电路与电子技术Ⅲ——模拟电子技术

形态新颖

引入微课等新形态，适应互联网+ 时代需要

视频资源

丰富的教学资源使疑点难点迎刃而解

探究研讨

开展小组合作学习，培养学生的高级思维和综合应用能力

在线测试

每章均配有课后练习题，便于学生自我检测

课程思政

将思政元素融入专业，构建全方位育人格局

前 言

“电路与电子技术”课程是普通高校电气与电子信息类专业的重要基础课程，通常分为“电路原理”“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程开展教学，其中，“电路原理”主要介绍电路的基本规律和分析方法，要求具备高等数学和电磁学等基础数理知识；“模拟电子技术”主要介绍各种半导体器件和线性集成电路的特性、电路分析和应用；“数字电子技术”以逻辑代数为数学基础，主要介绍逻辑电路分析设计和数字集成电路应用。“电路与电子技术”课程在电类专业人才培养中具有极其重要的地位和作用，主要培养学生运用电路与电子技术等工程知识分析和解决实践中的复杂工程问题。

随着电子技术的快速发展，尤其是数字电子技术的发展速度几乎呈现指数规律，电子技术在现代科学技术领域中越发占有极为重要的地位。伴随着半导体集成电路技术不断向高密度、高速度和低功耗的方向取得突破，微处理器技术和大规模可编程逻辑器件得到越来越广泛的应用，人工智能、机器人等新的产业形态不断涌现。高校电气和电子信息类专业跟踪新技术发展，除了原有的单片机和微机等课程之外，相应推出了DSP技术、EDA技术、嵌入式系统等以数字电子技术为基础的专业技术课程。为了适应新形势下对创新型人才的需求，很多高校将数字电子技术的课程教学前移，使之成为开启学生学习电路与电子技术的第一门专业基础课程。实践证明，只要对电路与电子技术三门基础课程的内容进行有机整合，那么，“数字电子技术”课程前移不但具有很好的可行性，而且对培养学生创新实践能力具有显著的优势。

本套书针对电路与电子技术课程改革而编写，按照“数字电子技术”“电路分析基础”和“模拟电子技术”的教学顺序对课程内容进行调整，同时，根据教育部对高校课程建设提出的“两性一度”要求，结合电路与电子技术领域的最新发展成果，在保证基础的同时，强调应用性，特别是数字电子技术部分，注意引入现代数字系统设计的新理念和新方法，以适应新工科背景下的人才培养需求。本套书以学业产出导向的OBE理念为特色，以培养应用型人才为目标，学习借鉴了电路与电子技术相关的众多优秀教材，为顺利开展教学配套了丰富的教学资源。书中在每一章前面都提出本章课程目标，并配套课前预习测试和课后学习测试，便于读者自测学习效果；为了加强学习过程管理，书中提供部分单元测试试卷和答案解析；书中也为每一章提供课后习题和参考答案；为培养学生综合学习能力和开展课程思政，书中提供多个探究研讨案例，要求学生课外通过小组合作学习，理论联系实践，并思考工程师职责和伦理。读者在使用本书时不需将精力大量地放在元器件的内部结构和物理原理上，而应更多地注意学习和掌握其外部特性、分析方法和实际应用。

本套书的数字电子技术部分由郑玉珍、王淑琴、孙月兰、朱广信、张志飞、代红艳等人共同完成，郑玉珍定稿，研究生刘思远等人协助完成部分绘图工作。全书共十二章，分别是：电路基本概念和基本定律、电路分析基本方法、数制与编码、逻辑代数基础、基本逻辑门电路、组合逻辑电路分析与设计、触发器、时序逻辑电路的分析与设计、半导体存储器及其应用、脉冲发生与整形电路、数模转换器与模数转换器、现代数字电路设计概述。

电路分析基础部分由陈晓、金哲、夏红、孙月兰、王淑琴等人共同完成，陈晓定稿。全书共九章，内容主要包括线性直流电阻电路的分析、动态元件、正弦稳态电路的分析、含有耦合电感的正弦稳态电路、三相电路、非正弦周期电流电路的分析、一阶线性动态电路的时域分析、线性动态电路的复频域分析和二端口网络。

模拟电子技术部分由刘峰、孙勇智、郑玉珍、于爱华、徐宏飞等人共同完成，刘峰定稿。全书内容共十章，分别是：放大电路基本概念、半导体二极管及其基本电路、三极管及其放大电路、场效应管及其放大电路、模拟集成电路、功率放大电路、放大电路中的负反馈、集成运算放大器和运算电路、信号产生电路、直流稳压电路。

本书在编写过程中，参考了大量国内外相关教材和技术资料，以及相关网站的公开资料，在此对这些资料的原作者表示衷心的感谢！由于编者水平有限，书中难免存在错误或不当之处，恳请读者批评指正！

编 者

2021年6月

前言
第1章 绪论 1
1.1 信号 1
1.2 放大电路模型 2
1.3 放大电路的主要性能指标 7
1.4 电子技术的发展简史 12
1.5 电子技术的应用及发展趋势 13
小结 14
探究研讨——放大电路的输入电阻和输出电阻的设计 15
习题 15
第2章 半导体二极管及其基本电路 17
2.1 半导体基本知识 17
2.1.1 本征半导体 18
2.1.2 N型半导体和P型半导体 19
2.2 PN结及其单向导电性 21
2.2.1 PN结的形成 21
2.2.2 PN结的单向导电性 23
2.2.3 PN结的反向击穿 25
2.2.4 PN结的电容效应 26
2.3 半导体二极管 28
2.3.1 基本结构 28
2.3.2 伏安特性 29
2.3.3 主要参数 30
2.3.4 半导体二极管的使用常识 31
2.3.5 二极管管脚极性及质量的判断 32
2.4 半导体二极管基本电路的分析方法及应用 33
2.4.1 半导体二极管的分析方法 33
2.4.2 二极管的应用 38
2.5 特殊二极管 42
2.5.1 稳压二极管 42
2.5.2 光电子器件 46
2.5.3 其他特殊二极管 48
小结 49
探究研讨——特殊二极管的应用 49
习题 50
第3章 三极管及其放大电路 55
3.1 半导体三极管 55
3.1.1 基本结构 55
3.1.2 电流分配和放大原理 57
3.1.3 伏安特性 59
3.1.4 主要参数 62
3.1.5 温度对三极管参数及特性的影响 64
3.2 基本共射极放大电路 64
3.2.1 基本共射极放大电路的组成及元件作用 65
3.2.2 放大电路的直流通路和交流通路 66
3.3 放大电路的静态分析 66
3.3.1 用放大电路的直流通路确定静态值 67
3.3.2 用图解法确定静态值 67
3.4 放大电路的动态分析 68
3.4.1 放大电路的小信号模型分析法 68
3.4.2 放大电路的图解分析法 70
3.5 静态工作点的稳定 73
3.5.1 温度对静态工作点的影响 73
3.5.2 射极偏置电路 74
3.6 共集电极放大电路和共基极放大电路 77
3.6.1 共集电极放大电路 77
3.6.2 共基极放大电路 81
3.6.3 三种组态电路的比较 83
3.7 多级放大电路 84
3.7.1 多级放大电路的耦合 84
3.7.2 共射-共基放大电路 87
3.7.3 共集-共集放大电路 88
3.8 放大电路的频率响应 90
3.8.1 频率响应概述 90
3.8.2 BJT的高频等效模型及高频参数 91
3.8.3 共发射级基本放大电路的频率响应 94
小结 99
探究研讨——BJT放大电路研究探讨 101
习题 102
第4章 场效应管及其放大电路 108
4.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应三极管 108
4.1.1 增强性MOSFET 109
4.1.2 耗尽型MOSFET 113
4.1.3 MOSFET的主要参数 115
4.1.4 FET的使用注意事项 116
4.2 MOSFET共源极放大电路 116
4.2.1 共源极放大电路的组成 117
4.2.2 共源极放大电路的静态分析 117
4.2.3 共源极放大电路的动态分析 118
4.3 结型场效应管（JFET）及其放大电路 121
4.3.1 JFET的结构和工作原理 121
4.3.2 JFET特性曲线及参数 124
4.3.3 JFET共源极放大电路 126
4.4 场效应管与晶体管及其基本放大电路性能的比较 127
4.4.1 场效应管与晶体管的特性比较 127
小结 129
探究研讨——MOSFET管的其他用途探讨 129
习题 129
第5章 模拟集成电路 137
5.1 集成电路的特点与分类 137
5.2 差分放大电路 139
5.2.1 差分放大电路的基本结构 139
5.2.2 静态分析 140
5.2.3 动态分析 141
5.2.4 共模抑制比 145
5.2.5 采用恒流源式的差分放大电路 145
5.3 恒流源电路 150
5.3.1 基本BJT电流源电路 150
5.3.2 电流源电路的应用 155
5.4 集成运算放大器 158
5.4.1 集成运算放大器的电路结构 159
5.4.2 典型的CMOS集成运算放大器 163
5.5 实际集成运算放大器的主要参数 165
小结 168
探究研讨——分析集成电路的组成部分及作用 168
习题 169
第6章 功率放大电路 175
6.1 功率放大电路概述 175
6.1.1 功率放大电路的特点和分类 175
6.1.2 功率放大电路的主要指标 179
6.2 乙类互补对称功率放大电路 179
6.2.1 电路组成及工作原理 179
6.2.2 分析计算 180
6.3 甲乙类互补对称功率放大电路 183
6.3.1 甲乙类双电源互补对称电路 183
6.3.2 甲乙类OTL功率放大电路 187
6.3.3 甲乙类OCL功率放大电路 188
6.3.4 甲乙类BTL功率放大电路 189
6.4 功率BJT的选择 190
6.5 功率放大电路的使用 193
6.5.1 集成功率放大器的基本性能 193
6.5.2 常用集成功率放大器分析 195
6.5.3 通用集成功率放大器 198
小结 199
探究研讨——音频功率放大器中的啸叫 199
习题 199
第7章 集成运算放大器及其应用 203
7.1 集成运算放大器 203
7.1.1 集成运算放大器的特点 203
7.1.2 集成运放电路组成 205
7.1.3 集成运放的主要参数 206
7.1.4 理想运算放大器及其分析依据 208
7.2 基本运算电路 209
7.2.1 比例运算电路 210
7.2.2 加法运算电路 215
7.2.3 减法运算电路 218
7.2.4 积分运算电路 220
7.2.5 微分运算电路 223
7.3 对数和指数运算电路 224
7.3.1 对数运算电路 225
7.3.2 指数运算电路 226
7.4 电压比较器 227
7.4.1 单门限比较器 228
7.4.2 双门限比较器 229
小结 232
探究研讨——模电和数电中的运算 233
习题 233
第8章 放大电路中的负反馈 239
8.1 反馈的基本概念及判断方法 239
8.1.1 放大电路中的反馈 239
8.1.2 反馈电路方框图 240
8.1.3 反馈的分类及判断方法 241
8.1.4 负反馈放大电路的四种组态 247
8.2 负反馈放大电路的一般表达式 254
8.2.1 负反馈的方框图 254
8.2.2 负反馈放大电路的增益 254
8.2.3 四种组态电路的方框图 256
8.2.4 深度负反馈条件下的放大增益的计算 257
8.3 负反馈对放大电路性能的影响 259
8.4 负反馈放大电路的稳定性 267
8.4.1 影响负反馈放大电路正常工作的因素 267
8.4.2 负反馈放大电路的稳定性分析 270
8.4.3 负反馈放大电路的自激振荡的消除 272
小结 274
探究研讨——负反馈的应用 276
习题 276
第9章 信号发生与有源滤波电路 283
9.1 正弦波振荡电路 283
9.1.1 产生正弦波振荡的条件 284
9.1.2 RC振荡电路 285
9.1.3 LC振荡电路 291
9.1.4 石英晶体振荡电路 297
9.2 非正弦信号产生电路 299
9.2.1 矩形波（方波）发生电路 300
9.2.2 锯齿波（三角波）发生电路 303
9.3 滤波器的基本概念 305
9.3.1 滤波器的类型 305
9.3.2 滤波器的传递函数与频率特性 307
9.4 一阶有源滤波器 311
9.4.1 一阶有源低通滤波器 311
9.4.2 一阶有源高通和带通滤波器 313
9.5 二阶有源滤波器 315
9.5.1 二阶低通滤波器 315
9.5.2 二阶高通滤波器 316
9.5.3 二阶带通滤波器 318
9.5.4 二阶带阻滤波器 320
小结 321
探究研讨——方波信号的谐波分析 322
习题 323
第10章 直流稳压电路 328
10.1 直流稳压电源概述 328
10.1.1 直流稳压电源的组成及特点 329
10.1.2 直流稳压电源的主要指标 330
10.2 单相整流电路 331
10.3 滤波电路 337
10.3.1 电容滤波电路 338
10.3.2 电感滤波电路 339
10.3.3 形滤波电路 340
10.4 稳压管稳压电路 341
10.4.1 稳压管稳压电路及工作原理 341
10.4.2 性能指标及参数选择 342
10.5 集成三端稳压电路及其应用 343
10.5.1 集成三端稳压器 345
10.5.2 集成三端稳压器的应用举例 346
小结 348
探究研讨——直流稳压电路中各元器件对输出电压Vo的影响 349
习题 350
参考文献 353

1. 输水管线工程风险管理 [张勇 党亥生 著]
2. 民用航空飞机标准线路施工 [主编　王志敏　陈明]
3. 不息的水脉—大运河讲谈录 [赵珩　著]
4. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
5. 三峡梯级电站水资源决策支持系统研究与开发 [姚华明 潘红忠 汤正]
6. 海南黎族民俗文化鉴赏 [庞国华　著]
7. 石墨烯在太赫兹及中红外频段电磁器件设计中的应用 [李艳秀 庄华伟 著]
8. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
9. 办公自动化高级应用 [陈萍 朱晓玉]
10. 信息处理技术员考试32小时通关 [薛大龙]
11. 电子产品设计案例教程（微课版）—基于嘉立创EDA（专业版） [王静 莫志宏 陈学昌 丁红]
12. C程序设计实践教程 [刘卫国]
13. C程序设计（慕课版） [刘卫国]
14. Web技术开发教程（基于.NET开源MVC框架） [王合闯 韩红玲 王青正 陈海蕊]
15. 商务英语翻译教程（笔译）（第四版） [主编 王军平]
16. 智慧零售技术与应用 [洪旭 著]
17. 建设工程法规实务 [主编 余滢]
18. 商务秘书理论与实务（第三版） [主编 张同钦]
19. 程序设计基础实践教程（C/C++语言版） [张桂芬 葛丽娜]
20. C++案例项目精讲 [主编 杨国兴]
21. 劳动争议处理实务 [主编 王秀卿 罗静]
22. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
23. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
24. 信息系统项目管理师章节习题与考点特训（第二版） [主编 薛大龙]
25. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
26. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
27. 画法几何与机械制图习题集（多学时） [主编 赵军]
28. HCIA-Datacom认证题库分类精讲 [主 编 韩立刚]
29. SwiftUI完全开发 [李智威 著]
30. 网络规划设计师备考一本通 [夏杰 编著]