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一位老师总结的模电重点和难点

同煮山川
工程师
2019-07-07 23:28:31     打赏
在绪论课中，除了简要介绍电子技术的发展及其应用概况，本课程的性质、任务和要求以及基本内容外，还应着重介绍本课程的学习方法。根据以往的经验， 笔者从学习“电路”课程过渡到学习“电子技术基础”课程时，总感到电子电路的分析与计算，不如“电路”课程中那样严格，那样有规律可循，时而忽略这个元 件，时而忽略了那个参数，不好掌握。


因而必须指明本课程是一门技术基础课，着重“技术”二字。在定性分析，搞清概念的基础上，进行定量估算。由于半导体器件参数的分散性，存在 较大的偏差，电阻、电容等元件一般有±５％以上的误差，有的甚至更大。因此，盲目追求严格的计算，意义不大。所以在本课程中，要特别注意进行近似计算和处 理工程问题方法的训练。此外，本课程是一门实践性较强的课程，因此，必须特别强调实验课的重要性，要把理论与实践紧密结合，加强电子技术实践能力和实验研 究能力的培养。


一、放大电路基础


作为本课程的基础，由于课程刚入门，概念较多，又要初步培养分析、计算能力，因此，必须放慢进度，保证足够的学时。


关于半导体的物理基础部分，因“物理”和“化学”两课中一般都已讲过，本课程不必重复，可从晶体的共价键结构讲起。ＰＮ结是重点内容，要求用物理概念讲清ＰＮ结的单向导电性，三极管的电流分配及放大原理。重点掌握二极管与三极管的特性和主要参数。


1、在放大器的三种基本组态（共射、共基、共集）中，应重点掌握共射和共集电路的组成和工作原理。


2、放大器的图解分析法，主要用来确定静态工作点和分析动态工作过程，不要求用它来计算放大倍数。


3、微变等效电路分析法是分析放大器的一个重要工具。H参数的导出，等效电路的建立，受控电源的概念等要让学生牢固地掌握。要使学生能用h参数等效路计算放在器的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。要通过各个教学环节，把上述分析工具应用达到熟练掌握的程度。


4、在放大器的工作点稳定电路的特性分析中，以射极偏置电路为主。但对集电极——基极偏置电路，可以简单地介绍其稳定工作点的物理过程，也 可以组织学生自学。至于用密勒定理来分析此电路，可在习题课中介绍，或指导学生阅读。密勒定理在电子电路的近似分析中有一定的实用价值，不仅在这里应用在 高频特性分析中，由于密勒效应而引出密勒电容一词。在由集成运放组成的积分与微分电路中，也可用密勒定理来解释电路时间常数的扩大与缩小。


5、在介绍射极偏置电路之后，可以顺便引出恒流源，它作为一种电路组成单元，不仅在分立元件电路中常见，在模拟集成电路中使用更为普遍。


6、对于共集电极电路，除讲基本电路外，最好能介绍一下复合自举跟随器，复合管的概念，在功放及电源中要用到；自举的概念也常用于许多实际的电路。


二、场效应管放大器


场效应管是一种单极型器件。这部分内容可以重上讨话结型场效应管及其放大电路，绝缘栅型管及其放大电路可与型场效应管及其放大电路类比研究。


结型场效应管是以PN结为基础的场效应器件。要熟悉它的简单结构和工作原理、特性曲线、主要参数和使用注意点。


对于场效应管放大器，主要讲清偏压电路及其交流放大实质（输入电压对输出电流的控制）。由于器件特性的分散性，在分析表态工作点时，可偏重于公式计算法。在分析它的放大倍数等指标时，则用微变等效电路法。


三、频率特性与多级放大器


1、这部分内容，首先要明确研究放大器频率特性的实际背景，目的、意义，并讲清基本概念，使学生从物理概念理解隔直电容和射极旁路电容对电路低频特性的影响，结电容（扩散电容和势垒电容的总称）和接线电容对电路高频特性的影响。


2、为了简明起见，可以通过ＲＣ高通和ＲＣ低通电路，讨论频率特性的近似分析方法——波特图法。然后，把阻容耦合放大器简化为高通电路和低通电路来分析。


3、当讨论共射电路低频特性时，对低频特性的影响可由输出（发射极旁路电容在输出回路基本上不存在折算的问题、且发射极旁路电容一般远大于 输出耦合电容，故发射极旁路电容在输出回路对低频特性的影响可忽略）、输入回路的时间常数确定（至于发射极旁路电容对低频特性的影响，可把发射极旁路电容 折合到基极电路来处理，由输入回路的时间常数确定），若输入回路与输出回路决定的下限截止彼此相差在四倍以上，则将其中较大者作为放大器的下限频率。


4、讨论电路高频特性时，重点讨论混合∏型等效电路和三极管的高频参数。


5、单级放大器的瞬态特性可以不作要求。


6、RC耦合多级放大器主要计算其电压放大倍数，在计算过程中，要注意级间的相互影响，要让学生掌握一种重要关系，即前级的输出电阻就是后级信号源的内阻，而后级的输入电阻就是前级的负载。对多级放大器的频率响应，能定性地了解级数愈多频带愈窄即可。


四、反馈放大器与正弦波振荡器


反馈是电子技术中的重点和难点内容。


1、首先，通过射极偏置放大电路建立反馈的概念（实际上，在第一章讨论工作点稳定时，即开始引入反馈的概念），然后从这个特例抽象为一般方 框图，从而导出放大倍数的一般表达式。能利用瞬时极性法判别正、负反馈及四种类型的反馈电路及其特点，能解释负反馈对放大器性能的影响。


2、由于工程实际中，负反馈放大器通常满足深度负反馈条件，故关于负反馈放大器放大倍数的定量分析，以在深度负反馈条件下，进行近似估算为主。


3、负反馈放大器的方框图分析法，一般作为加深加宽的内容，这部分内容可以不讲。


4、关于负反馈放大器的稳定问题，首先可介绍产生自激的原因，自激振荡的条件，然后用定性的概念介绍消除自激振荡的方法。如在放大器的级间基极到地或在三极管的集电极——基极间接入小电容C或接入RC串联电路，主要从破坏振荡条件来解释。这部分内容也可作为自学处理。


5、正弦波振荡器以阐明产生振荡的原理为主，重点掌握振荡器的相位平衡和振幅平衡条件。对于RC和LC振荡器，可选一种（如RC桥式电路）为重点，其他类型可略作介绍。这部分主要要求学生弄清电路的组成，掌握正确判断正反馈的方法及振荡频率的计算。


五、功率放大器


本章的主线是功率、效率和非线性失真三方面的问题。三者之间是有矛盾的，要通过具体电路来阐明解决矛盾的思路与措施。要熟悉放大器的三种工 作状态——甲类、乙类和甲乙类的工作特点。互补对称功率放大电路是本章的重点内容，在射极输出器的基础上进行与定量的分析。复合互补对称功率放大电路作为 加深加宽的内容（复合管的概念在复合射极输出器中介绍，不能两处落空）。


六、集成运算放大器及其应用


本章是模拟电子技术的重点内容和发展方向。


1、首先，通过理想运算放大器来建立基本概念。要从工程实际出发，提出多级直接耦合放大器输出电压的随机波动性，由此引出零点漂移的概念，以及抑制零点漂浮移的措施。


2、差动式放大器是多级直接耦合放大器的重要组成单元，除了应掌握其工作原理外，还应注意计算各项指标。


3、集成运算放大器以一种典型电路（如741）为例分析即可，分析时要了解各组成部分的工作原理，对于新型电路的内部单元，可以有重点地予 以介绍，指明发展方向。重点放在各主要技术指标的含义和使用注意事项，以便于在设计电路时，正确选择型号。由于工艺水平的提高，实际的集成运放我与理想运 放接近，故在分析运算电路时，常把实际运放看作理想运放，这样能使分析过程简便有效。同时，也应指出，非理想参数将使运算结果带来误差。


4、在分析集成运放的线性应用电路时，应抓住“虚短”，“虚断”这两个基本概念。只要集成运放在线性范围内工作，下列两条重要结论具有普遍的意义。


a、因为输出电压有限，而开环差模放大倍数可视为无穷大，所以输入电压约为零或两输入端视为“虚短”。


b、因为集成运放输入电阻可视为无穷大的，而输入电压有限，所以，两端输入端之间不取用电流，即输入端视为“虚断”。抓住这两条结论，对分析各种线性应用电路将十分灵活、简便，要求学生熟练掌握。


5、对于集成运放的线性应用电路，要求重点掌握比例器、加法器、积分器、有源滤波器等。


6、直流稳压电源


单相桥式整流电容滤波稳压电路是本章所要讨论的典型电路。稳压部分以带放大器的串联反馈式稳压电路为重点，介绍其稳压原理，并计论有关参数的选择计算。关于稳压性能的进一步改善措施，可留给学生自己阅读。


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