级的放大管,第一级的输出信号作用于T3的基极,又从其发射极输出,故第二级是共集放大电路。
在电路(c)中,第一级是典型的Q点稳定电路,信号作用于T1的基极,又从集电极输出,作用于负载(即第二级电路),故为共射放大电路;T2为第二级的放大管,第一级的输出信号作用于T
2的基极,又从其集电极输出,故第二级是共射放大电路。
应当特别指出,电路(c)中T3和三个电阻(8.2
kΩ、1.8
kΩ、1
kΩ)组成的电路构成电流源,等效成T2的集电极负载,理想情况下等效电阻趋于无穷大。电流源的特征是其输入回路没有动态信号的作用。要特别注意电路(c)的第二级电路与互补输出级的区别。
(2)比较三个电路的输入回路,电路(a)的输入级为共基电路,它的e−b间等效电阻为rbe/(1+β),Ri小于rbe/(1+β);电路(b)的输入级为差分电路,Ri大于2rbe;电路(c)输入级为共射电路,Ri是rbe与10
kΩ、3.3
kΩ电阻并联,Ri不可能小于rbe/(1+β);因此,输入电阻最小的电路为(a),最大的电路为(b)。
电路(c)的输出端接T2和T3的集电极,对于具有理想输出特性的晶体管,它们对“地”看进去的等效电阻均为无穷大,故电路(c)的输出电阻最大。比较电路(a)和电路(b),虽然它们的输出级均为射极输出器,但前者的信号源内阻为3.3
kΩ,后者的信号源内阻为10
kΩ;且由于前者采用复合管作放大管,从射极回路看进去的等效电阻表达式中有1/(1+β)2,而后者从射极回路看进去的等效电阻表达式中仅为有1/(1+β),故电路(a)的输出电阻最小。
由于电路(c)采用两级共射放大电路,且第二级的电压放大倍数数值趋于无穷大,而电路(a)和(b)均只有第一级有电压放大作用,故电压放大倍数数值最大的电路是(c)。
由于只有电路(b)采用直接耦合方式,故其低频特性最好。
由于只有电路(b)采用±VCC两路电源供电,若Q点可调节,则其最大不失真输出电压的峰值可接近VCC,故最大不失真输出电压最大的电路是(b)。
由于共射电路的输出电压与输入电压反相,共集和共基电路的输出电压与输入电压同相,可以逐级判断相位关系,从而得出各电路输出电压与输入电压的相位关系。电路(a)和(b)中两级电路的输出电压与输入电压均同相,故两个电路的输出电压与输入电压均同相。电路(c)中两级电路的输出电压与输入电压均反相,故整个电路的输出电压与输入电压也同相。
综上所述,答案为(1)共基放大电路,共集放大电路;差分放大电路,共集放大电路;共射放大电路,共射放大电路;(2)(b),(a);(c),(a);(c);(b);(b);(a),(b),(c)。
【例4-2】电路如图所示。已知,,。时。
(1)试说明和、和、以及分别组成什么电路?
(2)若要求上电压的极性为上正下负,则输入电压的极性如何?
(3)写出差模电压放大倍数的表达式,并求其值。
【相关知识】
(1)差分放大电路。
(2)多级放大电路。
(3)电流源电路。
【解题过程】
根据差分放大电路、多级放大电路的分析方法分析电路。
【解题过程】
(1)、管组成恒流源电路,作和管的漏极有源电阻,、管组成差分放大电路,并且恒流源作源极有源电阻。管组成共射极放大电路,并起到电平转化作用,使整个放大
电路能达到零输入时零输出。管组成射极输出器,降低电路的输出电阻,提高带载能力,这
里恒流源作为管的射极有源电阻。
(2)为了获得题目所要求的输出电压的极性,则必须使基极电压极性为正,基极电压极性为负,也就是管的栅极电压极性应为正,而管的栅极电压极性应为负。
(3)整个放大电路可分输入级(差分放大电路)、中间级(共射放大电路)和输出级(射极输出器)。
对于输入级(差分放大电路),由于恒流源作漏极负载电阻,使单端输出具有与双端输出相同的放大倍数。所以
式中,漏极负载电阻,而
为管的等效电阻。为管组成的共射放大电路的输入电阻。
由于恒流源的。所以:
管组成的共射放大电路的电压放大倍数
由于管组成的射极输出器的输入电阻,所以:
管组成的射极输出器的电压放大倍数
则总的差模电压放大倍数的表达式为
其值为
【例4-3】下图所示为简化的集成运放电路,输入级具有理想对称性。选择正确答案填入空内。
(1)该电路输入级采用了__________。
A.共集−共射接法
B.共集−共基接法
C.共射−共基接法
(2)输入级采用上述接法是为了__________。
A.展宽频带
B.增大输入电阻
C.增大电流放大系数
(3)T5和T6作为T3和T4的有源负载是为了__________。
A.增大输入电阻
B.抑制温漂
C.增大差模放大倍数
(4)该电路的中间级采用__________。
A.共射电路
B.共基电路
C.共集电路
(5)中间级的放大管为__________。
A.T7
B.T8
C.T7和T8组成的复合管
(6)该电路的输出级采用__________。
A.共射电路
B.共基电路
C.互补输出级
(7)D1和D2的作用是为了消除输出级的__________。
A.交越失真
B.饱和失真
C.截止失真
(8)输出电压uO与uI1的相位关系为__________。
A.反相
B.同相
C.不可知
【相关知识】
集成运放电路(输入级,中间级,互补输出级),基本放大电路的接法及性能指标,有源负载,差模放大倍数,复合管。
【解题思路】
(1)用基本的读图方法对放大电路进行分块,分析出输入级、中间级和输出级电路。
(2)分析各级电路的基本接法及性能特点。
【解题过程】
(1)输入信号作用于T1和T2管的基极,并从它们的发射极输出分别作用于T3和T4管的发射极,又从T3和T4管的集电极输出作用于第二级,故为共集−共基接法。
(2)上述接法可以展宽频带。
为什么不是增大输入电阻呢?因为共基接法的输入电阻很小,即T1和T2管等效的发射极电阻很小,所以输入电阻的增大很受限。因为共基接法不放大电流,所以不能增大电流放大系数。
(3)T5和T6作为T3和T4的有源负载是为了增大差模放大倍数。利用镜像电流源作有源负载,可使单端输出差分放大电路的差模放大倍数增大到近似等于双端输出时的差模放大倍数。
(4)为了完成“主放大器”的功能,中间级采用共射放大电路。
(5)由于第一级的输出信号作用于T7的基极以及T7和T8的连接方式,说明T7和T8组成的复合管为中间级的放大管。
(6)T9和T10的基极相连作为输入端,发射极相连作为输出端,故输出级为互补输出级。
(7)D1和D2的作用是为了消除输出级的交越失真。
(8)若在输入端uI1加“+”、uI2加“-”的差模信号,则T2的共集接法使其发射极(即T4的发射极)电位为“-”,T4的共基接法使其集电极(即T7的基极)电位也为“-”;以T7、T8构成的复合管为放大管的共射放大电路输出与输入反相,它们的集电极电位为“+”;互补输出级的输出与输入同相,输出电压为“+”;故uI1一端为同相输入端,uI2一端为反相输入端。
综上所述,答案为(1)B,(2)A,(3)C,(4)A,(5)C,(6)C,(7)A,(8)B。
第5章
反馈和负反馈放大电路
本章的教学目标和要求:
要求学生理解反馈的基本概念,掌握四种反馈类型;掌握实际反馈放大器的类型和极性的判断;掌握负反馈对放大电路的影响;掌握在深度负反馈条件下的计算;了解负反馈放大器的稳定性。
本章总体教学内容和学时安排:(采用多媒体教学)
§5-1
反馈的基本概念及类型
§5-2
负反馈对放大电路性能的影响
§5-3 负反馈放大电路的分析及近似计算
§5-4 负反馈放大电路的自激振荡几消除
本章重点:
反馈的基本概念;反馈类型的判断;负反馈对放大器性能的影响;在深度负反馈条件下放大器增益的估算。
本章难点:
反馈的基本概念;反馈类型的判断;自给振荡条件及消除振荡的措施
本章主要的切入点:为改善放大器的性能,引入负反馈的概念,通过方块图理解负反馈放大器的组成;通过方框图理解负反馈放大器的四种组态;定性理解负反馈对放大器的性能的理解;根据深度负反馈条件,估算放大器的增益。
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:12
本章习题:
P183
5.3、5.4、5.5、5.8、5.9、5.10、5.11、5.13。
本章的具体内容:33、34、35、36节:
反馈的基本概念,反馈放大器的组成,工作原理,反馈的判断(有无、正负、交流直流),结合对运放和分离元件放大器反馈电路的分析介绍。
四种基本反馈方式的划分,典型结构的分析,结合例题判断反馈组态。
重点:
反馈的基本概念,反馈组态判断。37、38、39、40、41节:
反馈的引入对放大电路性能的影响,增益带宽积,负反馈引入的原则;
负反馈放大器的结构,特点,一般表达式的分析和推导。
在深度负反馈条件,在深度负反馈条件下负反馈放大器的性能分析,例题2个;
四种基本反馈在深度负反馈条件下放大器不同增益的表达式;
重点:
反馈的引入对放大电路性能的影响,负反馈引入的原则;一般表达式的分析和理解。42、43、44节:
负反馈放大器的稳定性分析:负反馈放大器自激振荡产生的原因和条件,负反馈放大器的稳定性的定性分析和判断,负反馈放大器自激振荡的消除方法。
重点:
负反馈放大器自激振荡产生的原因和条件,负反馈放大器的稳定性的判断,负反馈放大器自激振荡的消除方法。
【例5-1】在括号内填入“√”或“×”,表明下列说法是否正确。
(1)若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路,则说明电路引入了反馈。
(2)若放大电路的放大倍数为“+”,则引入的反馈一定是正反馈,若放大电路的放大倍数为“−”,则引入的反馈一定是负反馈。
(3)直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈,阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。
(4)既然电压负反馈可以稳定输出电压,即负载上的电压,那么它也就稳定了负载电流。
(5)放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差,说明电路引入了串联负反馈;净输入电流等于输入电流与反馈电流之差,说明电路引入了并联负反馈。
(6)将负反馈放大电路的反馈断开,就得到电路方框图中的基本放大电路。
(7)反馈网络是由影响反馈系数的所有的元件组成的网络。
(8)阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多,引入负反馈后,越容易产生低频振荡。
【相关知识】
反馈的有关概念,包括什么是反馈、直流反馈和交流反馈、电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈、负反馈放大电路的方框图、放大电路的稳定性
【解题思路】
正确理解反馈的相关概念,根据这些概念判断各题的正误。
【解题过程】
(1)通常,称将输出量引回并影响净输入量的电流通路为反馈通路。反馈是指输出量通过一定的方式“回授”,影响净输入量。因而只要输出回路与输入回路之间有反馈通路,就说明电路引入了反馈,而反馈通路不一定将放大电路的输出端和输入端相连接。例如,在下图所示反馈放大电路中,R2构成反馈通路,但它并没有把输出端和输入端连接起来。故本题说法正确。
(2)正、负反馈决定于反馈的结果是使放大电路的净输入量或输出量的变化增大了还是减小了,若增大则为正反馈,否则为负反馈;与放大电路放大倍数的极性无关。换言之,无论放大倍数的符号是“+”还是“−”,放大电路均可引入正反馈,也可引入负反馈。故本题说法错误。
(3)直流反馈是放大电路直流通路中的反馈,交流反馈是放大电路交流通路中的反馈,与放大电路的耦合方式无直接关系。本题说法错误。
(4)电压负反馈稳定输出电压,是指在输出端负载变化时输出电压变化很小,因而若负载变化则其电流会随之变化。故本题说法错误。
(5)根据串联负反馈和并联负反馈的定义,本题说法正确。
(6)本题说法错误。负反馈放大电路方框图中的基本放大电路需满足两个条件,一是断开反馈,二是考虑反馈网络对放大电路的负载效应。虽然本课程并不要求利用方框图求解负反馈放大电路,但是应正确理解方框图的组成。
(7)反馈网络包含所有影响反馈系数的元件组成反馈网络。例如,在上图所示电路中,反馈网络由R1、R2和R4组成,而不仅仅是R2。故本题说法正确。
(8)在低频段,阻容耦合负反馈放大电路由于耦合电容、旁路电容的存在而产生附加相移,若满足了自激振荡的条件,则产生低频振荡。根据自激振荡的相位条件,在放大电路中有三个或三个以上耦合电容、旁路电容,引入负反馈后就有可能产生低频振荡,而且电容数量越多越容易产生自激振荡。故本题说法正确。
综上所述,答案为:(1)√,(2)×,(3)×,(4)×,(5)√,(6)×,(7)√,(8)√
【例5-2】
电路如图所示,图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大,在中频范围内,它们的容抗近似为零。试判断电路中反馈的极性和类型(说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈)。
【相关知识】
反馈放大电路。
【解题思路】
根据反馈的判断方法判断电路中反馈的极性和类型。
【解题过程】
图示放大电路输出与输入之间没有反馈,第一级也没有反馈,第二级放大电路有两条反馈支路。一条反馈支路是,另一条反馈支路是和串联支路。支路有旁路电容,所以它是本级直流反馈,可以稳定第二级电路的静态工作点。和串联支路接在第二级放大电路的输出(集电极)和输入之间(基极),由于的“隔直”作用,该反馈是交流反馈。
和串联支路交流反馈极性的判断:
当给第二级放大电路加上对地极性为♁的信号时,输出电压极性为㊀,由于电容对交流信号可认为短路,所以反馈信号极性也为㊀,因而反馈信号削弱输入信号的作用,该反馈为负反馈。判断过程如图所示。
负反馈组态的判断:
若令输出电压信号等于零,从输出端返送到输入电路的信号等于零,即反馈信号与输出电压信号成正比,那么该反馈是电压反馈;反馈信号与输入信号以电流的形式在基极叠加,所以它是并联反馈。
总结上述判别可知,图示电路中和串联支路构成交流电压并联负反馈。
【例5-3】试判断图示各电路中是否引入了反馈;若引入了反馈,则判断是正反馈还是负反馈,是直流反馈还是交流反馈;若引入了交流负反馈,则判断是哪种组态的负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
【相关知识】
分立元件放大电路(双极型管放大电路和单极型管放大电路)各种接法的极性判断,反馈的判断方法,包括判断是否引入了反馈、判断反馈的正负、判断直流反馈和交流反馈、判断交流负反馈的四种组态。
【解题思路】
(1)根据反馈的定义,判断电路中是否存在反馈通路,从而判断是否引入了反馈。
(2)若引入了反馈,利用瞬时极性法判断反馈的正负。
(3)根据直流反馈和交流反馈的定义,判断引入的反馈属于哪种反馈。
(4)根据交流反馈四种组态的判断方法,判断引入的反馈属于哪种组态。
【解题过程】
在图(a)电路中,Rf将输出回路与输入回路连接起来,故电路引入了反馈;且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路,故电路引入了直流反馈和交流反馈。利用瞬时极性法,在规定输入电压瞬时极性时,可得到放大管基极、集电极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流的方向,如图(e)所示。晶体管的基极电流等于输入电流与反馈电流之差,故电路引入了负反馈,且为并联负反馈。当输出电压为零(即输出端短路)时,Rf将并联在T的b−e之间,如图(e)中虚线所示;此时尽管Rf中有电流,但这个电流是uI作用的结果,输出电压作用所得的反馈电流为零,故电路引入了电压负反馈。综上所述,电路引入了直流负反馈和交流电压并联负反馈。
在图(b)电路中,R1将输出回路与输入回路连接起来,故电路引入了反馈;且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路,故电路引入了直流反馈和交流反馈。利用瞬时极性法,在规定输入电压瞬时极性时,可得到放大管各极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流方向,如图(f)所示。由于反馈减小了T1管的射极电流,故电路引入了并联负反馈。令输出电压为零,由于T2管的集电极电流(为输出电流)仅受控于它的基极电流,且R1、R2对其分流关系没变,反馈电流依然存在,故电路引入了电流负反馈。综上所述,该电路引入了直流负反馈和交流电流并联负反馈。
在图(c)电路中,R4在直流通路和交流通路中均将输出回路与输入回路连接起来,故电路引入了直流反馈和交流反馈。按u
I的假设方向,可得电路中各点的瞬时极性,如图(g)所示。输出电压uO作用于R4、R1,在R1上产生的电压就是反馈电压uF,它使得差分管的净输入电压减小,故电路引入了串联负反馈。由于uF取自于uO,电路引入了电压负反馈。综上所述,电路引入了直流负反馈和交流电压串联负反馈。
根据上述分析方法,图(d)电路的瞬时极性如图(h)所示。电路引入了直流负反馈和交流电流串联负反馈。
从图(c)和(d)电路可知,它们的输出电流均为输出级放大管的集电极电流,而不是负载电流。
【方法总结】
分立元件放大电路反馈的判断与集成运放负反馈放大电路相比有其特殊性。电路的净输入电压往往指输入级放大管输入回路所加的电压(如晶体管的b−e或e−b间的电压、场效应管的g−s或s−g间的电压),净输入电流往往指输入级放大管的基极电流或射极电流。在电流负反馈放大电路中,输出电流往往指输出级晶体管的集电极电流、发射极电流或场效应管的漏极电流、源极电流。
【常见错误】
在分立元件电流负反馈放大电路中,认为输出电流是负载RL上的电流。
【例5-4】某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数,反馈系数。试问:
(1)闭环电压放大倍数为多少?
(2)如果发生20%的变化,则的相对变化为多少?
【相关知识】
(1)相对变化率
(2)闭环增益的一般表示式
【解题思路】
当已知的相对变化率来计算的相对变化率时,应根据的相对变化率的大小采用不同的方法。当的相对变化率较小时,可对求导推出与的关系式后再计算。当的相对变化率较大时,应通过计算出后再计算。
【解题过程】
(1)闭环电压放大倍数
(2)当变化20%,那么,则的相对变化为
当变化-20%,那么
则的相对变化为
【常见错误】
本例中已有20%的变化,的相对变化率较大,应通过计算出后再计算。
【例5-5】电路如图所示,试合理连线,引入合适组态的反馈,分别满足下列要求。
(1)减小放大电路从信号源索取的电流,并增强带负载能力;
(2)减小放大电路从信号源索取的电流,稳定输出电流。
【相关知识】
双极型管放大电路和单极型管放大电路各种接法的分析及其极性分析,反馈的基本概念,负反馈对放大电路性能的影响,放大电路中引入负反馈的一般原则。
【解题思路】
(1)分析图中两个放大电路的基本接法。
(2)设定两个放大电路输入端的极性为正,分别判断两个放大电路其它输入端和输出端的极性。
(3)根据要求引入合适的负反馈。
【解题过程】
图示电路的第一级为差分放大电路,输入电压uI对“地”为“+”时差分管T1的集电极(即④)电位为“−”,T2的集电极(即⑤)电位为“+”。第二级为共射放大电路,若T3管基极(即⑥)的瞬时极性为“+”,则其集电极(即⑧)电位为“−”,发射极(即⑦)电位为“+”;若反之,则⑧的电位为“+”,⑦的电位为“−”。
(1)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻;增强带负载能力,即减小输出电阻;故应引入电压串联负反馈。
因为要引入电压负反馈,所以应从⑧引出反馈;因为要引入串联负反馈,以减小差分管的净输入电压,所以应将反馈引回到③,故而应把电阻Rf接在③、⑧之间。Rb2上获得的电压为反馈电压,极性应为上“+”下“−”,即③的电位为“+”。因而要求在输入电压对“地”为“+”时⑧的电位为“+”,由此可推导出⑥的电位为“−”,需将⑥接到④。
结论是,需将③接⑨、⑩接⑧、⑥接④。
(2)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻;稳定输出电流,即增大输出电阻;故应引入电流串联负反馈。
根据上述分析,Rf的一端应接在③上;由于需引入电流负反馈,Rf的另一端应接在⑦上。为了引入负反馈,要求⑦的电位为“+”,由此可推导出⑥的电位为“+”,需将⑥接到⑤。
结论是,需将③接⑨、⑩接⑦、⑥接⑤。
【方法总结】
(1)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻,应引入串联负反馈。
(2)增强带负载能力,即减小输出电阻,应引入电压负反馈;稳定输出电压,即减小输出电阻,应引入电压负反馈。
(3)稳定输出电流,即增大输出电阻,应引入电流负反馈。
【常见错误】
在引入反馈时只注意保证引入的反馈组态正确,但没有保证引入的反馈为负反馈。
第6、7章
信号的运算与处理电路
本章的教学目标和要求:
要求学生理解掌握理想运放的虚短与虚断的特点,熟练掌握比例、加法、减法、微分、积分等几种基本理想运算电路的工作原理及应用;掌握实际运放的误差分析;理解对数和反对数运算电路以及模拟乘法器的基本概念及应用,有源滤波器的基本概念及一阶、二阶有源滤波器电路分析,单门限、双门限电压比较器电路分析。
本章的总体教学内容:(采用多媒体教学)
§6-1
基本运算电路
§6-2
对数和反对数运算电路
§6-3
模拟乘法器及其应用
§6-4
集成运放使用中的几个问题
§7-1
电子系统概述
§7-2
信号检测系统中的放大电路
§7-3
有源滤波电路
§7-4
电压比较器
习题课
本章重点:
理想运放线性应用的规律分析、基本运算电路分析、模拟乘法器的基本概念及应用、有源滤波器、电压比较器的基本概念、双门限电压比较器电路分析。
本章难点:
正确判断运放的工作区,并灵活运用所在区的特点分析电路的功能。
本章主要的切入点:
通过引入理想运放的概念,建立虚短与虚断的概念和零子模型电路;围绕理想运放的两个工作区各自的特点,分析比例、求和、,从而掌握运放应用电路的一般分析方法。
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:8
本章习题:P203
P233
6.1、6.9、6.10、6.11、6.13、6.14、6.16、7.3、7.13、7.20、7.21、7.22。
45、46节:
运用虚短与虚断概念分析反相比例、同相比例、加法、减法、积分和微分运算电路的工作原理;对实际运算电路的误差进行分析。
重点:基本运算电路的工作原理。47、48、49节:
运用虚短与虚断概念分析对数和反对数运算电路的工作原理。介绍模拟乘法器的工作原理及应用。
重点:
模拟乘法器的工作原理。
习题课:应用基本运算放大电路进行电路分析及计算。50、51、52节:
滤波器的概念,分类,频带特性,对用运放构成的简单高通、低通滤波器电路进行分析。电压比较器的概念,分类,应用
重点:
有源高通、低通滤波器电路的分析;电压比较器的分析方法、原理及应用。
【例6-1】如图所示的理想运放电路,可输出对“地”对称的输出电压和。设。
(1)试求/。
(2)若电源电压用15V,电路能否正常工作?
【相关知识】
(1)运放特性。
(2)反相输入比例运算电路。
【解题思路】
分析各运放组成哪种单元电路,根据各单元电路输出与输入关系,推导出总的输出电压的关系式。
【解题过程】
(1)由图可知,运放A1和A2分别组成反相输入比例运算电路。故
(2)
若电源电压用15V,那么,运放的最大输出电压,当时。运放A1和A2的输出电压均小于电源电压,这说明两个运放都工作在线性区,故电路能正常工作。
【例6-2】电路如图所示,设运放均有理想的特性,写出输出电压与输入电压、的关系式。
【相关知识】
运放组成的运算电路。
【解题思路】
分析各运放组成哪种单元电路,根据各单元电路输出与输入关系,推导出总的输出电压的关系式。
【解题过程】
由图可知,运放A1、A2组成电压跟随器。,运放A4组成反相输入比例运算电路
运放A3组成差分比例运算电路
运放A3组成差分比例运算电路
以上各式联立求解得:
【例6-3】理想运放电路如图所示,试求输出电压与输入电压的关系式。
【相关知识】
加法器、减法器。
【解题思路】
由图可知,本电路为多输入的减法运算电路,利用叠加原理求解比较方便。
【解题过程】
当时
当时
利用叠加原理可求得上式中,运放同相输入端电压
于是得输出电压
【例7-1】现有有源滤波电路如下:
A、高通滤波器
B、低通滤波器
C、带通滤波器
D、带阻滤波器
选择合适答案填入空内。
(1)为避免50Hz电网电压的干扰进入放大器,应选用。
(2)已知输入信号的频率为1~2kHz,为了防止干扰信号的混入,应选用。
(3)为获得输入电压中的低频信号,应选用。
(4)为获得输入电压中的低频信号,应选用。
(5)输入信号频率趋于零时输出电压幅值趋于零的电路为。
(6)输入信号频率趋于无穷大时输出电压幅值趋于零的电路为。
(7)输入信号频率趋于零和无穷大时输出电压幅值趋于零的电路为。
(8)输入信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数为通带放大倍数的电路为。
【相关知识】
四种有源滤波电路的基本特性及其用途。
【解题思路】
根据四种有源滤波电路的基本特性及其用途来选择填入。
【解题过程】
根据表7.1.3可知
答案为(1)D,(2)C,(3)B,(4)A,(5)A、C,(6)B、C,(7)C,(8)D。
【例7-2】已知由理想运放组成的三个电路的电压传输特性及它们的输入电压uI的波形如图所示。
(1)分别说明三个电路的名称;
(2)画出uO1~uO3的波形。
【相关知识】
单限比较器、滞回比较器和窗口比较器电压传输特性的特征。
【解题思路】
(1)根据电压传输特性判断所对应的电压比较器的类型。
(2)电压传输特性及电压比较器的类型画出输出电压的波形。
【解题过程】
(1)图(a)说明电路只有一个阈值电压UT(=2
V),且uI<UT时uO1
=
UOL
=-0.7
V,uI>UT时uO1
=UOH=6
V;故该电路为单限比较器。
图(b)所示电压传输特性的两个阈值电压UT1=2
V、UT2=4
V,有回差。uI<UT1时uO2=
UOH
=+6
V,uI>UT2时uO2=
UOL
=-6
V,UT1<uI<UT2时uO决定于uI从哪儿变化而来;说明电路为滞回比较器。
图(c)所示电压传输特性的两个阈值电压UT1=1
V、UT2=3
V,由于uI<UT1和uI>UT2时uO3=
UOL=-6
V,UT1<uI<UT2时uO1=
UOH
=+6
V,故该电路为窗口比较器。
答案是具有如图(a)、(b)、(c)所示电压传输特性的三个电路分别为单限比较器、滞回比较器和窗口比较器。
(2)根据题目给出的电压传输特性和上述分析,可画出uO1~uO3的波形,如图(e)所示。
应当特别提醒的是,在uI<4
V之前的任何变化,滞回比较器的输出电压uO2
都保持不变,且在uI=4
V时uO2从高电平跃变为低电平,直至uI=2
V时uO2才从低电平跃变为高电平。
【方法总结】
根据滞回比较器电压传输特性画输出电压波形时,当输入电压单方向变化(即从小逐渐变大,或从大逐渐变小)经过两个阈值时,输出电压只跳变一次。例如本题中,当uI从小逐渐变大时,只有经过阈值电压UT2=4
V时输出电压才跳变;而当uI从大逐渐变小时,只有经过阈值电压UT1=2
V时输出电压才跳变。
【常见错误】
认为只要uI变化经过阈值电压UT1=2
V或UT2=4
V时输出电压就跳变。
图(e)
第8章 信号发生器
本章的教学目标和要求:
要求学生理解掌握正弦波信号产生电路的基本概念,RC串联、LC并联正弦信号产生电路的组成、振荡条件判断、振荡频率计算;掌握理想运放非线性应用的分析规律,方波产生电路组成及工作原理。
本章的总体教学内容:(采用多媒体教学)
§8-1
正弦波信号发生器
§8-2
非正弦波信号发生器
本章重点:
正弦波振荡电路的振荡条件及比较器的基本原理。
本章难点:
振荡条件的判别
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:4
本章习题:
P259
8.1、8.2、9.2.3、8.4、8.5、8.7、8.8、8.9、8.10、8.1253、54节:
介绍正弦波发生器的工作原理,组成结构,产生正弦波振荡的条件;
重点:
正弦波发生器的工作原理。
55、56节:
典型的RC桥式电路的结构及其工作原理;电容三点式、电感三点式振荡电路的结构及工作原理,振荡条件的判别;石英晶体振荡电路的工作原来。
重点:
RC、LC振荡电路的工作原理。
方波、锯齿波产生电路的工作原理。
【例8-1】图(a)所示电路是没有画完整的正弦波振荡器。
(1)完成各节点的连接;
(2)选择电阻的阻值;
(3)计算电路的振荡频率;
(4)若用热敏电阻(的特性如图(b)所示)代替反馈电阻,当(有效值)多大时该电路出现稳定的正弦波振荡?此时输出电压有多大?
图(a)
图(b)
【相关知识】
RC正弦波振荡器。
【解题思路】
根据RC正弦波振荡器的组成和工作原理对题目分析、求解。
【解题过程】
(1)在本题图中,当时,RC串—并联选频网络的相移为零,为了满足相位条件,放大器的相移也应为零,所以结点应与相连接;为了减少非线性失真,放大电路引入负反馈,结点
应与相连接。
(2)为了满足电路自行起振的条件,由于正反馈网络(选频网络)的反馈系数等于1/3(时),所以电路放大倍数应大于等于3,即。故应选则大于的电阻。
(3)电路的振荡频率
(4)由图(b)可知,当,即当电路出现稳定的正弦波振荡时,此时输出电压的有效值
【例8-2】试判断图(a)所示电路是否有可能产生振荡。若不可能产生振荡,请指出电路中的错误,画出一种正确的电路,写出电路振荡频率表达式。
【相关知识】
LC型正弦波振荡器。
【解题思路】
(1)
从相位平衡条件分析电路能否产生振荡。
(2)
LC电路的振荡频率,L、C分别为谐振电路的等效电感和电容。
【解题过程】
图(a)电路中的选频网络由电容C和电感L(变压器的等效电感)组成;晶体管T及其直流偏置电路构成基本放大电路;变压器副边电压反馈到晶体管的基极,构成闭环系统统;本电路利用晶体管的非线性特性稳幅。静态时,电容开路、电感短路,从电路结构来看,本电路可使晶体管工作在放大状态,若参数选择合理,可使本电路有合适的静态工作点。动态时,射极旁路电容和基极耦合电容短路,集电极的LC并联网络谐振,其等效阻抗呈阻性,构成共射极放大电路。利用瞬时极性法判断相位条件:首先断开反馈信号(变压器副边与晶体管基极之间),给晶体管基极接入对地极性为的输入信号,则集电极对地的输出信号极性为㊀,即变压器同名端极性为㊀,反馈信号对地极性也为㊀。反馈信号输入信号极性相反,不可能产生振荡。若要电路满足相位平衡条件,只要对调变压器副边绕组接线,使反馈信号对地极性为即可。改正后的电路如图(c)所示。本电路振荡频率的表达式为
图(c)
图
(d)
图(b)电路中的选频网络由电容C1、C2和电感L组成;晶体管T是放大元件,但直流偏置不合适;电容C1两端电压可作为反馈信号,但放大电路的输出信号(晶体管集电极信号)没有传递到选频网络。本电路不可能产生振荡。首先修改放大电路的直流偏置电路:为了设置合理的偏置电路,选频网络与晶体管的基极连接时要加隔直电容,晶体管的偏置电路有两种选择,一种是固定基极偏置电阻的共射电路,另一种是分压式偏置的共射电路。选用静态工作点比较稳定的电路(分压式偏置电路)比较合理。修改交流信号通路:把选频网络的接地点移到C1和C2之间,并把原电路图中的节点2连接到晶体管T的集电极。修改后的电路如图(d)所示。然后再判断相位条件:在图(d)电路中,断开反馈信号(选频网络与晶体管基极之间),给晶体管基极接入对地极性为的输入信号,集电极输出信号对地极性为㊀(共射放大电路),当LC选频网络发生并联谐振时,LC网络的等效阻抗呈阻性,反馈信号(电容C1两端电压)对地极性为。反馈信号与输入信号极性相同,表明,修改后的电路能满足相位平衡条件,电路有可能产生振荡。本电路振荡频率的表达式为
第9章
功率放大电路
本章的教学目标和要求:
要求学生了解功率放大电路的基本概念和特点;掌握乙类双电源互补对称功率放大电路的组成、工作原理及性能指标的计算;掌握甲乙类互补对称功率放大电路OCL和OTL的组成、工作原理及性能指标的计算。
本章总体教学内容和学时安排:(采用多媒体教学方式)
§9-1
功率放大电路的特点及分类
§9-2
互补推挽功率放大电路
本章重点:
乙类、甲乙类互补对称功率放大电路的输出功率和效率的计算。
本章难点:
功率放大电路的工作原理及计算分析。
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:4
本章的具体内容:
57、58节:
介绍结型场效应管的工作原理、结型场效应管的特性曲线以及主要参数。
重点:对结型场效应管的特性曲线的理解。
59、60节:
介绍MOS效应管的工作原理、MOS效应管的特性曲线以及主要参数。
重点:对MOS效应管的特性曲线的理解。
FET放大电路的分类,Q点设置方法,两种偏置方法的特点,以及用图解法、计算法对电路进行分析。FET的小信号模型,并用它对共源、共漏放大器分析;加一习题课讲解习题并对本章作一小结。
重点:强调分析方法的掌握,以及电路结构、分析过程与BJT放大器的对比。
【例9-1】单电源互补功率放大电路如图所示。设功率管、的特性完全对称,管子的饱和压降,发射结正向压降,,并且电容器和的容量足够大。
(1)静态时,A点的电位、电容器C两端压降和输入端信号中的直流分量分别为多大?
(2)动态时,若输出电压仍有交越失真,应该增大还是减小?
(3)试确定电路的最大输出功率、能量转换效率,及此时需要的输入激励电流的值;
(4)如果二极管D开路,将会出现什么后果?
【相关知识】
甲乙类互补推挽功放电路的工作原理。
【解题思路】
(1)为了使单电源互补推挽功放电路输出信号正负两个半周的幅值对称,静态时,A点的电位应等于电源电压的一半,由此可推算电容器C两端压降和输入端信号中的直流分量的大小。
(2)分析产生交越失真的原因,讨论的作用。
(3)确定输出电压最大值,求解最大输出功率、能量转换效率及此时需要的输入激励电流的值。
(4)断开二极管,分析电路可能出现的状况。
【解题过程】
(1)
静态时,调整电阻、和,保证功率管和处于微导通状态,使A点电位等于电源电压的一半,即。此时耦合电容C被充电,电容C两端的电压;输入信号中的直流分量的大小,应保证输入信号接通后不影响放大电路的直流工作点,即。
(2)
电路中设置电位器和二极管D的目的是为功率管提供合适的静态偏置,从而减小互补推挽电路的交越失真。若接通交流信号后输出电压仍有交越失真,说明偏置电压不够大,适当增大电位器的值之后,交越失真将会减小。
(3)
功率管饱和时,输出电压的幅值达到最大值,则电路的最大输出功率
此功放电路的能量转换效率最大
当输出电压的幅值达最大值时,功率管基极电流的瞬时值应为
(4)当D开路时,原电路中由电位器和二极管D给功率管和提供微导通的作用消失。、、和的发射结及将构成直流通路,有可能使和管完全导通。若和的值较小时,将会出现,从而使功放管烧坏。
【例9-2】在图示的电路中,已知运放性能理想,其最大的输出电流、电压幅值分别为15mA和15V。设晶体管和的性能完全相同,=60。试问:
(1)该电路采用什么方法来减小交越失真?请简述理由。
(2)如负载分别为20、10时,其最大不失真输出功率分别为多大?
【相关知识】
(1)乙类互补推挽功放。
(2)运算放大器。
(3)电压并联负反馈。
【解题思路】
(1)推导晶体管和即将导通时,管子发射结两端电压与输入电压关系,并由此分析电路减小交越失真的措施。
(2)根据运放输出电流和输出电压的最大值,确定功放电路输出电流和输出电压的最大值。在不同负载条件下,分析电路最大不失真输出功率是受输出电流的限制还是受输出电压的限制,从而可求出其最大不失真输出功率。
【解题过程】
(1)当输入信号小到还不足以使晶体管和导通时,电路中还没有形成负反馈。此时由电路图可列出以下关系式
与
和死区电压的关系为
当时,和未导通;
当时,和导通。
由于运放的很大,即使非常小时,或也会导通,与未加运放的乙类推挽功放电路相比,输入电压的不灵敏区减小了,从而减小了电路的交越失真。
(2)由图可知,功放电路最大的输出电流幅值为
最大的输出电压幅值为
当时,因为,那么,受输出电压的限制,电路的最大输出功率为
当时,因为,受输出电流的限制,电路的最大输出功率为
【例9-3】图示为三种功率放大电路。已知图中所有晶体管的电流放大系数、饱和管压降的数值等参数完全相同,导通时b-e间电压可忽略不计;电源电压VCC和负载电阻RL均相等。填空:
(1)分别将各电路的名称(OCL、OTL或BTL)填入空内,图(a)所示为_______电路,图(b)所示为_______电路,图(c)所示为_______电路。
(2)静态时,晶体管发射极电位uE为零的电路为有_______。
(3)在输入正弦波信号的正半周,图(a)中导通的晶体管是_______,图(b)中导通的晶体管是_______,图(c)中导通的晶体管是_______。
(4)负载电阻RL获得的最大输出功率最大的电路为_______。
(5)效率最低的电路为_______。
【相关知识】
常用功率放大电路(OCL、OTL或BTL)。
【解题思路】
(1)根据三种功率放大电路(OCL、OTL或BTL)的结构特点来选择相应的电路填空。
(2)功率放大电路采用双电源供电时,其晶体管发射极电位uE为零。
(3)根据三种功率放大电路(OCL、OTL或BTL)的基本工作原理来选择相应的晶体管填空。
(4)分析三种功率放大电路的最大不失真输出电压,从而选出输出功率最大的电路。
(5)根据三种功率放大电路的最大输出功率以及功放管消耗的能量大小来确定效率最低的电路。
【解题过程】
(1)答案为OTL、OCL、BTL。
(2)由于图(a)和(c)所示电路是单电源供电,为使电路的最大不失真输出电压最大,静态应设置晶体管发射极电位为VCC/2。因此,只有图(b)所示的OCL电路在静态时晶体管发射极电位为零。因此答案为OCL。
(3)根据电路的工作原理,图(a)和(b)所示电路中的两只管子在输入为正弦波信号时应交替导通,图(c)所示电路中的四只管子在输入为正弦波信号时应两对管子(T1和T4、T2和T3)交替导通。
因此答案为T1,T1,T1和T4。
(4)在三个电路中,哪个电路的最大不失真输出电压最大,哪个电路的负载电阻RL获得的最大输出功率就最大。三个电路最大不失真输出电压的峰值分别为,(5)根据(3)、(4)中的分析可知,三个电路中只有BTL电路在正弦波信号的正、负半周均有两只功放管的消耗能量,损耗最大,故转换效率最低。因而答案为(c)。
第10章 直流稳压电源
本章的教学目标和要求:
要求学生掌握直流电源的组成,各部分的作用,了解稳压电源的发展趋势和典型的元件。
本章总体教学内容和学时安排:(采用多媒体教学)
§10-1 概述
§10-2 单相整流及电容滤波电路
§10-3 串联反馈型线性稳压电路
习题课,复习
本章重点:
直流电源的组成及各部分的作用;单相桥式整流电路、电容滤波、稳压管稳压的工作原理。
本章难点:
滤波电路的定量计算。
本章主要的切入点:
从前几章电子电路对直流电源的要求,简略说明直流电源的任务,进而说明直流电源的组成。
本章教学方式:课堂讲授
本章课时安排:4
本章习题:
P299
10.1、10.3、10.6、10.13、10.10、10.1761、62节:
直流电源的组成框图,各个部分的作用,主要参数,对器件的选择的要求。介绍半波整流电路,分析典型的单相桥式整流电路。介绍滤波、稳压部分的典型结构。重点:
单相桥式整流电路的工作原理。
63、64节
典型稳压电源电路的工作原理:简介串联反馈式稳压电路和串联开关式稳压电路的工作原理;介绍常用的三端集成稳压器件78XX和79XX系列。
重点:
串联反馈式稳压电路的工作原理。
习题课,讲解本章节的重难点习题,传授解题技巧;对本课程做总结性回顾。
【例10-1】在某一具有电容滤波的桥式整流电路中,设交流电源的频率为1000HZ,整流二极管正向压降为0.7V,变压器的内阻为2。要求直流输出电流IO=100mA,输出直流电压UO=12V,试计算:
(1)估算变压器副边电压有效值U2。
(2)选择整流二极管的参数值。
(3)选择滤波电容器的电容值。
【相关知识】
电容滤波的桥式整流电路。
【解题思路】
(1)根据估算变压器副边电压有效值U2。
(2)根据电路中流过二极管的电流及二极管承受的最高反压电压选择整流二极管。
(3)根据及电容器的耐压选择滤波电容器。
【解题过程】
(1)
由可得。
(2)
流过二极管的电流
二极管承受的反压为
选2CP33型二极管,其参数为URM=25V,IDM=500mA。
(3)
由,可得
取,那么
选C=22μF,耐压25V的电解电容。
【例10-2】串联型稳压电路如图所示。已知稳压管的稳定电压,负载。
(1)
标出运算放大器A的同相和反相输入端。
(2)
试求输出电压的调整范围。
(3)
为了使调整管的,试求输入电压的值。
【相关知识】
串联型稳压电路。
【解题思路】
(1)
运算放大器的同相和反相输入端的连接要保证电路引入电压负反馈。
(2)
根据确定输出电压的调整范围。
(3)
由,并考虑到电网电压有波动,确定输入电压的值。
【解题过程】
(1)
由于串联型稳压电路实际上是电压串联负反馈电路。为了实现负反馈,取样网络(反馈网络)应接到运放的反相输入端,基准电压应接到运放的同相输入端。所以,运放A的上端为反相输入端(–),下端为同相端(+)。
(2)
根据串联型稳压电路的稳压原理,由图可知
式中,为可变电阻滑动触头以下部分的电阻。
当时,最小
当时,最大
因此,输出电压的可调范围为。
(3)由于
当时,为保证,输入电压
若考虑到电网电压有波动时,也能保证,那么,实际应用中,输入电压应取。
【常见的错误】
容易忽视电网电压有波动。
【例10-3】图中画出了两个用三端集成稳压器组成的电路,已知静态电流IQ=2mA。
(1)写出图(a)中电流IO的表达式,并算出其具体数值;
(2)写出图(b)中电压UO的表达式,并算出当R2=0.51k时的具体数值;
(3)说明这两个电路分别具有什么功能?
图(a)
图(b)
【相关知识】
三端集成稳压器。
【解题思路】
(4)
写出图(a)电路输出电流与稳压器输出电压的表达式。
(5)写出图(b)电路输出电压与稳压器输出电压的表达式。
(6)由表达式分析各电路的功能。
【解题过程】
(1)
(2)
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