本书针对应用型本科电气信息类专业的教学特点编写而成,内容安排上兼顾基础性和先进性,理论联系实际,强调工程应用。主要内容包括:半导体二极管及其应用电路;双极结型晶体管及其基本放大电路;场效应晶体管及其放大电路;放大电路的频率响应;输出级和功率放大电路;多级放大电路和集成运算放大器;放大电路中的反馈;信号的运算与处理电路;信号的产生与变换电路;直流稳压电源等。
本书可作为应用型本科电气信息类专业的教学用书,也可供从事电子技术工作的工程技术人员参考。
模拟电子技术基础是电气信息类专业的一门技术基础课程,主要学习半导体器件的特性与选型,含有半导体器件电路的分析、设计与应用。本课程是本科电气信息类专业在电子技术方面入门性质的技术基础课,它的任务是学生通过学习模拟电子技术方面的基本概念、基本原理、基本分析方法及基本应用,能够比较系统地掌握常用电子元器件的工作原理、电子电路的分析与设计方法,为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。
针对高等工程教育进一步强化学生工程应用能力培养的要求以及应用型本科电气信息类专业的教学特点,本书以“保证基础、突出应用”为基本原则,在内容组织上注重理论联系实际,简化理论推导,注重物理概念讲解,强调工程应用。内容撰写由浅入深,由易到难,循序渐进,并以服务于培养目标为出发点,在构建具有特色的应用型电子技术课程教材体系方面进行了探索和尝试。具体的做法简述如下:
1)从电子系统的角度,引入电子电路的作用,为学生在复杂的应用问题中选择合适的电子电路建立基本思路。
2)注重与前后课程的知识衔接,尤其是对前面数学和电路等课程中所学方法的应用。
3)分散难点,循序渐进。例如,在第1~6章以介绍常用半导体器件和基本放大电路为主线,系统介绍了电子电路的时域和频域分析方法,第1~3章均以一类半导体器件及其基本电路单独成章,便于学习和掌握,在第1章半导体二极管及其应用电路中引入了小信号等效电路法,利于学生加深对这种基本方法的理解,在第3章以MOS场效应晶体管为切入点,并采用内部结构和外部特性相结合的方式,介绍了场效应晶体管的工作原理和应用。
4)在每章开始,配有引言,以引出问题,在每章结束,有本章小结,以总结本章主要知识点。同时,在各章均有大量结合应用的例题供学生参考。
5)本书配套7个附录,在机械工业出版社教育服务网(http://www.cmpedu.com)上提供下载。这些附录分别是附录A:二极管1N4148数据手册;附录B:稳压二极管IN5333IN5388主要参数;附录C:三极管2N3904数据手册;附录D:场效应晶体管2N435数据手册;附录E:集成运算放大器LM324数据手册;附录F:电子设计常用元器件外形及符号;附录G:Multisim在电子线路分析中的应用。结合正文中的例题,学生可以学会半导体器件的选型方法。
6)每章安排了Multisim仿真习题,学生在课程学习过程中可作为课外练习,课程结束后可作为大作业提交。
本书是国家和省级一流专业建设、卓越工程师计划、省级精品课程建设等多年教学研究和改革的成果总结。
王晓兰担任本书主编并负责统稿,书中正文由王晓兰、杨新华编写,例题由杨新华、李晓英编写,习题由吴丽珍、缑新科编写,曾贤强老师为习题编写做了大量工作,谢兴锋老师整理了Multisim仿真练习,课程组的其他老师提供了大量资料。在此,编者向为本书的出版付出辛勤劳动的各位老师表示衷心的感谢。
由于能力和水平有限,书中难免存在疏漏和不妥之处,恳请各位读者多加指正。编者电子邮箱:WangZT@Lutcn。
编者
绪论1
第1章半导体二极管及其应用电路8
1.1半导体基础知识8
1.1.1半导体材料8
1.1.2本征半导体9
1.1.3杂质半导体10
1.2PN结及其特性12
1.2.1PN结12
1.2.2PN结的特性12
1.3二极管15
1.3.1二极管的几种常见结构15
1.3.2二极管的电压电流特性及主要
参数16
1.4二极管应用电路的分析18
1.4.1二极管的分段线性化模型20
1.4.2二极管的小信号模型及其
应用22
1.4.3二极管应用电路举例25
1.5其他类型的二极管27
1.5.1稳压管及其基本应用电路28
1.5.2变容二极管30
1.5.3发光二极管30
1.5.4光电二极管31
1.5.5太阳能电池32
本章小结32
思考题33
习题33
第2章双极结型晶体管及其基本放大
电路36
2.1双极结型晶体管36
2.1.1双极结型晶体管的结构及类型37
2.1.2双极结型晶体管的电流放大
作用38
2.1.3双极结型晶体管的电压电流
特性40
2.1.4双极结型晶体管的主要参数42
2.2放大电路的作用和主要性能指标43
2.2.1放大电路的作用44
2.2.2放大电路的主要性能指标44
2.2.3放大电路模型48
2.3共射极放大电路的工作原理50
2.3.1共射极放大电路的工作原理及
波形分析50
2.3.2共射极放大电路的组成及各
元器件的作用51
2.4放大电路的分析52
2.4.1直流通路和交流通路52
2.4.2图解分析法53
2.4.3小信号模型分析法59
2.5放大电路静态工作点的稳定64
2.5.1温度对静态工作点的影响65
2.5.2静态工作点稳定电路65
2.6共集电极和共基极放大电路68
2.6.1共集电极放大电路68
2.6.2共基极放大电路70
2.6.3基本放大电路三种接法的比较71
2.7晶体管基本放大电路的派生电路73
2.7.1复合管放大电路73
2.7.2共射共基放大电路74
2.7.3共集共基放大电路75
本章小结75
思考题77
习题77
第3章场效应晶体管及其放大电路83
3.1金属氧化物半导体场效应晶体管83
3.1.1N沟道增强型场效应晶体管83
3.1.2N沟道耗尽型场效应晶体管87
3.2结型场效应晶体管88
3.3场效应晶体管的主要参数和特性
比较91
3.3.1场效应晶体管的主要参数91
3.3.2各种场效应晶体管的特性比较92
3.4场效应晶体管基本放大电路93
3.4.1场效应晶体管放大电路的静态
分析94
3.4.2场效应晶体管的低频小信号
模型 94
3.4.3场效应晶体管放大电路的动态
分析95
3.5场效应晶体管和双极结型晶体管及其
放大电路的比较97
本章小结99
思考题99
习题100
第4章放大电路的频率响应103
4.1频率响应概述103
4.2RC电路的频率响应104
4.2.1RC低通电路的频率响应104
4.2.2RC高通电路的频率响应106
4.3双极结型晶体管的高频等效模型107
4.3.1双极结型晶体管的混合Π形
等效模型107
4.3.2双极结型晶体管混合Π形等效
模型的主要参数108
4.3.3双极结型晶体管电流放大系数
β的频率响应 109
4.3.4双极结型晶体管混合Π形等效
模型的简化111
4.4场效应晶体管的高频小信号模型112
4.5单级放大电路的频率响应113
4.5.1单级放大电路的中频响应113
4.5.2单级放大电路的高频响应114
4.5.3单级放大电路的低频响应115
4.5.4单级放大电路的频率响应118
4.5.5放大电路频率响应的改善和增益
带宽积120
4.6多级放大电路的频率响应121
本章小结123
思考题124
习题124
第5章输出级和功率放大电路127
5.1功率放大电路概述127
5.1.1功率放大电路的要求127
5.1.2放大电路的工作状态128
5.1.3放大电路提高效率的途径129
5.2乙类互补功率放大电路131
5.2.1乙类互补功率放大电路的组成131
5.2.2乙类互补功率放大电路的分析132
5.2.3乙类互补功率放大电路中晶体管
的选择134
5.3甲乙类互补功率放大电路135
5.3.1甲乙类双电源互补功率放大
电路136
5.3.2甲乙类单电源互补功率放大
电路137
5.4功率放大电路的安全运行137
5.4.1功率晶体管的散热137
5.4.2功率晶体管的二次击穿139
5.4.3功率晶体管的安全工作区140
5.5功率放大电路的应用140
5.5.1分立元器件构成的功率放大
电路140
5.5.2集成功率放大电路分析141
5.5.3集成功率放大电路的主要性能
指标143
5.5.4集成功率放大电路的应用143
本章小结145
思考题146
习题147
第6章多级放大电路和集成运算
放大器150
6.1多级放大电路的耦合方式与集成运算
放大器简介150
6.1.1多级放大电路的耦合方式150
6.1.2集成运算放大器简介152
6.2集成放大电路中的电流源153
6.2.1几种常见的电流源153
6.2.2电流源在集成放大电路中的
应用 156
6.3差分放大电路157
6.3.1直接耦合多级放大电路的零点
漂移157
6.3.2差分放大电路的组成及静态
分析159
6.3.3差分放大电路的输入输出方式
及主要指标计算160
6.4多级放大电路及简单集成运算
放大器166
6.4.1多级放大电路166
6.4.2简单集成运算放大器169
6.5集成运算放大器的主要技术指标
及其选择172
6.5.1集成运算放大器的主要性能
指标172
6.5.2集成运算放大器的低频等效
电路174
6.5.3集成运算放大器的分类174
6.5.4集成运算放大器的选择176
6.6集成运算放大器的传输特性及理想
运算放大器的分析依据 176
6.6.1集成运算放大器的电压传输
特性176
6.6.2理想运算放