【導(dǎo)讀】在緒論課中,除了簡要介紹電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用概況,本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求以及基本內(nèi)容外,還應(yīng)著重介紹本課程的學(xué)習(xí)方法。根據(jù)以往的經(jīng)驗, 筆者從學(xué)習(xí)“電路”課程過渡到學(xué)習(xí)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程時,總感到電子電路的分析與計算,不如“電路”課程中那樣嚴(yán)格,那樣有規(guī)律可循,時而忽略這個元 件,時而忽略了那個參數(shù),不好掌握。
因而必須指明本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課,著重“技術(shù)”二字。在定性分析,搞清概念的基礎(chǔ)上,進(jìn)行定量估算。由于半導(dǎo)體器件參數(shù)的分散性,存在 較大的偏差,電阻、電容等元件一般有±5%以上的誤差,有的甚至更大。因此,盲目追求嚴(yán)格的計算,意義不大。所以在本課程中,要特別注意進(jìn)行近似計算和處 理工程問題方法的訓(xùn)練。此外,本課程是一門實踐性較強的課程,因此,必須特別強調(diào)實驗課的重要性,要把理論與實踐緊密結(jié)合,加強電子技術(shù)實踐能力和實驗研 究能力的培養(yǎng)。
一、放大電路基礎(chǔ)
作為本課程的基礎(chǔ),由于課程剛?cè)腴T,概念較多,又要初步培養(yǎng)分析、計算能力,因此,必須放慢進(jìn)度,保證足夠的學(xué)時。
關(guān)于半導(dǎo)體的物理基礎(chǔ)部分,因“物理”和“化學(xué)”兩課中一般都已講過,本課程不必重復(fù),可從晶體的共價鍵結(jié)構(gòu)講起。PN結(jié)是重點內(nèi)容,要求用物理概念講清PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,三極管的電流分配及放大原理。重點掌握二極管與三極管的特性和主要參數(shù)。
1、在放大器的三種基本組態(tài)(共射、共基、共集)中,應(yīng)重點掌握共射和共集電路的組成和工作原理。
2、放大器的圖解分析法,主要用來確定靜態(tài)工作點和分析動態(tài)工作過程,不要求用它來計算放大倍數(shù)。
3、微變等效電路分析法是分析放大器的一個重要工具。H參數(shù)的導(dǎo)出,等效電路的建立,受控電源的概念等要讓學(xué)生牢固地掌握。要使學(xué)生能用h參數(shù)等效路計算放在器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。要通過各個教學(xué)環(huán)節(jié),把上述分析工具應(yīng)用達(dá)到熟練掌握的程度。
4、在放大器的工作點穩(wěn)定電路的特性分析中,以射極偏置電路為主。但對集電極——基極偏置電路,可以簡單地介紹其穩(wěn)定工作點的物理過程,也 可以組織學(xué)生自學(xué)。至于用密勒定理來分析此電路,可在習(xí)題課中介紹,或指導(dǎo)學(xué)生閱讀。密勒定理在電子電路的近似分析中有一定的實用價值,不僅在這里應(yīng)用在 高頻特性分析中,由于密勒效應(yīng)而引出密勒電容一詞。在由集成運放組成的積分與微分電路中,也可用密勒定理來解釋電路時間常數(shù)的擴大與縮小。
5、在介紹射極偏置電路之后,可以順便引出恒流源,它作為一種電路組成單元,不僅在分立元件電路中常見,在模擬集成電路中使用更為普遍。
6、對于共集電極電路,除講基本電路外,最好能介紹一下復(fù)合自舉跟隨器,復(fù)合管的概念,在功放及電源中要用到;自舉的概念也常用于許多實際的電路。
二、場效應(yīng)管放大器
場效應(yīng)管是一種單極型器件。這部分內(nèi)容可以重上討話結(jié)型場效應(yīng)管及其放大電路,絕緣柵型管及其放大電路可與型場效應(yīng)管及其放大電路類比研究。
結(jié)型場效應(yīng)管是以PN結(jié)為基礎(chǔ)的場效應(yīng)器件。要熟悉它的簡單結(jié)構(gòu)和工作原理、特性曲線、主要參數(shù)和使用注意點。
對于場效應(yīng)管放大器,主要講清偏壓電路及其交流放大實質(zhì)(輸入電壓對輸出電流的控制)。由于器件特性的分散性,在分析表態(tài)工作點時,可偏重于公式計算法。在分析它的放大倍數(shù)等指標(biāo)時,則用微變等效電路法。
三、頻率特性與多級放大器
1、這部分內(nèi)容,首先要明確研究放大器頻率特性的實際背景,目的、意義,并講清基本概念,使學(xué)生從物理概念理解隔直電容和射極旁路電容對電路低頻特性的影響,結(jié)電容(擴散電容和勢壘電容的總稱)和接線電容對電路高頻特性的影響。
2、為了簡明起見,可以通過RC高通和RC低通電路,討論頻率特性的近似分析方法——波特圖法。然后,把阻容耦合放大器簡化為高通電路和低通電路來分析。
3、當(dāng)討論共射電路低頻特性時,對低頻特性的影響可由輸出(發(fā)射極旁路電容在輸出回路基本上不存在折算的問題、且發(fā)射極旁路電容一般遠(yuǎn)大于 輸出耦合電容,故發(fā)射極旁路電容在輸出回路對低頻特性的影響可忽略)、輸入回路的時間常數(shù)確定(至于發(fā)射極旁路電容對低頻特性的影響,可把發(fā)射極旁路電容 折合到基極電路來處理,由輸入回路的時間常數(shù)確定),若輸入回路與輸出回路決定的下限截止彼此相差在四倍以上,則將其中較大者作為放大器的下限頻率。
4、討論電路高頻特性時,重點討論混合∏型等效電路和三極管的高頻參數(shù)。
5、單級放大器的瞬態(tài)特性可以不作要求。
6、RC耦合多級放大器主要計算其電壓放大倍數(shù),在計算過程中,要注意級間的相互影響,要讓學(xué)生掌握一種重要關(guān)系,即前級的輸出電阻就是后級信號源的內(nèi)阻,而后級的輸入電阻就是前級的負(fù)載。對多級放大器的頻率響應(yīng),能定性地了解級數(shù)愈多頻帶愈窄即可。
四、反饋放大器與正弦波振蕩器
反饋是電子技術(shù)中的重點和難點內(nèi)容。
1、首先,通過射極偏置放大電路建立反饋的概念(實際上,在第一章討論工作點穩(wěn)定時,即開始引入反饋的概念),然后從這個特例抽象為一般方 框圖,從而導(dǎo)出放大倍數(shù)的一般表達(dá)式。能利用瞬時極性法判別正、負(fù)反饋及四種類型的反饋電路及其特點,能解釋負(fù)反饋對放大器性能的影響。
2、由于工程實際中,負(fù)反饋放大器通常滿足深度負(fù)反饋條件,故關(guān)于負(fù)反饋放大器放大倍數(shù)的定量分析,以在深度負(fù)反饋條件下,進(jìn)行近似估算為主。
3、負(fù)反饋放大器的方框圖分析法,一般作為加深加寬的內(nèi)容,這部分內(nèi)容可以不講。
4、關(guān)于負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定問題,首先可介紹產(chǎn)生自激的原因,自激振蕩的條件,然后用定性的概念介紹消除自激振蕩的方法。如在放大器的級間基極到地或在三極管的集電極——基極間接入小電容C或接入RC串聯(lián)電路,主要從破壞振蕩條件來解釋。這部分內(nèi)容也可作為自學(xué)處理。
5、正弦波振蕩器以闡明產(chǎn)生振蕩的原理為主,重點掌握振蕩器的相位平衡和振幅平衡條件。對于RC和LC振蕩器,可選一種(如RC橋式電路)為重點,其他類型可略作介紹。這部分主要要求學(xué)生弄清電路的組成,掌握正確判斷正反饋的方法及振蕩頻率的計算。
五、功率放大器
本章的主線是功率、效率和非線性失真三方面的問題。三者之間是有矛盾的,要通過具體電路來闡明解決矛盾的思路與措施。要熟悉放大器的三種工 作狀態(tài)——甲類、乙類和甲乙類的工作特點?;パa對稱功率放大電路是本章的重點內(nèi)容,在射極輸出器的基礎(chǔ)上進(jìn)行與定量的分析。復(fù)合互補對稱功率放大電路作為 加深加寬的內(nèi)容(復(fù)合管的概念在復(fù)合射極輸出器中介紹,不能兩處落空)。
六、集成運算放大器及其應(yīng)用
本章是模擬電子技術(shù)的重點內(nèi)容和發(fā)展方向。
1、首先,通過理想運算放大器來建立基本概念。要從工程實際出發(fā),提出多級直接耦合放大器輸出電壓的隨機波動性,由此引出零點漂移的概念,以及抑制零點漂浮移的措施。
2、差動式放大器是多級直接耦合放大器的重要組成單元,除了應(yīng)掌握其工作原理外,還應(yīng)注意計算各項指標(biāo)。
3、集成運算放大器以一種典型電路(如741)為例分析即可,分析時要了解各組成部分的工作原理,對于新型電路的內(nèi)部單元,可以有重點地予 以介紹,指明發(fā)展方向。重點放在各主要技術(shù)指標(biāo)的含義和使用注意事項,以便于在設(shè)計電路時,正確選擇型號。由于工藝水平的提高,實際的集成運放我與理想運 放接近,故在分析運算電路時,常把實際運放看作理想運放,這樣能使分析過程簡便有效。同時,也應(yīng)指出,非理想?yún)?shù)將使運算結(jié)果帶來誤差。
4、在分析集成運放的線性應(yīng)用電路時,應(yīng)抓住“虛短”,“虛斷”這兩個基本概念。只要集成運放在線性范圍內(nèi)工作,下列兩條重要結(jié)論具有普遍的意義。
a、因為輸出電壓有限,而開環(huán)差模放大倍數(shù)可視為無窮大,所以輸入電壓約為零或兩輸入端視為“虛短”。
b、因為集成運放輸入電阻可視為無窮大的,而輸入電壓有限,所以,兩端輸入端之間不取用電流,即輸入端視為“虛斷”。抓住這兩條結(jié)論,對分析各種線性應(yīng)用電路將十分靈活、簡便,要求學(xué)生熟練掌握。
5、對于集成運放的線性應(yīng)用電路,要求重點掌握比例器、加法器、積分器、有源濾波器等。
6、直流穩(wěn)壓電源
單相橋式整流電容濾波穩(wěn)壓電路是本章所要討論的典型電路。穩(wěn)壓部分以帶放大器的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路為重點,介紹其穩(wěn)壓原理,并計論有關(guān)參數(shù)的選擇計算。
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