模拟电子技术基础清华大学全套完整版PPT课件
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模数电子技术(清华大学)课件
2020/8/2
6
二. 电子器件的产生
• 电子器件是按照“电子管——晶体 管——集成电路”的顺序，逐步发展起 来的。
电子管
晶体管 集成电路
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7
二. 电子器件的产生
1. 真空电子管的发明：
真空二极管——1904年（美）Fleming 真空三极管——1906年（美）Leede Forest
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5
一. 通信技术的发展
1.原始通信方式——人力、烽火台等 2.横木通信机——1791年（法）C.Chappe 3.有线电报——1837年（美）S . B . Morse 4.有线电话——1875年（苏）A. G. Bell 5.无线电收发报机——1895年（意）G.Marconiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通信业务蓬勃发展——电子器件产生之后。
Internet 互联网
1990年 （美）
VCD 1992年 （中）
10
III. 课程安排
一. 内容划分
模拟部分
器件：二极管 、 三极管 、 场效应管 放大器： 基本放大器 、 反馈放大器
差动放大器 、 功率放大器 集成电路：集成运算放大器 电源：交流电源（振荡器）、 直流电源（稳压电源）
无线电：无线电知识 、 收音机
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1 .1 .1 本征半导体
纯净的、不含杂质的半导体。常用的半导体材 料有两种：硅（Si）、锗（Ge）。
硅Si （锗Ge）的原子结构如下：
这种结构的原子利用共价键构成了本征半导体结构。
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16
这种稳定的结构使得本征半导体常温下 不能导电，呈现绝缘体性质。
但在外界激励下，产生电子—空穴对（本 征激发） ，呈现导体的性质。
模拟电子技术基础-清华大学 华成英-全套完整版ppt课件
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
1. 电子电路中信号的分类
“1”的倍数
➢数字信号：离散性
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
“1”的电 压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
【模拟电子技术基础-清华课件】08-chap3-8-p
rb 'e
1+
g
m
r b
'e
=
re
3
清华大学电子工程系李冬梅
3.8 放大电路的频率响应特性
AVSH
=
VO VS
= βRL' • re •
1
分析:
(1) fH决定于fP1 、fP2
•
1
若RS>> re，则 f p1 ≈ 2π
－> fα ，达到最大值
1 reC
b'e
rbe
f p1 f p2
RS + re 1 + jωre
=
AvsM
1+ 1+
j j
f
fz f
fp
1
清华大学电子工程系李冬梅
3.8 放大电路的频率响应特性
3.8.4 CC电路的高频特性(续）
A vsH
=
Vo Vs
=
RS
(1 + gm Zb′e )R′L + rbb′ + Zb′e + (1 + gm Zb′e )R′L
=
AvsM
1+ 1+
jf jf
输入级的零漂影响最大！
差放作输入级
10
清华大学电子工程系李冬梅
3.9 多级放大电路及组合放大单元
3.9.2 多级放大电路的分析
+
RS
+
VS_
Vi _ Ri1
Ro1
V′o1 +_
++
Vo1 Vi2
_ _ Ri2
Ro2
V′o2 +_
模拟电子技术基础ppt课件
2. PN 结外加反向电压时处于截止状态(反偏) 反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内 电场的作用；
外电场使空间电荷区变宽； 不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩 散电流，电路中产生反向电流 I ； 由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。
24
P
耗尽层
N
IS
内电场方向
外电场方向
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
12
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
36
二、温度对二极管伏安特性的影响(了解)
在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反
向特性将下移。
I / mA
15
温度增加
10
5
– 50 – 25
–0.01 0 0.2 0.4 U / V
–0.02
二极管的特性对温度很敏感。
37
1.2.3 二极管的参数
(1) 最大整流电流IF
(2) 反向击穿电压U（BR）和最高反向工作电压URM
3. 折线模型
3. 杂质半导体总体上保持电中性。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 杂质半导体的的简化表示法 17
1.1.3 PN结
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
外电场使空间电荷区变宽； 不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩 散电流，电路中产生反向电流 I ； 由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。
24
P
耗尽层
N
IS
内电场方向
外电场方向
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型 半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
12
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
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二、温度对二极管伏安特性的影响(了解)
在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反
向特性将下移。
I / mA
15
温度增加
10
5
– 50 – 25
–0.01 0 0.2 0.4 U / V
–0.02
二极管的特性对温度很敏感。
37
1.2.3 二极管的参数
(1) 最大整流电流IF
(2) 反向击穿电压U（BR）和最高反向工作电压URM
3. 折线模型
3. 杂质半导体总体上保持电中性。
4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 杂质半导体的的简化表示法 17
1.1.3 PN结
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
模拟电子基础-清华大学-全套完整版演示教学
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
华成英 hchya@
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
【模拟电子技术基础-清华课件】02-chap3-2-p
计算机辅助分析：直流分析、交流分析、瞬态分析
4
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法
3.3.1 图解法
直、交流信号 叠加点
C1、C2：
隔直电容， 交流耦合电容。
中频区: 直流开路， 交流短路
RB RC
C1
+ vS T
_
VCC C2
+ RL vO
_
阻容耦合共射放大电路 图 3.3.7
直、交流信号 叠加点
ICQ
Q
IBQ
直流负载线 直流工作点的
轨迹; 决定于直流通
0
VCEQ
VCC vCE
路; 与信号无关
7
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法
2. 动态图解分析
步骤1: 画交流通路
VCC ：短路； C1、C2：短路
ic
ib
+
+
vi _
RB
T RC RL vO
_
步骤2：由输入特性求iB波形
运动轨迹；同相； 电流变化范围IB1～IB2
RB RC
C1
+ vS T
_
VCC C2
+ RL vO
_
阻容耦合共射放大电路 图 3.3.7
iB
IB1
Q’
IBQ
Q
IB2
Q’’
0
VBEQ
vBE
8
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法ic
ib
+
2. 动态图解分析(续）
+
vi _
RB
T RC RL vO
_
步骤3：由输出回路求iC、vCE 波形
4
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法
3.3.1 图解法
直、交流信号 叠加点
C1、C2：
隔直电容， 交流耦合电容。
中频区: 直流开路， 交流短路
RB RC
C1
+ vS T
_
VCC C2
+ RL vO
_
阻容耦合共射放大电路 图 3.3.7
直、交流信号 叠加点
ICQ
Q
IBQ
直流负载线 直流工作点的
轨迹; 决定于直流通
0
VCEQ
VCC vCE
路; 与信号无关
7
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法
2. 动态图解分析
步骤1: 画交流通路
VCC ：短路； C1、C2：短路
ic
ib
+
+
vi _
RB
T RC RL vO
_
步骤2：由输入特性求iB波形
运动轨迹；同相； 电流变化范围IB1～IB2
RB RC
C1
+ vS T
_
VCC C2
+ RL vO
_
阻容耦合共射放大电路 图 3.3.7
iB
IB1
Q’
IBQ
Q
IB2
Q’’
0
VBEQ
vBE
8
清华大学电子工程系李冬梅
3.3 放大电路的分析方法ic
ib
+
2. 动态图解分析(续）
+
vi _
RB
T RC RL vO
_
步骤3：由输出回路求iC、vCE 波形
模拟电子技术基础 清华大学 完整版
计算机领域： 包括计算机 硬件、软件、
网络等
工业领域： 包括自动化 控制、机器 人、智能制
造等
医疗领域： 包括医疗设 备、医疗器 械、远程医
疗等
军事领域： 包括武器装 备、雷达、
通信等
航空航天领 域：包括飞 机、卫星、
火箭等
电子技术的未来发展趋势
智能化：人工智 能、机器学习等 技术在电子技术 中的应用将更加 广泛。
考虑器件的参数和性能是否满足电路要 求
单击此处输入你的正文，请阐述观点
考虑器件的价格和可用性，选择性价比高 的器件
单击此处输入你的正文，请阐述观点
模拟电子器件的封装形式及选用原则
单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 模拟电子器件的选用原则 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。 单击此处输入你的项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。
放大电路的分 类：根据电路 结构和性能特 点，可以分为 共射、共集、 共基和场效应 管放大电路等。
放大电路的应 用：在通信、 音响、仪表等 领域得到广泛 应用，为人们 的生活和工作 带来便利。
放大电路的频率响应及稳定性分析
稳定性分析：通过相位裕度、 增益裕度等指标评估电路稳 定性
频率失真：分析不同频率下 的非线性失真
案例分析：调制解调器、滤波 器等
案例总结与展望
控制系统中的应用案例分析
模拟电子技术在控制系统中的应用概述 模拟电子技术在温度控制系统中的应用案例 模拟电子技术在压力控制系统中的应用案例 模拟电子技术在位置控制系统中的应用案例
感谢观看
汇报人：
第一章011清华大学版
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
漂移 在外电场作用下，电子和空穴会作定向移动，形 成电流，这种运动称为漂移，所形成的电流称为漂移电流， 故自由电子和空穴也称为电子载流子和空穴载流子。
复合 本征激发产生电子空穴对的同时，自由电子和 空穴在运动过程中又会相遇而重新形成共价键，这个
过程称为复合。复合现象：电子和空穴在移 动中相遇而成对消失的现象 。
热平衡 当环境温度一定时，本征半导体中的本征激 发和复合现象并存，且速率相同，使本征半导体内维 持一定数目的电子空穴对，称为热平衡。
1.1.3 杂质半导体
5、
1. 注意系统与电路、电路与器件的关系；以电路为主
2. 注意分析与综合的关系；重点掌握基本概念、基本电
路、基本方法。
（1）与电工学相比较： 电工学--强电（直流电、交流电）系统，工作电
流大的可达几百-几千A。 模拟电子--弱电系统，工作电流一般mA-μA级，
着重电子线路分析。 （2）直流电与交流电共存于同一电路。分清直流
一、PN 结(PN Junction)的形成 1. 载流子的浓度差引起多子的扩散
内建电场 2. 复合使交界面形成空间电荷区 (耗尽层) 空间电荷区特点: 无载流子， 阻止扩散进行，利于少子的漂移。
内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。
漂移运动
P型半导体
内电场E N型半导体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
105 ~ 107 .cm
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 具有不同于其它物质的特点。例如：
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
漂移 在外电场作用下，电子和空穴会作定向移动，形 成电流，这种运动称为漂移，所形成的电流称为漂移电流， 故自由电子和空穴也称为电子载流子和空穴载流子。
复合 本征激发产生电子空穴对的同时，自由电子和 空穴在运动过程中又会相遇而重新形成共价键，这个
过程称为复合。复合现象：电子和空穴在移 动中相遇而成对消失的现象 。
热平衡 当环境温度一定时，本征半导体中的本征激 发和复合现象并存，且速率相同，使本征半导体内维 持一定数目的电子空穴对，称为热平衡。
1.1.3 杂质半导体
5、
1. 注意系统与电路、电路与器件的关系；以电路为主
2. 注意分析与综合的关系；重点掌握基本概念、基本电
路、基本方法。
（1）与电工学相比较： 电工学--强电（直流电、交流电）系统，工作电
流大的可达几百-几千A。 模拟电子--弱电系统，工作电流一般mA-μA级，
着重电子线路分析。 （2）直流电与交流电共存于同一电路。分清直流
一、PN 结(PN Junction)的形成 1. 载流子的浓度差引起多子的扩散
内建电场 2. 复合使交界面形成空间电荷区 (耗尽层) 空间电荷区特点: 无载流子， 阻止扩散进行，利于少子的漂移。
内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。
漂移运动
P型半导体
内电场E N型半导体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
105 ~ 107 .cm
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 具有不同于其它物质的特点。例如：
【模拟电子技术基础-清华课件】模拟电子技术-L01
+4表示除 去价电子 后的原子
共价键共
用电子对
+4
+4
+4
+4
硅或锗的共价键结构
形成共价键后，每个原子最外层电子是八个，构成稳定结 构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。
共价键中两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子， 常温下仅有极少数价电子由于热运动获得足够的能量才能挣脱 共价键的束缚而成为自由电子；与此同时，在共价键中留下一 个空位，称为空穴。所以本征半导体的导电能力很弱。
+ +++++
N型半导体
失去电子的 磷原子
多子为自由电子、
少子为空穴
§1.2 PN结及其单向导电性 1.2.1 PN结的形成
采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在 同一硅片上，在它们的交界面处就会形成PN结。
浓度差使多子 产生扩散运动
内电场
内电场使少子 产生漂移运动
当参与扩散运动的多子数目和参与漂移运动的少子数目 相同时，达到动态平衡，就形成了PN结。
模拟电子技术基础
1 课程目的
• 初步掌握基本概念、基本电路、基本分析方 法、基本实验技能；
• 具有能够继续深入学习和使用新器件的能力， 具有将所学知识用于本专业的能力。
2 学习方法
• 预习很重要、听课是关键； • 复习紧跟课件、适当作些练习题。
3 考查方式
• 随堂小测试20％，作业10％，EDA仿真报告5％， 出勤及平时表现5％，期末考试60％（半开卷）。
为常数。…………
I
正向同 二极管
u IZmin IZ 稳定 IZmax电流
§1.3 稳压二极管
共价键共
用电子对
+4
+4
+4
+4
硅或锗的共价键结构
形成共价键后，每个原子最外层电子是八个，构成稳定结 构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。
共价键中两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子， 常温下仅有极少数价电子由于热运动获得足够的能量才能挣脱 共价键的束缚而成为自由电子；与此同时，在共价键中留下一 个空位，称为空穴。所以本征半导体的导电能力很弱。
+ +++++
N型半导体
失去电子的 磷原子
多子为自由电子、
少子为空穴
§1.2 PN结及其单向导电性 1.2.1 PN结的形成
采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在 同一硅片上，在它们的交界面处就会形成PN结。
浓度差使多子 产生扩散运动
内电场
内电场使少子 产生漂移运动
当参与扩散运动的多子数目和参与漂移运动的少子数目 相同时，达到动态平衡，就形成了PN结。
模拟电子技术基础
1 课程目的
• 初步掌握基本概念、基本电路、基本分析方 法、基本实验技能；
• 具有能够继续深入学习和使用新器件的能力， 具有将所学知识用于本专业的能力。
2 学习方法
• 预习很重要、听课是关键； • 复习紧跟课件、适当作些练习题。
3 考查方式
• 随堂小测试20％，作业10％，EDA仿真报告5％， 出勤及平时表现5％，期末考试60％（半开卷）。
为常数。…………
I
正向同 二极管
u IZmin IZ 稳定 IZmax电流
§1.3 稳压二极管
【模拟电子技术基础-清华课件】04-chap3-4-p
清华大学电子工程系李冬梅
知识回顾
基本镜像电流源
I0
=
1
1+ 2/ β
IR
（忽略rce）
I0 ≈ 1 + VCE 2 / VA I R 1 + VCE1 / VA
（考虑rce）
3.5.1 常用的电流源电路
VCC
IR Rr 2IB IO
T1
T2
参考支路 输出管
问题：
1。镜像精度受IB分流影响——β有限； 2。IO恒流特性不理想 ——输出电阻（rce）有限：
VCC
三、微电流源（续）
VCC
IR Rr
IR
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1 +
⎣
rbe
βRE
+ rD +
RE
⎤ ⎥ ⎦
T1
(RB = Rr // rD )
IO
Rr IO T2
RE1 RE2
T1
T2Leabharlann RE( ) RO ≈ rce2 1 + β
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1+
⎣
rbe
βRE2
+ RB +
RE2
⎤ ⎥ ⎦
RL =∝
时， AV
=
−
βRC
rbe
AC： RC↑ → AV↑ 成正比
DC：VCC = RC ICQ +VCEQ
RC↑ → VCC↑ 保证ICQ
iB2
iC2 T2 iC1
vI iB1 T1
VCC T3
+ IR
vO Rr _
图 3.5.9
T1：CE T2、T3：电流源（作负载）
知识回顾
基本镜像电流源
I0
=
1
1+ 2/ β
IR
（忽略rce）
I0 ≈ 1 + VCE 2 / VA I R 1 + VCE1 / VA
（考虑rce）
3.5.1 常用的电流源电路
VCC
IR Rr 2IB IO
T1
T2
参考支路 输出管
问题：
1。镜像精度受IB分流影响——β有限； 2。IO恒流特性不理想 ——输出电阻（rce）有限：
VCC
三、微电流源（续）
VCC
IR Rr
IR
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1 +
⎣
rbe
βRE
+ rD +
RE
⎤ ⎥ ⎦
T1
(RB = Rr // rD )
IO
Rr IO T2
RE1 RE2
T1
T2Leabharlann RE( ) RO ≈ rce2 1 + β
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1+
⎣
rbe
βRE2
+ RB +
RE2
⎤ ⎥ ⎦
RL =∝
时， AV
=
−
βRC
rbe
AC： RC↑ → AV↑ 成正比
DC：VCC = RC ICQ +VCEQ
RC↑ → VCC↑ 保证ICQ
iB2
iC2 T2 iC1
vI iB1 T1
VCC T3
+ IR
vO Rr _
图 3.5.9
T1：CE T2、T3：电流源（作负载）
清华大学模拟电子电路基础课件10
1. 正常工作； 2. C开路； 3. RL开路； 4. D1和C同时开路。
18
模拟电子技术基础
§10.4 稳压管稳压电路
一、稳压电路的性能指标 二、稳压管稳压电路
19
模拟电子技术基础
一、稳压电路的性能指标
1. 输出电压 2. 输出电流 3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
V)0.45U2 RL
考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管 的极限参数应满足：
I F
1.1
0.45U 2 RL
U R 1.1 2U 2
与半波整流电 路对二极管的
要求相同
10
模拟电子技术基础
§10.3 滤波电路
一、电容滤波电路 二、电感滤波电路源自三、倍压整流电路11模拟电子技术基础
一、电容滤波电路
3
模拟电子技术基础
§10.2 单相整流电路
一、对整流电路要研究的问题 二、单相半波整流电路 三、单相桥式整流电路
4
模拟电子技术基础
一、对整流电路要研究的问题
对整流电路要研究清楚以下问题： 1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压
3.电容的选择及UO（AV）的估算
当 R L C(3～ 5)T 2时U ， O(A 1 V .2 )U 2 。 C的耐压值应1大.1于2U2。
4.优缺点
若负载开路 UO（AV）＝？
简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。
15
模拟电子技术基础
18
模拟电子技术基础
§10.4 稳压管稳压电路
一、稳压电路的性能指标 二、稳压管稳压电路
19
模拟电子技术基础
一、稳压电路的性能指标
1. 输出电压 2. 输出电流 3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
V)0.45U2 RL
考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管 的极限参数应满足：
I F
1.1
0.45U 2 RL
U R 1.1 2U 2
与半波整流电 路对二极管的
要求相同
10
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§10.3 滤波电路
一、电容滤波电路 二、电感滤波电路源自三、倍压整流电路11模拟电子技术基础
一、电容滤波电路
3
模拟电子技术基础
§10.2 单相整流电路
一、对整流电路要研究的问题 二、单相半波整流电路 三、单相桥式整流电路
4
模拟电子技术基础
一、对整流电路要研究的问题
对整流电路要研究清楚以下问题： 1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压
3.电容的选择及UO（AV）的估算
当 R L C(3～ 5)T 2时U ， O(A 1 V .2 )U 2 。 C的耐压值应1大.1于2U2。
4.优缺点
若负载开路 UO（AV）＝？
简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。
15
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础清华大学全套完整版PPT课件
• 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？
• 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？
• 为什么半导体器件有最高工作频率？
华成英 hchya@
§2 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
华成英 hchya@
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自
由电子和带正电的空穴均参与导 电，且运动方向相反。由于载流 子数目很少，故导电性很差。
温度升高，热运动加剧， 载流子浓度增大，导电性增强。
热力学温度0K时不导电。
两种载流子
基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题
根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
“为现代信息技术奠定了基础”。
华成英 hchya@
二、模拟信号与模拟电路
• 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？
• 为什么半导体器件有最高工作频率？
华成英 hchya@
§2 半导体二极管
一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管
华成英 hchya@
3、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自
由电子和带正电的空穴均参与导 电，且运动方向相反。由于载流 子数目很少，故导电性很差。
温度升高，热运动加剧， 载流子浓度增大，导电性增强。
热力学温度0K时不导电。
两种载流子
基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题
根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
“为现代信息技术奠定了基础”。
华成英 hchya@
二、模拟信号与模拟电路
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考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
华成英 hchya@
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
华成英 hchya@
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发 展上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题
根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
华成英 hchya@
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
信号的与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
华成英 hchya@
四、模拟电子技术基础课的特点
1、工程性
实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
华成英 hchya@
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
华成英 hchya@
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进 步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提 倡快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
“为现代信息技术奠定了基础”。
华成英 hchya@
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类 “1”的倍数
数字信号：离散性
介于K与K+1之间
时需根据阈值确
定为K或K+1
“1”的 电压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
华成英 hchya@
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程 六、课程的目的 七、考查方法
华成英 hchya@
一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之 “无孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 • 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 • 交通：飞机、火车、轮船、汽车 • 军事：雷达、电子导航 • 航空航天：卫星定位、监测
他们in在B1e9l4l7年La1b1）月底发明了 晶体管，并在12月16日正式宣布 “晶体管”诞生。1956年获诺贝尔 物理学奖。巴因所做的超导研究于 1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器 公司的实验室里，实现了把电子器件 集成在一块半导体材料上的构想。42 年以后， 2000年获诺贝尔物理学奖。
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
华成英 hchya@
半导体元器件的发展
• 1947年 管
贝尔实验室制成第一只晶体
• 1958年 集成电路
• 1969年 大规模集成电路
• 1975年 超大规模集成电路
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成
2. 模拟电路
模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放 大电路。 其它模拟电路多以放大电路为基础。
华成英 hchya@
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍
/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain
综合应用所学知识的能力
清华大学 华成英 hchya@
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第一章 半导体二极管和三极管
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第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
华成英 hchya@
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发 展上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。
2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题
根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
华成英 hchya@
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
信号的与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
华成英 hchya@
四、模拟电子技术基础课的特点
1、工程性
实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
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§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
华成英 hchya@
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进 步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提 倡快乐学习！
华成英 hchya@
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
“为现代信息技术奠定了基础”。
华成英 hchya@
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类 “1”的倍数
数字信号：离散性
介于K与K+1之间
时需根据阈值确
定为K或K+1
“1”的 电压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
华成英 hchya@
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程 六、课程的目的 七、考查方法
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一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之 “无孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 • 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 • 交通：飞机、火车、轮船、汽车 • 军事：雷达、电子导航 • 航空航天：卫星定位、监测
他们in在B1e9l4l7年La1b1）月底发明了 晶体管，并在12月16日正式宣布 “晶体管”诞生。1956年获诺贝尔 物理学奖。巴因所做的超导研究于 1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器 公司的实验室里，实现了把电子器件 集成在一块半导体材料上的构想。42 年以后， 2000年获诺贝尔物理学奖。
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
华成英 hchya@
半导体元器件的发展
• 1947年 管
贝尔实验室制成第一只晶体
• 1958年 集成电路
• 1969年 大规模集成电路
• 1975年 超大规模集成电路
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成
2. 模拟电路
模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放 大电路。 其它模拟电路多以放大电路为基础。
华成英 hchya@
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍
/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain