1.2 模擬電路基本知識

1.2.1 知識要點

1.熟悉二極管、三極管的基本特性

（1）晶體二極管（簡稱二極管）就是由一個PN結構成，由P區接出的引線為二極管的正極，由N區接出的引線為二極管的負極。二極管的文字符號為VD，圖形符號如圖1-2所示。帶箭頭的一端為二極管的正極，帶豎線的一端為二極管的負極。

圖1-2 二極管的圖形符號

圖1-3 硅與鍺二極管的伏安特性曲線

（2）二極管具有單向導電特性，只允許電流從正極流向負極，而不允許電流從負極流向正極。二極管的伏安特性是在外加電壓的作用下，二極管電流變化規律的曲線，圖1-3畫出了較為典型的硅與鍺二極管的伏安特性曲線。由圖1-3可見，它有正向特性和反向特性兩部分。

（3）晶體三極管^[2]是由2個PN結構成，這兩個PN結分別稱為發射結和集電結。三極管分為NPN型與PNP型兩大類，無論NPN型或PNP型三極管，都有三個區域，有三個電極。三個區域分別叫做集電區、基區、發射區；每個區域分別引出一根導線作為電極，它們分別叫做集電極c、基極b、發射極e。

（4）三極管的電流放大系數也稱放大倍數，是反映三極管放大能力強弱的參數。它是指三極管集電極電流的變化量與基極電流的變化量之比，一般用h_FE或β表示。

（5）三極管具有放大作用的外部條件是：發射結加正向偏置電壓，集電結加反向偏置電壓。

（6）三極管的輸出特性曲線簇如圖1-4所示。在應用中，常把輸出特性曲線簇分為3個工作區，即截止區、飽和區和放大區。它們分別對應于三極管的3種工作狀態。當三極管用來放大信號時，三極管工作在放大狀態；當三極管用于開關電路中時，三極管的一個工作狀態就是截止狀態，另一個工作狀態是飽和狀態。

圖1-4 三極管的輸出特性曲線簇

2.熟悉共發射極基本放大電路的組成，掌握放大電路的工作原理及兩種工作狀態

（1）共發射極基本放大電路如圖1-5所示，圖1-5中V（晶體三極管）是整個放大電路的核心元件的，其作用是電流放大；+V_CC是整個放大電路正常工作的直流電源，它通過電阻器R_b向發射結提供正偏電壓，通過電阻器R_c向集電結提供反偏電壓；R_b稱為基極偏置電阻，由它決定基極直流電流I_b（I_b通常稱為偏置電流），R_b必須取適當的值，從而保證晶體管處于正常工作狀態；集電極負載電阻R_c，它的作用是將集電極電流的變化轉換成集電極電壓的變化；耦合電容C₁和C₂起隔直流、耦合交流的作用，在低頻放大電路中，C₁、C₂通常采用電解電容。值得注意的是，電解電容是有極性的，其正極應接直流高電位。

圖1-5 共發射極基本放大電路

（2）晶體三極管放大電路的基本原理是用基極電流的微小變化控制集電極電流發生較大的變化，將交流信號疊加在直流信號之上，由于交流信號的變化，引起直流信號的變化；再通過負載電阻，將直流信號的變化轉化為交流信號的變化。因此，三極管放大電路是一種能量轉換器，它不可能創造能量。其中的三極管就是起這種轉換作用，由于輸入信號電壓使基極電流發生微小的變化，從而引起集電極電流發生較大的變化，通過輸出電容，在負載電阻得到比輸入信號大得多的輸出電壓，這就相當于放大了基極電流和輸入信號電壓。

（3）放大電路通常具有靜態和動態兩種工作狀態。靜態是指輸入信號為零時，直流電源給三極管的各個電極提供一個合適的直流工作電壓，使三極管工作在放大區；也就是說三極管放大的外部條件是發射結正偏，集電結反偏；動態是指在放大電路的輸入端加上輸入信號后，主要分析放大電路對信號的放大能力。

3.熟悉振蕩電路組成，掌握幾種常見的正弦波振蕩電路

（1）振蕩電路與放大電路不同，振蕩電路是一種在沒有外加交流輸入信號的情況下，把直流電源提供的電能轉變成交流電能輸出的電子電路。一般振蕩電路由放大、正反饋、選頻與穩幅電路四部分組成，如圖1-6所示。

圖1-6 正弦波振蕩電路組成框圖

（2）幾種常見的正弦波振蕩電路的特點及振蕩頻率見表1-1。

表1-1 幾種常見的正弦波振蕩電路的特點及振蕩頻率

4.熟悉濾波器的作用和種類，掌握幾種常見的濾波器電壓傳輸特性

（1）濾波器是一種對選頻特性要求較高的選頻網絡，其原理是利用電路的幅頻特性，其通帶的范圍設為有用信號的范圍，而把其他頻譜成分過濾掉。根椐電路的幅頻特性可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器4種；根椐濾波器的作用一般分為信號濾波器和電源濾波器兩種；根椐濾波器的結構不同，常用的濾波器一般分為陶瓷濾波器和聲表面波濾波器兩種。

（2）信號濾波器是用來從輸入信號中過濾出有用信號濾除無用信號和噪聲干擾。而電源濾波器則是用來穩定電源的輸出電壓，基本可以理解為阻礙交流，導通直流。如果是交流電源，則通帶是某一單一頻率。兩者區別：信號濾波器用來過濾信號，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩定。

（3）陶瓷濾波器是用鈦酸鉛、鋯酸鉛等材料制成的。陶瓷濾波器按幅頻特性也分帶阻濾波器（又稱陷波器）、帶通濾波器（又稱濾波器）兩類，主要用于選頻網絡、中頻調諧、鑒頻和濾波等電路中，達到分隔不同頻率電流的目的。

（4）聲表面波濾波器簡稱SAWF（SAW），它是在壓電晶體基片上經蒸發形成兩對金屬叉指電極（換能器）而成。當外加信號的頻率等于聲表面波濾波器的固有設計頻率時，產生的聲波最強，傳輸的效率最高。因此，它廣泛用于各種通信及視聽設備的射頻和中頻濾波電路中，如彩電的高頻調諧器與中放電路之間，作中頻選頻濾波之用。

5.了解穩壓二極管的穩壓特性，熟悉串聯型穩壓電路、集成穩壓器和開關型集成穩壓器

（1）穩壓二極管是一種用于穩壓、工作于反向擊穿狀態的特殊二極管，它的伏安特性曲線，如圖1-7所示。從特性曲線上可以看出，其正向特性與普通半導體二極管沒有什么差異，但反向特性卻有很大的差異。普通二極管在反向電壓的作用下，當電壓增加到一定數值時，其反向電流會迅猛上升，使二極管擊穿，以致發熱燒毀。產生這種現象的原因是普通二極管最大耗散功率不夠，無法在擊穿區工作。

圖1-7 穩壓二極管的伏安特性曲線

（2）串聯型穩壓電路的調整器件是晶體三極管，其電路形式多為帶有放大環節的串聯穩壓電路，如圖1-8a所示。它主要由四大部分組成：取樣電路、基準電路、比較放大電路和調整電路。圖1-8b為其組成框圖。其中取樣電路用于取出一部分輸出電壓的變化量；基準電壓一般由穩壓管提供，給比較放大器提供一個穩定的標準電壓值，作為調整、比較輸出電壓變化與否的標準；比較放大器將取樣來的輸出電壓與基準電壓進行比較，得出變化量（控制信號）加以放大；調整管再根據比較放大器輸出的信號，對輸出電壓進行調整，使輸出電壓得到穩定。

圖1-8 串聯穩壓電路

a）帶有放大環節的串聯穩壓電路 b）帶有放大環節的串聯穩壓電路框圖

（3）三端集成穩壓器是把功率調整管、誤差放大器、取樣電路等元器件均做在一個硅片中的集成芯片，它只引出電壓輸入端、穩定電壓輸出端和公共接地端三個電極。因為這種集成穩壓器一共只有三個端子，所以稱其為三端集成穩壓器。三端集成穩壓器常用有三端固定輸出正穩壓器、三端固定輸出負穩壓器、三端可調輸出正穩壓器、三端可調輸出負穩壓器。

（4）從開關電源的發展過程看，已從單純的分立元件發展為由控制集成電路與場效應開關管為主要元件組成的開關電源，再發展到引腳極少的單片集成電路構成的開關電源。近年來控制型集成電路日趨成熟，控制功能更趨完善，且電路簡單，應用也越來越廣。彩色電視機和數字電視機頂盒采用的專用電源控制集成電路主要有KA5VT1265RF、FSCQ1265、STR-W6756、TDA16846、STR-F6456/F6656、VIPer12A/22A、TNY267/275、FSDL0165、DH321與DM0265、TOP系列、TEA1523系列、××0380R等。

1.2.2 選擇題

（注：有*號的為多項選擇題，其余為單項選擇題）

1.給PN結上外加正向電壓時，它的阻擋層會（ ）。

A.變窄 B.變寬 C.不變

2.給半導體二極管加上正向電壓時，它的（ ）。

A.電流大，電阻小 B.電流大，電阻大

C.電流小，電阻小 D.電流小，電阻大，

3.硅二極管的死區電壓或稱正向導通電壓約為（ ）V。

A.0.2 B.0.5 C.0.7

*4.晶體三極管的電流關系是（ ）。

A.I_E=I_B+I_C B.I_E＞I_C+I_B C.I_C=I_B+I_E D.I_E≈I_C

5.三極管具有放大作用的外部條件是：（ ）。

A.發射結正偏，集電結正偏 B.發射結正偏，集電結反偏

C.發射結反偏，集電結反偏 D.發射結反偏，集電結正偏

*6.下面對三極管在放大電路中所起作用實質的描述，哪些是正確的？（ ）

A.三極管將輸入信號直接進行了放大。

B.三極管的放大作用是一種以小控制大、以弱控制強的能量控制作用。

C.三極管的放大作用實質是三極管的電流控制作用。

7.畫放大器直流通路時，可視耦合電容為（ ）路，畫交流能路時，可視電容為（ ）路。

A.短 短 B.開 開 C.短 開 D.開 短

8.測放大電路中三極管各電極的電位分別是6V、2.7V、2V，如圖1-9所示，則此三極管為（ ）。

A.PNP型鍺三極管

B.NPN型鍺三極管

C.PNP型硅三極管

D.NPN型硅三極管

9.LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率為（ ）。

圖1-9 三極管各電極的電位

A. B. C. D.

10.RC橋式振蕩電路的振蕩頻率為（ ）。

A. B. C.

11.某電路的有用信號為2kHz，可選用（ ）。

A.低通濾波器 B.高通濾波器

C.帶通濾波器 D.帶阻通濾波器

12.穩壓二極管正常穩壓時，應工作在（ ）

A.反向偏置，擊穿狀態 B.反向偏置，未擊穿狀態

C.正向偏置，導通狀態 D.正向偏置，未導通狀態

1.2.3 判斷題

（正確畫√，錯誤畫×）

1.普通二極管反向擊穿后立即損壞，因為擊穿是不可逆的。 （ ）

2.晶體三極管是電流控制電壓的電子器件。 （ ）

3.晶體三極管具有能量放大功能。 （ ）

4.只要滿足正弦波振蕩的相位平衡條件，電路就一定振蕩。 （ ）

5.石英晶體振蕩器的主要優點是振蕩頻率穩定性高。 （ ）

6.在電視機的色度通道中，利用4.43MHz的帶通濾波器把亮度信號濾掉，取出色度（含色同步）信號。 （ ）

7.在串聯型穩壓電路中，輸出的直流電壓的大小與負載電阻的大小無關。 （ ）

8.各種集成穩壓器輸出電壓均不可以調整。 （ ）

9.為獲得更大的輸出電流，可以把多個三端集成穩壓器直接并聯使用。 （ ）

10.三端集成穩壓器的輸出電壓有正、負之分。 （ ）

11.利用三端集成穩壓器能夠組成同時輸出正負電壓的穩壓電路。 （ ）

12.開關型穩壓電源的得名原因，在于其調整管工作在開關狀態。 （ ）

1.2.4 填空題

1.在常溫下，鍺二極管的死區電壓或稱正向導通電壓約為____V，導通后的正向壓降約為____V。

2.晶體三極管的圖形符號中的箭頭方向表示發射結加正向電壓時的____。

3.晶體三極管的三個工作區域是____、____、____。

4.振蕩電路主要由____、____和____三部分組成。

5.有用信號頻率高于1000Hz，可選用____濾波器。

6.三端固定輸出穩壓器的三端是指____、____和____。常用的CW78××系列是輸出固定電壓的穩壓器，CW79××是輸出固定____電壓的穩壓器。

7.在串聯型穩壓電路中，放大環節所放大的對象是____。

1.2.5 簡答題

1.什么是放大電路的直流通路和交流通路？

2.在圖1-10中，如三極管V的β=50，R_b=500k?，R_c=6k?，E_C=12V，V_BE=0.7V。試計算該放大電路的靜態工作點。

3.按濾波特性劃分，濾波器可分為哪幾類？分別畫出它們的電壓傳輸特性。

4.三點式振蕩電路中振蕩回路的三個電抗必須具備什么條件，才能使電路產生自激振蕩？為什么？

圖1-10 三極管基本放大電路