模擬電子技術(shù)難點：三極管的電流分配及放大原理

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，盲目追求嚴格的計算，意義不大。所以在本課程中，要特別注意進行近似計算和處 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)。

01 ? 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。

02 ? 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。

03 ? 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。

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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。

04 ? 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)的一般表達式。能利用瞬時極性法判別正、負反饋及四種類型的反饋電路及其特點，能解釋負反饋對放大器性能的影響。

2、由于工程實際中，負反饋放大器通常滿足深度負反饋條件，故關(guān)于負反饋放大器放大倍數(shù)的定量分析，以在深度負反饋條件下，進行近似估算為主。

3、負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。

05 ? 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)。

06 ? 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。

編輯：黃飛

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