本教材是為適應電子科學技術的發(fā)展和二十一世紀高等教育人才培養(yǎng)的需要,根據(jù)教學
基本要求,總結多年的教學實踐,針對模擬電子技術課程學習的特點,為滿足學時較少情況
下的需求而編寫的。力圖在內(nèi)容體系、編寫體例、敘述風格等方面有別于其它教材,做到語
言簡練,容易自學,具有系統(tǒng)性、科學性、啟發(fā)性、先進性和適用性。
本書是根據(jù)近年來電子技術的發(fā)展和豐富的教學實踐,針對模擬電子技術課程教學基本要求和學習的特點,編寫而成的。
主要內(nèi)容包括: 模擬電子系統(tǒng)簡介、集成運算放大電路及其基本應用、半導體二極管及其基本應用電路、晶體三極管及其基本放大電路、場效應管及其放大電路、集成運算放大電路、放大電路中的反饋、模擬信號的運算和濾波、信號的產(chǎn)生和變換、直流電源。本書配有光盤,主要內(nèi)容包括Multisim V7使用手冊和本書大部分例題的仿真。
本書適用于作為高等院校電氣信息類各個專業(yè)和部分非電類專業(yè)的教科書,而且特別適合于學時較少的情況,也可作為工程技術人員的參考書。
為了適應電子科學技術的發(fā)展和21世紀高等教育人才的培養(yǎng),我們根據(jù)教學基本要求,總結了多年的教學實踐,針對模擬電子技術課程學習的特點,為滿足學時較少情況下的需求,編寫了這本教材。力圖在內(nèi)容體系、編寫體例、敘述風格等方面有別于其它教材,做到語言簡練,容易自學,具有系統(tǒng)性、科學性、啟發(fā)性、先進性和適用性。
為達到上述目的,具體做法是:
一、 第1章闡明模擬信號的特點、模擬電子系統(tǒng)的組成及各種模擬電路在系統(tǒng)中的作用。力圖使讀者從電子系統(tǒng)的角度了解全書所講述的模擬電路的功能,從而在面對實際應用時能夠正確選擇合適的電路。
二、 針對模擬電子技術課程入門較難的特點,在第2章中,將集成運放作為基本電子器件,簡述其外特性,并在講述其基本應用的同時闡明對模擬信號的放大、運算、比較等基本處理電路,使讀者較快深入到實質性問題中去。
三、 分散難點,循序漸進。在第3~5章中,均各以一類半導體器件及其基本應用電路劃分為一章,便于學習和掌握。在有足夠的基本知識的鋪墊下,第6、7章分別講述集成運算放大電路和放大電路中的反饋。遵循“先基礎、后應用”的原則,第8、9兩章講述模擬信號的處理、轉換和產(chǎn)生等電路,第10章講述直流電源。
四、 為了突出教學基本要求,各章的開頭均給出了本章的基本概念、基本電路與基本方法,使讀者學習目的明確,有利于自我檢查。
五、 本書配備了足夠數(shù)量的例題和習題,力圖使其在難度上有層次,在題型上多樣化、在提問題的角度上具有啟發(fā)性,有利于讀者自學并提高分析問題和解決問題的能力。
六、 本書配有光盤,內(nèi)容為Multisim V7的使用說明和本書大多數(shù)例題的仿真,以利于讀者更深入地理解電子電路的基本原理,并學習和掌握電子電路先進的分析和設計方法。
本書由華成英主編。全書正文由華成英編寫,習題由葉朝輝編寫; 葉朝輝還完成了光盤的制作。
由于我們的能力和水平所限,書中定有疏漏、欠妥和錯誤之處。懇請各屆讀者多加指正。
編者
2005年9月于清華園
一、 幾點原則
1. 電流和電壓(以基極電流為例)
IB(AV)表示平均值
IB(IBQ)大寫字母、大寫下標,表示直流量(或靜態(tài)電流)
iB小寫字母、大寫下標,表示包含直流量的瞬時總量
Ib大寫字母、小寫下標,表示交流有效值
ib小寫字母、小寫下標,表示交流瞬時值
A·up表示交流復數(shù)值
ΔiB表示瞬時值的變化量2. 電阻
R電路中的電阻或等效電阻
r器件內(nèi)部的等效電阻
二、 基本符號
1. 電流和電壓
I,i電流的通用符號
U,u電壓的通用符號
If,Uf反饋電流、電壓
I·i,U·i正弦交流輸入電流、電壓
I·o,U·o正弦交流輸出電流、電壓
IQ,UQ 電流、電壓靜態(tài)值
iP,uP 集成運放同相輸入電流、電壓
iN,uN 集成運放反相輸入電流、電壓
uIc共模輸入電壓
uId差模輸入電壓
U·s交流信號源電壓
UT 電壓比較器的閾值電壓、PN結電流方程中溫度的電壓當量
UOH, UOL電壓比較器的輸出高電平和輸出低電平
VBB,VCC,VEE晶體管基極回路電源、集電極回路電源和發(fā)射極回路電源
VGG,VDD場效應管柵極回路電源和漏極回路電源2. 電阻、電導、電容、電感
R電阻通用符號
G電導通用符號
C電容通用符號
L電感通用符號
Rb,Rc,Re 晶體管基極、集電極、發(fā)射極外接電阻
Rg,Rd,Rs場效應管柵極、漏極、源極外接電阻
Ri 放大電路的輸入電阻
Ro放大電路的輸出電阻
Rif ,Rof負反饋放大電路的輸入電阻和輸出電阻
RL負載電阻
RN集成運放反相輸入端外接的等效電阻
RP集成運放同相輸入端外接的等效電阻
Rs信號源內(nèi)阻3. 放大倍數(shù)、增益
A放大倍數(shù)或增益的通用符號
Ac共模電壓放大倍數(shù)
Ad差模電壓放大倍數(shù)
A·u電壓放大倍數(shù)的通用符號,A·u=U·o/U·i
A·ul,A·um,A·uh低頻、中頻、高頻電壓放大倍數(shù)
A·up有源濾波電路的通帶放大倍數(shù)
A·us考慮信號源內(nèi)阻時的電壓放大倍數(shù)的通用符號,A·us=U·o/U·s
A·uu第一個下標為輸出量,第二個下標為輸入量,電壓放大倍數(shù)符號,Aui、Aii、Aiu依此類推
F·反饋系數(shù)通用符號
Fuu第一個下標為輸出量,第二個下標為輸入量,電壓串聯(lián)負反饋放大電路反饋系數(shù)符號,F(xiàn)·us=U·f/U·o; F·ui、F·ii、F·iu依此類推4. 功率和效率
P功率通用符號
p瞬時功率
Po輸出交流功率
Pom最大輸出交流功率
PT晶體管耗散功率
PV電源消耗的功率5. 頻率
f頻率通用符號
fBW通頻帶
fc使放大電路增益為0dB時的信號頻率
fH放大電路的上限截止頻率
fL放大電路的下限截止頻率
fp濾波電路的截止頻率
f0電路的振蕩頻率、中心頻率
ω角頻率通用符號
三、 器件參數(shù)符號
1. 二極管
D二極管
IF二極管的最大整流平均電流
IR二極管的反向電流
IS二極管的反向飽和電流
rd二極管導通時的動態(tài)電阻
Uon二極管的開啟電壓
U(BR)二極管的擊穿電壓2. 穩(wěn)壓二極管
DZ穩(wěn)壓二極管
IZ,IZM穩(wěn)定電流、最大穩(wěn)定電流
rz穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)下的動態(tài)電阻
UZ穩(wěn)定電壓3. 雙極型管
T晶體管
b,c,e基極、集電極、發(fā)射極
,β晶體管共射直流電流放大系數(shù)和共射交流電流放大系數(shù)
Cμ混合π等效電路中集電結的等效電容
Cπ混合π等效電路中發(fā)射結的等效電容
fβ晶體管共射接法電流放大系數(shù)的上限截止頻率
fT晶體管的特征頻率,即共射接法下使電流放大系數(shù)為1的頻率
gm跨導
h11e,h11e,h11e,h11e晶體管h參數(shù)等效電路的四個參數(shù)
ICBO,ICEO發(fā)射極開路時bc間的反向電流、基極開路時ce間的穿透電流
ICM集電極最大允許電流
PCM集電極最大允許耗散功率
rbb′,rb′e,rbe基區(qū)體電阻、發(fā)射結動態(tài)等效電阻、be間動態(tài)電阻
U(BR)CEO基極開路時ce間的擊穿電壓
UCES晶體管飽和管壓降
Uon晶體管be間的開啟電壓4. 單極型管
T場效應管
d,g,s漏極、柵極、源極
Cds,Cgs,CgdDS間等效電容、GS間等效電容、GD間等效電容
gm跨導
IDO增強型MOS管UGS=2UGS(th)時的漏極電流
IDSS耗盡型場效應管UGS=0時的漏極電流
PDM漏極最大允許耗散功率
rdsDS間的微變等效電阻,近似計算時可認為其無窮大
UGS(off)或UP耗盡型場效應管的夾斷電壓
UGS(th)或UT增強型場效應管的開啟電壓5. 集成運放
Aod開環(huán)差模增益
rid差模輸入電阻
fh-3dB帶寬
IIB輸入級偏置電流
IIO,dIIO/dT輸入失調(diào)電流及其溫漂
UIO,dUIO/dT輸入失調(diào)電壓及其溫漂
KCMR共模抑制比
SR轉換速率
四、 其它符號
K熱力學溫度
Q靜態(tài)工作點
T周期、溫度
η效率,等于輸出功率與電源提供的功率之比
τ時間常數(shù)
θ二極管導通角
,φ相位角
第1章導言
1.1電信號
1.1.1什么是電信號
1.1.2模擬信號和數(shù)字信號
1.2電子信息系統(tǒng)
1.2.1模擬電子系統(tǒng)的組成
1.2.2電子信息系統(tǒng)的組成原則
1.2.3電子信息系統(tǒng)中的模擬電路
1.3電子電路的計算機輔助分析和設計軟件介紹
1.3.1概述
1.3.2Pspice
1.3.3Multisim V7
習題
第2章集成運放及其基本應用
2.1放大的概念和放大電路的性能指標
2.1.1放大的概念
2.1.2放大電路的方框圖及其性能指標
2.2集成運算放大電路
2.2.1差分放大電路的概念
2.2.2集成運放的符號及其電壓傳輸特性
2.2.3理想集成運放
2.2.4理想運放兩個工作區(qū)域的特點
2.3理想運放組成的基本運算電路
2.3.1比例運算電路
2.3.2加減運算電路
2.3.3積分運算電路和微分運算電路
2.4理想運放組成的電壓比較器
2.4.1電壓比較器概述
2.4.2單限比較器
2.4.3滯回比較器
習題
第3章半導體二極管及其基本應用電路
3.1半導體基礎知識
3.1.1本征半導體
3.1.2雜質半導體
3.1.3PN結
3.2半導體二極管及其基本應用電路
3.2.1半導體二極管的幾種常見結構
3.2.2二極管的伏安特性
3.2.3二極管的主要參數(shù)
3.2.4二極管的等效電路
3.2.5基本應用電路
3.3穩(wěn)壓二極管及其基本應用電路
3.3.1穩(wěn)壓二極管
3.3.2穩(wěn)壓管的基本應用電路
3.4發(fā)光二極管及其基本應用舉例
習題
第4章晶體三極管及其基本放大電路
4.1晶體三極管
4.1.1晶體管的結構及類型
4.1.2晶體管的電流放大作用
4.1.3晶體管的共射特性曲線
4.1.4晶體管的主要參數(shù)
4.1.5溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響
4.2放大電路的組成原則
4.2.1基本共射放大電路的工作原理
4.2.2如何組成放大電路
4.3放大電路的基本分析方法
4.3.1放大電路的直流通路和交流通路
4.3.2圖解法
4.3.3等效電路法
4.4晶體管放大電路的三種接法
4.4.1靜態(tài)工作點穩(wěn)定的共射放大電路
4.4.2基本共集放大電路
4.4.3基本共基放大電路
4.4.4基本放大電路三種接法的性能比較
4.5放大電路的頻率響應
4.5.1頻率響應概述
4.5.2晶體管的高頻等效模型
4.5.3單管共射放大電路的頻率響應
習題
第5章場效應管及其基本放大電路
5.1場效應管
5.1.1結型場效應管
5.1.2絕緣柵型場效應管
5.1.3場效應管的主要參數(shù)
5.1.4場效應管與晶體管的比較
5.2場效應管基本放大電路
5.2.1場效應管放大電路靜態(tài)工作點的設置
5.2.2場效應管的交流等效模型
5.2.3共源放大電路的動態(tài)分析
5.2.4共漏放大電路的動態(tài)分析
5.2.5單極型晶體管基本放大電路的頻率響應
習題
第6章集成運算放大電路
6.1多級放大電路
6.1.1多級放大電路的耦合方式
6.1.2多級放大電路的動態(tài)分析
6.1.3多級放大電路的構成
6.1.4多級放大電路的頻率響應
6.2集成運算放大電路簡介
6.2.1集成運放的電路特點
6.2.2集成運放的方框圖
6.3差分放大電路
6.3.1直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象
6.3.2基本差分放大電路
6.3.3具有恒流源的差分放大電路
6.3.4差分放大電路的四種接法
6.4功率放大電路
6.4.1功率放大電路概述
6.4.2OCL電路
6.4.3其它類型的功率放大電路
6.5集成運放中的電流源
6.5.1基本電流源電路
6.5.2多路電流源
6.5.3改進型電流源
6.5.4以電流源作為有源負載的放大電路
6.6集成運放原理電路
6.6.1分析方法
6.6.2原理電路分析
6.7集成運放的主要技術指標和集成運放的種類
6.7.1集成運放的主要技術指標
6.7.2集成運放的種類
6.8集成運放的使用注意事項
6.8.1集成運放的選用
6.8.2集成運放的靜態(tài)調(diào)試
6.8.3集成運放的保護電路
習題
第7章放大電路中的反饋
7.1反饋的基本概念及判斷方法
7.1.1反饋的基本概念
7.1.2反饋的判斷方法
7.1.3交流負反饋的四種組態(tài)
7.2負反饋放大電路的方框圖及一般表達式
7.2.1負反饋放大電路的方框圖
7.2.2負反饋放大電路的一般表達式
7.2.3四種組態(tài)負反饋放大電路放大倍數(shù)和反饋系數(shù)的量綱
7.3深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的分析
7.3.1深度負反饋的實質
7.3.2深度負反饋條件下電壓放大倍數(shù)的分析
7.3.3理想運放組成的負反饋放大電路的分析
7.4負反饋對放大電路性能的影響
7.4.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性
7.4.2改變輸入電阻和輸出電阻
7.4.3展寬頻帶
7.4.4減小非線性失真
7.4.5引入負反饋的一般原則
7.5負反饋放大電路的自激振蕩及消除方法
7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因及條件
7.5.2負反饋放大電路穩(wěn)定性的判定
7.5.3消除自激振蕩的方法
7.6放大電路中的正反饋
7.6.1自舉電路
7.6.2在電壓電流轉換電路中的應用
習題
第8章信號的運算和濾波
8.1運算電路
8.1.1對數(shù)運算和指數(shù)運算電路
8.1.2實現(xiàn)逆運算的方法
8.2模擬乘法器及其在運算電路中的應用
8.2.1模擬乘法器簡介
8.2.2變跨導型模擬乘法器的工作原理
8.2.3模擬乘法器在運算電路中的應用
8.3有源濾波器
8.3.1濾波電路基礎知識
8.3.2低通濾波器(LPF)
8.3.3高通濾波器(HPF)
8.3.4帶通濾波器(BPF)
8.3.5帶阻濾波器(BEF)
8.3.6狀態(tài)變量有源濾波器
習題
第9章波形的發(fā)生與變換電路
9.1正弦波振蕩電路
9.1.1概述
9.1.2RC正弦波振蕩電路
9.1.3LC正弦波振蕩電路
9.1.4石英晶體正弦波振蕩電路
9.2非正弦波發(fā)生電路
9.2.1矩形波發(fā)生電路
9.2.2三角波發(fā)生電路
9.2.3鋸齒波發(fā)生電路
9.2.4壓控振蕩器
9.3波形變換電路
9.3.1三角波鋸齒波變換電路
9.3.2三角波正弦波變換電路
9.3.3精密整流電路
習題
第10章直流電源
10.1直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用
10.2單相整流電路
10.2.1半波整流電路
10.2.2橋式整流電路
10.3濾波電路
10.3.1電容濾波電路
10.3.2其它濾波電路
10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路
10.4.1穩(wěn)壓原理
10.4.2主要性能指標
10.4.3限流電阻的選擇
10.5線性穩(wěn)壓電路
10.5.1串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理
10.5.2集成線性穩(wěn)壓電路
10.6開關型穩(wěn)壓電路
10.6.1串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路
10.6.2并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路
習題