模拟电子技术总结(华成英)PPT课件

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，
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
华成英 hchya@
二、杂质半导体
1. N型半导体
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。
磷（P）
华成英 hchya@
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
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
➢ 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

系统定义
系统是由相互关联、相互 作用的若干元素组成的具 有特定功能的整体。
信号与系统关系
信号是系统的输入和输出， 系统对信号进行处理和变 换。
模拟信号与数字信号区别
01
模拟信号
模拟信号是连续变化的物理量，其取值在时间上是连续的。例如，正弦
波信号就是一个典型的模拟信号。
02
数字信号
数字信号是离散的物理量，其取值在时间上是不连续的。数字信号通常
三极管是一种具有三个电极的半导体器件，其主要功能是放 大电信号、开关控制等。根据结构不同，三极管可分为NPN 型和PNP型两种。此外，还有场效应管、晶闸管等半导体器 件。
04 放大电路基础概念
放大电路作用及分类
作用
放大电路是一种电子电路，其主要作用是将输入信号放大，以驱动负载或传输到 下一级电路。
分类
根据放大电路的不同特点和用途，可以将其分为电压放大电路、电流放大电路、 功率放大电路、直流放大电路和交流放大电路等。
放大器性能指标评价方法
增益
带宽
失真
表示输出信号与输入信号 之间的比值，是评价放大 器放大能力的重要指标。
指放大器能够正常工作的 频率范围，是评价放大器 频率特性的重要指标。
指输出信号与输入信号相比 发生的变形程度，是评价放
由二进制代码表示，如0和1。
03
区别与联系
模拟信号和数字信号在传输、处理等方面有很大差异。模拟信号传输需
要模拟电路，而数字信号传输需要数字电路。同时，模拟信号和数字信
号可以相互转换。
电子系统组成及功能
信号处理电路
对信号源提供的原始信号进行 处理和变换的电路，如放大电 路、滤波电路等。
负载
接收并响应信号的部件或设备， 如扬声器、显示器等。

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1.2模拟电路与数字电路
1.2.1 模拟电路
处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。 常见的模拟电路包括： 放大电路 、滤波电路、运算电路、信号变换电路、信 号发生电路、直流电源电路等。
1.2.2 数字电路
处理数字信号的电子电路称为数字电路。
常见的数字电路包括：
门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导 体存储器、可编程逻辑器件、模数与数模转换电路等。
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考试方法及要求
平时成绩（20-30％）＋期中考试成绩（20-30%）+期末笔试闭卷 （60％）。
会看：定性分析
会算：定量计算、CAD 会选：电路形式、器件、参数 会调：测试方法、仪器选用、EDA
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电压源等效电路 （戴维宁等效）
vS iS RS
电流源等效电路 （诺顿等效）
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3.模拟信号和数字信号
模拟信号：在时间上和 数值上连续的信号。
u
数字信号：在时间上和 数值上不连续的（即离 散的）信号。
u
t
模拟信号波形 数字信号波形
t
对模拟信号进行传 输、处理的电子线路 称为模拟电路。
对数字信号进行传 输、处理的电子线路 称为数字电路。
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1.3 信号的频谱如何学习模拟电子技术基础
1.3.1课程的特点 一、工程性
1、分析计算采用“工程估算”方法.
2、更加强调定性分析.
二、实践性 1.3.2如何学好该课程 一、重点掌握“基本概念、基本电路和基本分析方法”. 二、灵活运用电路理论的基本定理、定律. 三、学会用全面、辩证的观点分析模拟电子电路. 四、勤于实践并善于实践。 五、至少学会一种电子电路仿真与设计软件。

测试与优化
对制作的版图进行实际测试，并根据测试结果对电路设计和版图进行优化。
版图绘制
将设计的电路绘制成实际的版图，为后续的制版和生产提供根据。
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟测试，验证电路设计的正确性和可行模拟电子系统的设计目标，如性能指标、成本预算等。
详细描写
振荡电路通过正反馈和选频网络，使电路产生自激振荡，常用于信号源、频率合成等领域。
总结词
振荡电路的频率稳定性、波形失真和调节范围是关键参数。
详细描写
频率稳定性表示输出信号的频率准确性，波形失真和调节范围则影响输出信号的质量和可调性。
详细描写
稳定性表示输出电压的变化程度，纹波抑制比和负载调整率则影响输出电压的质量和适应负载变化的能力。
用于测量电压、电流、电阻等参数，确保实验装备的正常运行。
01
实验一
基本放大电路实验
02
实验二
负反馈放大电路实验
03
实验三
滤波器电路实验
实验四：振荡器电路实验· 实验四：振荡器电路实验
01
步骤
02
1. 准备实验器材和工具；
03
2. 根据实验内容搭建电路；
01
3. 连接信号源和测量仪器；
02
4. 进行实验操作并记录数据；
02
01
03
04
05
模拟电子课程设计
题目
01
模拟电子技术基础课程设计
02
要求
设计一个模拟电子课件，用于辅助模拟电子技术基础课程的教学，提高教学质量和效果。
03
内容
课件应包含课程所需的全部知识点，并具有互动性和趣味性，以吸引学生的兴趣和注意力。

，注以重及培将养所系学统知识的用观于念本、专工业程的能的力观。念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 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
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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
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
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半导体元器件的发展
❖1947年 贝尔实验室制成第一只晶体 管
❖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
玫瑰课堂
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，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。
绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡
半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 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。
本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
无杂质
稳定的结构
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2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
计算机或其 它数字系统

A gs i o v s
ii
io

is
Rs
Rs
Ri
vi _
vo
' R o
vo _
vs


RL
io
'
Ro
功率增益 A p
Po Pi
20 lg A v dB
增益的分贝表示形式
20 lg A i dB
10 lg A p dB
输入电阻
若需要提高放大器的带负载能力,即使放大器输出电 压稳定,不受负载变化的影响,则希望 R L R o 若需要得到稳定的输出电流，则希望 R L R o
频率特性
放大器中的电抗性元件对不同频率的信号呈现出不 同的阻抗，使放大器对不同频率的输入信号具有不 同的增益，把放大器这种增益随输入信号频率变化 的特性称为频率特性。 增益：A ( j ) A ( ) e
频率失真为线性失真，失真信号中不 会产生新的频率成分。
线性失真：输出信号中不会产生新的频率成分
非线性失真：输出 信号中会产生新的 频率成分的失真。
A
Xo Xi
is
Rs
Rs
Ri
vi _
vo
' R o

vo _
RL
io
'
Ro
vs

电压增益 A v
vo vi
源电压增益 A vs
vo vs
电流增益 A i i o i i
源电流增益 A is i o i s 互阻增益
Ar v o ii A rs v o i s
ii

is
io
Ro ' 双口网络 v o

物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。 N区自由电 子浓度远高 于P区。
扩散运动 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
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PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内 电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、 自由电子从P区向N 区运动。 漂移运动 因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。
2. P型半导体
多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，
3
在杂质半导体中，温度变化 时，载流子的数目变化吗？少子 与多子变化的数目相同吗？少子 与多子浓度的变化相同吗？
硼（B）
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三、PN结的形成及其单向导电性
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@
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，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。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 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。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 无杂质 稳定的结构

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

解：由式（5-1）可知，
R11=RF／4=100／4=25kΩ R12=RF／5=100／5=20kΩ R13=RF／0.8=100／0.8=125kΩ RP=R11∥R12∥R13∥RF≈9.27kΩ
2019年12月13日6时38分
第5章 运算放大器的应用
2019/12/13 06:38
电路与电子技术
所以运算精度受温度的影
响很大，可采用温度补偿
的方法降低此项误差。
2019年12月13日6时38分
图5.14 利用三极管的对数 特性组成的对数运算电路
第5章 运算放大器的应用
2019/12/13 06:38
电路与电子技术
（中册·模拟电子技术）（第2版）
5.1 运算放大器在信号运算方面的应用
②在运算之前，必须认真调零，才能充分利用对数 放大器的工作范围。从这个观点出发，最好选用偏 置电流及其漂移很小的运算放大器。
if=iC+iR
其输入、输出关系为
2019年12月13日6时38分
第5章 运算放大器的应用
2019/12/13 06:38
电路与电子技术
（中册·模拟电子技术）（第2版）
5.1 运算放大器在信号运算方面的应用
5.1.4 微分运算放大器
将基本积分运算放大器的输入回路电阻与反馈回路 电容的位置相互对换，就组成了简单微分电路，如 图5.10所示。
uo=ui2-ui1
2019年12月13日6时38分
第5章 运算放大器的应用
2019/12/13 06:38
电路与电子技术
（中册·模拟电子技术）（第2版）
5.1 运算放大器在信号运算方面的应用
5.1.3 积分运算放大器