考研电路复习——节点电压法的没典型例题.ppt

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1、电子技术仿真与实训,主编：赵玉菊 电子工业出版社,全国高职高专院校规划教材精品与示范系列,项目1：电子技术基本技能训练,知识重点 : 1.焊接技术 2.常用仪器、仪表 3.常用电子元器件 知识难点: 1.焊接工艺 2.仪器、仪表的使用方法 3.元器件的应用及检测,单元1：焊接技术,1.1.1 焊接工具 一电烙铁 电烙铁是焊接的主要工具之一。它主要有烙铁头和烙铁芯构成，烙铁芯是由电阻丝和绝缘材料做成的，烙铁芯是电烙铁的热源，将热传递给烙铁头。烙铁头是用导热良好的紫铜材料制造的，主要用来融化焊锡。,单元1：焊接技术,常用电烙铁的种类 1.外热式电烙铁：烙铁头安装在烙铁芯内 。 2.内热式电烙铁：烙

2、铁芯安装在烙铁头的里面。 3.其他烙铁（1） 恒温电烙铁；（2）吸锡电烙铁 ；（3）汽焊烙铁 。 二其它工具 1. 尖嘴钳 ；2. 偏口钳 ；3. 镊子；4. 小刀,单元1：焊接技术,1.1.2 焊料与焊剂 一.焊料 焊料是一种易熔金属，它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。 手工焊接常用直径为0.8mm焊锡丝，且多已加入助焊剂，使用起来很方便。 二.焊剂 1.助焊剂：通常使用松香作为助焊剂。 2.阻焊剂：限制焊料只在需要的焊点上进行焊接，把不需要焊接的印制电路板的板面部分覆盖起来。,单元1：焊接技术,1.1.3 焊接工艺 一.焊接五步法 准备好电烙铁以及镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、

3、焊料、焊剂等工具，按下述五步法进行焊接。 1.准备施焊：准备好焊锡丝和烙铁，将电烙铁及焊件搪锡，左手握焊料，右手握电烙铁 。 2.加热焊件：将烙铁接触焊接点，加热焊件各部分。 3.熔化焊料：当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。 4.移开焊锡：当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。 5.移开烙铁：当焊锡完全润湿焊点后迅速移开烙铁 。,单元1：焊接技术,三.印制电路板的焊接工艺 1.焊前准备 熟悉所焊印制电路板的装配图，按图纸配料，检查元器件型号、规格及数量是否符合图纸要求，并做好装配前元器件引线成型等准备工作。 2.焊接顺序 元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二

4、极管、三极管、集成电路、大功率管，其它元器件为先小后大。,单元2：常用仪器、仪表,1.2.1函数发生器 函数发生器是一种多功能的信号源，它可以输出正弦波、方波或三角波等，输出电压的幅值和频率都可以方便地调节。 函数发生器采用恒流充放电原理来产生三角波和方波，改变充放电电流值，就可以得到不同频率信号；当充电与放电电流不相等时，原来的三角波可变成各种斜率的锯齿波，同时方波就变成各种占空比的脉冲波。另外，将三角波通过波形变换电路，就能得到正弦波信号。,单元2：常用仪器、仪表,1.2.2万用表 使用注意事项： 1.在测量之前如不知被测电压、 电流范围时，应将转换开关置于 最高量程并逐档调低。 2.当只

5、在最高位显示“1”时， 说明已过量程，应将量程调高。 3.测量完毕，应将转换开关旋至 交流750V安全档位上，以防误用欧 姆档（或电流档）测电压而损坏电表。,单元2：常用仪器、仪表,1.2.3示波器,单元3：常用电子元器件,1.3.1电阻器 1.电阻的作用： 电阻的作用主要有：分压、限流、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。 2.电阻的分类 （1）按结构分类：分为固定电阻和可变电阻两大类。 （2）按材料分类：分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、热敏电阻器、实心碳膜电阻器、碳膜电位器、半可调式电阻器等。,单元3：常用电子元器件,3.电阻的参数标注方法 两种：一种是数标法；另一种是色标法。 （1

6、）数标法：数标法是用阿拉伯数字在电阻器表面上直接标出其阻值和允许误差等级。 如有一只电阻器上标有“47K”的字样，表示它的标称值是47 K，允许误差不超过10%。 （2）色标法：色标法是一种用颜色表示电阻器标称值和允许误差的方法。,单元电子3：常用元器件,一般用四道色环或五道色环来表示，各种颜色代表不同的数字。四环电阻的四道色环，第一道环和第二道环分别表示电阻的第一位和第二位有效数字，第三道环表示10的乘方数（10n，n为颜色所表示的数字），第四道环表示允许误差（若无第四道色环，则误差为20%）。色环电阻的单位一律为。,单元电子3：常用元器件,4.电阻器的检测 （1）检测固定电阻器 固定电阻器

7、的质量好坏比较容易鉴别。对于常用的碳膜、金属膜电阻器等电阻器的阻值可以用普通万用表的电阻挡，合理选择量程直接测量，看其测量阻值与标称值是否一致，相差值是否在允许误差的范围之内。,单元电子3：常用元器件,2.检测电位器（注意：使用指针式万用表测量） （1）检测电位器固定端的阻值 先测量电位器的总阻值是否与标称阻值相同。若测得的阻值为无穷大或较标称阻值大，则说明该电位器已开路或变值损坏。 （2）检测电位器可变端的阻值 将两表笔分别接电位器中心头与两个固定端中的任一端，慢慢转动电位器手柄，使其从一个极端位置旋转至另一个极端位置，正常的电位器，万用表表针指示的电阻值应从标称阻值（或0）连续变化至0（或

8、标称阻值）。整个旋转过程中，表针应平稳变化，而不应有任何跳动现象。,单元3：常用电子元器件,1.3.2电容器 1.电容器的作用 电容器在电路中起通交流、隔直流、贮能、旁路、耦合、滤波等作用。 2.电容器的分类 （1）按结构分类：分为固定电容器、可变电容器和微调电容器三类。 （2）按介质分类：电容器按介质分为陶瓷电容器、云母电容器、纸介电容器、油质电容器、碳膜电容器、薄膜电容器、电解电容器等。,单元3：常用电子元器件,3.电容器容量和误差的标志方法。 （1）直标法：将标称容量和误差值直接标在电容器上。如0.22 uF10%。 （2）文字符号法：将容量的整数部分和小数部分分别写在容量单位标志符合的

9、前面和后面。例如：2.2pF写为2p2,6800pF写为6n8，0.01 uF写为10n等。 （3）数码标注法：用三位数字表示电容器大小的标注方法，称为数码标注法。三位数字中前两位数表示电容量值的第一、二位有效数字，第三位数字表示前两位有效数字后“0”的个数，这样得到的电容量单位是pF。,单元3：常用电子元器件,4.电容器的检测 注意：使用指针式万用表测量 （1）无极性电容器的检测 对于电容量在0.1 uF以上的无极性电容器，可以用万用表的欧姆档（R1 K）来测量电容器的两极。测量时若表针向右微微摆动，然后再慢慢向左返回，则表明此电容器正常；若表针不动，说明此电容器已经断路。,单元3：常用电子

10、元器件,（2）电解电容器的检测 电解电容器的容量较大，两极有正、负之分，长脚为正，短脚为负。 检测时，一般用万用表的欧姆档（R1 K），红表笔接电容器的负极，黑表笔接电容器的正极，测量时表针首先向右偏转，然后慢慢退回，待指针稳定后得到的阻值是几百K以上，则说明被测电容是好的。若指针根本不向右偏转，说明电容器内部已断路或电解质已干涸而失去容量。,单元3：常用电子元器件,1.3.3电感器 1.电感器的作用 电感器的作用是通直流、阻交流，频率越高，线圈阻抗越大 。 2.电感器的分类 按电感形式分类：固定电感、可变电感。 按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。 按工作性质分类：天

11、线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。 按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。,单元3：常用电子元器件,3.电感器的检测 电感器的精确测量可通过高频g表或电感表进行测量。若不具备以上两种仪表，则可用万用表欧姆档测量线圈的直流电阻来判断其好坏。若被测电感器的阻值为零，则说明电感器内部绕组有短路故障；若被测电感器阻值为无穷大，则说明电感器的绕组或引出脚于绕组接点处发生了断路故障。,单元3：常用电子元器件,1.3.4 半导体二极管 一.半导体的基本知识 1.本征半导体 纯净的半导体称为本征半导体。 纯硅和锗都是四价元素 .在本征硅和锗的单晶中，由于原子排列的有序性，使得每个价电子

12、为相邻原子所共有，形成共价键结构。 绝对零度（273）时，所有价电子都被束缚在共价键内，晶体中没有自由电子，所以半导体不能导电。,单元3：常用电子元器件,在室温或光照下少数价电子 可以获得足够的能量摆脱共价键 的束缚称为自由电子，同时在 价键中留下一个空位，这个空位 称为空穴，如右图所示，这种 现象称为本征激发。本征激发产生 的自由电子和空穴是成对出现的。 自由电子和空穴在运动中相遇时会重新结合而成对消失，这种现象称为复合。 自由电子和空穴统称为载流子。在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子参与导电，分别形成电子电流和空穴电流 ，这是与导体在导电机理上的不同之处。,单元3：常用电子元器件,2

13、.杂质半导体 掺入杂质的半导体称为杂质半导体。 （1）N型半导体：在本征硅（或锗）中掺入少量的五价元素，如磷，就得到N型半导体。N型半导体中自由电子是多子，空穴是少子。杂质原子则成为不能移动的带正电荷的离子（又称为空间电荷）。 （2）P型半导体： 在本征硅（或锗）中掺入少量的三价元素，如硼，就得到P型半导体。P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子，杂质原子则成为不能移动的带负电荷的离子。 N型半导体和P型半导体均呈现电中性,单元3：常用电子元器件,3.PN结的形成及特性 （1）PN结的形成 由浓度差产生的多子的运动称为扩散运动 。少子的运动为漂移运动。,单元3：常用电子元器件,（2）PN结的单

14、向导电特性 PN结正偏时，PN结变窄，内电场削弱，呈现很小的电阻，形成较大的正向电流。PN结反偏时，PN结变宽，内电场增强，呈现很大的电阻，反向电流近似为零。因此PN结正偏时导通，反偏时截至，具有单向导电特性。,单元3：常用电子元器件,二.半导体二极管 1.二极管的 结构、符合 及类型,单元3：常用电子元器件,2.二极管的特性及参数 （1）二极管的伏安特性 特性曲线分为两部分： 正向特性;反向特性 当二极管承受正向电压 小于某一数值（称为死区 电压）时，这一区段二极管 正向电流很小,几乎等于零。,单元3：常用电子元器件,当正向电压超过死区电压以后，随着电压的升高，正向电流将迅速增大,二极管正向

15、电阻变得很小，电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降UD(on)。一般硅管的UD(on)约为0.60.8V，锗管的UD(on)约为0.10.3V。 当在二极管上加上反向电压时，反向电流的值很小。而且当反向电压超过零点几伏后，反向电流不再随着反向电压而增大，即达到了饱和 。,单元3：常用电子元器件,温度对二极管的特性有显著影响。当温度升高时，扩散运动加强，产生同一正向电流所需的电压减小，故正向特性曲线向左移。当温度升高时，少数载流子数量增加，反向电流将随之增加，故反向特性曲线向下移。 （2）二极管的主要参数 最大整流电流IF。 最高

16、反向工作电压UR 。 反向电流IR。 最高工作频率fM。,单元3：常用电子元器件,3.晶体二极管的应用 （1）二极管整流电路,单元3：常用电子元器件,（2）钳位 图中，若A点UA=0， 二极管VD可正向导通， 其压降很小，故F点的电位 也被钳制在0V左右，即UF0。,单元3：常用电子元器件,例：二极管电路如图 所示，试判断图中的 二极管是导通还是截 止，并求出A、O两端 电压UAO。 设二极管是理想的。 解：图（a） D处于正向偏置而导通，UAO-6 V。,单元3：常用电子元器件,图（b）：D对被反向偏置而截止，UAO-12V。 图（c）：D1 、D2属于共阴极连接。对D1有阳极电位为 0V，

17、D2的阳极电位为-15 V，故D1优先导通，此后使UA0V，故D2反偏而截止，UAO =0 V。 图（d）：D1 、D2属于共阳极连接。对D1有阴极电位为0 V，D2的阴极电位为-6V故D2优先导通，此后使UA-6V；D1反偏而截止，故UAO-6V。,单元3：常用电子元器件,（3）二极管限幅电路 限幅电路也称为削波电路。当输入信号电压在一定范围内变化时，输出电压也随着输入电压相应的变化；当输入电压高于某一个数值时，输出电压保持不变，这就是限幅电路（限制输出信号幅度的电路称为限幅电路）。常用于波形变换和整形电路。,单元3：常用电子元器件,例：图 (a)为一正负对称限幅电路，设输入电压ui=10s

18、int(V), Us1=Us2=5V。试画出输出电压uo的波形。,单元3：常用电子元器件,解：当-Us2Us1时，VD1处于正向偏置而导通，使输出电压保持在Us1。 当ui-Us2时， VD2处于正向偏置而导通，输出电压保持在-Us2。所以输出电压uo被限制在+ Us1与- Us2之间，即|uo|5V。 输入、输出波形如图(b)所示,单元3：常用电子元器件,（4）二极管开关电路 在开关电路中，利用二极管的单向导电性使其成为一个较理想的电子开关，广泛应用于电脑、电视机、通信设备、家用音响、影碟机、仪器仪表、控制电路及各类高频电路中。 例：二极管开关电路如图所示。 当u1和u2为0V或5V时， 求

19、u1和u2的值在不同组合情况 下，输出电压uO的值。 设二极管是理想的。,单元3：常用电子元器件,解：当u10V和u2=5V时，D1为正向偏置，uO=0V(因二极管是理想的)，此时D2的阴极电位为5V，阳极为0V，处于反向偏置，故D2截止。以此类推，将u1和u2的其余三种组合及输出电压列于下表中。,单元3：常用电子元器件,4特种二极管 （1）稳压二极管 从伏安特性曲线看到，稳压管 正向偏压时，其特性和普通二极管 一样；反向偏压时，开始一段和二 极管一样，当反向电压大到一定数 值时，反向电流突然上升，这一特 性称反向击穿特性，比普通二极管 陡直。利用反向击穿区内电流在很 大范围内变化，而管子两端

20、的电压 却变化很小的特性进行稳压。,单元3：常用电子元器件,（2）发光二极管 发光二极管与普通二极管一样，具有单向导电性。当外加反偏电压时，二极管截止，不发光；当外加正偏电压时导通，因流过正向电流而发光。发光二极管能发红光、黄光、绿光、蓝光及紫光等。,单元3：常用电子元器件,（3）光电二极管 光电二极管也叫光敏二极管， 是一种光接收器件，其PN结 工作在反偏状态。 5二极管的检测 （1）普通二极管的测试 判别极性。将数字万用表置于R100或R1K档，两表笔分别接二极管的两个电极，若测出的电阻值较小（硅管为几百几千欧，锗管为1001K），说明二极管正向导通，此时红表笔接的是二极管的正极，黑表笔接

21、的是二极管的负极；若测出的电阻值较大（几十至几百千欧），说明二极管反向截至，此时黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。,单元3：常用电子元器件,判别好坏。如果两表笔对换位置测量的电阻值一个比较大，一个比较小，说明二极管是正常的；如果测量的两个电阻值都很小，说明二极管内部PN结击穿或已短路；如果测量的两个电阻值都很大，说明二极管内部已断路。 （2）稳压二极管的测试 判别极性。与普通二极管的判别方法相同。 判别好坏。将数字万用表置于R10K档，黑表笔接二极管的“+”极，红表笔接的是二极管的“-”极；若此时的反向电阻很小，说明该稳压管正常。,单元3：常用电子元器件,1.3.5 半导体三

22、极管 一.三极管的结构与类型 三极管的结构： 3个区+3个极+2个结 类型：NPN型、PNP型 符号中的箭头方向表示 发射结正向偏置时的 电流方向。,单元3：常用电子元器件,二.三极管的电流 分配与放大作用,单元3：常用电子元器件,当发射结正向偏置电压改变时，即基极电流改变时，发射区注入载流子数将跟随改变，从而使集电极电流IC产生相应的变化，由于IBIC，因此IB很小的变化就能引起IC较大的变化，这就是三极管的电流放大作用。,单元3：常用电子元器件,三.三极管的特性曲线 1.输入特性曲线 iB=f（uBE）|uCE=常数 曲线形状与二极管的伏安特性相类似，只不过uCE=1V的输入特性曲线比uC

23、E=0的曲线向右移动了一段距离，即uCE增大，曲线向右移。,单元3：常用电子元器件,2输出特性曲线 该曲线是指当iB一定时, 输出回路中的iC与uCE 之间的关系曲线, 用 函数式可表示为： iC=f（uCE）|iB=常数,单元3：常用电子元器件,输出特性分为截止区、放大区和饱和区三个区域。 （1）截止区：一般将iB的区域称为截止区, 在图中为iB=0的一条曲线的以下部分。此时iC也近似为零。三极管工作在截止区时, 发射结和集电结均反向偏置。 （2）放大区：在iB的特性曲线上方，各条输出特性曲线近似平行于横轴的曲线簇部分为放大区。uCE在1V以上，iC不随着uCE变化，呈现恒流特性。在放大区i

24、C的大小随iB变化，iCiB。此时，发射结处于正向偏置, 集电结处于反向偏置。,单元3：常用电子元器件,（3）饱和区：曲线靠近纵轴附近, 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。在这个区域，不同iB值的各条特性曲线几乎重叠在一起，即当uCE较小时，管子的集电极电流iC基本上不随基极电流iB而变化 ，这种现象称为饱和。,单元3：常用电子元器件,例：测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为 UA-9 V，UB-6 V，Uc-6.2 V，试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c，并说明此BJT是NPN管还是PNP管。 解：由BJT的电极B的UB-6 V，电极C的UC-6.2

25、 V，电极A的UA-9 V，基极电位始终处于发射极和集电极的中间位置，故电极C是基极。又由于锗BJT的|UBE|0.2V，硅BJT的|UBE|0.7V，根据BJT工作在放大区时，必须保证发射结正偏、集电结反偏的条件可知，电极B是发射极，电极A是集电极，且此BJT为PNP管。,单元3：常用电子元器件,四.三极管的主要参数 1.电流放大系数： 2.极间反向电流 （1）集电极基极反向饱和电流ICBO。 （2）集电极发射极反向饱和电流ICEO。 3.极限参数 （1）集电极最大允许电流ICM。 （2）集电极发射极间的击穿电压U（BR）CEO。 （3）集电极最大允许功率损耗PCM。,单元3：常用电子元器件

26、,4.温度对三极管的特性与参数的影响,单元3：常用电子元器件,五.三极管的检测 1.三极管极性和基极的判断。将数字万用表量程开关置于“ ”挡位，用万用表的红表笔接三极管的某一管脚（假设它是基极），用黑表笔分别接另外两个管脚。如果显示的两个阻值都很小，说明这个三极管是NPN型的，红表笔所接的管脚是NPN型管的基极；如果显示的两个阻值都很大，说明这个三极管是PNP型的，红表笔所接的管脚是PNP型管的基极。如果两个阻值一个很大，一个很小，说明红表笔所接的管脚一定不是三极管的基极，这时要换另一个管脚重新检测，直到出现上述特点，判断出基极。,单元3：常用电子元器件,2.三极管的集电极和发射极的判断。将数

27、字万用表量程开关置于“hFE”挡位，将三极管按极性分别插入NPN型和PNP型三极管的插孔内，已判断出来的基极一定要插入相应的基极插孔内，如果万用表显示的数值较大，说明三极管的三个极和插孔旁标注的三个极是对应的，可以由此分辨三极管的发射极和集电极，显示读数为晶体三极管的近似值；如果万用表显示的数值很小，说明三极管的发射极和集电极正好插反了。,单元3：常用电子元器件,1.3.6 场效应管 场效应管可以分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）或称MOS型场效应管两大类。 一.结型场效应管 1.结构及符号 （a）N沟道结构示意图 （b）N沟道符号 （c）P沟道符号,单元3：常用电子

28、元器件,2.工作原理 (1)UGS对 ID的控制作用 当UGS时，场效应管两侧的PN结均处于零偏置，形成两个耗尽层，此时耗尽层最薄，导电沟道最宽，沟道电阻最小。 当|UGS|值增大时，栅源之间反偏电压增大，PN结的耗尽层增宽，导致导电沟道变窄，沟道电阻增大。 当|UGS|值增大到使两侧耗尽层相遇时，导电沟道全部夹断沟道电阻趋于无穷大。对应的栅源电压UGS称为场效应管的夹断电压，用UGS(off)来表示。 分析可知，改变栅源电压UGS的大小，可以有效的控制导电沟道的宽窄，也就能控制沟道电阻的大小。,单元3：常用电子元器件,单元3：常用电子元器件,（2）UGS为一定值时，UDS对 ID的控制作用

29、当UGS为一定值时，随着UDS逐渐增加，产生了一个沿沟道的电位梯度，离源极愈远，电位差愈大，加到该处PN结的反向电压也愈大，耗尽层也愈向N型半导体中心扩展，使靠近漏极处的导电沟道比靠近源极处要窄，导电沟道呈楔形。 当UDS继续增加，使漏栅间的电位差加大，靠近漏端电位差最大，耗尽层也最宽。当两耗尽层在A点相遇时，称为预夹断。 当在栅极和源极之间加一负电源UGS时，UGS愈负，耗尽层愈宽，沟道电阻愈大，相应的ID就愈小。当栅源电压UGS负到夹断电压UGS(off)时，沟道全部被夹断，沟道电阻趋于无穷大，ID0。,单元3：常用电子元器件,单元3：常用电子元器件,3.场效应管的特性曲线 （1）转移特性

30、 所谓转移特性是在一定 漏源电压UDS下，栅源 电压UGS对漏极电流 ID的控制特性，即 ID=f(UGS)|UDS=常数,单元3：常用电子元器件,（2）输出特性 输出特性（也叫漏极特性） 是指在栅源电压UGS一定时， 漏极电流ID与漏源电压 UDS之间的关系。即 ID=f(UDS)|UGS=常数,单元3：常用电子元器件,二.绝缘栅型场效应管 绝缘栅型场效应管的栅极与漏极、源极及沟道是绝缘的，输入电阻可高达1014以上。这种场效应管是由金属、氧化物和半导体组成的，故称MOS管。MOS管可分为N沟道和P沟道两种。按照工作方式不同可以分为增强型和耗尽型两类。,单元3：常用电子元器件,1.N沟道增强

31、型MOS场效应管 （1）结构及符号,单元3：常用电子元器件,（2）工作原理 将栅、源极短路 （即栅源电压UGS0）， 漏、源极间将无电流。 如果在栅、源极间加上一个 正电源UGS，当UGS增加超过某一临界电压U GS(th)时 P型硅表面形成了一个N型薄层，通常把这个N型薄层称为反型层 。若此时加上漏源电压UDS，就会产生ID。,单元3：常用电子元器件,（3）特性曲线,单元3：常用电子元器件,2.N沟道耗尽型MOS场效应管 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构和增强型基本相同，只是在制作这种管子时，预先在二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子。,单元3：常用电子元器件,沟道耗尽型绝缘栅场效应管的特性曲线

32、,单元3：常用电子元器件,三.场效应管的主要参数 1.开启电压U GS(th) 。 2.夹断电压U GS(off) 。 3.低频跨导gm。 4.漏源击穿电压U（BR）GS。 5.最大耗散功率PDM。 6.最大漏极电流IDM。,单元3：常用电子元器件,四.场效应管的检测 结型场效应管的管脚识别： 判定栅极G：将万用表拨至R1k档，用万用表的负极任意接一电极，另一只表笔依次去接触其余的两个极，测其电阻。若两次测得的电阻值近似相等，则负表笔所接触的为栅极，另外两电极为漏极和源极。若两次测出的电阻都很大，则为N沟道；若两次测得的阻值都很小，则为P沟道。 判定源极S、漏极D：一般结型场效应管的源极与漏极

33、在制造工艺上是对称的，所以，当栅极G确定后，对于源极S、漏极D不一定要判别，这两个极可以互换使用。,电子技术仿真与实训,主编：赵玉菊,项目2 基本放大电路的仿真与实训,单元1 基本放大电路 单元2 差动放大电路,知识重点 1基本放大电路 2差动放大电路 3功率放大电路 4多级放大电路,知识难点 1共射极放大电路 2电压放大倍数 3共模拟制比 4交越失真和效率,知识分布网络,2. 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。,1. 放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。,基本放大电路一般是指由一

34、个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。,单元1 基本放大电路,2.1.1 放大电路的组成和性能指标,放大电路的结构示意框图及实际电路见图2.1.1。,图2.1.1 放大电路结构示意图和实际电路图,一、 放大电路的组成,放大电路的组成必须满足以下原则： （1）外加电压保证晶体管工作在放大区； （2）输入信号要能传送到放大电路的输入回路中； （3）输出信号要能传送到放大电路的输出端。,图2.1.1 放大电路结构示意图和实际电路图,图示为单管共射极放大电路，电路中晶体管T起放大作用，是电路的核心。电源VCC同基极电阻Rb和集电极电阻RC配合，使晶体管工作于放大区，同时为晶体管提供合适的基极电

35、流。集电极电阻RC的另一个作用是将晶体管集电极电流的变化转换成电压的变化，送至输出端。电容C1 、C2称为耦合电容，起隔离直流，传送交流的作用。RL为电路负载电阻。,功率放大倍数定义为,(2.3),电压放大倍数定义为,(2.1),电流放大倍数定义为,(2.2),图2.1.2 放大倍数的定义,二、 放大电路的主要性能指标,（一）、 放大倍数,输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图2.1.2所示。,(二)、 输入电阻 Ri,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流

36、大小的参数，Ri大放大电路从信号源吸取的电流小，反之则大。Ri的定义见图2.1.3和式(2.4),(2.4),图 2.1.3 输入电阻的定义,(三)、 输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro的定义见式(2.5)。,(2.5),图2.1.4 放大电路的输出电阻,(四)、 通频带,(2.6),相应的频率fL称为下限频率，fH称为上限频率。,图 2.1.5 通频带的定义,放大电路的增益A(f) 是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数都要下降。当A(f)下降到中频电压放大倍数A0的 1/ 时，即,放大电路只有设置了合适的静态工作点Q，才能不失

37、真地放大交流信号。因此,设置直流偏置电路，是实现对交流信号放大的前提。放大电路中常见的直流偏置电路有以下几种。,2.1.2 三种基本组态的放大电路,图2.1.6 三种组态放大电路,图2.1.7 固定偏置式放大电路,（一）、固定偏置式共发射极放大电路 如图2.1.7所示，+UCC经电阻Rb为发射结提供正偏电压，经电阻Rc为集电结提供反偏电压。,一、 共射极放大电路,对放大电路分析时，先进行静态分析，再进行动态分析静态工作点的分析方法有图解法和工程近似法，这里只介绍工程近似法。,静态工作点的估算,静态时直流电流流通的路径称为直流通路。画直流通路的原则是：电容视为开路；电感线圈视为短路。单管共射极放

38、大电路的直流通路如图2.1.7(b)所示。,静态工作点的估算,（2.6）,（2.7）,（2.8）,（2.9）,（2.10）,图2.1.7（b） 放大电路的直流通路,电路的特点:固定偏置式电路结构简单,但静态工作点不稳定。例如当IBQ固定时,温度升高,值增大,ICQ增大,UCEQ减小,使Q点变化。,例：已知图中UCC=10V，RB=250K，RC=3K，=50， 求放大电路的静态工作点Q。,所以，Q=IB=37.2A，IC=1.86mA，UCE=4.42V。,解：,与温度基本无关,(二)、 分压式偏置共发射极放大电路,条件：I1I2IB,调节过程：,则,分压式偏置共发射极电压放大器的分析,静态分

39、析：,(2.11),如果电路改为下图，静态分析如下,分压式偏置共发射极电压放大器的静态分析,静 态 分析,(2.11),例题：,图示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,（1）用估算法计算静态工作点,（三）动态分析(放大电路性能指标的估算) 放大电路的动态分析是在画出交流通路后,再在交流通路的基础上画出小信号等效电路(微变等效电路),常用等效电路法来对放大电路基本性能指标Au、ri、ro进行定量估算。,1. 放大电路的微变等效电路 把图2.1.8所示交流通路中的三极管,用微

40、变等效电路代换,则可得到 放大电路的微变等效电路,如图2.1.8所示。 下面我们以图2.1.8所示电路为例,总结画放大电路微变等效电路的方法和步骤。 (1）画出放大电路的交流通路如图2.1.8所示。 (2）用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管,画出放大电路的微变等效电路,如图2.1.8所示。,图2.1.8 放大电路动态分析,放大电路微变等效电路,图2.1. 8 共射放大电路的微变等效电路 (a)不考虑信号源内阻的等效电路；(b)考虑信号源内阻时的等效电路,电压放大倍数,式中RL=RC/RL。当RL=（开路）时,（2.13）,（2.14）,2、固定偏置共发射极电压放大器的动态分析,输入电

41、阻,Ri,输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。,（2.15）,输出电阻,对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。,（2.16）,源电压放大倍数 图2.1.8为考虑信号源内阻时所画出的微变等效

42、电路,可以得出,（2.17）,可求得考虑信号源内时的源电压放大倍数Aus,将式（2.17）代入式（2.18）得,（2.18）,（2.19）,称Aus为源电压放大倍数。,其中：RB=RB1RB2,3、分压式偏置共发射极电压放大器的动态分析,动态分析：,发射极带两个电阻分压偏置式共发射极放大器的动态分析,动态分析：,例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50,试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,解：（1）用估算法计算静态工作点,（2）求电压放大倍数,（3）求输入电阻和输出电阻,共发射极基本放大电路的电

43、压放大倍数较大，输出电压和输入电压反相，应用十分广泛。 作为一个电压放大器来说，共发射极电路的输入电阻不够大，仅约为rbe，使放大器得到的输入电压比信号源电压衰减很多，导致源电压放大倍数下降。 电路的输出电阻相对较大，带负载的能力不强。,从上面的分析过程得出的公式典型例题的数据，可以得出这样的结论：,(一)、静态分析,二、 共集电极放大电路射极输出器,共集电极放大电路如图2.1.9所示。由于输出信号取自发射极，故常称为“射极输出器”。,图2.1. 9 共集电极放大电路 (a) 共集电极放大电路； (b)直流通路,（a）,（b）,静态分析分析如下,(2. 20),(2. 21),(2. 22),

44、(二)、动态分析,图2.1. 9 共集电极放大电路 (a) 共集电极放大电路 (b) 直流通路 (c) 交流通路 (b) 微变等效电路,(a),(b),求电压放大倍数,输入电压,输出电压,电压放大倍数,(2.23),求输入电阻,其中,(2.24),求输出电阻,其中,(2.25),例：图示电路，已知UCC=12V，RB=200k，RE=2k，RL=3k，RS=100 ，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,解：（1）用估算法计算静态工作点,射极输出器 的特点,电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。 输入电阻较高。 输出电阻较低。,图2.1.10 共基极放大电路

45、（a） 共基极放大电路电路图（b） 直流通路（c） 交流通路,三、 共基极放大电路,（一）、共基极放大电路的组成与分析 共基极放大电路如图2.1.10（a）所示。 输入电压Ui加于发射极和基极之间， 输出电压从集电极和基极之间取出， 基极为输入和输出回路的公共端， 所以叫共基极放大电路。,1. 静态分析,图2.1.10(b)的直流通路和分压式射极偏置电路的直流通路相同， 因此计算方法也相同， 可以直接得出共基极放大电路的静态数值为,(2.26),(2.27),(2.28),(2.29),共基极放大电路(简称共基放大电路)如图2.1.11(a)所示,直流通路采用的是分压偏置式,交流信号经C1从发

46、射极输入,从集电极经C2输出,C1、C2为耦合电容,Cb为基极旁路电容,使基极交流接地,故称为共基极放大器。交流通路如图2.1.11(b)所示,微变等效电路入图2.1.11(c)所示。,2共基极放大电路的动态性能,图2.1.11 共基极放大电路 （a） 共基极放大电路 （b） 交流通路 （c） 微变等效电路,根据微变等效电路,同样可分析得共基极放大电路的动态参数:,（1）放大倍数。,共基极放大电路的电压放大倍数在数值上与共射极电路相同，但共基极放大电路的输入与输出是同相位的。,(2.30),当考虑Re时,（2）输入电阻。,当不考虑Re的并联支路时,(2.31),3. 共基极放大电路的特点及应用

47、 共基极放大电路的特点是输入电阻很小，电压放大倍数较高。这类电路主要用于高频电压放大电路。 ,（3）输出电阻。,微变等效电路中，电源为零，受控电流源开路， roRc (2.32) ,由以上可知， 共基极放大电路的电压放大倍数较大， 输出和输入电压相位相同；输入电阻较小， 输出电阻较大。 由于共基极电路的输入电流为发射极电流， 输出电流为集电极电流， 电流放大倍数为/(1+)， 小于1且近似为1， 因此共基极电流又叫电流跟随器。 所以共基极放大电路主要应用于高频电子技术中。,四、三种基本放大电路的性能比较 上述所讲的三种组态放大电路是用三极管组成放大电路的基本形式,其他类型的单级放大电路归根到底

48、都是由这三种变化而来的。三种组态的基本放大电路的比较见下面附表。,表：三极管放大电路三种基本组态的比较,单元2 差动放大电路,知识分布网络,图 2.2.1 (a)基本差动放大电路 (b) 典型基本差动放大电路,一、 基本差动放大电路 图2.2.1为典型差动放大电路, 它是由两个完全对称的共发射极电路组成的。,2.2.1 差动放大电路,图 2.2.2 直流通路,当输入信号为零时, 放大电路的直流通路如图2.2.2所示, 由基极回路可得直流电压方程式为,二、差动放大电路静态分析,(2.33),图 2.2.2 直流通路,(2.35),(2.36),(2.34),因为电路参数对称，故V2管的静态参数与

49、V1管相同。静态时，两管集电极对地电位UCE1=UCE2（不为 0），而两集电极之间电位差为零， 即输出电压 Uo= UCE1-UCE2=0 （2.37）, 1、差模输入信号 在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相反的信号, 即ui1=-ui2时, 这种输入方式称为差模输入, 所输入的信号称为差模输入信号。 差模输入信号用uid来表示。差模输入 电路如图2.2.3所示, 由图可得,三、差动电路的动态性能分析,（一）、 输入信号的类型,图 2.2.3 差摸输入电路,（2.38）,2、共模输入信号 共模输入信号常用uic来表示。共模输入电路如图2.2.4所示, 由图可得,图 2.2.4 共摸输入电路,（2.39）,(二)、差动电路的动态分析(差模输入) 由图可以看出, 当从两管集电极取电压时,