模拟电子技术基础清华大学 华成英全套完整版演示课件

第一章 半导体基础知识
武汉理工大学 信息工程学院 电子技术基础课程组
模拟电子技术——电子技术基础精品课程
引言
• 什么是电子技术
– 电子技术就是研究电子器件、电子电路及其应 用的科学技术。
• 电子技术课程体系（一年内学完）
– 模拟电子技术基础 – 模拟电子技术实验 – 模拟电子技术课程设计 – 数字电子技术基础 – 数字电子技术实验 – 数字电子技术课程设计
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
上页 下页
1.3 电子系统与信号
• 抓好三基学习
– （基本概念、基本放大电路、基本分析方法）
• 内容繁杂
– 新概念很多，一会讲到这，一会讲到那，不知 道怎么回事，而且它分析问题的方法与以前不 同。所以大家学习时，紧扣基本概念，熟练掌 握这门课的分析方法
图解分析法 微变等效电路分析法
上页 下页
引言
• 作业问题
– 每周三交作业，只改1/2，作业1/3不交者不能 参加考试。
• 实验问题
– 找实验老师商定实验时间，一般5周后开始做实 验，
– 实验前要求写好预习报告，预习报告内容
• 本次实验名称 • 实验目的 • 实验电路原理 • 实验步骤
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
上页 下页
1.1 电子技术发展简史
二、电子学的发展——集成电路 1959年，美国TI公司的科尔比（Jack S. Kilby）、美国仙童 公司的诺伊斯（Noyis）将平面技术、照相腐蚀技术和布线 技术组合起来，制成了人类历史上第一片集成电路样品。集 成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶 段。
大家了解课程结构，介绍学习内容、重点章节。
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础

1. LC并联网络的选频特性
理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且 阻抗无穷大。 1 谐振频率为 f 0 2 π LC 在损耗较小时，品质因数及谐振频率
1 L 1 Q ，f 0 R C 2 π LC
损耗
在f＝f0时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电 阻为多少？
华成英 hchya@
二、RC正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路
四、石英晶体正弦波振荡电路
华成英 hchya@
一、正弦波振荡的条件和电路的组成
1. 正弦波振荡的条件
无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路 中引入的是正反馈，且振荡频率可控。

常合二为一
4、分析方法
1) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否 可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。
华成英 hchya@
相位条件的判断方法：瞬时极性法



Ui ( f f 0 )

为什么用分立元 件放大电路
C1是必要的吗？ 特点： 易振，波形较好；耦合不紧密， 损耗大，频率稳定性不高。
为使N1、N2耦合紧密，将它们合二为一，组成电感反馈式 电路。 如何组成？
华成英 hchya@
3. 电感反馈式电路

Uf
华成英 hchya@
4、集成运放的非线性工作区
电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈
无源网络
理想运放工作在非线性区的特点： 1) 净输入电流为0 2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM

模拟电子技术基本教程华成 英主编
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿

1. 正常工作； 2. C开路； 3. RL开路； 4. D1和C同时开路。
18
模拟电子技术基础
§10.4 稳压管稳压电路
一、稳压电路的性能指标 二、稳压管稳压电路
19
模拟电子技术基础
一、稳压电路的性能指标
1. 输出电压 2. 输出电流 3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
V)0.45U2 RL
考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管 的极限参数应满足：
I F
1.1
0.45U 2 RL
U R 1.1 2U 2
与半波整流电 路对二极管的
要求相同
10
模拟电子技术基础
§10.3 滤波电路
一、电容滤波电路 二、电感滤波电路源自三、倍压整流电路11模拟电子技术基础
一、电容滤波电路
3
模拟电子技术基础
§10.2 单相整流电路
一、对整流电路要研究的问题 二、单相半波整流电路 三、单相桥式整流电路
4
模拟电子技术基础
一、对整流电路要研究的问题
对整流电路要研究清楚以下问题： 1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压
3.电容的选择及UO（AV）的估算
当 R L C(3～ 5)T 2时U ， O(A 1 V .2 )U 2 。 C的耐压值应1大.1于2U2。
4.优缺点
若负载开路 UO（AV）＝？
简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。
15
模拟电子技术基础

V＝10V，ID≈ 50mA
26 5 rd = ( )Ω = 0.52Ω，I d ≈ ( )mA = 9.6mA 50 0.52
在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！
32
第四讲
晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
2. 伏安特性受温度影响
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
25
三、二极管的等效电路
1. 将伏安特性折线化
理想 二极管 导通时i与u成 线性关系
理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
近似分析 中最常用
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加 剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。
PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动， 有利于漂移运动，形成漂移电 流。由于电流很小，故可近似 认为其截止。
20
四、PN结的电容效应
1. 势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生 变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放 电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。 2. 扩散电容 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载 流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和 释放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。 结电容： C j = Cb + Cd 结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定 程度，则失去单向导电性！
8
四、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。

考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
整理ppt
12
第一章 半导体二极管和三极管
整理ppt
13
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
整理ppt
14
§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
➢ 故障的判断与排除方法
➢ EDA软件的应用方法
整理ppt
9
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。
➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。
➢ 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。
他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为
模拟电子技术基础
清华大学 华成英
整理ppt
1
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
整理ppt
2
一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不 入”，应用广泛！

>100000
封装好的集成电路
课程的教学方法
模电——“魔”电 特点：电路形式多、公式多、工程性强 教学方法： 课堂讲课 ——每章小结 ——自我检测题
——作业 ——作业反馈
——实验 ——答疑
总成绩＝期末（70％）＋平时（30％） 平时：作业、课堂、实验等
教材：《模拟电子技术基础》，李国丽王涌李如 春主编，高等教育出版社，国家级十二 五规划教材
就在这个过程中，爱迪生还发现了一 个奇特 的现象：一块烧红的铁会散发出电子云。后人 称之为爱迪生效应，但当时不知道利用这一效 应能做些什么。
1904年，英国发明家弗莱明在真空中加热的 电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一 只电子管，称为二极管。
1906 年，美国发明家德福雷斯特，在二极管 的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而 发明了第一只真空三极管，建树了早期电子技 术上最重要的里程碑——电子工业真正的诞生 起点 。
2000年10月10日，基尔比 与另外两位科学家共同分享 诺贝尔物理学奖。
获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
1959年7月30日，硅谷的仙童半导体公司的诺依斯 采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到 一项发明专利 ，题为“半导体器件——导线结构”； 时间比基尔比晚了半年，但确实是后来微电子革命的 基础。
1959年仙童制造的IC
诺依斯
1971年：全球第一个微处理器4004由Intel 公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有 2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米， 每秒运算6万次。也就是说，一粒米大小的芯片 内核，其功能居然与世界上第一台计算机—— 占地170平方米的、拥有1.8万个电子管的 “爱