63学时模拟电路教案周鸣籁模拟电子技术基础.docx

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1、63学时模拟电路教案周鸣籁模拟电子技术基础更多资料： 模拟电 子线路教案 浙江大学 说明： 1. 教学要求按重要性分为3个层次，分别以“掌握、熟悉、了解”表述。学生可以根据自己的情况决定其课程内容的掌握程度和学习目标。 2. 作业习题选自教材：康华光电 子技术基础模拟部分第5版。 1 3. 以图表方式突出授课思路，串接各章节知识点，便于理解和记忆。 2 课次：1 课时：3 教学内容 1. 第一章 绪论 第一节 信号 第二节 信号的频谱 第三节 模拟信号和数字信号 第四节 放大电 路模型 第5节 放大电 路的主要性能指标 目的要求 1. 了解信号的频谱分析。 2. 熟悉信号的分类、模拟信号和数字

2、信号的概念。 3. 熟悉放大电 路的四种模型。 4. 掌握放大电 路的主要性能指标。 讲授思路 1. 简述信号的频谱和分类，详述放大电 路模型和性能指标: 信号源的等效 周期/非周期信号 频谱分析 分类 若干正弦信号分量叠加 模拟信号 数字信号 放大 电 路模型分类 性能指标定义及测量 电压放大、电流放大、互阻放大、互导放大 主要指标 其它指标 推导模型分析计算 输入电阻、输出电阻、增益、 最大输出功率、效率、 频率响应、带宽 信噪比、抗干扰 作业布置 思考题： 1. 某放大电 路输入信号为10pA时，输出为500mV，它的增益是多少？属于哪一类放大电 路？ 2. 某放大电 路开路输出电压为V

3、oc，短路输出电流为Ios，试求其输出电阻Ro。 3. 对于一个正弦波信号，经有限带宽的放大电 路放大后，是否有可能出现频率失真？为什么？ 习题： 第21页 题1.5.3 1.5.4 1.5.6 课次：2 课时：3 教学内容 1. 第三章 二极管及其基本电 路 第一节 半导体的基本知识 第二节 PN结的形成及特性 目的要求 3 1. 了解半导体的基本知识。 2. 掌握PN结的单向导电性、特性曲线和方程、反向击穿特性、结电容效应。 讲授思路 1. 简述半导体的基本知识: 按导电能力分类 导体 半导体 绝缘体 常用材料 特点 元素半导体 化合物半导体 掺杂半导体 2.详述PN结的形成和特性、简述二

4、极管的种类和参数： 本征半导体掺杂 P型半导体 N型半导体 PN结形成 性质 二极管 单向导电 反向击穿 结电容 温度特性 种类 特性 参数 特性曲线和方程 高频特性 普通 稳压 变容 光敏/发光 课次：3 课时：3 教学内容 1. 第三章 二极管及其基本电 路 第三节 二极管；第四节 二极管基本电 路及其分析方法；第5节 特殊二极管 目的要求 1. 熟悉二极管的种类和参数。 2. 掌握二极管的四种等效模型和二极管电 路的分析计算。 3. 熟悉稳压管电 路的原理以及限流电阻的计算。 讲授思路 1. 详述二极管电 路的分析方法： 二极管电 路分析 图解 简化模型电 路 大信号 小信号 理想 恒压

5、降 折线 计算和应用举例 2. 详述稳压管电 路的原理及计算： 稳压管工作条件 4 求I最大和最小值 计算限流电阻范围 作业布置 思考题： 1. 空穴是一种载流子吗?空穴导电时电 子运动吗? 2. 什么是N型半导体? 什么是P型半导体?当两种半导体制作在一起时会产生什么现象? 3. PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗?它为什么具有单向导电性?在PN结加反向电压时果真没有电流吗? 4. 二极管的极间电容主要影响它的什么工作特性？ 习题： 第97页 题3.4.6 3.4.9 3.5.4 课次：4 课时：3 教学内容 1. 第四章 双极结型三极管及放大电 路基础 第一节 BJT 第二节 基本共射

6、极放大电 路 目的要求 1. 熟悉三极管的原理。 2. 掌握三极管的特性曲线和方程。 3. 熟悉三极管的主要参数。 4. 掌握基本共射极放大电 路的组成原理 讲授思路 1. 简述三极管的工作原理： 三极管分类、结构、符号 内部载流子传输过程 电流分配关系公式 2. 详述三极管的特性曲线和方程： 三极管放大电 路组态 特性曲线图解分析 输入特性 输出特性 截止区 放大区 饱和区 3. 三极管的主要参数: 主要参数定义 直流参数 交流参数 极限参数 4. 详述共射极放大电 路的组成原理： 电 路原理图各元件作用 静态 动态 直流量 直流量+交流量 直流通路画法 交流通路画法 5 计算静态工作点 计

7、算交流性能指标 6 课次：5 课时：3 教学内容 1. 第四章 双极结型三极管及放大电 路基础 第三节 放大电 路的分析方法 第四节 放大电 路静态工作点的稳定问题 目的要求 1. 掌握H参数小信号模型画法。 2. 掌握共射电 路静态工作点和交流性能指标的计算 3. 熟悉用图解法分析静态和动态工作情况。 4. 熟悉饱和失真、截止失真概念，及最大不失真输出电压的计算。 5. 了解温度对共射放大电 路工作点的影响及射极偏置电 路的分析计算。 讲授思路 1. 简述用图解法分析静态动态工作情况和失真： 静态 动态 外电 路特性+BJT输入特性曲线 外电 路特性族+BJT输入特性曲线 静态工作点IBQ

8、VCEQ iBvBE波形 外电 路特性 外电 路特性 +BJT输出特性曲线 +BJT输出特性曲线 静态工作点ICQ VCEQ iCvCE波形 失真 最大不失真输出电压计算 饱和失真 截止失真 Q点高，IBQICQ大 Q点低，IBQICQ小 2. 详述H参数小信号模型： 输入输出回路方程 小信号 H参数方程 H参数小信号模型电 路 H参数简化模型电 路 H参数的获得：rbeb 7 3. 详述共射电 路静态工作点和交流性能指标的计算: 共射电 路图 静态工作点IBEICQ VCEQ rbe 小信号模型电 路 按定义推导交流性能指标Av(Avs)RiRo公式 4. 简述温度对共射放大电 路工作点的影

9、响，详述射极偏置电 路的分析计算： bVBEICEO随温度变化 静态工作点和交流性能指标变化 共射电 路改进 射极偏置电 路分析计算 课次：6 课时：3 教学内容 1. 第四章 双极结型三极管及放大电 路基础 第5节 共集电极放大电 路和共基极放大电 路 第六节 组合放大电 路 目的要求 1. 熟悉共集、共基电 路静态工作点和交流性能指标的计算。 2. 了解复合管的组成。 3. 了解组合放大电 路的形式、特点及分析方法。 讲授思路 1. 详述共集、共基电 路静态工作点和交流性能指标的计算: 分析过程同共射电 路。 2. 简述组合放大电 路的形式、特点及分析方法： 三种基本组态电 路 改善性能

10、复合管 组合放大 组成原则 分析方法 课次：7 课时：3 教学内容 1. 第四章 双极结型三极管及放大电 路基础 第七节 放大电 路的频率响应 2. 第一、三章作业讲解和答疑 3. 第一、三章复习和习题练习 目的要求 8 1. 熟悉三极管混合模型。 2. 熟悉单级共射电 路上限和下限截止频率的计算、增益带宽积的概念。 讲授思路 1. 详述三极管混合模型： H参数模型 高频参数CbcCbeb 混合模型 b高频特性 混合模型参数的获得 fbfT 2. 详述放大电 路的频率响应分析： Av频率响应 低频响应 中频 高频响应 (第三节已分析) 低频等效电 路：H参数模型+CiCoCe 高频等效电 路：

11、混合模型 密勒等效为输入输出端两电容 密勒等效为输入输出端两电容 由输入输出回路时间常数求fL 由输入输出回路时间常数求fH 低频衰减系数1f1-jLf 高频衰减系数1f1+jfH 总频率响应表达式 3. 第一、三章作业讲解和答疑 4. 第一、三章复习和习题练习： 提问学生、要求学生在黑板上解答 作业布置 思考题： 1. 既然BJT具有两个PN结，可否用两只二极管背靠背地相连以构成一只BJT，试说明其理由。 2. 能否将BJT的发射极、集电极交换使用？为什么？ 3. 有哪几个参数确定BJT的安全工作区？ 4. 什么是放大? 放大的对象是什么？负载上获得的功率来自何处？ 5. 为什么晶体管的输入

12、输出特性说明它有放大作用?如何将晶体管接入电 路才能使其起放大作用?组成放大电 路的原则是什么?有几种接法? 6. 用估算法计算放大电 路静态工作点Q的思路是什么？为什么要设置Q点？什么是动态？如何画放大电 路的交流通路？ 7. 放大电 路的直流负载线和交流负载线的概念有何不同？什么情况下这两条负载线是重合的？ 8. 如何确定放大电 路的最大动态范围？如何设置Q点才能使动态范围最大？ 9. 试比较图解分析法和小信号模型分析法的特点及应用范围。 10.设放大电 路的输入信号为正弦波，问在什么情况下，电 路的输出出现饱和截止失真？在什么情况下出现交越失真？用波形示意图说明这两种失真的区别。 11.

13、引起放大电 路静态工作点不稳定的主要因素是什么？ 12.试列举几种稳定静态工作点的措施，并说明理由。 9 13.为什么可以称共集电极放大电 路为电压跟随器？ 14.三种组态的放大电 路各有什么特点？如何根据它们的特点组成派生电 路? 15.什么是放大电 路的通频带？哪些因素影响通频带？如何确定放大电 路的通频带？ 16.一个阻容耦合放大电 路的幅频响应曲线一般只有在中频区是平坦的，而在低频区或高频区，其频响则是衰减的，这是由哪些因素引起的？ 17.为什么要讨论频率响应？如果放大电 路的频率响应不满足要求，应该怎么办？ 18.如何将多个单级放大电 路连接成多级放大电 路？各种连接方式有什么特点？

14、 19.对于一个参数已知的放大电 路，是通频带愈宽愈好吗？ 20.晶体管的h参数等效模型在较高信号频率下还适用吗？为什么？ 习题： 第185页 题4.1.1 第188页 题4.3.5 4.3.9 第190页 题4.4.3 第195页 题4.7.2 课次：8 课时：3 教学内容 1. 第5章 场效应管放大电 路 第一节 金属氧化物半导体场效应管；第二节 MOSFET放大电 路 目的要求 1. 了解场效应管的种类、参数。 2. 熟悉MOS管的特性曲线和方程。 3. 掌握MOS管共源和共漏电 路的静态工作点和交流性能计算。 讲授思路 1. 简述场效应管的种类： 场效应管分类 MOSFET JFET

15、增强型 耗尽型 P沟道 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 N沟道 2. 详述N沟道增强型MOSFET的特性曲线和方程： N沟道增强型MOSFET结构 工作原理 输出特性曲线及方程 可变电阻区 饱和区 截止区 转移特性曲线 3. 简述场效应管的主要参数: 主要参数定义 直流参数 交流参数 极限参数 10 4. 详述N沟道增强型MOSFET共源电 路的静态工作点和交流性能计算： 共源电 路图 两种偏置电 路形式 静态工作点VGSQIDQVDSQ gm 小信号模型电 路 按定义推导交流性能指标Av(Avs)RiRo公式 5. 详述N沟道增强型MOSFET共漏电 路静态工作点和交流性能指标的计算: 分析

16、过程同共源电 路。 课次：9 课时：3 教学内容 1. 第5章 场效应管放大电 路 第三节 结型场效应管 第5节 各种放大器件电 路性能比较 2. 第四章作业讲解和答疑 3. 第四章复习和习题练习 目的要求 1. 熟悉JFET管的特性曲线和方程。 2. 熟悉JFET管共源和共漏电 路的静态工作点和交流性能计算。 3. 了解各种放大器件电 路的优缺点。 讲授思路 1. 简述N沟道JFET的特性曲线和方程： 分析过程同N沟道增强型MOSFET。 2简述N沟道JFET共源电 路的静态工作点和交流性能计算： 分析过程同N沟道增强型MOSFET。 3. 简述各种放大器件电 路的优缺点。 4. 第四章作业

17、讲解和答疑 5. 第四章复习和习题练习： 提问学生、要求学生在黑板上解答 作业布置 思考题： 1. 为什么MOSFET的输入电阻比BJT高？ 2. 与BJT放大电 路比较，MOSFET偏置电 路有什么特点？ 3. 为什么JFET的输入电阻比MOSFET低？ 4. 在低噪声电 路的设计中，试说明为什么选用JFET而不用BJT？ 5. 场效应管放大电 路与晶体管放大电 路有哪些不同之处? 习题： 第251页 题5.2.9 5.3.6 第253页 题5.3.8 11 课次：10 课时：3 教学内容 1. 第六章 模拟集成电 路 第一节 模拟集成电 路中的直流偏置技术 第二节 差分式放大电 路 第三节

18、 差分式放大电 路的传输特性 第四节 集成电 路运算放大器 第5节 实际集成电 路运算放大器的主要参数和对应用电 路的影响 第七节 放大电 路中的噪声和干扰 目的要求 1. 了解电流源的工作原理和应用。 2. 熟悉差分放大电 路四种不同接法的特点。 3. 掌握差分放大电 路的静态工作点和交流性能的计算。 4. 了解差分式放大电 路的传输特性。 5. 了解集成电 路运算放大器的内部结构。 6. 了解运放的主要参数和应用。 7. 了解放大电 路中噪声和干扰的来源和抑制的措施。 讲授思路 1. 简述集成电 路运算放大器的内部结构： 集成运放内部结构 输入级 中间级 输出级 偏置电 路 差分放大克服温

19、漂 电流源负载高增益 电压跟随器提高带负载能力 提供静态工作点 2. 简述电流源的工作原理和应用： 种类：镜像电流源+ 微电流源 BJT + FET 应用：有源负载 + 直流偏置 3. 详述差分放大电 路分析计算： 差分放大电 路结构 差分放大电 路四种接法 双端输入双端输出电 路分析 静态工作点计算 rbe 交流性能指标推导 差模指标AvdRidRo 共模指标AvcRicRoKCMR 差分放大电 路其它接法分析 4. 简述差分式放大电 路的传输特性: 线性区 + 非线性区 12 5. 简述运放的主要参数和应用： 运放主要参数 直流参数 交流参数 输入直流误差特性 电源特性 差模特性 共模特性

20、 大信号动态特性 6. 简述放大电 路中噪声和干扰的来源和抑制的措施 作业布置 思考题： 1. 什么是集成运算放大电 路？将分立元件直接耦合放大电 路做在一个硅片上就是集成运放吗？集成运放2. 电 路结构有什么特点？ 3. 集成运放的电压传输特性有什么特点？为什么？ 4. 集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 5. 如何设置集成运放中各级放大电 路的静态工作点？ 6. 直接耦合放大电 路的特殊问题是什么？如何解决？ 7. 什么叫差模信号和共模信号？试从物理意义和数学定义来说明。 8. 从输入和输出关系来看，差分式放大电 路有几种连接方式？试比较它们的性能指标。 9. 差分放大电 路与其

21、它基本放大电 路有什么区别？为什么它能抑制零点漂移？ 习题： 第316页 题6.2.2 6.2.5 课次：11 课时：3 教学内容 1. 第七章 反馈放大电 路 第一节 反馈的基本概念与分类 第二节 负反馈放大电 路的四种组态 目的要求 1. 掌握反馈的概念、分类和判别。 2. 掌握负反馈放大电 路四种组态的分析。 讲授思路 1. 详述反馈的概念和分类： 正反馈和负反馈、直流和交流反馈、电压和电流反馈、并联和串联反馈的概念 2. 详述反馈类型的判别： 输出短路法：RL或vo两端短路 反馈消失 电压反馈 反馈仍存在电流反馈 输入、反馈在同一端：并联 输入、反馈在不同端：串联 标注瞬时极性：输入x

22、i输出xo输入xf xixf极性相同：并联正反馈，串联负反馈 xixf极性相反：并联负反馈，串联正反馈 3. 详述负反馈放大电 路四种组态分析： 电压串联、电压并联、电流串联、电流并联反馈框图及反馈系数分析 13 课次：12 课时：3 教学内容 1. 第七章 反馈放大电 路 第三节 负反馈放大电 路增益的一般表达式 第四节 负反馈对放大电 路性能的影响 第5节 深度负反馈条件下的近似计算 第六节 负反馈放大电 路设计 第七节 负反馈放大电 路的频率响应 第七节 负反馈放大电 路的稳定性 2. 第5、六章作业讲解和答疑 3. 第5、六章复习和习题练习 目的要求 1. 熟悉反馈的方框图表示及增益的

23、一般表达式。 2. 熟悉负反馈对放大电 路性能的影响。 3. 熟悉深度负反馈下闭环放大倍数的计算、虚短和虚断的概念。 4. 了解产生自激的条件和稳定性判断方法。 讲授思路 1. 详述负反馈放大电 路增益的一般表达式： 负反馈放大电 路框图 推导闭环增益公式 &F&|分析 反馈深度|1+A 1:负反馈 1：深度负反馈 =0：自激振荡 2. 简述负反馈对放大电 路性能的影响： 负反馈对放大电 路性能的影响 增益 输入电阻 输出电阻 通频带 非线性失真 噪声 下降 串联：增大 电压：减小 fH增大 减小 减小 提高稳定性 并联：减小 电流：增大 fL减小 3. 简述深度负反馈下闭环放大倍数的计算：

24、深度负反馈电 路特性 Af=1/F 虚短：vid=0和虚断iid=0 先求F后求Af 虚短、虚断+电 路分析方法求Af 4. 简述产生自激的条件和稳定性判断方法： 负反馈+附加相移正反馈 自激的幅值和相位条件 稳定性判断 稳定裕度 14 5. 第5、六章作业讲解和答疑 6. 第5、六章复习和习题练习：提问学生、要求学生在黑板上解答 作业布置 思考题： 1. 什么是反馈？为什么要引入反馈？ 2. 什么是放大电 路的开环状态和闭环状态？ 3. 什么叫直流反馈和交流反馈？为什么要引入直流负反馈？ 4. 什么叫正反馈和负反馈？如何判断引入的反馈是正反馈还是负反馈？若在放大电 路中引入较强的交流正反馈，

25、电 路能正常工作吗？为什么？ 5. 串联反馈与并联反馈有何区别？为了使负反馈的效果更佳，对信号源内阻应有什么要求？ 6. 什么是电压反馈和电流反馈？如何判断引入的反馈是电压反馈还是电流反馈？ 7. 交流负反馈有哪四种组态？如何判断？ 8. 电压负反馈和电流负反馈各有什么特点？ 9. 负反馈放大电 路增益的一般表达式是在什么条件下推导出来的？ 10.什么是深度负反馈？什么是环路增益？在深度负反馈条件下，如何估算放大倍数？ 11.深度负反馈条件下，如何估算放大电 路的增益及电压增益？ 12.设计何种类型的反馈放大电 路才能使其既可以从信号源获得尽可能大的电流，又能稳定输出电流？ 13.引入负反馈后

26、，放大电 路的上、下限频率有何变化？带宽有何变化？ 14.什么是自激振荡？负反馈放大电 路产生自激振荡的原因是什么？ 15.负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的反馈放大电 路容易产生自激振荡？如何消除自激振荡？ 习题： 第374页 题7.1.2 acdf 7.3.1 课次：13 课时：3 教学内容 1. 第八章 功率放大电 路 第一节 功率放大电 路的一般问题 第二节 射极输出器甲类放大的实例 第三节 乙类双电源互补对称功率放大电 路 第四节 甲乙类互补对称功率放大电 路 第5节 集成功率放大器 目的要求 1. 了解功率放大电 路的特点。 2. 了解甲放的结构和工作原理。 3. 掌握乙类

27、双电源互补对称功放电 路的原理和性能计算。 4. 熟悉交越失真的概念。 5. 熟悉甲乙类单电源互补对称功放电 路的原理和性能计算。 6. 了解集成功放的应用。 讲授思路 1. 简述功率放大电 路特点： 功率放大电 路特点 输出功率大 效率高 失真小 器件安全 甲类放大效率低 极限参数、散热、击穿 乙类双电源互补对称功放 甲乙类双电源互补对称功放 甲乙类单电源互补对称功放 15 2. 详述乙类双电源互补对称功放电 路的原理和性能计算： OCL功放电 路组成 工作原理分析 推导PoPTPVh计算公式 推导PTm 功率管选择 3. 简述甲乙类单电源互补对称功放电 路的原理和性能计算： 参照乙类双电源

28、互补对称功放电 路，计算公式中以VCC/2代替OCL公式中的VCC。 4. 简述MOS管功放和集成功放的应用 作业布置 思考题： 1. 所谓功率放大是放大功率吗？ 2. 电压放大电 路和功率放大电 路有什么区别？ 3. 什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？ 4. 与甲类功率放大电 路相比，乙类互补对称功率放大电 路的主要优点是什么？ 5. 乙类互补对称功率放大电 路的效率在理想情况下可达到多少？ 6. 晶体管的最大耗散功率是否是电 路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电 路的输出功率是最大吗？ 7. 扩音机的输出功率是交流功率、还是直流功率？若输出电压的最大幅值为10V，负载电阻为

29、4，则输出功率是25W吗？ 习题： 第407页 题8.3.4 第408页 题8.4.1 课次：14 课时：3 教学内容 1. 第二章 运算放大器 第一节 运算放大器的电 路模型 第二节 理想运算放大器 第三节 基本线性运放电 路 目的要求 1. 熟悉理想运放的电 路模型。 2. 掌握理想运放工作在线性区的特点和虚短、虚断的概念。 3. 掌握同相和反相放大电 路原理及计算。 讲授思路 1. 详述理想运放电 路模型及虚短虚断概念： 理想运放电 路模型 理想运放特性：Avo，ri，ro0 16 线性区： 非线性区：第九章 比较器 vpvn虚短 vpvn时，+Vom=V+ ipin0虚断 vpvn时，

30、-Vom=V- 2详述同相和反相放大电 路原理及计算： 放大电 路 同相放大电 路图 反相放大电 路图 虚短虚断推导Av 虚短虚断推导Av Ri，大 Ri取决于输入端电阻，小 Ro0 Ro0 vic=vi，对KCMR要求高 vic=0，对KCMR无要求 课次：15 课时：3 教学内容 1. 第二章 运算放大器 第四节 同相输入和反相输入放大器的其他应用 第5节 变跨导式模拟乘法器 2. 第七章作业讲解和答疑 3. 第七章复习和习题练习： 提问学生、要求学生在黑板上解答 目的要求 1. 熟悉求和、求差和积分、微分电 路的工作原理。 2. 熟悉乘法器的原理及应用。 讲授思路 1. 简述求和、求差电 路工作原理： 常见求和、求差电 路图 线性运放电 路分析方法 虚短虚断+电 路分析 同相和反相放大公式+叠加定理 推导输入输出关系 2. 简述积分、微分电 路工作原理： 反相放大电 路+有积分特性的器件(电容) 积分、微分原理电 路 推导输入输出关系 原理电 路存在的问题和改进 积分微分电 路应用