模擬電子技術的重點及難點簡析

[導讀] 模擬電子技術是電氣工程及其自動化等專業(yè)的學生必須掌握的一門技術,此課程在專業(yè)培養(yǎng)計劃中具有舉足輕重的的地位,少年子弟江湖老,如今,走上工作崗位的我們在工作中也許會接觸到這些知識,下面就模擬電子技術中的重難點做一些說明。

關鍵詞:運算放大器場效應管放大器

  模擬電子技術是電氣工程及其自動化等專業(yè)的學生必須掌握的一門技術,此課程在專業(yè)培養(yǎng)計劃中具有舉足輕重的的地位,少年子弟江湖老,如今,走上工作崗位的我們在工作中也許會接觸到這些知識,下面就模擬電子技術中的重難點做一些說明。

  一、放大電路基礎

  作為本課程的基礎,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,保證足夠的學時。

  關于半導體的物理基礎部分,因“物理”和“化學”兩課中一般都已講過,本課程不必重復,可從晶體的共價鍵結構講起。PN結是重點內(nèi)容,要求用物理概念講清PN結的單向?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)的導出,等效電路的建立,受控電源的概念等要讓學生牢固地掌握。要使學生能用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。要通過各個教學環(huán)節(jié),把上述分析工具應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,也可以組織學生自學。至于用密勒定理來分析此電路,可在習題課中介紹,或指導學生閱讀。密勒定理在電子電路的近似分析中有一定的實用價值,不僅在這里應用在

  高頻特性分析中,由于密勒效應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,最好能介紹一下復合自舉跟隨器,復合管的概念,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、場效應管放大器

  場效應管是一種單極型器件。這部分內(nèi)容可以重上討話結型場效應管及其放大電路,絕緣柵型管及其放大電路可與型場效應管及其放大電路類比研究。

  結型場效應管是以PN結為基礎的場效應器件。要熟悉它的簡單結構和工作原理、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,要讓學生掌握一種重要關系,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,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。互補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上進行與定量的分析。復合互補對稱功率放大電路作為加深加寬的內(nèi)容(復合管的概念在復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用

  本章是模擬電子技術的重點內(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,除了應掌握其工作原理外,還應注意計算各項指標。

  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指標的含義和使用注意事項,以便于在設計電路時,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,也應指出,非理想?yún)?shù)將使運算結果帶來誤差。

  4、在分析集成運放的線性應用電路時,應抓住“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”。抓住這兩條結論,對分析各種線性應用電路將十分靈活、簡便,要求學生熟練掌握。

  5、對于集成運放的線性應用電路,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,并計論有關參數(shù)的選擇計算。關于穩(wěn)壓性能的進一步改善措施,可留給學生自己閱讀。