電子電路分析與實踐

《模擬電路分析與實踐》根據(jù)普通高等院校應(yīng)用型本科和高等職業(yè)教育發(fā)展需要，棄舊揚新，由多年從事電子技術(shù)課程教學(xué)改革和實踐的教師與企業(yè)的工程技術(shù)人員合作編寫?！赌M電路分析與實踐》在內(nèi)容的安排上以學(xué)生的"技術(shù)應(yīng)用、能力培養(yǎng)"為主線，以應(yīng)用為目的，以"必需"和"夠用"為度，以講清概念、強化應(yīng)用為重點，以實踐訓(xùn)練模塊的操作引入學(xué)習(xí)內(nèi)容，突出了模擬電路的應(yīng)用性、實踐性，強化了實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

《模擬電路分析與實踐》共分6個項目，內(nèi)容覆蓋面較廣，安排靈活，主要內(nèi)容包括:常用元器件及儀器儀表的使用、小信號基本放大電路的分析與實踐、集成運算放大電路的分析與實踐、功率放大電路的分析與實踐、信號產(chǎn)生電路的分析與實踐、直流穩(wěn)壓電路的分析與實踐，每個項目都有實踐訓(xùn)練模塊和習(xí)題，供讀者實踐操作和練習(xí)。

《模擬電路分析與實踐》可作為普通高等院校本、專科電子、通信、計算機、自控、電氣等專業(yè)的教材，還可作為中等專業(yè)學(xué)校相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為自學(xué)考試或從事電子技術(shù)的工程人員的學(xué)習(xí)用書。

項目1 常用元器件及儀器儀表的使用

任務(wù)1 常用儀器儀表的識別和使用

任務(wù)2 常用電子電路元器件

模塊1 電阻器

電阻器(Resistor)在日常生活中一般直接稱為電阻。是一個限流元件，將電阻接在電路中后，電阻器的阻值是固定的一般是兩個引腳，它可限制通過它所連支路的電流大小。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的，即通過電阻器的瞬時電流與外加瞬時電壓成正比。用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至兩個可移金屬觸點。觸點位置確定電阻體任一端與觸點間的阻值。

模塊2 電容器

電容器通常簡稱其為電容，用字母C表示。定義1:電容器，顧名思義，是'裝電的容器'，是一種容納電荷的器件。英文名稱:capacitor。電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。定義2:電容器，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體(包括導(dǎo)線)間都構(gòu)成一個電容器。

模塊3 電感器

電感器是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲起來的元件。電感器的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，但只有一個繞組。電感器具有一定的電感，它只阻止電流的變化。如果電感器中沒有電流通過，則它阻止電流流過它;如果有電流流過它，則電路斷開時它將試圖維持電流不變。電感器又稱扼流器、電抗器、動態(tài)電抗器。

模塊4 二極管

二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管;它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當(dāng)外加電壓等于零時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。

模塊5 三極管和場效應(yīng)管

半導(dǎo)體三極管又稱"晶體三極管"或"晶體管"。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個能相互影響的PN結(jié)，組成一個PNP(或NPN)結(jié)構(gòu)。中間的N區(qū)(或P區(qū))叫基區(qū)，兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線，分別叫基極B、發(fā)射極E和集電極C，是能起放大、振蕩或開關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器件。

任務(wù)3 常用儀器儀表

模塊1 萬用表

模塊2 示波器

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。

顯示電路包括示波管及其控制電路兩個部分。示波管是一種特殊的電子管，是示波器一個重要組成部 分。示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏3個部分組成。

(1)電子槍

電子槍用于產(chǎn)生并形成高速、聚束的電子流，去轟擊熒光屏使之發(fā)光。它主要由燈絲F、陰極K、控制極G、第一陽極A1、第二陽極A2組成。除燈絲外，其余電極的結(jié)構(gòu)都為金屬圓筒，且它們的軸心都保持在同一軸線上。陰極被加熱后，可沿軸向發(fā)射電子;控制極相對陰極來說是負(fù)電位，改變電位可以改變通過控制極小孔的電子數(shù)目，也就是控制熒光屏上光點的亮度。為了提高屏上光點亮度，又不降低對電子束偏轉(zhuǎn)的靈敏度，現(xiàn)代示波管中，在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏之間還加上一個后加速電極A3。

第一陽極對陰極而言加有約幾百伏的正電壓。在第二陽極上加有一個比第一陽極更高的正電壓。穿過控制極小孔的電子束，在第一陽極和第二陽極高電位的作用下，得到加速，向熒光屏方向作高速運動。由于電荷的同性相斥，電子束會逐漸散開。通過第一陽極、第二陽極之間電場的聚焦作用，使電子重新聚集起來并交匯于一點。適當(dāng)控制第一陽極和第二陽極之間電位差的大小，便能使焦點剛好落在熒光屏上，顯現(xiàn)一個光亮細(xì)小的圓點。改變第一陽極和第二陽極之間的電位差，可起調(diào)節(jié)光點聚焦的作用，這就是示波器的"聚焦"和"輔助聚焦"調(diào)節(jié)的原理。第三陽極是示波管錐體內(nèi)部涂上一層石墨形成的，通常加有很高的電壓，它有三個作用:①使穿過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以后的電子進(jìn)一步加速，使電子有足夠的能量去轟擊熒光屏，以獲得足夠的亮度;②石墨層涂在整個錐體上，能起到屏蔽作用;③電子束轟擊熒光屏?xí)a(chǎn)生二次電子，處于高電位的A3可吸收這些電子。

(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)大都是靜電偏轉(zhuǎn)式，它由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運動。當(dāng)電子在偏轉(zhuǎn)板之間運動時，如果偏轉(zhuǎn)板上沒有加電壓，偏轉(zhuǎn)板之間無電場，離開第二陽極后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子將沿軸向運動，射向屏幕的中心。如果偏轉(zhuǎn)板上有電壓，偏轉(zhuǎn)板之間則有電場，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子會在偏轉(zhuǎn)電場的作用下射向熒光屏的指定位置。

如果兩塊偏轉(zhuǎn)板互相平行，并且它們的電位差等于零，那么通過偏轉(zhuǎn)板空間的，具有速度υ的電子束就會沿著原方向(設(shè)為軸線方向)運動，并打在熒光屏的坐標(biāo)原點上。如果兩塊偏轉(zhuǎn)板之間存在著恒定的電位差，則偏轉(zhuǎn)板間就形成一個電場，這個電場與電子的運動方向相垂直，于是電子就朝著電位比較高的偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)。這樣，在兩偏轉(zhuǎn)板之間的空間，電子就沿著拋物線在這一點上做切線運動。最后，電子降落在熒光屏上的A點，這個A點距離熒光屏原點(0)有一段距離，這段距離稱為偏轉(zhuǎn)量，用y表示。偏轉(zhuǎn)量y與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓Vy成正比。同理，在水平偏轉(zhuǎn)板上加有直流電壓時，也發(fā)生類似情況，只是光點在水平方向上偏轉(zhuǎn)。

(3)熒光屏

熒光屏位于示波管的終端，它的作用是將偏轉(zhuǎn)后的電子束顯示出來，以便觀察。在示波器的熒光屏內(nèi)壁涂有一層發(fā)光物質(zhì)，因而，熒光屏上受到高速電子沖擊的地點就顯現(xiàn)出熒光。此時光點的亮度決定于電子束的數(shù)目、密度及其速度。改變控制極的電壓時，電子束中電子的數(shù)目將隨之改變，光點亮度也就改變。在使用示波器時，不宜讓很亮的光點固定出現(xiàn)在示波管熒光屏一個位置上，否則該點熒光物質(zhì)將因長期受電子沖擊而燒壞，從而失去發(fā)光能力。

涂有不同熒光物質(zhì)的熒光屏，在受電子沖擊時將顯示出不同的顏色和不同的余輝時間，通常供觀察一般信號波形用的是發(fā)綠光的，屬中余輝示波管，供觀察非周期性及低頻信號用的是發(fā)橙黃色光的，屬長余輝示波管;供照相用的示波器中，一般都采用發(fā)藍(lán)色的短余輝示波管。

由于示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型，其垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度為0.86mm/V(約12V電壓產(chǎn)生1cm的偏轉(zhuǎn)量)，所以一般的被測信號電壓都要先經(jīng)過垂直放大電路的放大，再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，以得到垂直方向的適當(dāng)大小的圖形。

模塊3 信號發(fā)生器

信號發(fā)生器是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號的儀器。按信號波形可分為正弦信號、函數(shù)(波形)信號、脈沖信號和隨機信號發(fā)生器等四大類。信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波(含方波)、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。

凡是產(chǎn)生測試信號的儀器，統(tǒng)稱為信號源。

也稱為信號發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號。在測試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備時，為測定電路的一些電參量，如測量頻率響應(yīng)、噪聲系數(shù)，為電壓表定度等，都要求提供符合所定技術(shù)條件的電信號，以模擬在實際工作中使用的待測設(shè)備的激勵信號。當(dāng)要求進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。當(dāng)測試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時，又需使用前沿時間、脈沖寬度和重復(fù)周期已知的矩形脈沖源。并且要求信號源輸出信號的參數(shù)，如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。 信號源可以根據(jù)輸出波形的不同，劃分為正弦波信號發(fā)生器、矩形脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器和隨機信號發(fā)生器等四大類。正弦信號是使用最廣泛的測試信號。這是因為產(chǎn)生正弦信號的方法比較簡單，而且用正弦信號測量比較方便。正弦信號源又可以根據(jù)工作頻率范圍的不同劃分為若干種。

習(xí)題一

項目2 小信號基本放大電路的分析與實踐

任務(wù)1 放大電路的基本知識

運放是運算放大器的簡稱。在實際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。由于早期應(yīng)用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算，故得名"運算放大器"，此名稱一直延續(xù)至今。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，如今絕大部分的運放是以單片的形式存在。現(xiàn)今運放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的行業(yè)當(dāng)中。

模塊1 放大電路的基本概念

模塊2 放大電路的工作狀態(tài)分析

模塊3 放大電路的失真現(xiàn)象分析

任務(wù)2 共發(fā)射極放大電路的分析與實踐

模塊1 擴音機項目中話筒放大器的分析與實踐

模塊2 共發(fā)射極放大電路的工作狀態(tài)分析

任務(wù)3 共集電極放大電路和共基極放大電路

模塊1 電壓跟隨器的分析與實踐

模塊2 共集電極放大電路的工作狀態(tài)分析

模塊3 共基極放大電路的工作狀態(tài)分析

模塊4 三種基本放大電路的性能比較

任務(wù)4 場效應(yīng)管及其放大電路

模塊1 場效應(yīng)管基礎(chǔ)知識

模塊2 場效應(yīng)管放大電路的分析

任務(wù)5 多級放大電路的分析與實踐

模塊1 多級放大電路的分析與實踐

模塊2 多級放大電路的工作狀態(tài)分析

模塊3 多級放大電路的性能指標(biāo)估算

模塊4 放大電路的頻率特性

習(xí)題二

項目3 集成運算放大電路的分析與實踐

任務(wù)1 集成運算放大器的基礎(chǔ)知識

模塊1 集成運算放大器的組成

模塊2 集成運算放大器分類方法

模塊3 集成運算放大器參數(shù)選擇

任務(wù)2 差動放大電路的分析與實踐

模塊1 差動放大電路的分析與實踐

模塊2 差動放大電路的工作狀態(tài)分析

任務(wù)3 負(fù)反饋放大電路的分析與實踐

模塊1 反饋的基本概念

模塊2 負(fù)反饋對放大器性能的影響

模塊3 深度負(fù)反饋放大電路的分析

任務(wù)4 集成運算放大器基本應(yīng)用電路的分析與實踐

模塊1 基本運算電路分析

模塊2 基本運算電路設(shè)計

模塊3 電壓比較電路分析

模塊4 溫度控制器中的電壓比較電路的設(shè)計

習(xí)題三

項目4 功率放大電路的分析與實踐

任務(wù)1 功率放大電路的基礎(chǔ)知識

任務(wù)2 功率放大電路的分析與實踐

模塊1 功率放大電路的設(shè)計

模塊2 無輸出電容互補對稱功率放大電路分析

模塊3 單電源互補對稱功率放大電路分析

任務(wù)3 集成功率放大器的分析與實踐

習(xí)題四

項目5 信號發(fā)生電路的分析與實踐

任務(wù)1 正弦波振蕩電路分析與實踐

模塊1 正弦波振蕩電路分析

模塊2 RC正弦波振蕩電路設(shè)計

模塊3 RC正弦波振蕩電路分析

模塊4 LC正弦波振蕩電路分析

模塊5 石英晶體振蕩電路設(shè)計

模塊6 石英晶體振蕩電路分析

任務(wù)2 非正弦波振蕩電路的分析與實踐

模塊1 矩形波發(fā)生電路分析

模塊2 三角波發(fā)生電路分析

模塊3 鋸齒波發(fā)生電路分析

模塊4 函數(shù)信號發(fā)生電路的設(shè)計

習(xí)題五

項目6 直流穩(wěn)壓電路的分析與實踐

任務(wù)1 直流穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)知識

任務(wù)2 整流濾波電路的分析與實踐

模塊1 整流電路分析

模塊2 濾波電路分析

模塊3 整流濾波電路的設(shè)計

任務(wù)3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的分析與實踐

模塊1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路分析

模塊2 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的設(shè)計

任務(wù)4 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的分析與實踐

模塊1 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路分析

模塊2 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路設(shè)計

任務(wù)5 集成穩(wěn)壓器的分析與實踐

模塊1 集成穩(wěn)壓電路分析

模塊2 連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計

任務(wù)6 開關(guān)型直流穩(wěn)壓電路的分析與實踐

模塊1 開關(guān)型直流穩(wěn)壓電路分析

模塊2 開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(升壓)

習(xí)題六

參考文獻(xiàn)