二极管的基本工作原理范文

导语：如何才能写好一篇二极管的基本工作原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

二极管的基本工作原理

篇1

关键词：单片机发光二极管闪烁

0 引言

单片机由于体积小、价格低廉、功能强、可靠性高、面向控制和价格低廉等优点，不仅成为工业测控领域使用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落。在工科学校中基本都开设有《单片机原理及应用》这门课，而对所有学习单片机的人来说最入门的就是对发光二级管LED的控制。

1 发光二级管的工作原理

发光二极管Light-Emitting Diode简称为LED，由镓（Ga）与砷（As）、磷（P）的化合物制成的二极管。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

LED只能往一个方向导通，发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流来控制LED的亮度。限流电阻R可用下式计算：

R=（E-UF）/IF

式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。

2 LED的编程方法

假设LED的连接电路图如图1所示，八个红色发光二极管通过限流电阻分别接到单片机P1端口的8个引脚上，单片机选用AT89C51。

2.1 单个发光二极管的控制

在图1中，如图所示，如果要使发光二极管D1点亮，由于D1的正极通过电阻R1接到电源VCC上，那么D1要正向导通必须使D1的阴极为低电平，也就是P1.0引脚为低电平，这个可以通过软件可以控制，完整的C51程序如下：

同样的，如果要使发光二极管D1一亮一灭不停地闪烁，则工作原理是让D1点亮并延时一段时间，接着使D1熄灭并延时一段时间并不断的循环，这样就可以观察到D1一亮一灭不停地闪烁。延时可以采用软件延时或者定时计数器定时延时两种方式，本文采用软件延时，其工作原理是利用每条指令运行都需要一定的时钟周期，运行一定数量的时钟周期可以实现延时的功能，本图中晶振为12MHz，那么12个振荡周期为1us，延时1ms的延时程序如下：

2.2 多个发光二极管的控制多个多个发光二极管的控制原理与单个发光二级管的控制原理一样，在图1中，如果要控制8个发光二极管同时一亮一灭的闪烁，那么只需要同时使8个发光二级管点亮延时一段时间，再同时使8个发光二级管熄灭并延时一段时间，周而复始不断循环就可以实现8个LED不停地闪烁，完整的C51程序如

下：

2.3 花样流水灯的控制对于花样流水灯，工作原理和前面多个发光二极管的控制原理一样，只需要把不同状态下灯所对应端口的值送到相应的控制端口并延时一定的时间就可以实现，编程时可以把所以对应状态的端口值放在一个数组里存放，不停循环地取数组的值，每取一个值延时一段时间，即可以实现，程序略。

3 总结

单片机在各行各业中使用越来越多，文中对单片机中发光二极管的使用和编程方法进行总结，并给出各种方法的工作原理和完整的程序。

参考文献：

[1]戴仙金.51单片机及其C语言程序开发实例.北京：清华大学出版社，2007.

[2]李朝青.单片机原理与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[3]李广军等.实用接口技术.成都：电子科技大学出版社，1997.

篇2

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

－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

IZ=

I－IO=6－4=2

(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

【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

共集−共基接法

共射−共基接法

（2）输入级采用上述接法是为了__________。

展宽频带

增大输入电阻

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__________。

增大输入电阻

抑制温漂

增大差模放大倍数

（4）该电路的中间级采用__________。

共射电路

共基电路

共集电路

（5）中间级的放大管为__________。

T7和T8组成的复合管

（6）该电路的输出级采用__________。

共射电路

共基电路

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

饱和失真

截止失真

（8）输出电压uO与uI1的相位关系为__________。

反相

同相

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

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

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

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、8.12

53、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。

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、10.17

61、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）

篇3

由于光伏电池、燃料电池和蓄电池等的输出电压较低，甚至低于48V，而针对AC220V电网，半桥、全桥并网逆变器的输入一般为DC760V和DC380V，如何实现高增益升压变换是可再生能源并网发电系统中需解决的主要问题之一[1,2]。当工作占空比D趋近于1时，基本Boost变换器的增益在理论上趋于无穷大，但在实际工程应用中存在如下问题：①开关管及二极管的电压、电流应力大；②开关损耗、二极管反向恢复损耗大，导致变换效率低；③dv/dt大，导致EMI严重；④抗输入电压扰动能力及动态性能差。基于上述原因，基本Boost变换器一般用于电压增益小于6的场合[3,4]。为提高电压增益，进而提高变换效率，已经提出了很多高增益变换拓扑[5-12]。文献[5]提出采用级联Boost变换器实现高电压增益，变换效率较高，但主电路拓扑及控制较复杂，如何确保级联Boost变换器稳定工作也相对困难。采用耦合电感可提高电压增益[6]，但漏感会影响变换效率，增加开关电压应力，EMI问题也更加突出。采用有源钳位电路[7,8]可有效回收漏感能量，降低开关电压应力，但电路复杂，成本增加，而且钳位电路也会产生附加损耗。文献[9]通过增加一个钳位电容及一个钳位二极管实现有源钳位电路的功能，电路简单，但流过激磁电感及开关管的电流增加。本文从基本Boost变换器的开关电感三端网络出发，通过在其三条支路串入合适极性的电压源来提高电压增益，得到三种高增益开关电感三端网络，通过对开关电压应力的分析，确定了最优的高增益开关电感三端网络，最后基于拓扑组合研究了电路实现方案。在此基础上，分析了所提出的高增益Boost变换器的工作原理，对其性能进行了详细分析，最后进行了实验研究。

2高增益开关电感三端网络

基本Boost变换器如图1所示，工作于电感电流连续模式（CCM）时，电压增益M为通过在由有源开关S、二极管VD、电感L组成的开关电感三端网络的三条支路中串入合适极性的电压源uc，从而得到图2所示的高增益开关电感三端网络。根据伏秒平衡原理，当工作于CCM模式时，采用图2a～图2c所示的高增益开关电感三端网络所得到的变换器电压增益分别为所示的高增益开关电感三端网络可以降低有源开关S及二极管VD的电压应力，而采用图2c所示的高增益开关电感三端网络导致有源开关S及二极管VD的电压应力增加。对于图2b所示的高增益开关电感三端网络，增加uc一方面可以提高电压增益，同时可以降低开关器件的电压应力，比较而言，它是一种更优的高增益开关电感三端网络。图2b中的电压源uc如何实现呢？当电容电压纹波相对于平均值很小时，可以等效为电压源，因此考虑把uc用一个大容量电容Cc替代，但由于二极管VD的单向导电性，导致电容Cc一直放电，因此必须增加一条支路引入电流ic为Cc提供充电电流，如图3a所示。ic通过一个基本Boost型开关电感三端网络引入，最后得到图3b所示的基于拓扑组合的高增益开关电感三端网络。

3工作原理由图3b所示的基于拓扑组合的高增益开关电感三端网络构成的Boost变换器如图4所示，在分析其工作原理之前作如下假设：①电感电流il1和il2连续；②电容Co、Cc足够大，其上电压保持不变；③所有器件都是理想器件，不考虑寄生参数等的影响。有源开关S1、S2采用交错控制策略，由于开关占空比D＞0.5和D＜0.5时变换器的开关状态有所

3.1D＞0.5D＞0.5时，在一个开关周期Ts内变换器有3个开关状态，见表1。其稳态工作的主要波形如图5所示，图中D=0.6。变换器工作于状态1时的等效电路如图6所示，电感L1及L2两端的电压ul1、ul2均为输入电压uin，电流il1、il2线性上升，电容电流ic为零，电容电压uc保持不变。采用同样的方法，可以得到其他状态时变换器的等效电路和工作情况。

3.2D＜0.5D＜0.5时，在一个开关周期Ts内变换器有3个开关状态，见表2。其稳态工作的主要波形如图7所示，图中D=0.4。变换器工作于状态1时的等效电路如图8所示。电感L1两端的电压ul1为输入电电流il1线性上升，电感L2两端的电压ul2为输入电压uin?uc，电流il2线性下降，电容电流ic为?il2，电容电压uc上升。采用同样的方法，可以得到其他状态时变换器的等效电路和工作情况。

4性能分析由于在实际工程中，一般电压增益M＞

4时才考虑采用高增益Boost变换器，由后面的分析可知，此时工作占空比D大于0.5，因此下面主要基于图5分析D＞0.5时变换器的性能。

4.1电压增益M根据电感L1、L2的伏秒平衡可得

4.2开关管电压应力有源开关开关S1及二极管VD1所承受的电压应力uvpS1和uvpVD1为

4.3开关管电流应力设电感电流il1、il2的平均值分别为IL1和IL2，输出电流io的平均值为Io。稳态工作时，一个开关周期Ts内电容Cc的充电与放电电荷必然相等，当开关S1、S2的工作占空比D相等时，充电与放电时间均为(1?D)Ts，充电与放电电流分别为IL2、IL1，因此IL1与IL2必然相等，可实现自动均流，也就是

4.4电容电压uCc的纹波峰峰值电容Cc的充放电电荷Qcc为

4.5输入电流纹波峰峰值由于

4.6输出电压纹波峰峰值输出电压纹波峰峰值Δuopk为

5实验研究

实验参数如下：输入电压uin=10V，输出电压uo=50V，输出功率po=150W，电感L1=L2=30μH，电容Cc=33μF，输出电容Co=47μF，开关频率fs=100kHz，有源开关S1、S2均选用IRFZ44N，二极管VD1、VD2选用Y20100DN。图9a为输入电压uin，输出电压uo，开关管S1、S2的驱动Q1、Q2的波形，占空比为0.6左右，电压增益为基本Boost变换器的2倍。图9b为开关管S1、S2，二极管VD1、VD2两端的电压uds1、uds2、ud1、ud2的波形，可以看出S1、S2、VD1所承受的电压应力均为输出电压uo的1/2，二极管VD2说承受的电压应力就是输出电压uo，但二极管关断时两端的电压为uo的1/2，有利于降低关断损耗。图9c为电感电流iL1、iL2及输入电流iin的波形，可以看出两相电感电流基本相等，实现了自动均流，输入电流为两相电感电流之和，由于iL1、iL2的相位相差180°，输入电流纹波比电感电流纹波小得多，纹波频率为开关频率的2倍，有利于减小输入滤波器。图10所示为变换器效率曲线，效率最大值为92%。

篇4

【关键词】高职电子技术课程教学改进

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）10C-

0147-02

电子技术是高职电子、通信等涉电专业的基础课程，课程一般在一年级开设，是学生迈入专业学习的第一步，为后续专业课程学习奠定电子方面的知识、技能基础。电子技术与先修的电路基础、高等数学等课程紧密联系，学习起来相对困难。而且高职高专属于大专教育层次，学生的入学成绩普遍较低，基础较差，在高职教育学习过程中，很多学生出现上课不听、课后不做、动手不会等不愿学习的现象。而高职院校的目标是培养高素质技能型人才。因此，电子技术课程教学应根据学生的具体情况并结合各专业自身特点和需求，改进教学模式，进行模块化教学，以激发学生学习的积极性。此外，还应突出实践教学，增加实践学时，改进实践教学内容，锻炼和培养学生的电子实践能力，掌握高素质技能型人才所必须具备的电子基本知识、技能。本文以柳州铁道职业技术学院为例，对高职电子技术课程教学改进进行探讨。

一、进行模块化教学

高职电子技术课程包括模拟电路和数字电路两大部分，具有内容多、范围广、理论较深、实践性较强等特点，模拟电路相对复杂，比较抽象，如多级放大电路，而数字电路的逻辑性较强，对学生来说，学习电子技术课程有一定的难度。根据高职学生的特点及培养目标，高职电子技术课程教学应本着“淡化理论、够用为度、培养技能、重在应用”的原则，教学中以定性解释为主，定量计算为辅，着重了解各器件的基本功能，掌握电路的分析方法，简化数学推导、计算。在具体教学实施过程中，将相关联的知识放在同一模块中，尝试进行模块化教学。模拟电路部分分为二极管电路、晶体管电路、集成运算放大器电路和负反馈电路等模块，数字电路部分分为基本逻辑门电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路等模块，改变以往按章节顺序教学的传统模式，这样，条理更清楚，知识结构更完整，更有利于学生学习、掌握电子技术课程。值得一提的是，课前，教师应详细了解上课班级的学生的基本情况，了解学生对电路基础等课程的掌握程度。如笔者曾经教过通信技术班，该班女生较多且有部分学生是文科生，文科生、女生普遍对电路心存恐惧。因此，在电子教学内容选取时尽量选取易懂、易学且后续专业课程所需的必备知识。

如进行二极管电路模块教学时，按以下思路进行教学：一是二极管的结构。讲课时，由生活中常见的广告牌、霓虹灯、交通红绿灯等由什么构成引入，学生讨论后，教师简要说明其工作过程，从而吸引学生的注意力。再展示普通二极管、发光二极管等元器件，让学生有一个感性认识，了解各种二极管的形状、外形结构，让学生感觉到课程与生活紧密相连，消除学习疑虑，对二极管产生兴趣。待学生情绪调动起来后，讲解具体构成，说明二极管实质上就是一个PN结，再补充讲解P型半导体、N型半导体及半导体（硅和锗）的相关知识。

二是二极管的特性。在了解二极管组成的基础上，先进行简单实验演示，用万用表测试二极管的导电性能。演示时，让学生协助完成，分别给发光二极管加正向和反向电压，发光二极管就会亮或不亮，这时学生的好奇心被触发，学习兴趣更浓，求知欲望也会被激发，且在教学演示过程中，学生参与其中，学习积极性更高。再结合PN结分析二极管的单向导电性，介绍二极管的主要参数如导通电压等。这样，课堂气氛更活跃，授课过程也不会显得枯燥乏味，学生乐在其中，学习更轻松，效率更高，更容易理解并掌握二极管的工作特性。

三是二极管判别。利用万用表结合二极管的单向导电性判别二极管的正负极，鉴定其优劣。学生测试前，教师先讲解并进行示范，注意指针式万用表与数字万用表的区别，再留时间给学生多次练习并加以指导，锻炼学生的动手能力，要求学生熟练掌握二极管正负极以及优劣的判断方法。

四是二极管简单应用。讲授时，借助Multisim电路仿真软件建立开关、限幅、钳位、检波等二极管应用电路，利用虚拟示波器，学生就可观察各种电路的工作过程，进而了解二极管的不同功用。再简要讲解、分析各电路的工作原理，说明二极管的功能、作用。利用现代教育技术进行教学，将复杂的电路工作过程直观化，消除电路的抽象感，利于学生理解、接受。

五是整流电路。讲授时，利用Multisim模拟连接单相半波整流、全波整流、三相桥式整流电路，进行设置参数，借助虚拟示波器，学生就可以直观地观察到半波整流、全波整流的输出波形，比较两者之间的异同，学生对各种整流电路就会有一个直观的了解，再分析整流原理，讲解二极管在整流过程的作用。

六是直流稳压电源。在整流电路的基础上，结合滤波电路和稳压电路，利用Multisim模拟连接一个完整的直流稳压电源电路，利用虚拟示波器进行调试，调试过程中，也可人为设置一些故障如二极管反接，以培养学生的电路故障排除能力，提高学生对电子电路的理解。如果条件许可，还可以要求学生在实验箱上实现电路的连接，或做出实际产品，进一步提高电子电路实践技能。

这样，将相关联的知识放在同一个模块中进行教学，由简入繁，从易到难，逐步提高，灵活采用适宜的教学模式、方法，利用多种教学手段，营造轻松活跃的课堂氛围，触发学生的好奇心，激发学习兴趣，调动学习积极性，联系实际，教学效果明显改善，提高了教学质量。

二、突出实践教学

高职院校的目标是培养高素质技能型人才，这就要求高职教育阶段要突出实践教学。在电子技术课程教学中，应着重锻炼学生的电路认知连接能力，提高学生的电子电路故障分析处理能力，培养学生的电路设计能力，培育学生的职业素养。

由于先修了电路基础课程，进行了相应的实验、实训教学，学生有了一定的实践技能基础，但很脆弱。而且电子技术课程中电路的元器件更多，电路更复杂，对高职学生来说难度更大，特别是数字电路部分，逻辑性较强，对高职学生的要求也就更高。

高职电子实践教学包括实验、实训教学，根据高职学生的实际情况，电子实验、实训教学应遵循循序渐进的原则，由浅入深，逐步加大实践教学的难度。为使学生有更多的机会锻炼动手能力，应调整教学计划，增加实验教学学时，因此，柳州铁道职业技术学院通信技术专业的电子技术课程由10学时增加到20学时。

“集成逻辑门”实验是学生进行的第一个数字电路方面的实验。应先简单介绍数字实验箱的相关情况，让学生明白数字电路与模拟电路实验的区别。再逐一介绍74LS00、74LS10、74LS20等集成与非门的各引脚功能，强调芯片的放置方向及电源、接地和闲置引脚的连接方式等注意事项。接着逐一测试各逻辑门的逻辑功能。第一次进行数字电路连接，教师应亲自示范，详细讲解接线的步骤，这样学生更容易入门并多加练习，掌握电路连接的方法，其他后续电路接线就可举一反三了。电路连接好后，示范逻辑功能测试过程，详细说明逻辑输入（逻辑电平开关）和输出（逻辑电平指示灯）的操作方法及所表示的含义。应让学生多次规范测试，培养学生良好的操作意识，使学生熟练掌握测试的方法。在完成逻辑功能测试后，为进一步熟悉和提升数字电路实践能力，通过逻辑变换，由与非门实现基本逻辑与、或、非功能，画出电路图并在实验箱上进行电路连接并验证起功能。在学生进行实验的过程中，教师应巡视答疑，及时鼓励学生，给予学生正方向的心理暗示，帮助学生树立信心，这样，学生就会更积极主动地学习，学生的动手实践能力得到锻炼，职业技能也会逐步提升。

为进一步锤炼学生的动手实践能力，结合专业技能需求，柳州铁道职业技术学院还在不同专业开设不一样的综合性电子实训教学。如在电气自动化专业的模拟电子技术课程后开设电子基本技能实训课程，进行为期一周的调幅收音机的安装、调试实训。通过实训，学生进一步掌握电子器件的识别及检验方法，锻炼复杂电路的读图、分析能力，学会三极管静态工作点的测试方法，了解三极管电路的信号放大过程，了解收音机的工作原理，掌握电路故障处理的方法。调试好的收音机可丰富学生的课余生活，让学生感受到学习所带来的愉悦，让学生乐于学习，勤于动手，体会到学有所用。此外，在移动通信专业的电子技术课程后开设对讲机组装与维修实训课程，进行为期两周的调频收音对讲机的组装、维修实训。通过实训，学生进一步熟悉二极管、晶体管、电容等电子器件的判别测试方法，掌握对讲机的工作原理，熟悉对讲机的维修方法、步骤，掌握电路故障分析、处理方法。调试好的对讲机可用来收听新闻，也方便同学间的短距离联系。通过实践教学，将抽象的电子知识具体化，变成实际可用的电子产品，学生也就会更愿意学习、更主动实践，职业技能就会提升得更快。

当然，在增加实践教学学时，加大实践教学力度的同时，也要适时调整、更新实践教学内容，改善实验实训条件，更新仪器设备，以满足用人单位及实际工作对高职学生各方面的技能、素质要求。柳州铁道职业技术学院经过多年的电子技术课程教学实践，逐步完善教学内容，改进教学方式方法，进行模块化教学。学生的课堂表现更活跃，学习积极性也更高，课程成绩也随之大幅提高，教学效果大大改观。

综上所述，根据课程特点及高职学生的现状，结合专业需求，柳州铁道职业技术学院在电子技术课程教学过程中，灵活采用适当的教学方法、教学模式，充分利用各种教学手段，进行模块化教学，激发学生的学习兴趣，让学生乐于学习，乐在其中，使学生掌握高素质技能型人才所必须具备的电子电路基本知识。此外，突出实践教学，更新实践教学内容，提高学生的动手实践能力和电路认知、故障处理能力，培育学生的电路设计能力，以促进学生职业技能和职业素质的全面提升。

【参考文献】

[1]谢兰清.电子应用技术项目教程[M].北京：电子工业出版社，2013

[2]冯燕芳.高职院校实践教学评价指标体系研究[J].职业技术教育，2012（8）

[3]谭永红.电子线路实验进阶教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008

篇5

光耦的结构

光耦的内部结构(剖面)如图1所示。光耦输入部分大都是红外发光二极管，输出部分有不同的光敏器件，如图2所示。

这里要说明的是，图2(c)的输入部分有两个背对背的红外发光二极管，它用于交流输入的场合；图2(d)采用达林顿输出结构，它可使输出获得较大的电流；图2(e)、2(f)的输出由光触发双向可控硅组成，它们主要用来驱动交流负载。图2(e)与图2(f)的差别是图2(f)有过零触发控制(图中的“ZC”即“过零”的意思)，而图2(e)没有过零触发控制电路。

基本电路

光耦的基本电路如图3所示。图3(a)的负载电阻RL接在发射极及地之间，图3(b)的负载电阻RL接在电源Vdd与集电极之间。

在图3(a)中，输入端加上Vcc电压，经限流电阻Rin后，有一定的电流IF流经红外发光二极管，IF与Vcc、发光二极管的正向压降VF及Rin的关系为：IF=(Vcc-VF)/Rin。式中的VF取1.3V。IF的最大值由资料给出(一般工作时IF≤10mA)。

发光二极管发光后，光电三极管导通，集电极电流Ic由Vdd经光电三极管流过RL到地，使输出电压Vout=Ic×RL(或Vout=Vdd-VCE，VCE为光电三极管的管压降)。

图3(b)的工作原理与图3(a)相同，不再重复。图3中输入、输出也可用各自的地。

从图3(a)可以看出；输入端不加Vcc电压，输出端Vout=0V，输入端加了Vcc电压，负载得电，这个功能相当于“继电器”。如果在输入端加幅值为5V的脉冲(如图4所示)，输出端Vdd=12V，RL=10kΩ，则输出的脉冲幅值接近12V，从这功一能来看，相当于“变压器”；若输入电压从0跃变到+5V，输出则从0跃变到接近12V，它又可用作电平转换。

特点及应用范围

光耦的主要特点：输入与输出之间绝缘(绝缘电压可达数千伏)；信号传输为单方向，输出信号不会对输入信号有影响；能传输模拟信号也可传输数字信号；抗干扰能力强；体积小、寿命长；由于无触头，因此抗振性强。近年来由于生产工艺改进，SMT的发展，开发出性能更好、尺寸更小的贴片式光耦，它由DIP6管脚封装改进成4管脚封装，不仅改小尺寸，并且减小了干扰，如图5所示，但有一些公司其管脚仍按6管脚排列，如图2所示。顶面有圆圈者为第1管脚，如图6所示。

由于该类器件有上述特点，它主要应用于隔离电路、开关电路、逻辑电路、信号长线传输、线性放大电路、隔离反馈电路、控制电路及电平转换电路等。

光耦主要参数

本文介绍NEC公司及TOSHIBA公司生产的一些常用的贴片式光耦及其主要参数。主要参数如表1及表2所示。

这里要说明一下电流传输比(CTR)这个参数的意义。CTR是Current Transfer Ratio 的缩写。它是在一定工作条件下(IF及VCE)，光耦的输出电流Ic与输入电流IF的比值，一般用百分比表示，其值低的从几到几十，高的从几十到几百，达林顿输出型可达上千。CTR大，则在同样的IF下，输出电流Ic大，驱动负载的能力也强(或者说IF较小可获得大的Ic)。

这里顺便指出，当用光电耦合器作交流信号传输时，必须考虑它的频率特性。采用GaAs发光二极管及硅光电三极管的光耦，其最高工作频率约为500kHz；其响应时间小于10μs。

在使用时要注意的红外发光二极管的反压VR一般是很低的，有的VR仅3V。因此在使用时输入端不能接反，防止红外发光二极管因反压过高而击穿(可在1脚、3脚接一个反向二极管来保护，如图4所示)。

光耦的简易测量方法

篇6

焊接认识实习报告格式一

一、实习目的

1、数字万用表是一种能够测试电压，电流，电阻，二极管，三极管，频率等的电子仪表。

2、数字万用表的组装是为了更好的提高学生的动手能力，识别元器件的能力。

3、了解数字万用表的工作原理，掌握万用表的焊接，组装与调试。

二、实训内容

万用表焊接

1、所用工具：元器件、万用表散装套件、组装工具、电烙铁。

2、元件检查：

线路板、二极管、电位器、金属化电容、电解电容、电容、日字架、电源线、电池弹片、晶体管插座、保险丝架、导电胶、保险丝、液晶显示器片、康铜丝、自攻螺丝、外壳、钢珠、齿轮弹簧、接触片V 、功能版、测试表笔、说明书、 9v 叠层电池、功能旋钮。

3、焊接采用焊接技术按照图纸进行

将各个元件焊接到焊板相应的位置，并时刻按照焊接的要求来并时刻按照焊接的要求来进行各部分的操作。焊接完成后检查各个焊要求焊点符合标准、不虚焊、假焊、搭焊更不能错焊和漏焊。要求同类元件高度一致，接线准确。

三、实训过程

(1)安装电阻、电容、二极管等。电阻、二极管等安装时，(卧式安装立式安装)

(2)安装电位器、三极管插座。

(3)安装保险座。

(4)安装电池线。

(5)万用表检测

实训总结

这次实训显然没有成功，万用表组装完成后接触不良。但是我也在这次失败中学到了很多东西。在这次的电子实训过程中，可以说是充满了挑战也因此有了惊喜，在充满了困惑的同时也多了些许的了解。虽然时间不是很长但过程确实值得回味的，每一个细节我们都亲历亲为，也因此印象深刻。在学习和实践中我们或多或少的掌握了一些知识，有了一些体会和感触。

在一开始，看着简单的电烙铁心里很是期待。当拿在自己手里的时候就迫不及待了，完全没有听老师讲解要领，以至于在下面的操作中出现了不能将器件很好的焊在电路板上。

焊接认识实习报告格式二

实验名称：

实验者：

班级:

学号:

实验时间：20xx年12月1号-7号

指导老师：杨老师

一、实习内容：

(1) 学习识别简单的电子元件与电子线路;

(2) 学习并掌握收音机的工作原理;

(3) 按照图纸焊接元件，组装一台收音机，并掌握其调试方法。

二、实习器材介绍：

(1) 电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率为30 w，烙铁头是铜制。

(2) 螺丝刀、镊子等必备工具。

(3)松香和锡，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。

(4) 两节5号电池。

三、实习目的：

电子技术实习的主要目的就是培养我们的动手能力，同金工实习的意义是一样的，金工实习要求我们都日常的机械车床，劳动工具能够熟练使用，能够自己动手做出一个像样的东西来。而电子技术实习就要我们对电子元器件识别，相应工具的操作，相关仪器的使用，电子设备制作、装调的全过程，掌握查找及排除电子电路故障的常用方法有个更加详实的体验，不能在面对这样的东西时还像以前那样一筹莫展。有助于我们对理论知识的理解，帮助我们学习专业知识。使我们对电子元件及收音机的装机与调试有一定的感性和理性认识，打好日后深入学习电子技术基础。同时实习使我获得了收音机的实际生产知识和装配技能，培养理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作的能力。同时也培养同学之间的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。

具体目的如下：

1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。

2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。

3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。

4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。

5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。

6.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。

四、原理简述：

ZX-921型收音机是由8个三极管和2个二极管组成的，其中BG1为变频三极管，BG2、BG3为中频放大三极管，BG4为检波三极管，BG5、BG6组成阻容耦合式前置低频放大器，BG7、BG8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。该机的主要技术指标为：

频率范围：中波530～1605kHz

中频：465kHz

灵敏度：小于lmV/m

选择性：大于16dB

篇7

关键词：电解电镀；静电除尘；电源；整流技术；案例教学

“电力电子技术”课程阐述了四大变换技术及其控制方法，分别是AC/DC、AC/AC、DC/AC、DC/DC，而其中以AC/DC变换技术（整流）的原理与控制最为基本，已经出版并广泛使用的大多数教材都是从此开始讲授并逐步展开的。因此，AC/DC变换是电力电子变换技术最基本的内容，该变换技术所涉及的应用领域包括电解、电镀、电机传动、静电除尘等需要提供直流电源的场所，应用范围十分广泛，学好该技术对将来的应用至关重要。

当前课程讲授时所采取的方式大多是从单相半波整流电路开始，到单相桥式全控、半控、全波以及三相半波、三相桥式全控、半控，再到多相整流电路的构成与工作原理，分析各种整流电路的输出电压电流波形、晶闸管两端的电压波形、电流平均值有效值、谐波与功率因数等。这些知识都是实际电路工作工程过程中所呈现的，作为学员或使用者必须知道或掌握的内容，但由于缺少工程背景的支撑，没有实际应用对象支持，学生把这些内容当成如高等数学类的抽象知识来学习，导致学生的学习趣味不浓，学习积极性不高。由于AC/DC变换在现实生活中的应用领域十分广泛，日常生活、工业现场随处可见，因此，为提高学生学习该技术的积极性，增强学习的趣味性，可以将现实装置及其需求引入课堂，换一种方法来学习AC/DC变换，探讨整流电路的工作原理、构成与分析。

一、电解电镀及静电除尘的应用场景

1.电解应用

在自然界中，绝大多数化学元素均以与其他元素构成化合物的形态出现，如氯（Cl）、氢（H）、铝（Al）、铁（Fe）、铜（Cu）等，真正以游离态出现的化学元素比较少，如氮气（N2）、氧气（O2）、金（Au）以及一些惰性气体等。为了从自然界中提取所需要的元素，需要采取化学中的氧化还原反应（有些带催化）或者采用电化学中电解的方法实现，如电解水制氢气、氧气；电解食盐水制备氯气、氢气；电解法提纯铜；电解法制备铝等。所有这些电解工艺中均需要提供稳定可调的低电压、大电流直流电源，而现实的供电系统采用的是工频交流电，为此，需要探讨直流电源的构成方法及工作原理，以便为电解工艺有效实现提供必备的基本条件。

2.电镀应用

金属材料如铁、铝、铜等在空气中会被环境空气中所含的活性气体（如氧气、二氧化硫、硫化氢等）所氧化，金属材料表面形成氧化物或硫化物，致使金属表面变色，影响美观，或者使金属表面被氧化脱落，缩短金属材料的使用寿命。为此，必须在金属表面进行处理，以阻止金属材料与活性气体、水等的接触，保持金属表面不被氧化锈蚀，电镀就是一种有效的可以增强金属美感并阻止金属材料氧化的表面处理方法。

非金属材料如ABS塑料在模塑成型之后，因为材料自身的颜色，使其在设计使用的装备上不美观，需要在塑料表面进行处理，以使其与装备协调或者增强其美观性，而在其表面进行电镀就是一种很好的方法，可以使工程塑料表面看似具有金属的式样、质感，并赋予金属的性质，集塑料及金属的特性于一体。目前已经有大量塑料电镀产品应用于电子、汽车、家庭用品上。

在电镀工艺中，必须将被加工工件置于电镀液中，将被镀工件置于阴极，所镀金属置于阳极，在两极通上低电压、大电流的直流电，电镀液中进行氧化还原反映，将阳极上的金属迁移到被镀工件表面，形成致密的金属保护层，使工件表面光亮美观。因此，需要研究直流电源的原理与构成，以实现材料表面加工的电镀工艺。

3.静电除尘应用

在工业化生产高度发达的今天，环境污染问题越来越严重，尤其是近两年来所出现的雾霾，是大气污染到一定程度之后自然界无法消解这些污染物所产生的爆发性结果。而在现实环境中，随处可见的烟囱将工厂生产过程中产生的烟气排放到大气中。这些烟气中富含PM2.5及其以上的颗粒物，富含物体燃烧之后所产生的氧化碳（COx）、氧化硫（SOx）、氧化氮（NOx）、硫化氢（H2S）等废气。烟气中的废气可以采用水喷淋或者酸碱中和反应的方式予以溶解或中和，形成具有二次污染的废水或废液，需要后续处理方可排入环境。针对烟气中所含有的固体颗粒物的处理，早期采用旋风收尘、袋式收尘等进行收集，以消除烟气中固体颗粒物对环境的影响，但收尘效果不好，设备成本较高，效率较低，寿命较短。后续应用的静电除尘方法对消除烟气中固体颗粒物效果明显，基本可以消除烟气中的固体颗粒。

所谓静电除尘，就是将燃烧所产生的烟气流过两电极板所形成的高压静电场中，烟气在经过高压静电场时被电分离，烟气中的颗粒物与负离子结合带上负电成为带有电荷的粒子，受电场力的作用，被电场吸引至阳极表面放电而沉积在极板上。颗粒物在极板上积聚到一定程度之后，因极板被外力敲击产生振动，极板表面颗粒积聚的灰尘将随自重下落，从而达到收尘的效果。静电除尘可以达到很好的除尘效果，采用静电除尘的烟气排放中，基本不含固体物，在工业现场应用十分广泛。为保证静电除尘的除尘效果，高压电场的形成和控制是其基本条件，为此，需要探讨为静电除尘过程提供高压电源的装置。

二、整流电路的结构及工作原理

整流电路是将工频交流电变换成直流电的电路，按照现实整流电路的具体结构，整流电路有多种类型。按整流电路相数，整流电路可以分为单相、三相、多相；按电路结构，整流电路可以分为桥式电路和零式电路；按变压器二次电流方向，整流电路可以分为单拍和双拍电路。以整流电路相数来分类分析。

1.单相整流电路

（1）单相半波整流电路如图1所示，图中（a）为单相半波整流带电阻性负载及其工作波形，（b）为单相半波整流带电阻、电感性负载及其工作波形，（c）为单相半波整流带电阻、电感性负载，并有续流二极管电路及其工作波形。从图1可以看出：一是该单相半波整流电路负载上获得单方向直流电，变压器半周期工作，存在直流磁化，影响电路效率及输出波形；二是负载性质影响整流电路工作过程，也影响整流电流的输出波形；三是电路只在工频的半周期内工作，效率不高，输出功率小；四是负载上获得的直流电脉动很大，谐波很高，电流很不平稳；五是整流电路的输入功率因数与效率很低。

正因为如此，单相半波整流电路在现实装备中很少应用，分析该电路原理及其波形的目的在于利用该电路简单易学的特点，建立起整流电路的基本概念，为后续电路的学习奠定基础。

图1电路中，可以直接写出各电路输出电压、电流及晶闸管电流、二极管电流的表达式，获得相关器件两端最高电压数值。

图1（a）单相半波整流带电阻负载输出直流电压为：

（1）

图1（b）单相半波整流带电阻、电感负载时，因电感元件的储能，在半周期内晶闸管导通时间受电源电压、触发角、负载影响，彼此之间为复杂的非线性关系，甚至在电感较大时，电路输出直流电压很小，电路没有实用价值。

图1（c）单相半波整流带电阻、电感负载，加上续流二极管，给整流电路负半周电流以续流通道，电路输出直流电压与（1）式同。

以上三种电路，晶闸管承受的最高正反向电压为电源电压峰值，整流电路输出电流平均值、晶闸管中电流平均值IdVT、有效值IVT分别为：

（2）

（3）

（4）

（2）单相桥式整流电路如图2所示，图2（a）为单相桥全控整流带电阻性负载及其工作波形，（b）为单相桥全控整流带电阻、电感性负载及其工作波形，（c）为单相桥全控整流带反电势负载及其工作波形，（d）为单相桥半控整流带电阻、电感性负载及其工作波形。从图2可以看出，单相桥式整流电路不论是全控还是半控，变压器副边电流均双向流动，属于双拍电路，输出直流电压比半波电路要平稳，变压器也没有直流磁化问题。但其输出电压电流波形脉动仍然较大，且由于单相工作，电路输出功率有限，只能在功率比较小、对输出波形要求不高的应用场合使用。（a）、（b）、（c）均为单相桥全控整流电路，与（d）图的半控电路相比，二极管导通条件（承受正向电压导通）与晶闸管（承受正向电压时被触发才导通）不同，因此电路输出波形的分析也与前面的全控电路不同。

图2（a）单相桥全控整流电阻性电路，正负半周期内均流过电流，电路输出电压为：

（5）

图2（b）单相桥全控整流电阻电感性电路，因电感储能的作用，每半周期结束，晶闸管的导通均向下半个周期延伸，电压波形连续（电感足够大），电路输出电压为：

（6）

图2（c）由于反电势的存在，晶闸管关断的时间受反电势的影响，使得晶闸管在一个周期中的导通时间不确定，因此电路输出无法表示。在实际应用中，均在电路回路串电感元件，以给负载提供平稳电流，此时电路分析类同于图2（b）。

图2（d）单相桥半控整流带电阻、电感性负载时，因整流二极管承受正向电压便导通，电路输出电压波形与图2（a）相同，输出电压同（5）式。但该电路在突然丢失触发脉冲情况下，会出现半波整流现象，即失控现象，为此，在电路输出端并联续流二极管。有无续流二极管，电路输出电流波形不同，图2（d）是有续流二极管时输出波形。无续流二极管时，每个半周期结束时的续流过程由整流桥一桥臂承担。

图2四电路中，晶闸管承受最高正反向电压为电源电压峰值，输出电流Id与（2）式同。

图2（a）晶闸管电流平均值IdVT、有效值IVT、变压器副边电流有效值I2分别为：

（7）

（8）

（9）

因此有

图2（b）中，IdVT与（7）式同，电感足够大时，IVT、I2分别为：

（10）

（11）

图2（d）无续流二极管时，IdVT、IVT、I2分别由式（7）、（10）、（11）决定。带续流二极管时，桥臂整流二极管电流平均值、有效值与桥臂上晶闸管的电流平均值、有效值相同。IdVT、IVT、I2、续流管电流平均值IdVD、有效值IVD为：

（12）

（13）

（14）

（15）

（16）

除图2之外，单相双脉波整流电路仍有由两个晶闸管和一台中心抽头变压器构成的单相全波整流电路，以及将二极管放置一侧的单相桥式半控整流电路。前者因为变压器结构复杂而很少采用，后者使用时可以省去桥式半控整流电路的续流二极管，可以简化电路。

2.三相整流电路

（1）三相半波整流电路如图3所示。图3（a）为三相半波整流带电阻性负载，触发角和时工作波形，（b）为带电阻电感性负载时工作波形。从图3可以看出，晶闸管承受的最高正反向电压为电源线电压峰值，（a）图中是电阻负载时电压电流连续的分界点，（b）图中，每一相导通后到达相电压负向过零处，因为电感储能，晶闸管将持续导通，一直到下一个晶闸管被触发导通。根据定义，不难写出电路输出电压Ud、电流Id、晶闸管电流平均值IdVT、有效值IVT、变压器副边电流有效值I2：

电阻性负载时：

，α≤30° （17）

，（18）

电阻电感性负载时输出电压与（17）式同。

（19）

（20）

电阻性负载时，，电阻电感性负载时：

（21）

三相半波整流电路变压器副边流过单向电流，存在直流磁化问题，因此其应用受到限制。

（2）三相桥式整流电路如图4所示。图4（a）电路为三相桥式整流带电阻负载，波形为时电路输出电压，以及电阻电感性负载时整流电路输出电流和变压器二次侧电流波形。图4（b）电路为三相桥式整流带电阻电感性负载，波形为时电路输出电压及晶闸管两端电压波形。由图可见，是电压波形连续到断续的分界点，晶闸管两端所承受的最大正反向电压与三相半波整流电路一样。同样可写出整流电路输出电压Ud、电流Id、晶闸管电流平均值IdVT、有效值IVT、变压器副边电流I2：

三相桥式整流带电阻负载时：

，α≤60° （22）

，（23）

三相桥式整流带电阻电感性负载时，输出直流电压Ud同式（22），直流电流Id、晶闸管电流平均值IdVT、有效值IVT同式（19）、（20）、（21）。

（24）

三相桥式整流电路除以上的全控型电路外，还有半控型电路，其分析方法与全控型电路类似，只是二极管的换向条件与晶闸管的换向条件不同。

3.多相整流电路

由于电力系统供电电源均为三相，实际应用系统中，为了要获得更为平稳的直流电压，通常是通过变压器移相之后获得多相电源再进行整流，所得到的直流电压脉动程度将大大减小，电压更平稳，其规律是整流电路的相数越多，输出电压越平稳，直流电压的最低脉动频率将越高。

三、电解电镀及静电除尘电源的构成

电解电镀需要的电源为低电压大电流的直流电源，而静电除尘需要的电源则与之相反，它需要高电压小电流的直流电源。工业生产中，为了给有关设备提供直流电源，大都采用三相桥式整流电路实现，而对于像电解电镀与静电除尘这样的电气设备，采用三相桥式整流电路时，其效率、功率因数较低，设备的成本较高，为此需要采取不同的电路结构以构成实用电源。

1.电解电镀电源

电解电镀工艺中，两电极之间将通过低电压（50V以下）、大电流，电流范围从几百安到上万安不等，因输出电流要求较大，采用三相桥式整流电路时晶闸管都无法选择，必须采用不同的电路结构来实现。采用整流电路的并联方式，可以解决这个问题。如图5的双反星形整流电路。

图5中，变压器副边两组三相半波整流电路通过平衡电抗器进行并联，两组三相半波整流电路将平均分担负载电流的一半，而从公式（20）式可知，该电路中每个晶闸管将承担负载电流的1/6，峰值电流为负载电流的1/2，每个晶闸管均导通120°。电路输出直流电压，电压的数值可以通过控制α来实现。实际上，双反星形整流电路是通过变压器的两组副边获得彼此相差60°的六相交流电压，其中彼此相差120°的三相交流电给一组三相半波整流电路供电，另外彼此相差120°的三相交流电给另一组三相半波整流电路供电，这两组三相半波整流电路通过平衡电抗器并联，给负载供电。同样，通过变压器绕组的星三角连接，也可以使变压器副边电压移相，获得彼此相差30°的十二相交流电压，两两之间通过平衡电抗器并联，可以获得比双反星形整流电路输出电压更为平稳的直流电压，其晶闸管将承担负载电流的1/12，电路可以输出的直流电流将更大。其实，三相桥式整流电路相当于六相整流电路，通过变压器的星三角连接，对电源电压进行30°移相，再通过两组三相桥式全控整流电路整流，其输出端通过平衡电抗器进行并联，同样可以获得12脉波整流电路。

值得注意的是，电路构成过程中平衡电抗器的存在至关重要，如果取消平衡电抗器，双反星形整流电路任何时刻总电流将由一个晶闸管承担，尽管此时每个管子承担的电流平均值仍为负载电流的1/6，但在这个管子工作过程中，其他管子全部关断，晶闸管导通的电角度变小，只有60°，电流幅值是双反星形整流电路时的2倍，故晶闸管要选择额定参数大的元件，电路改进的优势便已失去。此外，因为电路的输出电压较小，在电路设计时，晶闸管导通的压降、线路损耗均需要考虑在内，以便为电解电镀槽提供合适的直流电压。

2.静电除尘电源

静电除尘需要电源提供高电压小电流（电压可达上万伏，电流只有几十毫安），以便在两电极之间形成高压电场。因电压很高，器件承受的额定电压有限，因此静电除尘电源的电路结构需要调整。前面所介绍的电镀电源因为需要输出电流大而采用并联方式，则静电除尘电源因为需要输出的电压很高，可以采取串联的方式获得，如图6所示。

图6中，三相交流电经过变压器的星三角连接，使变压器副边三相电压移位30°，因为三相桥式整流电路相当于彼此相差60°的六相半波整流，两组三相桥错位30°工作，只要保证变压器两组副边相电压相等，串联后，组合的电路相当于12相脉波整流电路，整流电路输出电压的最低次脉动频率为12*50=600Hz，输出直流电压为两组桥输出直流电压的2倍。

变压器副边设置多组绕组，让每组的输出给一组整流桥供电，彼此之间按图6方式进行串联，就可以获得静电除尘所需要的高电压小电流电源。变压器副边绕组的组数应根据需要及变压器铁芯空间的可能来设置，比较科学的设置方法是组与组之间错位移相60°/n，n为变压器副边所设置的绕组组数。变压器副边移相30°，电路很好实现，值需要采用星三角连接方式便可实现，如要实现15°移相，仅凭星三角连接方式是无法实现的，需要采用曲折连接方可实现。因此，变压器副边所设置的绕组组数很有限，最多也不会超过4。

图6中，采用错位30°移相供电，各组桥稳定工作，输出一定电流，它们经过绕组移相，变压器原边绕组电流将是阶梯波电流，一次电流中所含谐波大大减小，对电力系统的工作十分有利，可以大大减小进网滤波电抗器的体积。

四、结语

通过结合电解电镀与静电除尘工艺生产过程，了解实际生产过程对直流电源的需要，探索整流电路的工作原理、波形分析，使学生依据实际生产对象全面了解整流技术的原理与应用，建立实际装备的整体概念，形成整流技术应用背景的感性认识，提升学生学习的兴趣与积极性。这种教学活动已经采取多年，学生对该教学方法十分感兴趣，从教学过程中可以获得相关专业知识，也比较容易建立起对整流电路工作原理的清晰印象，是一种很好的案例教学法。

参考文献：

[1]郭忠兴.案例教学过程优化研究[J].中国大学教学，2010，（1）.

[2]王华荣.以案例教学推动大学课堂教学模式改革的实践与探索[J].中国大学教学，2011，（4）.

[3]朱涛，等.专业技术课程案例教学方法研究[J].高等教育研究学报，2010，（1）.

[4]萧毅鸿，等.案例教学：一种有效的教师教育方法[J].教育理论与实践，2012，（32）.

[5]田金云，等.PLC 程序设计工程化教学方法探讨[J].南阳理工学院学报，2010，（6）.

篇8

1.合理安排学时

根据项目化教学的特点，为了更好地组织课堂教学，项目化教学采用了四节连排的方法，并且把实训室作为课堂来组织教学。以前“电子技术”课程教学主要考虑课堂教学和实验教学的学时数，按照章节分配学时。而项目化教学是以学习情境为独立授课单元，既要考虑理论知识的学时，又要考虑完成任务载体的学时。例如，学习情境一是二极管整流稳压电源的组装与调试，安排课堂教学时，首先由教师用1学时讲解半导体的基本知识，PN结及其单向导电性，二极管的基本结构等。然后，再用1学时由教师指导学生讲授万用表的使用方法，完成二极管的识别与检测，并由学生填写表格记录数据。

2.改进教学方法

在完成学习情境一的教学任务中，教师首先讲解二极管桥式整流电路的工作原理，整流电路的种类、结构特点、分析计算及滤波电路、波形分析等知识内容。然后采用小组学习法开展教学。小组学习法是指多个学生在没有教师或其他同学的直接帮助下，学习和复习教学内容，解决实际问题。它是较独立学习要求更高的、以学生为中心的主要教学步骤。方法为①教师布置题目，明确学习目标;②所有小组得到同样的任务;③完成任务协调组内事物;④小组总结工作成果;⑤全班对工作成果进行比较和讨论;⑥确定最终结果。班级以小组为单位，学习讨论如何制作学习情境一中的工作任务载体，即二极管整流稳压电源的组装与调试。同学结合教材和相关参考书，自主设计稳压电源的原理电路图，选用元器件，制定技术参数及各项性能指标。采用“头脑风暴法”在全班进行集中讨论。“头脑风暴法”的教学方法是教师引导学生就某一课题，自由地发表意见。学生在发表意见时，教师不对其正确性或准确性进行任何评价。采用这种教学方法，教师和学生可以讨论和收集解决问题的意见及建议。让每个小组都将本组设计的方案拿到班上全体讨论。通过集体讨论，集思广益，促使学生对设计方案产生自己的意见，通过同学间的相互讨论，从而获得大量的构思，经过组合和改进，达到创造性解决问题的目的。经过全班的集体讨论，最终确定完成二极管整流稳压电源的制作方案。每人填一份材料清单，经指导教师签字后，到实训室领工具材料，每人作一套稳压电源，自己完成焊接和调试。

3.注重课堂实际训练

为了更好地完成工作任务载体，必须进行基础训练。首先进行焊接训练。每个同学发一块电路板，进行焊接练习，由指导教师检查每位同学的焊接练习情况，重点检查焊接点是否光滑饱满，有无虚焊，堆焊等问题。为保证稳压电源能顺利调试，再用1学时进行常用仪器使用的练习，学生学会使用示波器，信号发生器，直流稳压电源进行测量和调试。以上是学习情境一课堂教学的组织过程。经过学习情境一的学习训练后，学生掌握了二极管的基本知识，稳压电源电路的设计、组装与调试，学会了元器件的焊接，二极管的识别与检测，掌握了产品组装与调试的基本技能，同时也学会了常用仪器仪表的使用。项目化教学过程中，充分调动了学生学习知识和动手操作的积极性，真正使学生成为教学过程中的主体，学生用学习到的相关理论知识，进行了实际电子产品的设计、组装和调试，培养了工作的基本方法和基本技能，为培养造就技术素质优秀的人才奠定了良好的基础。

二、考核评价体系是搞好项目教学的保障

1.采用考核表考核

为进一步提高考核的可操作性和准确性，建立详细的考核表进行项目教学课程的考核。考核包括形成性考核(学习态度，实习实训的报告等)和终结性考核(成果展示和技术说明书等)，考核表改掉过去考核内容过多、表格种类过多的缺点，只保留考核内容、评分标准、同学自评、小组互评、教师评价等内容，并做成一张表格，便于操作执行。教师参与课堂全过程管理，随时巡察考核记录表，并随机抽样考核部分同学，采取抓两头，带中间的办法，使考核具有可操作性，公平公正性。2.最终成绩的确定“电子技术”课程项目化教学最终成绩由以下几个方面确定:①各个学习情境中实际电子产品的制作。这项成绩通过考核表最终确定,占该门课程成绩的60%。②实训报告。为了使同学养成良好的撰写实训报告的能力，养成细心缜密的工作作风和观察实训过程、分析实训数据的工作能力，把每一个学习情境中的任务载体制作完成后，要求每个同学都要认真完成实训报告，并占总成绩的10%。③期末理论考核。让学生在掌握职业技能和培养职业素养的同时，更好地巩固所学的相关专业的理论知识，在学期末集中系统复习本学期所讲的相关理论知识，并进行理论考试，卷面成绩占课程总成绩的30%。

三、实训室开放是搞好项目化教学的措施

1.补充完成任务载体制作

部分同学在课堂上没有完成所作的项目载体，可以另外找时间到实训室完成。实训室上班时间是全部开放的，各个实训室都有实训指导教师进行辅导。

2.完成补充实验

项目化教学占用学时较多，有些基本的实验内容鼓励同学以小组为单位自己去实训室作实验。自己结合教材编写实验指导书，包括实验目的、实验方法、实验原理图的设计，实验所需的仪器设备及原材料等。由任课老师审阅签字后，送交实训室教师，学生利用业余时间去实训室完成实验任务。

3.实验的重要性

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关键词：MOSFET；静态；动态；反向工作区

基金项目：本科教学建设与改革项目资助：面向电动车辆工程方向的自动化专业人才培养模式研究与探讨，项目编号：JX201603-1.

【分类号】G643；G254.97-4

一、基本结构

图1垂直导电结构MOSFET和电气图形符号

功率MOSFET通常采用平面结构和垂直导电结构，平面结构中MOSFET的三个电极在硅片的同一侧，这种结构存在导通电阻大和通过电流低等弱点；垂直导电结构种MOSFET的源极和栅极在一侧，而漏极则在芯片衬底一侧。

功率MOSFET是单极性器件，只有一种载流子导电，不管是N沟道型还是P沟道型MOSFET，载流子从源极出发，经漏极流出，由于P沟道的导通电阻较大，所以通常使用N沟道的MOSFET。

二、工作原理

从图1的结构可知，垂直导电结构的MOSFET中有两个PN结，分别是和

截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。

P基区与N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流流过。

导电：在栅源极间加正电压UGS

当大于时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。

三、基本特性与工况分析

（一）静态特性

2.输出特性

a）电阻性区域

在开关状态下，这里的大小仅仅由外电路决定，而与输入信号无关，在该区域中，静态导通压降。

b）饱和区

当仅略大于栅极开启电压时，此时漏极电流受栅源电压控制，这个区域成为饱和区，在饱和区中，对没有影响，当一定时，也近似恒定，只有通过改变的大小才能改变。

c）电压击穿区

如果太大，PN将发生雪崩击穿，骤增而使得器件失效。

（二）动态过程

该部分内容看参考文献[1]和[2]，这里不再赘述。

（三）正偏和反偏分析

模式1：正栅压正向输出

此时导电沟道已经形成，当的数值大小不一样的时，MOSFET经过主动区域和电阻性区域。

模式2：无栅压正向输出

此时导电沟道没有形成，当的数值在MOSFET安全工作区时，MOSFET处于截止区域。

模式3：正栅压反向输出

由于栅源电压大于MOSFET的开启电压，导电沟道形成，虽然MOSFET漏极和源极之间施加反向电压，但是此时仍然是通过导电沟道通电，因此MOSFET的导通压降大大低于MOSFET寄生的二极管的导通压降。

模式4：无栅压反向输出

此时导电沟道没有形成，MOSFET漏极和源极之间施加的反向电压，MOSFET寄生的二极管导通，导通压降为二极管的压降。

四、MOSFET的选型与检测

（一）重要参数

1.漏极电压

该电压是MOSFET的电压定额，即Drain-to-Source Breakdown Voltage（），温度发生变化时该电压值发生改变，该指标为Breakdown Voltage Temp. Coefficient，。温度越高，该电压值越大。

2.漏极电流

对漏极电流的约束，有两个部分，一是源极电流，即Continuous Source Current（）和Pulsed Source Current（），该电流是MOSFET寄生的二极管能够通过的电流，二是漏极电流，即Continuous Drain Current（）和Pulsed Drain Current（），在不同的囟认赂玫缌鞯氖值时不一样的，温度越高，该电流值越小。

3.栅源电压

即MOSFET的Gate-to-Source Voltage（），该电压必须大于MOSFET的Gate Threshold Voltage（），同时该电压必须小于MOSFET栅源电压的最大值。该电压越高，MOSFET最大连续漏极电流越大，并且其稳态导通电阻越小，总等效的栅极电荷越大。

4.导通电阻

即RDS（on），Static Drain-to-Source On-Resistance，该电阻有一个典型值和最大值，不同的漏极电流和栅源电压，此时MOSFET的导通电阻值时不一样的，由该阻值引起的损耗为：，因此该电阻越大，静态损耗就越大。温度越高，导通电阻越大。

5. 栅极电荷

该电荷分成三个部分，分别是Total Gate Charge（）、Gate-to-Source Charge（）、Gate-to-Drain （"Miller"） Charge（），该电荷数值越大，损耗就越大，同时栅极驱动功率就越大。

（二）用万用表检测

以N沟道功率MOSFET为例，使用万用表判断MOSFET是否正常：

1.万用表二极管档

红表笔接MOSFET管的源极S端，黑表笔接MOSFET管的漏极D端，不同的MOSFET寄生二极管的导通压降不一样，如果此时数字万用表显示的数值为0.2-0.7之间，可以认为这项指标合格；

2.万用表电阻档

首先红表笔接MOSFET管的栅极G端，黑表笔接MOSFET管的源极S端，此时电阻值较大，在几百KΩ以上；再次红表笔接MOSFET管的栅极G端，黑表笔接MOSFET管的漏极D端，此时电阻值较大，在几MΩ以上；最后红表笔接MOSFET管的漏极D端，黑表笔接MOSFET管的源极S端，此时电阻值较大，在几MΩ以上；如果以上三个数值都在范围之内，认为这项指标合格；

当（a）项、（b）项的指标都合格时，可以断定该MOSFET基本合格。在测试过程中需要注意的是，该测试方式是针对独立的MOSFET，没有任何外接电路，当MOSFET管焊接在电路板上时，此测试方法容易带来误差，主要是电路中其他的元器件工作不正常可能影响该MOSFET上述的测试结果。

（三）用示波器检测

按照图1（b）所示，在MOSFET的栅极和源极之间施加一电压脉冲信号，脉冲信号的幅值在8V-15V之间，用示波器测量MOSFET的漏极和源极之间的波形，如果该波形如图1（c）所示，并且该波形的幅值小于1V，满足这一条件可以认为该MOSFET正常。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]邢岩等.电力电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2009.

篇10

论文关键词：二极管电路，分析要领，计算举例

二极管是电子技术中最基本、最重要的半导体器件之一，它在整流、检波及限幅等各种电子电路中有着广泛的应用。但含二极管的电路分析计算问题是一个让许多学生深感头痛的问题。本文试对这一问题做一些探索，抛砖引玉，以期能对我们指导学生学习电子技术有所借鉴。

一、含有二极管电路的分析要领

本人在《电子技术基础》课教学过程中发现，含有二极管电路的分析计算问题是一个让多数学生感到头痛的问题，即使是学习好的学生，有时也会感到无从下手、束手无策。究其原因，是因为没有掌握这类电路的分析计算要领。下面，笔者试通过一个典型例子的剖析，总结出这类电路的分析计算要领。

例一：在图1所示电路中，若在B、D两点之间接入一个硅二极管（设二极管的正向压降为0.7v，反向电阻为无穷大），试计算下面两种不同接法通过二极管的电流。

（1）二极管的正极接电路B点，二极管负极接电路D点。

（2）二极管的正极接电路D点，二极管负极接电路B点。

图1

为了便于分析问题，我们把上述两种接法的电路都画出，如图2所示。

（a）

（b）

图2

第一种接法的计算：如图2（a）所示，这是一个含二极管的复杂直流电路。但二极管不同于线性电阻，不能像线性电阻和直流电源那样，写出各段电压，若直接用支路电流法去列方程组，将无法求解。

如图2（a）可用支路电流法列出如下方程组：

I1-I2-I3=0

I1R1+UBD-E1=0

I2R2-E2-UBD=0

但因不知UBD的值计算举例，仍然不能求得通过二极管的电流I3。

那么，解决问题的关键在哪里？关键在于先确定二极管接入电路后是处于导通状态还是处于截止状态。为此，我们先要分析图1电路中B、D两点电位的高低。显然，用“分段法”求电压的方法不难求出图1中UBD的大小，即

10+5

UBD=UBA+UAD=-I1R1+E1= - ———— *4+10=-2V

4+1

也就是说，B点电位比D点电位低2V。这样，在图2（a）电路中，二极管V正极接低电位端（B点），负极接高电位端（D点），二极管加反向电压处于截止状态，二极管上无电流通过。二极管接入后对原电路工作状态不产生影响。所以，第一种接法通过二极管V的电流I3为零。

第二种接法的计算：如图2（b）所示，这同样是一个含二极管的复杂直流电路。由上述分析可知，按图2（b）连接时，二极管V加正向电压，处于导通状态。根据二极管的伏安特性曲线可知，二极管导通后正向压降（一般硅二极管的导通压降为0.7V，锗二极管的导通压降为0.3V）基本稳定，几乎不随流过的电流大小而变化。由题设条件可知，硅二极管的正向压降为0.7V，因此，图2（b）电路中B、D两点间的电压不再等于-2V，而是被已导通的二极管V限定在0.7V，即UBD=-0.7V。二极管接入后对原电路工作状态产生影响，各支路电流将重新分配。图2（b）和图2（a）电路结构相似,为两个网孔的复杂电路,可进一步求解如下。

设各支路电流参考方向及回路绕行方向如图2（b）所示，根据KCL和KVL可列方程组如下：

I1+I3-I2=0

I1R1+UBD-E1=0

I2R2-E2-UBD=0

代入UBD =-0.7V及其它已知数据得

I1+I3-I2=0

4I1-0.7-10=0

I2-5+0.7=0

解方程组后得：I1=2.7mA I2=4.3mA I3=1.6mA

因此，第二种接法通过二极管的电流I3为1.6mA免费论文。

综上所述，含二极管的电路分析计算时，可抓住以下几点要领：

（1）首先，分析确定电路中的二极管是处于导通状态，还是处于截止状态。

（2）其次，分析电路的已知条件，如搞清楚二极管是硅管、锗管或是理想二极管等情况。

（3）第三，分析电路的结构及求解目的，找出快捷的求解方法。

二、含二极管的电路分析计算举例

例二：图3所示电路中，设V1和V2均为理想二极管，则V0 = V。

图3

解题思路分析：初看本图是个含两个二极管的复杂电路，似乎求解不易。其实不然，我们就用上述这类电路的分析要领对它进行分析计算。首先，由图3可知，6V直流电源的正极通过电阻R加到二极管V1的正极上，二极管V1负极则接在电源的负极上，显然，二极管V1加正向电压，处于导通状态。其次计算举例，由题意知，二极管V1为理想二极管（即正向电阻为0，反向电阻为无穷大），其正向压降（导通压降）为0V，即UV1=0V。最后，分析电路结构可以看出，输出电压V0取自二极管V1的两端，即V0=UV1=0V。可见，解此题不需要列出复杂的方程组及进行复杂的计算。

顺便提一下，本图电路中，由于V1导通，二极管V2正极对地电位被限定在0V，而V2负极对地电位为3V，故二极管V2截止。

例三：图4电路中，V为理想二极管，图示电压V0为（）。

（A）10V（B）13V

（C）7V（D）-3V

图4

解题思路分析：本图是一个简单电路，两个直流电源顺向连接，二极管V加正向电压，处于导通状态，且V为理想二极管，其导通压降为0V，那么，

V0=UV+10V=0V+10V=10V

故正确答案应选（A）。

例四：图5电路中V1和V2为理想二极管，输出V0的波形为（）。

（A）①（B）②

（C）③（D）④

图5

解题分析：（1）当ui<0V时，二极管V1截止，二极管V2导通，则V0=UV2=0V。

（2）当0V≤ui≤3V时，二极管V1和V2都截止，电阻R上无电流

通过，VR=i﹡R=0V,则V0=VR+ui=0+ui=ui

（3）当ui>3V时，V1导通，V2截止，UV1=0V，则V0=UV1+3V=0V+3V=3V

综上分析，只有图5中②的波形与上述分析结果一致，故正确答案应选择（B）。

例五：图6（a）所示电路中，UCC=5V，二极管为理想二极管，已知输入正弦波的峰值为10V，试分析两个二极管的工作情况，并画出端电压的波形。

图6

解题分析：上图示为限幅电路。（1）当输入电压-5V≤ui≤5V时，V1和V2两二极管都截止,u0=ui；（2）当输入电压ui<-5V时,V1截止,V2导通,u0=UV2-UCC=0-UCC=-5V；（3）当ui>5V时，V1导通，V2截止，u0=UV1+UCC=0+UCC=5V。综上分析计算举例，可画出端电压u0的波形如图6（b）所示，为近似梯形波。

通过上述几个含二极管的典型电路（常称电子电路）研究讨论，我们可以看出，电子电路的分析计算方法有别于一般的电工电路，是因为在电子电路中使用了半导体器件（如二极管等），各种电子电路的工作原理和不同功能与电路中半导体器件的类型、性能及工作状态直接有关。所以，在进行电子电路的分析计算时，一定要先弄清楚电路中半导体器件的工作状态、类型等，这是学习和分析电子电路的关键所在。但是，初学电子技术的技校生，往往不明白这一道理，造成学习和应用上的困难。鉴于此，在《电子技术基础》课教学中，我着重给学生介绍了上述分析要领。实践证明：学生掌握了上述分析要领以后，解题的盲目性减少了，解题的正确率提高了。

总之，如何指导学生学习，是教师们关心的一个问题，值得研究。相信，只要我们潜心研究，善于发现，勇于探索，就一定能够找到指导学生学习电子技术的门径，从而为成功的教学奠定基础。

参考文献

1、《电子技术基础》（第二版），中国劳动出版社。

2、《电子技术基础习题册》（第二版），中国劳动出版社。

3、《电子电气类专业基础知识》（第二版），厦门大学出版社。

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