电子电路分析与实践

《模拟电路分析与实践》根据普通高等院校应用型本科和高等职业教育发展需要，弃旧扬新，由多年从事电子技术课程教学改革和实践的教师与企业的工程技术人员合作编写。《模拟电路分析与实践》在内容的安排上以学生的"技术应用、能力培养"为主线，以应用为目的，以"必需"和"够用"为度，以讲清概念、强化应用为重点，以实践训练模块的操作引入学习内容，突出了模拟电路的应用性、实践性，强化了实际应用能力的培养。

《模拟电路分析与实践》共分6个项目，内容覆盖面较广，安排灵活，主要内容包括:常用元器件及仪器仪表的使用、小信号基本放大电路的分析与实践、集成运算放大电路的分析与实践、功率放大电路的分析与实践、信号产生电路的分析与实践、直流稳压电路的分析与实践，每个项目都有实践训练模块和习题，供读者实践操作和练习。

《模拟电路分析与实践》可作为普通高等院校本、专科电子、通信、计算机、自控、电气等专业的教材，还可作为中等专业学校相关专业的教材，也可作为自学考试或从事电子技术的工程人员的学习用书。

项目1 常用元器件及仪器仪表的使用

任务1 常用仪器仪表的识别和使用

任务2 常用电子电路元器件

模块1 电阻器

电阻器(Resistor)在日常生活中一般直接称为电阻。是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。用于分压的可变电阻器。在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。

模块2 电容器

电容器通常简称其为电容，用字母C表示。定义1:电容器，顾名思义，是'装电的容器'，是一种容纳电荷的器件。英文名称:capacitor。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2:电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器。

模块3 电感器

电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器具有一定的电感，它只阻止电流的变化。如果电感器中没有电流通过，则它阻止电流流过它;如果有电流流过它，则电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。

模块4 二极管

二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管;它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

模块5 三极管和场效应管

半导体三极管又称"晶体三极管"或"晶体管"。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP(或NPN)结构。中间的N区(或P区)叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

任务3 常用仪器仪表

模块1 万用表

模块2 示波器

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部 分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。

(1)电子枪

电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流，去轰击荧光屏使之发光。它主要由灯丝F、阴极K、控制极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。除灯丝外，其余电极的结构都为金属圆筒，且它们的轴心都保持在同一轴线上。阴极被加热后，可沿轴向发射电子;控制极相对阴极来说是负电位，改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数目，也就是控制荧光屏上光点的亮度。为了提高屏上光点亮度，又不降低对电子束偏转的灵敏度，现代示波管中，在偏转系统和荧光屏之间还加上一个后加速电极A3。

第一阳极对阴极而言加有约几百伏的正电压。在第二阳极上加有一个比第一阳极更高的正电压。穿过控制极小孔的电子束，在第一阳极和第二阳极高电位的作用下，得到加速，向荧光屏方向作高速运动。由于电荷的同性相斥，电子束会逐渐散开。通过第一阳极、第二阳极之间电场的聚焦作用，使电子重新聚集起来并交汇于一点。适当控制第一阳极和第二阳极之间电位差的大小，便能使焦点刚好落在荧光屏上，显现一个光亮细小的圆点。改变第一阳极和第二阳极之间的电位差，可起调节光点聚焦的作用，这就是示波器的"聚焦"和"辅助聚焦"调节的原理。第三阳极是示波管锥体内部涂上一层石墨形成的，通常加有很高的电压，它有三个作用:①使穿过偏转系统以后的电子进一步加速，使电子有足够的能量去轰击荧光屏，以获得足够的亮度;②石墨层涂在整个锥体上，能起到屏蔽作用;③电子束轰击荧光屏会产生二次电子，处于高电位的A3可吸收这些电子。

(2)偏转系统

示波管的偏转系统大都是静电偏转式，它由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。当电子在偏转板之间运动时，如果偏转板上没有加电压，偏转板之间无电场，离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动，射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压，偏转板之间则有电场，进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。

如果两块偏转板互相平行，并且它们的电位差等于零，那么通过偏转板空间的，具有速度υ的电子束就会沿着原方向(设为轴线方向)运动，并打在荧光屏的坐标原点上。如果两块偏转板之间存在着恒定的电位差，则偏转板间就形成一个电场，这个电场与电子的运动方向相垂直，于是电子就朝着电位比较高的偏转板偏转。这样，在两偏转板之间的空间，电子就沿着抛物线在这一点上做切线运动。最后，电子降落在荧光屏上的A点，这个A点距离荧光屏原点(0)有一段距离，这段距离称为偏转量，用y表示。偏转量y与偏转板上所加的电压Vy成正比。同理，在水平偏转板上加有直流电压时，也发生类似情况，只是光点在水平方向上偏转。

(3)荧光屏

荧光屏位于示波管的终端，它的作用是将偏转后的电子束显示出来，以便观察。在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质，因而，荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度。改变控制极的电压时，电子束中电子的数目将随之改变，光点亮度也就改变。在使用示波器时，不宜让很亮的光点固定出现在示波管荧光屏一个位置上，否则该点荧光物质将因长期受电子冲击而烧坏，从而失去发光能力。

涂有不同荧光物质的荧光屏，在受电子冲击时将显示出不同的颜色和不同的余辉时间，通常供观察一般信号波形用的是发绿光的，属中余辉示波管，供观察非周期性及低频信号用的是发橙黄色光的，属长余辉示波管;供照相用的示波器中，一般都采用发蓝色的短余辉示波管。

由于示波管的偏转灵敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型，其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V(约12V电压产生1cm的偏转量)，所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大，再加到示波管的垂直偏转板上，以得到垂直方向的适当大小的图形。

模块3 信号发生器

信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源。

也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。 信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。

习题一

项目2 小信号基本放大电路的分析与实践

任务1 放大电路的基本知识

运放是运算放大器的简称。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名"运算放大器"，此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多，广泛应用于几乎所有的行业当中。

模块1 放大电路的基本概念

模块2 放大电路的工作状态分析

模块3 放大电路的失真现象分析

任务2 共发射极放大电路的分析与实践

模块1 扩音机项目中话筒放大器的分析与实践

模块2 共发射极放大电路的工作状态分析

任务3 共集电极放大电路和共基极放大电路

模块1 电压跟随器的分析与实践

模块2 共集电极放大电路的工作状态分析

模块3 共基极放大电路的工作状态分析

模块4 三种基本放大电路的性能比较

任务4 场效应管及其放大电路

模块1 场效应管基础知识

模块2 场效应管放大电路的分析

任务5 多级放大电路的分析与实践

模块1 多级放大电路的分析与实践

模块2 多级放大电路的工作状态分析

模块3 多级放大电路的性能指标估算

模块4 放大电路的频率特性

习题二

项目3 集成运算放大电路的分析与实践

任务1 集成运算放大器的基础知识

模块1 集成运算放大器的组成

模块2 集成运算放大器分类方法

模块3 集成运算放大器参数选择

任务2 差动放大电路的分析与实践

模块1 差动放大电路的分析与实践

模块2 差动放大电路的工作状态分析

任务3 负反馈放大电路的分析与实践

模块1 反馈的基本概念

模块2 负反馈对放大器性能的影响

模块3 深度负反馈放大电路的分析

任务4 集成运算放大器基本应用电路的分析与实践

模块1 基本运算电路分析

模块2 基本运算电路设计

模块3 电压比较电路分析

模块4 温度控制器中的电压比较电路的设计

习题三

项目4 功率放大电路的分析与实践

任务1 功率放大电路的基础知识

任务2 功率放大电路的分析与实践

模块1 功率放大电路的设计

模块2 无输出电容互补对称功率放大电路分析

模块3 单电源互补对称功率放大电路分析

任务3 集成功率放大器的分析与实践

习题四

项目5 信号发生电路的分析与实践

任务1 正弦波振荡电路分析与实践

模块1 正弦波振荡电路分析

模块2 RC正弦波振荡电路设计

模块3 RC正弦波振荡电路分析

模块4 LC正弦波振荡电路分析

模块5 石英晶体振荡电路设计

模块6 石英晶体振荡电路分析

任务2 非正弦波振荡电路的分析与实践

模块1 矩形波发生电路分析

模块2 三角波发生电路分析

模块3 锯齿波发生电路分析

模块4 函数信号发生电路的设计

习题五

项目6 直流稳压电路的分析与实践

任务1 直流稳压电路的基础知识

任务2 整流滤波电路的分析与实践

模块1 整流电路分析

模块2 滤波电路分析

模块3 整流滤波电路的设计

任务3 稳压管稳压电路的分析与实践

模块1 稳压管稳压电路分析

模块2 并联型稳压电路的设计

任务4 串联型直流稳压电路的分析与实践

模块1 串联型直流稳压电路分析

模块2 串联型直流稳压电路设计

任务5 集成稳压器的分析与实践

模块1 集成稳压电路分析

模块2 连续可调直流稳压电源设计

任务6 开关型直流稳压电路的分析与实践

模块1 开关型直流稳压电路分析

模块2 开关型直流稳压电源的设计(升压)

习题六

参考文献