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天津大学测控电路基础-第一章

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整套课件：测控电路

整套课件：测控电路

➢典型测量放大电路 同相放大电路
R2
Kf
uo ui
1 R2 R1
Zi
KZ
' i
1 R2 /
R1
R3
注意：R3 R1 // R2
R1
-∞ +
uo
+ N1
R3 ui
常用芯片：MAX4074,MAX4075,OPA2682,OPA3682
2021/10/20
44
2021/10/20
45
2021/10/20
2021/10/20
18
1.5 测控电路的发展趋势
➢优质化 ➢集成化 ➢数字化 ➢通用化、模块化 ➢测控一体化 ➢自动化与智能化
2021/10/20
19
1.6 课程的性质、内容与学习方法
目的：应用电子技术来解决测量与控制中的问题 基础：《电路》、《模拟电子技术》、《数字电路》等等 方法： 多分析、多思考 理论推导 仿真验证(再分析、思考)
合适的输入与输出阻抗
动态性能好
响应快 (实时动态测量) 动态失真小
2021/10/20
6
转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ灵活
模数与数模转换 电量参数转换 量程转换 信号选取 信号运算
可靠性
经济性
2021/10/20
7
影响因素：
噪声与干扰★ 失调与漂移，主要是温漂★ 线性度与保真度 输入与输出阻抗的影响
2021/10/20
ud
u1 u2 , uc
u1 u2 2
ud 100V ,uc 0V
uo Adud Acuc 100Ad
2021/10/20
56
ud 100V ,uc 10000V

(2021年整理)电子电路基础教材习题解天津大学出版社

(2021年整理)电子电路基础教材习题解天津大学出版社
1.9 应用等效变换将题图 1.9 的电路 ab 两端化简 成一个电阻。
a I 10W
2W
6I
4W
2W
b 题图1.9
解: 将图中实际受控电流源等效变换成实际受控电 压源 (见下图)。
+
a I 10W
12I 2W
4W
2W
b
将上图中两个 2W 串联后形成的实际受控电压源
等效变换成实际受控流电源 (见下图)。
R 4W
+
10A
8V
-
则有
1W R 4W
5V
+
+
8V -
5 + 8 1A 1+ R + 4
解得
R= 8W
1.15 对题图 1.15 的直流电路，试求电压 U 和电 流 I 以及各电源供出的功率。
U 10W + -
I 6A 5W +
2A
+
30V
25V
-
-
题图1.15
解： 根据 KCL 和 KVL 得
用电阻并联关系有下图。 A
2A 7.2W 16.8W
0.75A
将两个实际电流源等效变换成两个实际电压源（见 下图）。
7.2W
+ 14.4V
-
A 16.8W
+
12.6V -
最后得电流表读数为
○A 14.4 -12.6 0.075 A
7.2 + 16.8
1—6
第一章 电路元件和电路基本定律
5A 2W 2W
节点 4、5、6 等电位，则有下图所标注的支路电流。
I
I1 6 R
4
R3

天大测控电路讲义 总复习

天大测控电路讲义 总复习

（二）反相放大器
R2 R1 -
ui
∞ +
uo = –（R2 / R1） ui
uo
+ N1 R3
Ri＝R1
R3= R1 // R2
特性：性能较稳定，但输入阻抗低
为什么性能稳定？
返 回 上一页
T型网络
下一页
测控电路
（三）差动放大器
反向输入 差动输入 A Uo
同向输入
什么是差动放大器？
返
回
上一页
下一页
R3
R1
uid
uid ui 2 ui1 ， u ui1 ui 2 ic
2
， Avd R3 Avc 0 R
返 回 上一页 下一页
1
测控电路
特性：共模抑制比高，输入阻抗低， 常用作测量放大器的后级。
集成化差动放大芯片：INA105，INA106，INA117等
返
回
上一页
测控电路
R3 uo1 ui1 R1
R3 R1 ui1 ui2 R2 R4 基本电路 ∞
uo 2
R R3 R4 1 ui 2 R2 R4 R1
-
+
uo
uo uo1 uo 2
取电路对称：R1＝R2，R3＝R4
+ N1
uo
R3
R1
(ui 2 ui1 )
返 回 上一页
uo1 uo 2
Rf R1 Rf R2
u1 u2
下一页
测控电路
思考题：求电路输出与输入的关系
u1 ua2 ua1
R2 R3 R2 R3 i1 i2 或 uo i2 i1 uo R2 R3 R3 R2

第1章 绪论-《测控电路(第4版)》张国雄

第1章 绪论-《测控电路(第4版)》张国雄

1.2 对测控电路的主要要求
要掌握设计、选用电路的要领，必须了解对测控电路的要求
一、精度高
二、响应快
三、转换灵活
四、可靠性与经济性
测控电路
2013-8-19
6
1.2 对测控电路的主要要求
（一）精度高 离开精度，测控就失去意义 生产、科研、国防、高科技都离不开精度 产品的质量在很大程度上取决于测控精度 仪器仪表的测控精度决定了武器系统的打 击精度
1.6 课程的性质、内容与学习方法


宽基础 重点放在基本功能块 创造性 怎样运用电路解决工程技术问题
1.6 课程的性质、内容与学习方法

主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与 控制电路的各种功能块和总体连接，使学生熟 悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任 务。它不是一般意义上电子技术课的深化与提 高，而要着重讲清，如何在电子技术与测量、 控制间架起一座桥梁，实现二者之间的沟通， 学会如何在测量和控制中运用电子技术，并与 光、机、计算机紧密配合，实现测控的总体思 想，围绕精、快、灵、可靠和测控任务的其它 要求来选用电路、设计电路。
1.2 对测控电路的主要要求


精度----测控永恒主题 长度：纳米（单一尺寸到坐标测量，分 子测量机-亚原子测量机） 时间：飞秒 引力波对光速影响10-17 光钟10-19（3000亿年差1秒） 单个电子电量（1.59×10-19C）
1.2 对测控电路的主要要求
影响测控电路精度的主要因素有哪些？其 中那几个因素是最基本的？
测控电路
2013-8-19
28
1.4 测控电路的类型与组成
扰动
给定 机构
设定 电路
比较 电路

测控电路

测控电路

2.常用的调制方法：传感器调制和电路调制。传感器调制包括1交流供电2机械或光学方法。电路调制包括 乘法器调制，开关电路调制，信号相加调制。常用的解调方法：用非线性原件（二极管或者晶体三极 管）；用低通滤波器。 3.相敏检波电路和包络检波的区别在于：相敏检波电路具有鉴别相位的能力，具有选频的功能，还必须有参 考信号。（乘法器，开关式，相加式） 4.将调制信号乘以幅值为1的余弦信号就可以得到双边带调幅信号，将双边带调幅信号再乘以载波信号，经 低通滤波后就可以得到原先的调制信号。 5.相敏检波电路具有抑制各种高次谐波的能力，这就是他的选频功能。相敏检波电路的鉴相特性指：当输入 信号和参考信号同频率时，输出信号随相位差的余弦而变化。 第四章 信号分离电路 1.滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，可以从频率域中实现对噪声的抑制，提取所需的测量 信号。工作原理是当信号与噪声分布在不同频域带中时，利用滤波器对不同频率信号具有不同的衰减作用 的特点从频域实现信号分离。 2.几个特征频率：转折频率fc，固有频率（谐振频率或中心频率）f0； *群时延函数：t=df(w)/dw,用来评价相位失真程度。越接近常数，相位失真越小。 3.滤波器按照电路组成可以分为：1.LC无源滤波器，2.RC无源滤波器，3.RC有源滤波器 4.由特殊元件构成 的无源滤波器。 4.压控电压源型滤波器：闭环增益（1+R0/R）增益过大容易导致自己振荡，这是因为电路中存在正反馈。 高通低通和带通 *5.无源元件参数计算。 第五章 加法减法运算电路（设计） 第六章 常用的模拟开关元件包括二极管开关.，双极型晶体管开关，结型场效应管开关，MOS型场效应管开关等。
测控电路
第一章 1.测控系统主要由传感器（测量装置），测量控制电路（测控电路）和执行机构三部分组成。传感器的输出 信号一般都很微弱，还可能伴随着各种噪声，还需要测控电路将它放大，剔除噪声，选取有用信号。在测 控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大，便于变换，便于传输，适应于各种使用要求的特点。 *2.测控电路的特点:精度高；响应快；转换灵活。 *3.影响测控电路的主要因素： 1噪声与干扰；2失调与漂移，主要是温漂；3线性度与保真度；4输入与输出阻抗的影响。其中噪声与干 扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 4.测控电路的输入信号和输出信号： 模拟：1非调制信号2已调制信号（调制信号，载波信号，调幅信号） 数字：增量码信号；绝对码信号；开关信号 第二章 信号放大电路 1.信号放大电路是为了将微弱的传感器信号放大到足以进行的各种转换处理或驱动指示器，记录器以及各种 控制机构。 2.输入失调电压（实际中的差分放大器不一定完全对称，必须在输入端加上某一直流电压后才能使输出为 零，这一电压便成为输入失调电压）；这种失调电压随时间和温度而变化，称为零点漂移； 3.为了减小零点漂移可以采取以下几个措施:1.引入直流负反馈2.引入温度补偿电路3.差分放大电路的自稳零 和采用调制的方法把直流变交流。 4.相位补偿 5.噪声分为白噪声和色噪声两种。电子电路中的固有噪声有热噪声,低频噪声和散弹噪声三种。 6.测量放大电路是指在测量控制系统中用来放大传感器输出的微弱电压电流或者电荷信号的电路。在结构原 理上可以分为1.差动直接耦合式（单端输入，电桥放大，电荷放大），2调制式（斩波稳零）3自动稳定式 （自动调零放大电路）。测量放大电路的基本要求是：1其输入阻抗要与传感器的输出阻抗相匹配2稳定的 放大倍数3低噪声4低的输入失调电压和输入失调电流以及低漂移，5足够的带宽和转换速率6高共模输入范 围和高共模抑制比7可调的闭环增益8线性好精度高9成本低。 7.反向放大器的闭环增益为-R2/R1;优点：性能稳定,缺点是输入阻抗低容易对传感器新城敷在作用。 同相放大器的闭环增益是1+(R2/R1);优点输入阻抗高，输出阻抗几乎为零，缺点容易受干扰99。 差动放大电路有益于抑制共模干扰（提高电路的共模抑制比）和减小温漂。 *8.三运放高共模抑制比放大电路 9.自动调零放大电路 10.高输入阻抗集成运放的屏蔽将高输入阻抗的输入端周围用导体围住，并将屏蔽层接到低输入阻抗处。 11.自举式高输入阻抗放大电路利用反馈使输入阻抗两端电位近似相等，减少想输入阻抗索取电流从而提高 输入阻抗。 12.差动输入电桥放大电路 *13.隔离放大电路的输入输出和电源的电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地 端。由输入放大器和输出放大器，隔离器和隔离电源等几部分组成。常用的隔离方法：光电隔离，变压器 隔离和电容隔离。 14.调制信号---->调制器——>放大器——》解调器——》低通滤波 振荡器 第三章 信号调制解调电路 1.在信号调制中，通常以高频的正弦信号做载波信号。调幅，调频和调相。调制就是利用调制信号去控制另 一个作为载体的信号（载波信号），让载波信号的（幅值，频率，相位和脉冲宽度）按照调制信号的值变 化。 可以克服干扰，便于放大和远距离传输。

第一章 绪 论

第一章 绪 论

– 自上而下
• 总体方案的设计 • 具体单元的设计 • 具体量的大小、频率 • 被控制量 • 系统的测量和控制的精度、性能 • 系统的使用条件 • 系统功能 • 系统成本、开发周期、工艺条件等
2、具体单元的设计
根据信号增益和误差分配来确定电路的级数、各级增益、滤波 器的阶数、形式等，然后进行具体单元的设计 注意：前后级电路要联系起来，不可孤立设计 前级输出阻抗越小越好 在放大电路中会改变电路增益；在滤波电路中会改变 电路的截止频率。 后级电路的输入阻抗是前级电路的负载 合适为止 合适的信号幅值 放大器和滤波器交错分布，可滤除干扰。
测控电路是测控系统中最灵活的环节 • 可靠性与经济性
– 级联效应 – 广泛应用
集成电路上有10000个晶体管，每个晶体管的可靠性为0.9999， 则总可靠性为
0.9999
10000
0.368
集成电路上有10000个晶体管，总可靠性达到0.9999，则每个 晶体管的可靠性必须为0.99999999
• 参考书籍
– 《电子技术基础》，康华光，高等教育出版社。 – EDA设计软件：PROTEL、MULTISIM – 《测控电路》，天津大学，张国雄等，机械工业出版社 – 《现代测控电路》，李刚，高等教育出版社
第一章
绪
论
学习要点
1、测控系统的作用。 2、现代测控系统的构成。 3、正确理解单元电路分析与整体电路设计 之间的关系及整体电路设计主要考虑的问 题。 4、掌握自上而下的系统设计方法和单元电 路之间、单元电路与系统之间的关系。 5、测控系统中噪声的来源、性质。
§1－6 测控电路的发展趋势
– – – – – – 优质化（高性能） 集成化（体积小、功耗低、线路短） 数字化（便于读取、抗干扰、便于接计算机） 通用化、模块化（柔性） 测控一体化（闭环系统） 自动化和智能化（自诊断、自学习）

第1章_绪论-《测控电路(第4版)》


一、桥梁（工程与电路之间）
工程问题如何用电路解决？
高共模抑制比
1. 多数干扰是共模干扰；
2. 许多测控任务需要的就是差值、变化量 如形状误差 温度变化、梯度 跟踪误差（实际值与理想值之差）
滤波 测量信号 表面轮廓 形状误差（准直流） 波度（低频） 表面粗糙度（中频） 噪声（高频）
测控电路
第1章 绪论
测控电路的功用 对测控电路的主要要求 测控电路的输入输出信号 测控电路的类型与组成
测控电路的发展趋势 课程的性质、内容与学习方法
1.1 测控电路的功用



当今时代是信息时代。 信息技术包括：信息获取、处理、传输、存储、 执行（控制）。 测量是信息的源头，最后落实到控制。 信息时代的标志——高性能计算机的发展，速 度和容量为其主要指标。 关键是重复定位和曝光技术精度，在于测控。
输出与状态一一对应
1010 1001 1000 0111 0110
0101
4
（3）开关信号
3
A-A
5
输出只有开关、通
断、亮暗, 01两种 状态
A
2
6
指示灯
7
A
8
B-B
9
B
1
B
10
r
11 l
12
F
1.4 测控电路的类型与组成
一、测量电路的基本组成
模拟式测量电路的基本组成
数字式测量电路的基本组成
二、控制电路的基本组成
（四）可靠性与经济性

测控电路越来越多地实时地用在各种系统
中；

测控电路越来越多地国防和高科技中； 测控电路越来越多地用在医疗和其它与生

(完整版)天津大学测控电路期末试题及答案1

天大期末试题一答案一、选择题（每小题2分，共20分）1．右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i为A.0B.u i/10kΩC.u i/20kΩD.u i/30kΩ （ C ）2．右图所示电路的输出电压为A. )1/(δδ+=iouuB. )1/(δδ+-=iouuC. )1/(δδ-=iouuD. )1/(δδ--=iouu（ D ）3．右图所示电路中的R为电感传感器，当对被测量进行测量时，该电路输出为A. 调幅信号B. 调相信号C. 调频信号D. 调宽信号（ B ）A. 二阶有源低通滤波器的传递函数B. 二阶有源高通滤波器的传递函数C. 二阶有源带通滤波器的传递函数D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数（ D ）5．右图所示电路的输入信号u i是代表测量振动幅值的交变信号，该电路可实现A. 负峰值运算B. 正峰值运算C. 峰峰值运算D. 绝对值运算（A ）u iT6．一个10bit逐次逼近A/D转换器，其满量程电压为10V, 若模拟输入电压V1u,i其数字输出量的数值为A. 0001100101B. 0001100110C. 0001000110D. 0001010101 ( B )7．在相位跟踪细分电路中，相位基准A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数B. 是反馈环节，但不是细分机构C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A )8．右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的ArrayA. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管各导通1200B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600C. 各相之间相位差为1200D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ）9．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压D. 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压( B )10．晶闸管的关断条件是A. 阳极接低电平，阴极接高电平B. 阳极与阴极之间的电流小于其维持电流C. 阳极接低电平，阴极也接低电平D. 与阳极和阴极电压无关，仅需门极电压接低电平( B )txOtOu cu sOt二、简答题（30分）1．什么是隔离放大电路？画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理。

测控电路-1第一章2


2021/7/1
2
第一节 测控电路的功用
● 产品的质量、生产自动化离不开测量与控制系统 检测是控制的基础 • 现代生产与生活离不开测量与控制。
• 高精尖技术更离不开测控。大规模集成电路产品的质 量取决于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行， 离不开精密测量与控制。
● 测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用
2021/7/1
3
第一节 测控电路的功用
传感器
测量控 制电路
执行机构
图1-1 测控系统的组成
测控电路在整个测控系统中起着什么 样的作用？
2021/7/1
4
测控系统由3部分组成：源自传感器测量控 制电路执行机构
敏感元件：探测被 测信号的变化。
信号很微弱。伴有 噪声。
最灵活的部分：
便于放大，转换， 传输。便于适应各 种使用要求。
2021/7/1
13
第四节 测控电路的类型与组成
一、测量电路的基本组成 (一)模拟式测量电路的基本组成 (二)数字式测量电路的基本组成 二、控制电路的基本组成 (一)开环控制 (二)闭环控制
2021/7/1
14
传 感 器
量 程 切 换
放 大 器
解 调 器
电
路
振荡器
信 号 分 离
运 算 电
模 数 转 换
1、噪声与干扰★ 2、失调与漂移，主要是温漂★ 3、线性度与保真度 4、输入与输出阻抗的影响
2021/7/1
7
第二节 对测控电路的主要要求
为什么说测控电路是测控系统中最灵活 的环节，它体现在哪些方面？
1、模数转换与数模转换 2、电量参数的转换 3、量程的变换 4、信号的选取 5、信号处理与运算

天津大学电路考研总复习

7
1－3 基本元件——有源元件
U Us
U Us
I 任意值
0
I
P UsI
2014-1-23 8
1－3 基本元件——有源元件
I Is U
U
0
I Is
P I sU
U 任意值
Is
I
2014-1-23
9
1－3 基本元件——受控源
＋ －
ucd
icd
电压控制电压源 电流控制电压源
电压控制电流源 电流控制电流源
k 1
uk 0
m
正负号：规定回路循行方向，各支路电 压与循行方向一致为正、相反为负。
2014-1-23 13
例：求图示电路的电压
U ab
Umn=从m点到n点沿线各段电压降的代数和
2014-1-23 14
1－6 非理想电源模型的等效互换
电压源
Us Is Rs
1 Gs Rs
Is Us Gs
第一章 电路的基本定律
2014-1-23
3
1－1 基本变量
• 电流（I，i）
• 电压（U，u） • 功率（P, p） P UI
2014-1-23
p ui
4
1－2 参考方向（正方向）
• 实际方向 • 参考方向：假设u、i取正值的方向。 • 关联参考方向：在元件上u、i方向一 致，称无源惯例。 • 非关联参考方向：在元件上u、i方向 相反，称有源惯例。
Rs 1 Gs
电流源
2014-1-23 15
第二章 电阻电路分析
2014-1-23
16
2－1 节点电压法
(G1 G3 G4 )U1 (G3 G4 )U 2 I S1 G4U S
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（3）杂质半导体
P型半导体（空穴型半导体） 在本征半导体中掺入三价的元素（硼）
空穴 空穴
硼
+4 +4
+4 +3 +4
+4 +3 +4
+4 +4
+4
+4
+4
+4
（3）杂质半导体
杂质对半导体导电性的影响
掺入杂质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下:
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
测控电路基础A
傅星
27406941 xingfu@ 5楼211
测控技术基础A
教学改革
总评成绩=平时成绩（作业、实验、综合训练、出勤）×30%
+2次月考×10% +期中考试×20%
+期末考试×40%
实验内容：综合性实验3个（三极管放大电路、差分及运算放大电路、信号 产生和稳压电源），小论文1篇
1、概述
电路在电子系统中的作用
例子1
电路在电子系统中的作用
例子2
电路在电子系统中的作用
血压计
1、概述
电子系统基本构成
输入
输入信号 调理
A/D CPU
平滑 滤波 D/A
输出
电源
存储器
显示
1、概述
电子系统的定义
由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
Usb充电器
光伏发电控制
1、概述
信号——是信息的载体。
测控技术基础A
主要内容
（64学时，课堂54，实验10） 第一章、半导体器件基础（6学时） 第二章、基本放大电路（16学时）， 第三章、功率放大电路（4学时）， 第四章、集成运算放大器（8学时）， 第五章、反馈放大电路（8学时）， 实验（2学时） 实验（2学时） 实验（2学时） 实验（2学时）
第六章、信号处理与产生电路（8学时），实验（2学时） 第七章、直流稳压电源（4学时）， 实验（2学时，选做）
PN结的单向导电性（反向）
外加的正向电压与PN结内电场同向，内电场加强，多子扩 散运动减弱，扩散电流减小，PN结呈现高阻性
iD/mA
• 高电阻 • 很小的反向漂移电流
1.0
0.5 iD=– IS 1.0 D/V
– 1.0
– 0.5
0
0.5
PN结的伏安特性
3、PN结的形成及特性
PN结的伏安特性
PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电 流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电 流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。
硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。
价电子
硅
硅 锗
锗
简化原子结构模型
（2）本征半导体
本征半导体的共价键结构
价电子与周围的原子的价电子形成共价键。
+4 +4 +4
+4 +4 +4
+4 +4 +4
+4 +4 +4
（2）本征半导体
电子与空穴
当温度升高或受到光的照射时，价电子能量 增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参 与导电，成为自由电子。
vD Vth iD rD
小信号模型
rD vD
iD
Q
26(m V) iD (m A)
5、二极管基本电路及其分析方法
二极管电路分析
静态分析 例1：求VDD=10V时，二极管 的电流iD、压降为0，电阻也为0。 反向偏置时：
电流为0，电阻为∞。
4、半导体二极管
半导体二极管的参数
最大整流电流IF：二极管长期连续工作时，允许通过二极 管的最大整流电流的平均值。
反向击穿电压VBR：二极管反向电流急剧增加时对应的反 向电压值 最大反向工作电压VRM：为安全计，在实际工作时，最大 反向工作电压VRM一般只按反向击穿电 压VBR的一半计算。
4、半导体二极管
PN结方程
PN结正偏时，如果V> VT 几倍以上，上式可改写：
V 26 mV
I ISe
即I 随V按指数规律变化。 PN结反偏时，如果│V│> VT几倍以上，上式可改写为：
I IS
其中负号表示为反向。
3、PN结的形成及特性
PN结的反向击穿特性
当反向电压较大时
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
软件仿真：全程采用MultiSIM仿真，并设置综合性训练若干
课内教学：教师讲授为主，辅以课堂讨论、学生讲授。 课后学习：作业总量70题左右，100%批改。课外答疑总数不少于10次。
参考资料
教材： 电子技术基础（模拟部分）第五版，康华光主编，高等教育出版社， 2006 主要参考资料： 1、模拟电子技术基础（第四版），童诗白、华成英主编，高等教育出版社， 2006； 2、电子电路分析与设计－半导体器件及其应用（第三版）， Donald A. Neamen著，王宏宝等 译，清华大学出版社，2009； 3、电子电路分析与设计－模拟电子技术（第三版），Donald A. Neamen著，王宏宝等译，清 华大学出版社，2009； 4、模拟电子技术，李立华等译，电子工业出版社，2008； 5、模拟电子技术基础（第2版）,胡宴如、耿苏燕主编，高等教育出版社，2010； 6、模拟电子技术基础教程，周跃庆主编，天津大学出版社， 2008； 7、 模拟电子技术基础（第2版）学习指导与习题解答，耿苏燕主编，高等教育出版社， 2011； 8、电子技术基础（模拟部分· 第五版）：习题全解，陈大钦主编，高等教育出版社， 2006； 9、NI Multisim 11 电路仿真应用，雷跃等主编，电子工业出版社， 2011； 10、Multisim 11电路设计及应用，王冠华编著，国防工业出版社，2010；
I F
F
3、PN结的形成及特性
PN结方程
PN结两端的电压V与流过的电流I之间的关系为： V I = I S (eVT - 1 )
其中： IS为PN结的反向饱和电流； VT称为温度电压当量，在温度为300K(27℃)时，VT约为 26mV；
上式写为：
I = IS
V (e 26mV
- 1)
3、PN结的形成及特性
1、概述
电子电路的类型
器件
汽车电子
航空电子 机械电子
功能
医药电子 生物电子 通讯电路 光电
应用 场合
…
1、概述
电子电路的发展趋势
集成化 微型化 多功能 机电一体化
新材料
…
第一章、半导体器件基础
2、半导体的基本知识
（1）基本概念
（2）本征半导体
（3）杂质半导体
2、半导体的基本知识
（1）基本概念
热击穿——不可逆
3、PN结的形成及特性
PN结的电容效应
按产生电容的原因可分为：
势垒电容CB ：是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。
扩散电容CD ：是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。 耗尽层 空间电荷区
P
N
第一章、半导体器件基础
4、半导体二极管
半导体二极管的结构类型
点接触型、面接触型和平面型 点接触型二极管
I I S (e
V
VT
1)
半导体二极管的伏安特性曲线
正向特性
当V＞0即处于正向特性区域 当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。 当V＞Vth时，开始出现正向 电流，并按指数规律增长。 硅二极管的死区电压 Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压 Vth=0.1 V左右。
PN结面积小，结电容小， 用于检波和变频等高频电路。
点接触型二极管的结构示意图
半导体二极管的结构类型
面接触型二极管
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
面接触型 平面型二极管
往往用于集成电路制造工 艺中。PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。
平面型
4、半导体二极管
半导体二极管的伏安特性曲线
根据物体导电能力(电导率k)的不同，来划分导体、 绝缘体和半导体。
导体：容易导电的物体。如：铁、铜等。其最外层电子在外电场作 用下很容易产生定向移动，形成电流。k>10S/m 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等。其最外层电子受原子核 的束缚力很强。 k<10-11S/m 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在一定条件下可 导电。如：硅、锗等。原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导 体与绝缘体之间。 10-11<k<10S/m
类型：声音、图像…
特征：周期、非周期
形式：模拟、数字
1、概述
电子电路的类型
器件
电子管
晶体管 集成电路
功能
超大规模集成电路 有机薄膜晶体管 纳米器件 …
应用 场合
1、概述
电子电路的类型
器件
放大电路
电源稳压电路 信号运算及处理电路
功能
信号产生电路 驱动电路 谐振电路 选频电路
应用 场合
反馈电路
滤波电路 …
4、半导体二极管
半导体二极管的图片
第一章、半导体器件基础
5、二极管基本电路及其分析方法
半导体二极管的模型
理想模型 正向偏置时： 管压降为0，电阻也为0。 反向偏置时： 电流为0，电阻为∞。 恒压降模型 当iD≥1mA时， vD=0.7V。
半导体二极管的模型
折线模型（实际模型）
rD vD Vth iD
半导体二极管的参数
反向电流IR : 在室温下，在规定的反向电压下，一般是最 大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管 的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在 微安(A)级。 正向压降VF：在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。 小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平 下，约0.6～0.8V；锗二极管约0.2～0.3V。 动态电阻rd：反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显 然，rd与工作电流的大小有关， 即rd =VF /IF