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江苏自学考试线性电子线路教材大纲

2006-11-15 16:13   【 】【我要纠错

  02340 线性电子线路

  南京理工大学编 (高纲号 0607)

  一、 课程性质及其设置目的与要求

  (一)课程性质与特点

  《线性电子线路》是我省高等教育自学考试电子工程专业(本科段)的一门加考课程。它具有自身的体系,是实践性很强的课程。课程的任务是使应考者获得电子线路方面的基本理论、基本知识和基本技能,掌握电子线路的各种单元电路的工作原理和基本分析计算方法,培养学生分析问题和解决问题的能力,为以后深入学习相关后续课程,以及为电子线路在专业中的应用打好基础。

  本课程在内容上分为半导体器件、基本放大电路、频率响应及稳定性三个相对独立的单元。半导体器件包括晶体二极管、晶体三极管和场效应管三章,着重讨论三种半导体器件的内部物理过程、外特性及相应的直流参数。基本放大电路包括放大器基础、放大电路中的负反馈、集成运算放大器及其线性应用三章,着重讨论各种基本放大电路的组成原理、分析方法、性能特点及反馈在放大器中的应用等问题。第三单元包括放大电路的频率响应、负反馈放大器中频率响应和小信号谐振放大器三章,着重介绍频率响应的分析方法、基本放大电路的频率响应特性及反馈对频率响应的影响等。

  通过本课程的学习,应考者应能了解电子技术基础学科中的常用半导体器件、基本放大电路、反馈放大电路、集成运放等内容的工作原理、特点及基本应用,并记住上述内容中的基本知识,能运用这些原理和概念,在该知识内容范围内进行识别和判断;能理解和掌握常用基本单元电子电路的组成和分析方法,并能对它们的主要指标进行分析估算;能运用所学知识对由若干基本单元电子电路组成的较复杂电子电路进行分析和估算。

  (二)本课程的基本要求

  通过本课程的学习,应考者应达到以下要求:

  1、 掌握常用半导体器件的工作原理、特性、交/直流与极限参数。掌握晶体二极管、稳压管的基本使用方法。

  2、掌握双极型晶体管的工作原理、特性、小信号模型及其高频参数。掌握双极型晶体管的基本使用方法

  3、掌握场效应管的工作原理、特性、小信号模型及其参数。

  4、掌握三种基本组态电路、差分放大电路、集成运放各种单元电路的工作原理、性能特点及主要分析法。

  5、 握反馈的概念、负反馈放大器的性能、改善及分析法。

  6、掌握放大电路频率特性的分析方法,稳定性判据及相位补偿原理,了解展宽频带的基本方法。

  7、 集成运放的典型应用电路、性能指标及误差分析。

  8、了解噪声的来源和噪声系数的概念。

  (三)本课程与相关课程的联系

  本课程的前修课程是高等数学、普通物理等课程。《高等数学》是所有专业的通识基础课,帮助我们建立起利用数学解决实际问题的思维方式。《普通物理》有助于理解该课中的物理机理。

  二、课程内容与考核目标

  第一章 晶体二极管

  (一)课程内容

  本章首先介绍了有关的半导体物理基础知识,接着介绍了PN结的概念和特性,它是构成晶体二极管的基础,在此基础上,介绍了晶体二极管的分析方法与应用。主要内容包括:

  1、半导体的导电机理:自由电子和空穴、N型和P型半导体、漂移电流和扩散电流;

  2、PN结的基本特性:单向导电特性(正偏和反偏)、击穿特性及原因(雪崩击穿和齐纳击穿)、电容特性;

  3、晶体二极管模型:数学模型、曲线模型、简化电路模型、小信号电路模型;

  4、电路分析方法:图解法、简化分析方法、小信号分析方法。

  5、晶体二极管的应用:整流与稳压电路、限幅电路。

  (二)学习要求

  了解本征半导体的结构和特征,掌握杂质半导体的结构和特征,牢固掌握P型和N型半导体的特点,理解PN结的形成机理,掌握PN结、二极管的单向导电特性,了解稳压二极管和特种二极管的特点,掌握二极管和稳压二极管的用途。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、半导体的导电机理

  1.1领会:(1)按导电性能的不同,物质可分为导体、绝缘体和半导体。目前用来制造电子器件的材料主要是硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等。(2)在本征硅(或锗)中掺入少量的五价元素,如磷、砷、锑等,就得到N型半导体。(3)在本征硅(或锗)中掺入少量的三价元素,如硼、铝、铟等,就得到P型半导体。(4)多子浓度值与少子浓度值的乘积恒等于本征载流子浓度值ni的平方。(5)本征激发和复合达到平衡时,热平衡载流子浓度随温度升高而迅速增大。

  1.2掌握:(1)半导体中有两种可以导电的载流子:自由电子和空穴,空穴是半导体区别导体的重要特征。(2)在电场作用下,半导体中的载流子作定向漂移运动形成的电流,称为漂移电流。它类似于金属导体中的传导电流。(3)在半导体中,因某种原因使载流子的浓度分布不均匀时,载流子会从浓度大的地方向浓度小的地方作扩散运动,从而形成扩散电流。

  1.3熟练掌握:N型半导体多子是自由电子,少子是空穴,P型半导体刚好相反。

  2、PN结的基本特性

  2.1领会:(1)阻挡层的形成过程。当P型半导体和N型半导体相接触时,由于二者间多子的不同将形成阻挡层。(2)PN结间内建电场的形成。(3)PN结的电容特性:PN结电容由势垒电容和扩散电容两部分组成,二者的概念。

  2.2掌握:(1)PN结的击穿特性:当PN结反向电压大到一定值时,反向电流急剧增大,PN结反向击穿。根据PN击穿的机理,分为种击穿,即雪崩击穿和齐纳击穿,二者的概念和发生条件。(2)PN结的温度特性。PN结特性对温度变化很敏感,反映在伏安特性上即为:温度升高,正向特性左移,反向特性下移。

  2.3熟练掌握:(1)使P区电位高于N区电位的接法,称PN结加正向电压或正向偏置。此时外加电压在阻挡层内形成的电场与自建场方向相反, 削弱了自建场, 使阻挡层变窄,扩散作用大于漂移作用, 在电源作用下, 多数载流子向对方区域扩散形成正向电流, 其方向由电源正极通过P区、N区到达电源负极。PN结处于导通状态, 它所呈现出的电阻为正向电阻, 其阻值很小。 正向电压愈大, 正向电流愈大。(2)使P区电位低于N区电位的接法,称PN结加反向电压或反向偏置(简称反偏)。此时外加电压在阻挡层内形成的电场与自建场方向相同, 增强了自建场, 使阻挡层变宽,漂移作用大于扩散作用, 少数载流子在电场作用下作漂移运动, 由于其电流方向与正向电压时相反, 故称为反向电流。 由于反向电流是由少数载流子所形成的, 故反向电流很小, 而且当外加反向电压超过零点几伏时, 少数载流子基本全被电场拉过去形成漂移电流, 此时反向电压再增加, 载流子数也不会增加, 因此反向电流也不会增加。

  3、晶体二极管模型

  3.1领会:晶体二极管的简化电路模型、晶体二极管的小信号分析模型。

  3.2掌握:晶体二极管伏安特性的数学模型可用理想的指数函数来描述。

  3.3熟练掌握:晶体二极管伏安特性的曲线模型,从图中能理解各个特性的发生条件。

  4、电路分析方法

  4.1领会:晶体二极管电路三种分析方法的概念、实施步骤。

  5、晶体二极管的应用

  5.1熟练掌握:利用晶体二极管的单向导电特性和反向击穿特性,可以构成整流、稳压、限幅等各种功能电路,会计算这些应用和画这些应用的波形图。

  第二章 晶体三极管

  (一)课程内容

  本章讲述晶体三极管的工作原理、三种工作模式,给出了晶体三极管的分析模型、伏安特性曲线、电路分析方法和应用原理等。主要内容有:

  1、引言:晶体三极管的内部结构特点、各极的作用;

  2、放大模式下晶体三极管的工作原理:内部载流子传输过程、电流传输方程、一般模型;

  3、晶体三极管的其它工作模式:饱和模式、截止模式;

  4、三极管的通用模型:输入特性曲线、输出特性曲线;

  5、晶体三极管的小信号电路模型;

  6、三极管的电路分析方法:直流分析方法(图解法、工程近似法)求解静态工作点、交流分析方法求解放大倍数、输入电阻和输出电阻。

  7、晶体三极管应用原理:电流源、放大器。

  (二)学习要求

  掌握三极管的结构特点和类型,牢固掌握三极管的工作原理和外部工作条件;掌握三极管的特性曲线;了解三极管的主要参数及其与温度的关系。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、引言

  1.1领会:(1)晶体三极管的内部结构特点:发射区高掺杂、基区很薄、集电极面积大。(2)放大模式所需的外部条件的原因。

  1.2掌握:(1)晶体三极管和二极管特性的区别。(2)晶体三极管三种模式的外部条件。

  1.3熟练掌握:(1)三极管具有正向受控作用,放大模式的外部工作条件是:发射极正偏,集电极反偏。(2)两种类型的三极管的结构及其符号。

  2、放大模式下晶体三极管的工作原理

  2.1领会:(1)放大模式下内部载流子的传输过程:A. 发射区向基区注入电子。B. 电子在基区中边扩散边复合。C. 扩散到集电结的电子被集电区收集。(2)三极管电流分配关系成立的条件。

  2.2掌握:(1)晶体三极管的指数模型。(2)晶体三极管的简化电路模型。

  2.3熟练掌握:(1)晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间的关系。(2)共发射极直流电流放大系数的定义及其含义。(3)共基极直流电流放大系数的定义及其含义。

  3、晶体三极管的其它工作模式

  3.1领会:饱和模式下NPN管中的载流子传输。

  3.2掌握:饱和模式和截止模式下共发射连接的电路简化模型。

  3.3熟练掌握:饱和模式和截止模式的形成条件。

  4、三极管的通用模型(伏安特性曲线)

  4.1领会:(1)晶体管伏安特性曲线是描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线,它对于了解晶体管的导电特性非常有用。(2)晶体管有三个电极,通常用其中两个分别作输入、输出端,第三个作公共端,这样可以构成输入和输出两个回路。实际中,有三种基本接法(组态),分别称为共发射极、共集电极和共基极接法。(3)共发射极接法更具代表性,所以主要讨论共发射极伏安特性曲线。

  4.2掌握:(1)击穿区的工作特点。(2)三极管的安全工作区域。

  4.3熟练掌握:(1)因为有两个回路,所以晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线。(2)共射输出特性曲线是以IB为参变量时,IC与VCE间的关系曲线。(3)典型的共射输出特性曲可以划分为三个区域,对应于三种工作状态。(4)共射输入特性曲线是以VCE为参变量时,IB与VBE间的关系曲线。

  5、晶体三极管的小信号电路模型

  5.1领会:(1)放大模式下三极管的数学模型。(2)三种模式下的直流简化电路模型。(3)小信号模型只能分析交流量,不能分析直流量。(4)晶体管交流小信号电路模型可分为两类:一类是物理型电路模型,它是模拟晶体管结构及放大过程导出的电路模型,它有多种形式,其中较为通用的是混合π型电路模型;另一类是网络参数模型,它是将晶体管看成一个双端口网络,根据端口的电压、电流关系导出的电路模型,其中应用最广的是H参数电路模型。不论按哪种方法导出的电路模型,它们都应当是等价的,因而相互间可以进行转换。

  5.2掌握:(1)放大模式下低频小信号电路模型。(2)在混合П型小信号电路模型中的几个参数的定义。基区体电阻 ,其值较小,约几十欧。三极管输入电阻 ,约 数量级。跨导 表示三极管具有正向受控作用的增量电导。 为三极管输出电导,数值较大。

  5.3熟练掌握:(1)共发射极直流电流放大系数 和共发射极交流电流放大系数β。二者实际相等,因此同一采用符号β。(2)共基极直流电流放大系数 和共基极交流电流放大系数 ,二者实际相等,因此统一采用符号 .

  6、晶体三极管的电路分析方法

  6.1掌握:(1)直流工作点与放大器非线性失真的关系。直流工作点的位置如果设置不当,会使放大器输出波形产生明显的非线性失真。(2)Q点设置过低,在输入电压负半周的部分时间内,动态工作点进入截止区,使iB,iC不能跟随输入变化而恒为零,从而引起iB, iC和uCE的波形发生失真,这种失真称为截止失真。(3)若Q点设置过高,则在输入电压正半周的部分时间内,动态工作点进入饱和区。此时,当iB增大时,iC则不能随之增大,因而也将引起iC和uCE波形的失真,这种失真称为饱和失真。

  6.2熟练掌握:(1)直流图解分析是在晶体管特性曲线上,用作图的方法确定出直流工作点,求出IBQ、UBEQ和ICQ、UCEQ.(2)交流图解分析是在输入信号作用下,通过作图来确定放大管各级电流和极间电压的变化量。(3)采用小信号等效电路法分析电路的动态指标。分析步骤是:画交流通路→将三极管用小信号电路模型代替→计算微变参数 , →利用微变等效电路分析交流指标。

  7、晶体三极管应用原理

  7.1领会:(1)晶体三极管作为电流源和放大器应用的原理。

  第三章 场效应管

  (一)课程内容

  本章介绍了场效应管的工作原理、类型和应用,场效应管的小信号电路模型、工作特性等,主要内容有:

  1、场效应管的分类:分类、符号;

  2、场效应管工作原理:MOSFET工作原理、MOSFET和JFET的主要区别;

  3、场效应管模型:通用模型——伏安特性曲线、放大模式下的模型(数学模型、直流简化模型、小信号电路模型)、非饱和区的数学模型;

  4、场效应管电路分析方法:估算法、小信号等效电路法。

  (二)学习要求

  理解并掌握场效应管的工作原理和应用,与双极性晶体管的区别,两种场效应管特性的异同。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、场效应管的分类

  1.1掌握:(1)场效应管可分为两大类,JFET和MOSFET,注意它们的符号。

  2、场效应管的工作原理

  2.1领会:(1)场效应管具有很高的输入阻抗的原因。(2)沟道长度调制效应。

  2.2掌握:(1)MOSFET与JFET的主要区别在于,前者是利用半导体表面的电场效应,通过调节栅源电压的变化,改变感生电荷的多少,从而改变感生沟道的宽窄,控制漏极电流。后者同样是利用半导体表面的电场效应,通过调节栅源电压的变化,但改变的是导电沟道的宽窄。

  2.3熟练掌握:(1)场效应管的工作原理。(2)场效应管与晶体三极管工作原理的区别。

  3、场效应管的模型

  3.1领会:(1)放大模式下场效应管的数学模型。MOSFET和JFET各自的受控方程有点不同,但ID与VGS间都服从平方律关系。(2)非饱和区的数学模型,此时ID与VDS间呈线性关系,场效应管可看成是受VGS控制的线性电阻器。

  3.2掌握:(1)场效应管的直流参数:A.饱和漏极电流IDSS,是耗尽型和结型场效应管的一个重要参数, 它的定义是当栅源之间的电压UGS等于零, 而漏、源之间的电压UDS大于夹断电压UP时对应的漏极电流。B.夹断电压UP,UP也是耗尽型和结型场效应管的重要参数, 其定义为当UDS一定时,使ID减小到某一个微小电流(如1μA, 50μA)时所需的UGS值。C.开启电压UGS(th),UGS(th)是增强型场效应管的重要参数, 它的定义是当UDS一定时,漏极电流ID达到某一数值(例如10μA)时所需加的VGS值。D.直流输入电阻RGS,RGS是栅、源之间所加电压与产生的栅极电流之比。由于栅极几乎不索取电流, 因此输入电阻很高。结型为106 Ω以上, MOS管可达1010Ω以上。(2)场效应管的交流参数:低频跨导gm.

  3.3熟练掌握:(1)场效应管的伏安特性模型。场效应管的伏安特性包括输出特性和转移特性。输出特性与三极管类似,反映VGS为常数,VDS与ID的关系。转移特性曲线不同于三极管,它反映VDS为常数时,VGS对ID的控制作用。(2)场效应管输出特性曲线可分为三个工作区域,三个工作区域的工作条件。(3)放大模式下场效应管的直流简化模型和小信号电路模型。

  4、场效应管的电路分析方法

  4.1掌握:采用小信号等效电路法分析电路的动态指标。分析步骤是:画交流通路→将FET用小信号电路模型代替→计算微变参数gm和rds→利用微变等效电路分析交流指标。

  4.2熟练掌握:(1)FET截止模式的判断。(2)非饱和区和饱和(放大)模式的判断。

  第四章 放大器基础

  (一)课程内容

  本章的内容比较丰富,也比较重要。重点介绍放大电路各种形式、基本概念、基本原理、基本规律和基本分析方法。具体主要内容包括:

  1、放大器的组成原理:偏置电路、耦合方式、组成原则;

  2、放大器的性能指标:理想放大器的特点、各项性能指标的含义、多级放大器性能分析;

  3、基本组态放大器:晶体三极管放大器组态及其性能比较、场效应管放大器组态及其性能比较。

  4、差分放大器:差模信号和共模信号、分析方法及性能指标、共模抑制的机理、电路两边不对称对性能的影响。

  5、电流源电路及应用:电流源的基本概念及其工作原理、电流源的改进、电流源的应用

  6、集成运算放大器:组成原理;

  7、放大器的频率响应:电抗元件对各频段的影响、RC电路频率响应、三种组态放大器的频率响应、改善频率响应的措施。

  (二)学习要求

  理解并掌握各种放大器的电路组成、工作原理、工程估算法及性能特点,熟悉集成电路中常用的电流源电路及其应用。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、放大器的组成原理

  1.1领会:任何放大器都由三部分组成。第一是正向受控的半导体器件;第二是直流偏置电路,其作用是保证半导体器件工作在放大模式;第三是耦合电路,其作用是将输入信号源和输出负载分别连接到三极管的输入端和输出端。

  1.2掌握:(1)电路耦合的两种方式:隔直耦合和直接耦合,前者的优点是,输入信号源(或前级电路)和输出负载(后级电路)的接入不影响偏置电路提供的Q点,且静态电流也不会流入输入信号源和输出负载;缺点是需要大量电容器或变压器,不易集成。后者是集成电路大量采用的方式,其主要问题是级间直流电平配置和零点漂移,掌握这些问题的解决方法。

  1.3熟练掌握:(2)放大器的组成原则。(3)会判断一个电路是否具有放大作用。

  2、放大器的性能指标

  2.1领会:多级放大器的性能分析,有两种分析方法。

  2.2掌握:有四种类型的放大器,它们各自的性能特点。

  2.3熟练掌握:输入电阻和输出的定义,四种不同类型的放大倍数的定义。

  3、基本组态放大器

  3.1领会:(1)放大器的组态是针对交流信号而言的,与直流偏置形式无关。(2)三极管的集电极不能作为输入端,而基极不能作为输出端。(3)不管何种组态放大器,分析方法均相同。第一步,画直流通路,并求静态工作点(ICQ)。第二步,画小信号等效电路,并计算小信号电路参数。第三步,利用小信号等效电路分析电路动态指标(Av,Ri,Ro)。(4)几种组合放大器的特点。(5)采用有源负载的共发放大器。

  3.2掌握:(1)晶体三极管三种组态电路的性能比较,各自的交流等效电路,各自的特点和应用。(2)发射极接电阻的共发放大器的特点。场效应管三种组态电路的性能比较,各自的交流等效电路。

  3.3熟练掌握:估算法求解电路的静态工作点;共射(共源)、共集(共漏)和共基放大电路的工作原理、静态工作点和微变等效电路分析法,要求会画放大电路的直流通路和交流等效电路,并求解放大电路中频段Au、Ri和R0.

  4 、差分放大器

  4.1领会:(1)差分放大器的构成和作用。(2)放大差模抑制共模的机理。一是利用电路对称性,二是利用负反反馈。(3)差分放大电路的改进电路。(4)两边不对称对其性能的影响。

  4.2掌握:(1)差模信号和共模信号的定义和求法。(2)差模信号的半电路分析方法。其具体步骤是:估算电路静态工作点;进行差模和共模分析;计算输出电压。

  4.3熟练掌握:利用半电路分析方法分析电路的直流和交流特性。

  5、电流源电路及应用

  5.1领会:电流源的组成原理。

  5.2掌握:改进型镜像电流源。

  5.3熟练掌握:(1)镜像电流源的工作原理。(2)电流源的应用。在集成电路中,电流源可以作为偏置电路提供恒定的静态电流,还可以作有源电阻使用。

  6、集成运算放大器

  6.1领会:理想集成运放的内部电路,多级放大器的组成原理。

  7、放大器的频率响应

  7.1领会:电抗元件对各频段的影响、RC电路频率响应、三种组态放大器的频率响应、改善频率响应的措施。

  第五章 放大器中的负反馈

  (一)课程内容

  本章主要介绍负反馈的概念、类型、作用和分析方法,找出一般规律;同时还要介绍负反馈放大器的稳定性问题,因为过深度的负反馈又可能引起放大电路的自激振荡,使放大作用反而受到破坏。具体内容包括:

  1、反馈的组成与类型:反馈的组成;按极性、按交直流性质、按输出端取样方式、按输入端连接方式的分类;

  2、反馈极性与类型的判别:是否为反馈电路、类型判别、极性判别。

  3、负反馈对放大器性能的影响:增益、增益灵敏度、输入输出电阻、失真、噪声等。

  4、基本放大器引入负反馈的原则:电路输出端、电路输入端、反馈效果与信号源内阻的关系;

  5、负反馈放大器的分析方法;

  6、负反馈放大器的稳定性的判别。

  (二)学习要求

  理解反馈的概念及其对放大电路性能的影响,熟练掌握反馈组态的判别及深度负反馈条件下的近似估算。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、反馈放大器的组成与类型

  1.1领会:反馈的概念和产生方法。

  1.2掌握:闭环增益和反馈深度。

  1.3熟练掌握:反馈类型的分类,共有四种类型的负反馈电路,即电压串联、电压并联、电流串联、电流串联。

  2、反馈极性与类型的判别

  2.1领会:(1)反馈判断中需要注意的问题。A.利用瞬时极性法判断电路反馈极性时,需注意两个问题:(a)用正、负号表示的交流电位瞬时极性,是指各点对地的电压极性,而并非指某器件两端的电压。(b)反馈信号极性是根据输出信号极性判断所得。B.利用短路法判断反馈类型时,我们只关心在输入或输出端短路时,反馈信号是否存在,并不关心其数值的大小。

  2.2熟练掌握:(1)判断是否为反馈电路。(2)反馈类型的判别。方法一(短路法):假设输出端交流短路,若反馈信号消失,则为电压反馈;否则为电流反馈。判断串联和并联的方法是:假设输入端交流短路,若反馈信号消失,则为并联反馈;否则为串联反馈。方法之二(按电路结构判定):在交流通路中,若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上,则为电压反馈;否则是电流反馈。(3)反馈极性的判别。采用瞬时极性法。其步骤是:A.首先在基本放大器输入端设定一个递增(或递减)的净输入信号,对并联反馈,设定一个电流信号;对串联反馈,设定一个电压信号。B.在上述设定下,推演出反馈信号的变化极性。C.判定在反馈信号的影响下,净输入信号的变化极性。若该极性与前面设定的变化极性相反, 则为负反馈;若相同,则为正反馈。

  3、负反馈对放大器性能的影响

  3.1领会:(1)负反馈使放大器通频带展宽,线性失真减小。(2)负反馈使非线性失真减小,输入动态范围展宽。(3)负反馈可以减小放大器内部产生的噪声与干扰的影响。

  3.2掌握:(1)负反馈使放大倍数稳定度提高:负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节作用。工作环境变化(如温度、湿度)、器件更换或老化、电源电压不稳等诸因素会导致基本放大器的放大倍数不稳定。(2)负反馈改变了电路的输入、输出电阻。电压负反馈使输出电阻减小;电流负反馈使输出电阻增大;串联负反馈使输入电阻增大;并联负反馈使输入电阻减小。

  4、基本放大器引入负反馈的原则

  4.1领会:电压负反馈稳定输出电压,电流负反馈稳定输出电流,这种区分只有在负载RL变化时才有意义。若负载RL不变,则电压负反馈与电流负反馈具有同样的效果。也就是说,当RL不变时,输出端引入电压或电流负反馈均可。

  4.2掌握:(1)在电路输出端,若要求电路输出电压稳定或输出电阻小,应引入电压负反馈;若要求电路输出电流稳定或输出电阻大,应引入电流负反馈。(2)在电路输入端,若要求输入电阻大或从信号源索取的电流小应引入串联负反馈;若要求输入电阻小或从信号源索取的电流大应引入并联负反馈。

  5、负反馈放大器的分析方法

  5.1掌握:(1)利用方框图法分析负反馈放大器。(2)深度负反馈条件下 的两种估算方法。

  6、负反馈放大器的稳定性的判别

  6.1领会:影响负反馈电路稳定性的主要因素有两个,一是极点数越多,电路越不稳定;二是极点靠得越近,电路越不稳定。

  6.2掌握:(1)不自激发条件及稳定裕量。(2)只要设法破坏自激的振幅条件或相位条件,放大器就不会自激。(3)要保证负反馈放大器稳定工作,还必须远离自激状态,而远离程度用稳定裕量来衡量。

  第六章 集成运算放大器及其应用电路

  (一)课程内容

  本章主要介绍集成运放应用电路的组成原理包括线性和非线性两部分,属于前者的有基本运算电路、直流测量放大器、电压—电流转换和电流—电压转换电路、电压跟随器等,属于后者的有比较器、对数放大电路、模拟乘法器等。同时还讨论了运放的性能参数及其对应用电路的影响。具体内容包括:

  1、集成运放应用电路的组成;

  2、集成运放理想化条件下的两条重要法则;

  3、反相放大器和同相放大器;

  4、集成运放的线性应用电路:运算电路(积分和微分电路、对数和反对数电路、乘和除法器)、精密整流电路、仪器放大器。

  5、集成运放的非线性应用电路:单限比较器、迟滞比较器、窗口比较器。

  (二)学习要求

  理解并掌握有关集成运放的基本概念、特点、分类方法及相关技术参数,理想运放的基本输入方式等问题。熟练掌握常用集成运放的线性和非线性应用电路。

  (三)知识点与考核要求

  1、集成运放应用电路的组成

  1.1掌握:(1)根据运算放大器自身所处的工作状态,运放应用电路分为:线性应用电路和非线性应用电路两大类。(2)线性应用由集成运放外加深度负反馈而构成,由于负反馈的作用,使集成运放小信号运用,处于线性工作状态。非线性应用电路,运放处于开环工作状态。

  2、集成运放理想化条件下的两条重要法则

  2.1领会:(1)理想集成运算放大电路满足的条件:开环电压放大倍数Aod=∞;输入电阻Rid=∞; Ric=∞;失调电压UIO、失调电流IIO以及它们的温漂均为零;共模抑制比CMRR=∞;输出电阻rod=0;-3dB带宽fh=∞。(2)实际的集成运放不可能具有上述理想特性,但在低频时,其特性比较接近理想化。

  2.2熟练掌握:利用开环电压放大倍数Aod=∞和输入电阻Rid=∞两个条件,可得到理想运放线性工作时的两条重要运算法则: 和 .

  3、反相放大器和同相放大器

  3.1领会:这是集成运放最基本的应用电路,许多运算电路是从其基础上演变而来。

  3.2熟练掌握:(1)反相放大器的电路结构、反馈类型、放大倍数、输入电阻、输出电阻及应用。(2)同相放大器的电路结构、反馈类型、放大倍数、输入电阻、输出电阻及应用。

  4、集成运放的线性应用电路

  4.1领会:(1)对数和反对数变换器的组成、输出关系和缺点。(2)乘、除法器的构成。(2)精密整流电路的构成,与一般整流电路的区别。(3)仪器放大器的构成和应用。

  4.2掌握:(1)积分和微分电路的构成、关系式及应用。

  4.3熟练掌握:(1)反相加法器、同相加法器、减法器的构成、关系式和功能。

  5、集成运放的非线性应用电路

  5.1领会:(1)窗口比较器的特点和构成。

  5.2掌握:(1)比较器的阈值:比较器的输出状态发生跳变的时刻, 所对应的输入电压值叫作比较器的阈值电压, 简称阈值;或叫门限电压,简称门限。(2)比较器的传输特性:比较器的输出电压uO与输入电压uI之间的对应关系叫作比较器的传输特性, 它可用曲线表示, 也可用方程式表示。(3)比较器的组态:若输入电压uI从运放的“-”端输入, 则称为反相比较器;若输入电压uI从运放的“+”端输入, 则称为同相比较器。

  5.3熟练掌握:作单限比较的电压比较器(包括过零、非过零、滞回比较器)的构成,会画传输特性,会算阈值。

  三、有关说明和实施要求

  (一)关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明

  在大纲的考核要求中,提出了“领会”、“掌握”、“熟练掌握”等三个能力层次,它们之间是递进等级关系,后者必须建立在前者的基础上,它们的含义是:

  1、领会:要求应考者能够记忆本课程中规定的有关知识点的主要内容,熟悉其内容要点和它们之间的区别与联系,并能根据考核的不同要求,做出正确的理解。

  2、掌握:要求应考者应该掌握的课程中的知识点,如根据给定的电路能够做出简单的分析,得出正确结果。

  3、熟练掌握:要求应考者必须掌握的课程中的重要知识点,如根据要求独立设计组合或时序逻辑电路,完成一定功能。

  (二)自学教材

  本课程使用的教材为:《电子线路(线性部分)》(第四版),谢嘉奎主编,高等教育出版社,1999年。

  (三)自学方法的指导

  本课程是一门专业基础课,内容较多,应考者在自学过程中应注意以下几点:

  1、在学习前,应仔细阅读课程大纲的第一部分,了解课程的性质、地位和任务,熟知课程的基本要求以及本课程与有关课程的联系,使以后的学习能紧紧围绕课程的基本要求。

  2、在阅读某一章教材内容前,应先认真阅读大纲中关于该章的考核知识点、自学要求和考核要求,注意对各知识点的能力层次要求,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢。

  3、阅读教材时,应根据大纲要求,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每个知识点,对基本概念必须深刻理解,基本原理必须牢固掌握,在阅读中遇到个别细节问题不清楚,在不影响继续学习的前提下,可暂时搁置。

  4、学完教材的每一章内容后,应认真完成教材中的复习思考题,书后附有部分习题的答案,可帮助应考者理解、消化和巩固所学知识,增强分析问题、解决问题的能力。

  (四)对社会助学的要求

  1、应熟知考试大纲对课程所提出的总的要求和各章的知识点。

  2、应掌握各知识点要求达到的层次,并深刻理解各知识点的考核要求。

  3、对应考者进行辅导时,应以指定的教材为基础、以考试大纲为依据,不要随意增删内容,以免与考试大纲脱节。

  4、辅导时应对应考者进行学习方法的指导,提倡应考者“认真阅读教材,刻苦钻研教材,主动提出问题,依靠自己学懂”的学习方法。

  5、辅导时要注意基础、突出重点,要帮助应考者对课程内容建立一个整体的概念,对应考者提出的问题,应以启发引导为主。

  6、注意对应考者能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导应考者逐步学会独立学习,在自学过程中善于提出问题、分析问题、做出判断和解决问题。

  7、要使应考者了解试题难易与能力层次高低两者不完全是一回事,在各个能力层次中都存在着不同难度的试题。

  (五)关于命题和考试的若干规定

  1、本大纲各章所提到的考核要求中,各条细目都是考试的内容,试题覆盖到章,适当突出重点章节,加大重点内容的覆盖密度。

  2、试卷对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是:“领会”20%:“掌握”40%:“熟练掌握”为40%。

  3、试题难易程度要合理,可分为四档:易、较易、较难、难,这四档在各份试卷中所占的比例约为2:3:3:2.

  4、本课程考试试卷可能采用的题型有:单项选择题、填空题、判断题、分析计算题等类型(见附录)。

  5、考试方式为闭卷、笔试,考试时间为150分钟。评分采用百分制,60分为及格。

  附录 题型举例

  一、 单项选择题

  如:在某放大电路中,测得三极管三个极的静态电位分别为0V,-10V,-9.3V,则这只三极管是( ):

  A.NPN型硅管 B.NPN型锗管 C.PNP型硅管 D.PNP型锗管

  二、 填空题

  如:若放大电路中引入电压串联负反馈,则可以稳定输出_________.

  三、 判断题

  下图所示电路能否正常进行放大工作。

  四、 分析计算题

  如:画出下图的直流电路,并估算其静态工作点。

江苏省教育考试院

本文转载链接:江苏自学考试线性电子线路教材大纲

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