电子技术基础模拟部分
第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
•1. 温度对BJT参数的影响
•(1) 温度对ICBO的影响 •温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。
•(2) 温度对 的影响 •温度每升高1℃， 值约增大0.5%~1%。
•(3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 •温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。
•iB=f(vBE) vCE=const •iC=f(vCE) iB=const •可以写成：
•在小信号情况下，对上两式取全微分得
•BJT双口b+ hrevce
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•ic= hfeib+ hoevce 第3章电子技术基础_模拟部分
•1. BJT的H参数及小信号模型
部载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏 集电结反偏
• 由于三极管内有两种载流子(自 由电子和空穴)参与导电，故称为双 极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
1. 内部载流子的传输过程
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
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第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.1 BJT的结构简介
•(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
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第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.1 BJT的结构简介
半导体三极管的结 构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN型 和PNP型。
(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号
电路电子技术基础模拟部分-第六版
1 / sC VP ( s ) VA ( s ) R 1 / sC Vi ( s ) VA ( s ) VA ( s ) Vo ( s ) VA ( s ) VP ( s ) 0 R 1 / sC R Vo ( s ) AVF 得滤波电路传递函数 A( s ) Vi ( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR )2
20lg|
A(j) | A0 /dB 20 10
产生增益过冲的 原因是什么？ 上 限 角频 率 H 和 特 征 角频 率 C 有 何差别？
归一化的幅 频响应曲线
/C
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4. n阶巴特沃斯传递函数 传递函数为
A( jω)
A0 1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电 压增益。 | A( j ) |
其中 A( j ) —— 模，幅频响应 ( ) —— 相位角，相频响应
d ( ) ( ) ( s) d
群时延响应
4
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10.1 滤波电路的基本概念与分类
2. 分类
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF） 希望抑制 50Hz 的 干扰信号，应选用 哪种类型的滤波电 路？
相频响应
cQ ( ) arctg 2 1( ) c
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10.3.1 有源低通滤波电路
3. 幅频响应
20 lg A( j ) 1 20 lg 2 A0 2 2 1 ( ) ( ) c cQ
Q＝10 5 2 1 0 －3 －10 －20 －30 －40 0.3 0.4 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 10 0.707 0.5
电子技术基础模拟部分
电子技术基础模拟部分第一章 绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）：（1）峰-峰值10V ，频率10 kHz;10=。
试分别计算下列条件下的源电压增益s vs A υυο=:( 1 ) si i R R 10= ，οR R L 10=；( 2) si i R R = ，οR R i =；( 3) 10si i R R = ，10οR R L =；( 4 ) si i R R 10= ，10οR R L =。
电压放大电路模型 解：由图可知，)(i R R v v +=，L A R v ν⋅=，所以可得以下结果: i v ，5mV ，功率增益 200001051052000)1(632=⨯⨯⨯Ω==--AV V P P A i p ο 4、当负载电阻Ω=k R L 1时，电压放大电路输出电压比负载开路)(∞=L R 时输出电压减少20%，求该放大电路的输出电阻οR 。
解:设负载开路时输出电压为ο'v ，负载电阻Ω=k R L 1时输出电压为οv ，根据题意 而 )('L L R R R v v +=οοο则 Ω=Ω⨯⨯-=-=250101)18.01()1'(3L R v v R οοο5、一电压放大电路输出端接1k Ω负载电阻时，输出电压为1V ，负载电阻断开时，输v A 、Ωk 4,Ωk ；（2）高增益型：Ω=k R i 102，1002=οv A ，Ω=k R 12ο；(3 )低输出电阻型：Ω=k R i 103，13=οv A ，Ω=203οR 。
用这三种放大电路组合，设计一个能在100Ω负载电阻上提供至少 0.5W 功率的放大器。
已知信号源开路电压为30mV(有效值)，内阻为Ω=M R si 5.0。
解:由于高输入电阻放大电路对电压信号源衰减小，所以输入级(第一级)宜采用高输入电阻型放大电路;低输出电阻放大电路带负载能力强，所以输出级(第三级)宜采用低输出电阻型放大电路;中间级(第二级)用高增益型。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
全通滤波电路（APF）
对所有频率的信号都有相同的传 递函数。
滤波电路的分析方法
解析法
通过数学公式推导电路的 传递函数和频率响应。
实验法
通过实验测试电路的实际 性能。
近似法
对电路进行近似处理，简 化分析过程。
滤波电路的应用实例
音频信号处理
用于消除噪音、增强音质。
图像信号处理
感谢您的观看
振荡电路用于产生本机振荡信号，用于调制和解调无 线信号。
音频信号处理
振荡电路可以用于产生音频信号，如合成器和效果器 中的音源。
测量仪器
振荡电路用于产生稳定的频率信号，如示波器和频谱 分析仪中的信号源。
06 电源电路
电源电路的组成和工作原理
电源电路的组成
电源电路主要由电源、负载和中间环节组成。电源是产生电 能的装置，负载是消耗电能的装置，中间环节则起到传输电 能的作用。
用于图像增强、去噪。
通信系统
用于信号的提取、抑制干扰。
05 振荡电路
振荡电路的组成和工作原理
1 2 3
组成
振荡电路由放大器、反馈网络和选频网络三个部 分组成。
工作原理
振荡电路通过正反馈和选频网络的选频作用，将 输入信号中的特定频率成分不断放大，最终输出 稳定的振荡信号。
振荡条件
要产生振荡，必须满足一定的相位和幅度条件， 即|AF|=1和ΔΦ=2π(n-1)，其中A为放大倍数，F 为反馈系数，n为自然数。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
目 录
• 电子技术概述 • 模拟电路基础 • 放大电路 • 滤波电路 • 振荡电路 • 电源电路
01 电子技术概述
电子技术基础 模拟部分 绪论 课件
υI
O
ωt
υO
υO
ωt
O
O
ωt
1.5 放大电路的主要性能指标
5. 频率响应及带宽(频域指标) 频率响应及带宽(频域指标)
B,Av为什么是 f 的函数?如何表达? , 为什么是 的函数?如何表达? 原因:放大电路存在电抗元件,如电容,电感. 原因:放大电路存在电抗元件,如电容,电感. 在输入正弦信号情况下, 频率响应 在输入正弦信号情况下,输出随输入信号频率 连续变化的稳态响应. 连续变化的稳态响应. ( jω ) = Vo ( jω ) = 电压增益表示为 AV Vi ( jω ) AV = AV (ω )∠ (ω ) 或写为 Vo ( jω ) AV (ω ) = 其中 Vi ( jω )
AIS —负载短路时的 负载短路时的
Ii Io
电流增益
由输出回路得
Is
Rs
Ri AIS Ii
Ro
RL
I o = AIS I+ RL
Ro Io AI = = AIS Ro + RL Ii Ii = Is
由此可见
RL ↑
AI ↓
要想减小负载的影响,则希望 ? 要想减小负载的影响,则希望…? 由输入回路得
放大电路
R Roo AVOV AVOVii
I Ioo + + Vo Vo – – RL RL
+ + R Rii – –
问题? 问题
(2) RL ↓ vO ↓ AV ↓
输出回路可等效为 非理想的电压源
(1) Ii =?
输入端口特性
Vi 输入电阻 Ri = Ii
输入回路对信号源的衰减 = Ri V Vi s Rs + Ri 要想减小衰减,则希望 ? 要想减小衰减,则希望…?
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2. 巴特沃斯传递函数及 其归一化幅频响应
A(jω)
A0
1 (ωc / ω)2n
归一化幅频响应 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9 0.8
n＝2 n＝3
0.7 n＝1
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
n＝4
0.1
0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
R1 同相比例 放大电路
Vi (s) VA (s) VA (s) Vo (s) VA (s) VP (s) 0
R
1 / sC
R
得滤波电路传递函数
A(s) Vo (s) Vi (s)
1
(3
-
AVF
AVF )sCR
( sCR )2
（二阶）
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10.3.1 有源低通滤波电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类
1. 基本概念
滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无
用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。
滤波电路传递函数定义
A(s) Vo (s)
vI (t)
Vi (s)
s j 时，有 A(j ) A(j ) ( )
和电阻对换，便成为高
vA
通电路。
R
传递函数
A(s)
s2
A0 s2
c
Q
s
c2
＋
vO
－ (AVF -1)R1
R1 同相比例 放大电路
归一化的幅频响应
A(j )
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电子技术基础模拟部分 第一章 绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）： （1）峰-峰值10V ，频率10 kHz; （2）有效值220 V ，频率50 Hz; （3）峰-峰值100 mV ，周期1 ms ； （4）峰-峰值0.25 V ，角频率1000 rad/s;解:正弦波电压表达式为 )t sin(V = (t)m θω+v ，由于0=θ，于是得到： （1） V )105sin(2 = (t)4t v π⨯； （2） V 001sin 2220 = (t)t v π； （3） V 00020.05sin = (t)t v π； （4） V 00010.125sin = (t)t v ；2、电压放大电路模型如图( 主教材图 1.4. 2a ) 所示，设输出开路电压增益10=vo A 。
试分别计算下列条件下的源电压增益s vs A υυο=:( 1 ) si i R R 10= ，οR R L 10=； ( 2) si i R R = ，οR R i =； ( 3) 10si i R R = ，10οR R L =； ( 4 ) si i R R 10= ，10οR R L =。
电压放大电路模型解：由图可知，)(i si i i s R R R v v +=，i v LLA R R R v νοοο⋅+=，所以可得以下结果: （1）si i R R 10=，οR R L 10=时，i i si i i s v R R R v v 1011)(=+=，i i v L L v A R R R v 101110⨯=⋅+=νοοο，则源电压增益为26.8101111100≈==i i s vs v v v v A ο。
同理可得： （2）5.225===iis vs v v v v A ο （3）0826.0111110≈==i i s vs v v v v A ο （4）826.010111110≈==i i s vs v v v v A ο3、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰-峰值分别为5μA 和5mV ，输出端接2k Ω电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰值为1V 。
电子技术基础(模拟部分)
能够存储磁场能量，具有阻抗特性，常用于滤波、 振荡等电路。
集成电路
模拟集成电路
模拟集成电路是指由电阻、电容、 晶体管等模拟元件构成的集成电 路，用于实现模拟信号的处理和 放大。
数字集成电路
数字集成电路是指由逻辑门、触发 器等数字元件构成的集成电路，用 于实现数字信号的处理和运算。
混合信号集成电路
可维护性
电路设计应便于维护和升级。
电路设计的方法和步骤
原理图设计
根据需求设计电路 原理图。
仿真测试
利用仿真软件对电 路进行测试和验证。
需求分析
明确电路的功能需 求，分析性能指标。
元件选择
选择合适的电子元 件，确保性能和可 靠性。
实际制作
根据仿真结果，制 作实际的电路板。
电路设计的优化和改进
优化性能
集成电路时代
20世纪60年代，集成电路的发 明使得电子设备进一步微型化 ，功能也更加复杂。
微电子技术时代
20世纪80年代，微电子技术的 快速发展使得芯片上集成的元 件数量剧增，推动了电子技术
的进步。
电子技术的应用领域
通信
电子技术在通信领域的 应用包括无线通信、卫 星通信、光纤通信等。
计算机与互联网
由半导体材料制成的电子 器件，具有放大和开关作 用，是构成各种电子电路 的基本元件。
集成电路
将多个电子元件集成在一 块衬底上，实现一定的电 路或系统功能。
分立元件
电阻器
用于限制电流或调节电压，是电子电路中最基本 的元件之一。
电容器
用于储存电荷，具有隔直通交的特性，在滤波、 耦合、旁路等电路中广泛应用。
降低成本
根据仿真测试结果，优化电路性能，提高 稳定性。
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电子技术基础模拟部分 第一章 绪论1、写出下列正弦电压信号的表达式（设初始相角为零）： （1）峰-峰值10V ，频率10 kHz; （2）有效值220 V ，频率50 Hz; （3）峰-峰值100 mV ，周期1 ms ； （4）峰-峰值0.25 V ，角频率1000 rad/s;解:正弦波电压表达式为 )t sin(V = (t)m θω+v ，由于0=θ，于是得到： （1） V )105sin(2 = (t)4t v π⨯； （2） V 001sin 2220 = (t)t v π； （3） V 00020.05sin = (t)t v π；（4） V 00010.125sin= (t)t v ；2、电压放大电路模型如图( 主教材图 1.4. 2a ) 所示，设输出开路电压增益10=vo A 。
试分别计算下列条件下的源电压增益s vs A υυο=:( 1 ) si i R R 10= ，οR R L 10=； ( 2) si i R R = ，οR R i =； ( 3) 10si i R R = ，10οR R L =； ( 4 ) si i R R 10= ，10οR R L =。
电压放大电路模型解：由图可知，)(i si i i s R R R v v +=，i v LLA R R R v νοοο⋅+=，所以可得以下结果: （1）si i R R 10=，οR R L 10=时，i i si i i s v R R R v v 1011)(=+=，i i v L L v A R R R v 101110⨯=⋅+=νοοο，则源电压增益为26.8101111100≈==i i s vs v v v v A ο。
同理可得： （2）5.225===ii s vs v v v v A ο （3）0826.0111110≈==i i s vs v v v v A ο （4）826.010111110≈==i i s vs v v v v A ο3、在某放大电路输入端测量到输入正弦信号电流和电压的峰-峰值分别为5μA 和5mV ，输出端接2k Ω电阻负载，测量到正弦电压信号峰-峰值为1V 。
试计算该放大电路的电压增益v A 、电流增益i A 、功率增益p A ，并分别换算成dB 数 。
解：电压增益 200005.01===VVv v A i v ο dB A v 46)10lg 2(lg 20)102lg(20200lg 20lg 2022≈+=⨯== 电流增益 100105200016=⨯Ω==-AV i i A i i οdB A i 40100lg 20lg 20==功率增益 200001051052000)1(632=⨯⨯⨯Ω==--AV V P P A i p οdB A P 4320000lg 10lg 10≈=4、当负载电阻Ω=k R L 1时，电压放大电路输出电压比负载开路)(∞=L R 时输出电压减少20%，求该放大电路的输出电阻οR 。
解:设负载开路时输出电压为ο'v ，负载电阻Ω=k R L 1时输出电压为οv ，根据题意 οοο'8.0'%)201(v v v =-= 而 )('L L R R R v v +=οοο则 Ω=Ω⨯⨯-=-=250101)18.01()1'(3L R v v R οοο5、一电压放大电路输出端接1k Ω负载电阻时，输出电压为1V ，负载电阻断开时，输出电压上升到1.1V ，求该放大电路的输出电阻οR 。
解:设ο'v 为负载电阻断开时输出电压，即V v 1.1'=ο; 负载电阻Ω=k R L 1时，输出电压为V v 1=ο。
根据)('L L R R R v +=οοο，则输出电阻为Ω=Ω⨯⨯-=-=100101)111.1()1'(3V V R v v R L οοο6、某放大电路输入电阻Ω=k R i 10，如果用1μA 电流源(内阻为∞)驱动，放大电路输出短路电流为10mA ，开路输出电压为10V 。
求放大电路接4k Ω负载电阻时的电压增益v A 、电流增益i A 、功率增益P A ，并分别换算成dB 数表示。
解:根据题意可得输出电阻Ω=⨯=-k A V R 1)1010103ο由于放大电路开路输出电压为V v 10'=ο，电流信号源电流A i s μ1=，负载电阻Ω=k R L 4,于是可得8001010101104101(10410)('36)333=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅+⋅==-i s L L i v R i R R R v v v A οοοdBA v 58800lg 20lg 20≈=2000101)104101(10)('633=⨯⨯+⨯=+==-s L s i i R R v i i A οοοdBA i 662000lg 20lg 20≈=6326323332222106.11010)101(104)]104101(10410[)]('[⨯=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅+=⋅==-is LL L i s L i p R i R R R R v R i R v P P A οοοοdB A P 62)106.1lg(10lg 106≈⨯=7、有以下三种放大电路备用: （1）高输入电阻型：Ω=M R i 11，101=οv A ，Ω=k R 101ο；（2）高增益型：Ω=k R i 102，1002=οv A ，Ω=k R 12ο；(3 )低输出电阻型：Ω=k R i 103，13=οv A ，Ω=203οR 。
用这三种放大电路组合，设计一个能在100Ω负载电阻上提供至少 0.5W 功率的放大器。
已知信号源开路电压为30mV(有效值)，内阻为Ω=M R si 5.0。
解:由于高输入电阻放大电路对电压信号源衰减小，所以输入级(第一级)宜采用高输入电阻型放大电路;低输出电阻放大电路带负载能力强，所以输出级(第三级)宜采用低输出电阻型放大电路;中间级(第二级)用高增益型。
于是三种放大电路模型互联组成的放大电路如图解所示 。
在该放大器中，输入信号源为mV V s 30=、内阻Ω=M R si 5.0的电压源;前级放大电路的受控源及输出电阻是后级放大电路的信号源和内阻，而后级放大电路的输入电阻则是前级放大电路的负载电阻。
设三个放大电路模型的输入电压分别为1i V 、2i V 和3i V ，于是V V V R R R V s i si i i 02.003.010)5.01(10166111=⨯⨯+⨯=⋅+=V V V A R R R V i v i i i 1.002.01010)1010(101033112122=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=οοV V V A R R R V i v i i i 111001.010010)101(101033223233=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=οο VV V A R R R V i v L L 132100011100110020100333=⨯⨯+=⋅+=οοο放大器输入功率W W W R V P L o 5.0574.0]100)1321000([22>≈==ο8、如图所示电流放大电路的输出端直接与输入端相连，求输入电阻i R 。
解:根据电路可得is i R v i i i i i i )1()1(11121βββ+=+=+=+=则 )1(+==βi i s i R v R9、在电压放大电路的上限频率点处，电压增益比中频区增益下降了3dB ，在相同输入电压条件下，该频率点处的输出电压是中频区输出电压的多少倍?解:设输入电压为⋅i V ;中频区输出电压为⋅οV ，电压增益为⋅οv A ;上限频率点输出电压为⋅H V ，增益⋅H A υ。
依题意dB A A v vH 3lg 20lg 20-=-⋅⋅ο又因为 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=-=-οοοV V V V V V A A H i i H v vH lg20)lg (lg 20lg 20lg 20所以⋅⋅≈οV V H 707.0在相同输入电压条件下，上限频率点的输出电压约为中频区的0.707倍。
10、设一放大电路的通频带为kHz Hz 20~20，通带电压增益dB A vM 40lg 20=⋅，最大不失真交流输出电压范围是V 3~3+-。
（1）若输入一个mV t )104sin(103⨯π的正弦波信号，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真?若不失真，则输出电压的峰值是多大? ( 2 ) 若mV t v i )104sin(404⨯=π，重复回答(1)中的问题 ;( 3 )若mV t v i )108sin(104⨯=π，输出波形是否会产生频率失真和非线性失真? 为什么 ?解:(1 )由于31042⨯=ππf ，所以此时输入正弦波信号的频率kHz f 2=，在kHz Hz 20~20的通频带内，100==⋅⋅vM v A A ，输出电压的峰值为V mV V A V im v m 110100=⨯=⋅=⋅ο，未超出正负3伏范围，所以输出波形不会产生非线性失真，也不会产生频率失真 。
( 2 ) 此时输入信号的频率H f kHz f ==20，输出波形的峰值V V mV V A V im v m 383.2407.70707.0<=⨯=⋅⨯=⋅ο，输出波形仍不会出现非线性失真。
虽然信号频率已达到放大电路的上限频率，但是由于是单一频率信号，所以也不会出现频率失真(含多个频率成分的信号才有可能出现频率失真)。
( 3 ) 此时输入信号的频率kHz f 40=，超出通频带，m V ο的幅度会明显减小，所以不会出现非线性失真，又因为i v 是单一频率的正弦波，所以也不会产生频率失真 。
第二章 运算放大器1、如图所示电路，当运放的信号电压mV v I 20=时，测得输出电压V v 4=ο。
求该运算放大器的开环增益οv A 。
j T"解：根据图题可知0=N v ，则mV mV k k v R R R v I P 10012020)11000(1212=⨯Ω+Ω=+=)(N P v v v A v -=οο20020010011204=⨯=-=mV Vv v v A N P v οο因此用分贝表示的开环增益为dBA v 106200200lg 20==ο2、电路如图所示，运放的开环电压增益610=οv A ，输入电阻Ω=910i r ，输出电阻Ω=75οr ，电源电压V V 10+=+, V V 10-=-。
（1）当运放输出电压的饱和值为电源电压时，求输入电压N P v v -的最小幅值（2) 求输入电流I i 。