《模拟电子技术》备课笔记（图文并茂非常实用）dhk.docx

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1、安徽工程科技学院教师备课笔记 模拟电子技术第2章第二章 放放大电路路基础第一节 放大电路路基本概概念和主主要性能能指标和和共射极极放大电电路组成成及工作作原理【教学目目的】了了解放大大电路、放放大电路路模型、熟熟悉放大大电路的的主要性性能指标标，掌握握共射极极放大电电路组成成及工作作原理、放大电路的分析方法【教学重重点】共共射极放放大电路路组成及及工作原原理、放放大电路路的分析析方法【教学难难点】共共射极放放大电路路组成及及工作原原理、放放大电路路的分析析方法【教学方方法及手手段】【课外作作业】多多媒体辅辅助教学学【学时分分配】22学时【自学内内容】 【教学内内容】1.放大大的基本本概念2.放

2、大大电路、放放大电路路模型、放放大电路路的主要要性能指指标3电路组组成4工作原原理5放大电电路的分分析方法法1.1、电电路放大大的概念念放大的本本质是能能量的控控制和转转换1.2、放大电电路的主主要性能能指标放大器可可视为一一个双端端口网络络，1. 电电路增益益 1）电电压增益益：（无无量纲）2）电流流增益：（无量量纲）3）互阻阻增益 （） 4）互互导增益益 （SS）2. 输输入电阻阻从放大电电路输入入端看进进去的等等效电阻阻为：3. 输输出电阻阻：从放放大电路路输出端端逆向看看进去的的电阻值值为：（）在信号源源短路（=0,但保留Rs）和负载开路（RL=）的条件下，在放大电路的输出端加一测试电

3、压，相应的产生一测试电流，于是可得输出电阻为：为减少信信号的衰衰减，输输入电压压信号时时要求其其输入电电阻Rii越大越越好，输输入电流流信号时时要求其其输入电电阻Rii越小越越好；输输出电压压信号时时要求其其输出电电阻Roo越小越越好，输输出电流流信号时时要求其其输出电电阻Roo越大越越好。4. 通通频带宽宽BW5. 非非线性失失真系数数6. 最最大不失失真输出出电压7. 最最大输出出功率PPom与与效率Poom/PPv1.3共共射极放放大电路路组成l 电路组成成放大电路路组成原原则：u 提供直流流电源，为为电路提提供能源源。u 电源的极极性和大大小应保保证BJJT基极极与发射极之之间处于于正

4、向偏偏置；而而集电极极与基极之之间处于于反向偏偏置，从从而使BBJT工工作在放放大区。 u 电阻取值值与电源源配合，使使放大管管有合适适的静态态点。 u 输入信号号必须能能够作用用于放大大管的输输入回路路。 u 当负载接接入时，必必须保证证放大管管输出回回路的动动态电流流能够作作用于负负载，从从而使负负载获得得比输入入信号大大得多的的信号电电流或信信号电压压。共射极放大电路l 简化电路路及习惯惯画法l 简单工作作原理共射极极基本放放大电路路的电压压放大作作用是利利用了BBJT的的电流控控制作用用，并依依靠Rcc将放大大后的电电流的变变化转为为电压变变化来实实现的。l 放大电路路的分析析方法静态

5、：输输入信号号为零时时，电路路的工作作状态，也也称直流流工作状状态。动态：输输入信号号不为零零时，电电路的工工作状态态，也称称交流工工作状态态。电路处于于静态时时，三极极管个电电极的电电压、电电流在特特性曲线线上确定定为一点点，称为为静态工工作点，常常称为QQ点。一一般用IIB、IC、和VVCE （或或IBQQ、ICQQ、和VVCEQQ）表示示。l 直流通路路和交流流通路根据叠叠加原理理可将电电路中的的信号分分解为：直流信信号和交交流信号号。直流流信号通通过直流流通路求求解，交交流信号号通过交交流通路路求解。直流通路路:当没没加输入入信号时时，电路路在直流流电源作作用下，直直流电流流流经的的通

6、路。直直流通路路用于确确定静态态工作点点。直流通路路画法：电容容视为开开路；电感线线圈视为为短路；信号号源视为为短路，但但保留其其内阻。交流通路路:在输输入信号号作用下下交流信信号流经经的通路路。交流流通路用用于计算算电路的的动态性性能指标标。交流通路路画法：容量量大的电电容视为为短路；直流流电源视视为短路路。对于放放大电路路来说其其最基本本要求，一一是不失失真，二二是能够够放大。只只有在信信号的整整个周期期内BJJT始终终工作在在放大状状态，输输出信号号才不会会产生失失真。静态工工作点设设置合适适能实现现线性放放大；静静态工作作点设置置偏高会会产生饱饱和失真真；静态态工作点点设置偏偏低会产产

7、生截止止失真。QQ点不仅仅影响电电路是否否会产生生失真，而而且影响响着放大大电路几几乎所有有的动态态系数。直流分析析, 又称称为静态态分析, 求求电路的的直流工工作状态态, 即基极直直流电流流IB; 集电电极直流流电流IIC; 集电极极与发射射极间直直流电压压UCE。交流分析析, 又称称动态分分析, 求电压放放大倍数数、输入电电阻和输出电电阻三项项性能指指标。1.4放放大电路路的直流流工作状状态l 解析法确确定静态态工作点点（两个个回路方方程）输入回路路方程基极电电流IBQ: 输出回路路方程集电极极电流IICQ：【例】估估算图放放大电路路的静态态工作点点。设UUCC=112 VV, RRc=3

8、kk, RRb=2880k, 。解第二节 图解解分析法法【教学目目的】掌掌握图解解分析法法的原理理和主要要应用方方法【教学重重点】 图解分分析法的的主要应应用方法法【教学难难点】 放大电电路中利利用图解解法进行行静、动动态分析析【教学方方法及手手段】多多媒体辅辅助教学学【课外作作业】 2.44【学时分分配】 2学时时【自学内内容】【教学内内容】1. 图解法确确定静态态工作点点；2. 图解法分分析动态态特性。2.1 图解法法确定静静态工作作点将图改画画成直流流通路。由两端端向左看看, 其iCuCE关系系由三极极管的输出特性性曲线确确定, uCE=UCC-iCRcuCCE与iC是线性性关系, 只需

9、需确定两两点即可可: l 图解法求求Q点的步步骤: (1) 在在输出特特性曲线线所在坐坐标中, 按直直流负载载线方程程uCE=UCC-iCRc, 作出出直流负负载线。(2) 由基极回路求出IBQ。(3) 找出出iB=IBQ这一一条输出出特性曲曲线, 与直流流负载线线的交点点即为QQ点。读读出Q点坐标标的电流流、电压压值即为为所求。【例】如如图所示示电路, 已知知Rb=2880k, Rc=3kk, UCC=112V, 三极极管的输输出特性性曲线如如图所示示, 试用用图解法法确定静静态工作作点。解首先写写出直流流负载方方程, 并作出出直流负负载线: 然后, 由基极极输入回回路, 计算IBQ直流负载

10、载线与iiB=IBQ=440A这一条条特性曲曲线的交交点, 即为Q点, 从图图上查出出IBQ=440 A, ICQ=22mA, UCEQQ=6VV,结果果一致。l 电路参数数对静态态工作点点的影响响Rc对QQ点的影影响Rc的变变化, 仅改变变直流负负载线的的N点,即仅改改变直流流负载线线的斜率率。Rc减小小, NN点上升升, 直流流负载线线变陡, 工作作点沿iiB=IBQ这一一条特性性曲线右右移。Rc增大大, N点下降降, 直流流负载线线变平坦坦, 工作作点沿iiB=IBQ这一一条特性性曲线向向左移。如如图所示示。UCC对对Q点的影影响 UCCC的变化化不仅影影响IBQ, 还影响响直流负负载线

11、, 因此此, UCC对Q点的影影响较复复杂。 UCCC上升, IBQQ增大, 同时直直流负载载线M点和N点同时时增大, 故直直流负载载线平行行上移, 所以以工作点点向右上上方移动动。 UCCC下降, IBQ下降降, 同时时直流负负载线平平行下移移。所以以工作点点向左下下方移动动。如图图所示。实际调试试中, 主要要通过改改变电阻阻Rb来改变变静态工工作点, 而而很少通通过改变变UCC来改改变工作作点。2.2放放大电路路的动态态分析l 图解法分分析动态态特性u 交流负载载线的作作法u 交流负载载线两个个特点: (1) 交流负负载线必必通过静静态工作作点, (2) 另一一特点是是交流负负载线的的斜率

12、由由表示。过Q点, 作一一条斜率率的直线线,就是交流流负载线线。【例】作作图的交交流负载载线。已已知特性性曲线如如图所示示, UCC=112V, Rc=3kk,RL=3kk, Rb=2880k。解：首先先作出直直流负载载线, 求出Q点,。显然作一条辅辅助线, 使其其取U=6 VV、I=4mmA, 连接该该两点即即为交流流负载线线的辅助助线, 过Q点作辅辅助线的的平行线线, 即为为交流负负载线。可可以看出出。与按按相一致致。放大电路路的非线线性失真真由三极管管特性曲曲线非线线性引起起的失真真工作点点不合适适引起的的失真。放大电路路存在最最大不失失真输出出电压幅幅值Umaxx或峰-峰值Up - p

13、。最大不失失真输出出电压是是指: 当工作作状态已已定的前前提下, 逐渐渐增大输输入信号号, 三极极管尚未未进入截截止或饱饱和时, 输出出所能获获得的最最大不失失真输出出电压。如如ui增大首首先进入入饱和区区, 则最最大不失失真输出出电压受受饱和区区限制, Ucemm=UCEQQ-Ucess; 如首首先进入入截止区区, 则最最大不失失真输出出电压受受截止区区限制, Ucemm=ICQR, 最大不不失真输输出电压压值, 选取其其中小的的一个。第三节 微变等等效电路路法【教学目目的】掌掌握用微微变等效效电路法法分析放放大电路路的动态态工作情情况【教学重重点】微微变等效效电路法法的应用用【教学难难点】

14、微微变等效效电路分分析法【教学方方法及手手段】多多媒体辅辅助教学学【课外作作业】 2.10、22.133【学时分分配】 2学时时【自学内内容】【教学内内容】1 低频H参参数电路路模型2 微变等效效电路法法的应用用3 放大电路路的工作作点稳定定问题3.1低低频H参数电电路模型型意义：由由于三极极管是非非线性器器件，这这样就使使得放大大电路的的分析非非常困难难。建立立小信号号模型，就就是将非非线性器器件做线线性化处处理，从从而简化化放大电电路的分分析和设设计。思路：当当放大电电路的输输入信号号电压很很小时，就就可以把把三极管管小范围围内的特特性曲线线近似地地用直线线来代替替，从而而可以把把三极管管

15、这个非非线性器器件所组组成的电电路当作作线性电电路来处处理。H参数都都是小信信号参数数，即微微变参数数或交流流参数。HH参数与与工作点点有关，在在放大区区基本不不变。HH参数都都是微变变参数，所所以只适适合对交交流信号号的分析析。对于共发发射极晶晶体管放放大电路路，在低低频工作作条件下下，当把把它看成成一个双双端口网网络时，若若取iB和uCE为自自变量，则则有 在工作点点处，对对式)取全微微分，得得当输入为为正弦量量并用有有效值表表示时，以以上两式式可写为为分别定定义为晶晶体管输输出交流流短路时时的输入入电阻、输输入交流流开路时时的反向向电压传传输系数数、输出出交流短短路时的的电流放放大系数数

16、和输入入交流开开路时的的输出电电导。四四个参数数具有不不同的量量纲，而而且要在在输入开开路或输输出交流流短路条条件下求求得。共射极放放大器的的交流等等效电路路3.2 微变等等效电路路分析法l 微变等效效电路分分析法的的一般步步骤：u 根据直流流通路估估算静态态工作点点，并确确定H参参数； u 画出放大大电路的的交流通通路； u 交流通路路用BJJT的HH参数小小信号模模型代替替电路中中的BJJT，画画出放大大电路的的小信号号模型等等效电路路。 u 根据放大大电路的的小信号号模型等等效电路路计算放放大电路路的交流流指标 、 、 。hrevceibhiehfeibic1/hoevcevbe+-+-

17、+-ebcBJT的H参数模型ibhiehfeibic1/hoevcevbe+-+-ebcBJT的H参数简化模型ibrbeibicrcevcevbe+-+-ebcBJT的H参数简化模型H参数：；rbe与Q点有关关， 公公式估算算3.3用用微变等等效电路路分析共共射极基基本放大大电路1) 利用直直流通路路求Q点：一般硅管管VBF=00.7VV，锗管管VBE=00.2VV， 已知。2) 画出小信信号等效效电路3) 求电压增增益：4) 求输入电电阻：求输出电电阻：例：电路路如图所所示，若若三极管管UBEE=0.7V，UUCE(satt)=00.3VV，rbbb1000，Rs=1kk,Rb=5660k,

18、Rc=4kk,RL=4kk,Vccc=122V,500。（1） 估算电路路的静态态工作点点。（2）求求Au，Ri，Ro和Auss。解：（11）求其其静态工工作点。（2）首首先画出出微变等等效电路路图。rberbbb（11+）UT/IE1.4k； AuRL/ rbee771.4； 其中RLRC/RRL； RiRb/rrbe11.4k ；RRoRRc44k ； AussRRi/（RRi+RRs）Au41.7 ；l 图解法和和小信号号模型分分析方法法的比较较图解法的的特点是是真实地地根据BBJT的的非线性性特性求求解。它它在输入入大信号号以及分分析输出出幅值和和波形失失真的情情况时比比较合适适。小信

19、信号模型型分析法法的特点是是在小信信号条件件下，将将BJTT线性化化为我们们所熟悉悉的线性性网络来来，进而而利用电电路理论论的方法法分析放放大电路路的各项项技术指指标，它它适用于于放大电电路工作作于小信信号时的的动态分分析。 3.4射射极偏置置电路l 稳定工作作点原理理：目标：温温度变化化时，使使IC维持恒恒定。如果温度度变化时时，b点电位位能基本本不变，则则可实现现静态工工作点的的稳定。射极偏置置电路电电路稳定定工作点点的物理理过程：利用RRb1和Rb2组成成的分压压器以固固定基极极电位。如如果I1IB（I1是流经经Rb1、Rb2的电电流），就就可近似似地认为为基极电电位VBRb2VCC/（

20、Rb1+ Rb22）。在在此条件件下，当当温度上上升时，IC（IE）将增加，由于IE的增加，在Re上产生的压降IERe也要增加，使外加于管子的VBE减小（因VBE=VBIERe，而VB又被Rb1和Rb2所固定），由于VBE的减小使使IB自动减减小，结结果牵制制了IC的增加加，从而而使IC基本恒恒定。这这就是反反馈控制制的原理理。由上述分分析可知知，I愈大于于IB及VB愈大于于VBE，则则该电路路稳定QQ的效果果愈好。为为兼顾其其他指标标，设计计此种电电路时，一一般可选选取I1=（55100）IB（硅硅管）；I1=（110220）IIB（锗锗管）VB=（335）VV（硅硅管）；VB=（113）V

21、V；（锗管管） l 放大电路路指标分分析静态工作作点：电压增益益：输入电阻阻：输出电阻阻：电路处于于放大区区的条件件：l 射极偏置置电路改改进具有温度度稳定性性，又可可以使其其具有与与固定偏偏流电路路相同的的动态指指标，共射极放放大器如如图所示示。分压压式稳定定偏置电电路，使使晶体管管有一合合适工作作点(ICQ，UCEQQ)。由于于旁通电电容CE将RE交流短短路，因因而射极极交流接接地。由由放大器器交流通通路画出出图所示示交流等等效电路路。虚线线方框部部分是被被替换的的晶体管管交流模模型。u 电压放大大倍数AAu输入交流流电压可可表示为为输出交流流电压为为故得电压压放大倍倍数u 输出电阻阻 按

22、照照Ro的定义义，在)电路的的输出端端加一电电压Uo，并将将Us短路时时，因IIb=0，则则受控源源Ib=0。这这时，从从输出端端看进去去的电阻阻为RC，因此此u 源电压放放大倍数数AusAus定定义为输输出电压压Uo与信号号源电压压Us的比值值，即u 将旁通电电容CE开路即即发射极极接有电电阻RE时的情情况对交流信信号而言言，发射射极将通通过电阻阻RE接地，交交流等效效电路放大倍数数减小。这这是因为为RE的自动动调节(负反馈馈)作用，使使得输出出随输入入的变化化受到抑抑制，从从而导致致Au减小。当当(1+)RErbe时，则则有输入电阻阻Ri变为Ri=RRB1RB2R即射极电电阻RE折合到到基

23、极支支路应扩扩大(11+)倍。因因此，放放大器的的输入电电输出电阻阻 Ro=RC。例在图电电路中，若若RB11=755k，RB2=225k,RC=RL=2kk,RE=1kk,UCC=112V，晶晶体管采采用3DDG6管管，=800, rrbb=1000,Rs=0.6k,试求该该放大器器的直流流工作点点ICQ、UCEQQ及Au,Ri,Ro和Aus等项项指标。解按估算算法计算算Q点： 第四节 晶体管单单管放大大电路三三种基本本接法【教学目目的】掌掌握晶体体管单管管放大电电路三种种基本接接法，了了解晶体体管基本本放大电电路的派派生电路路；【教学重重点】 共集、共共基放大大电路工工作原理理和三种种基本

24、组组态的性性能比较较；【教学难难点】 求共集集、共基基放大电电路的性性能指标标；【教学方方法及手手段】多多媒体教教学【课外作作业】 2.117、22.188、2.19【学时分分配】 2学时时【自学内内容】【教学内内容】1. 共集电极极放大器器和共基基极放大大器；2. 组合放大大电路。4.1共共集电极极放大器器和共基基极放大大器l 共集电极极放大器器具有内阻阻Rs的信号号源Us从基极极输入，信信号从发发射极输输出，而而集电极极交流接接地，作作为输入入、输出出的公共共端。由由于信号号从射极极输出，所所以该电电路又称称为射极极输出器器。u 电压放大大倍数AAuAu恒小小于1，一般般情况下下，满足足(

25、1+)RLrbe，因因而又接接近于11，且输输出电压压与输入入电压同同相。又又称为射射极跟随随器。u 输入电阻阻Ri从基极看看进去的的电阻RRi为与共射电电路相比比，由于于Ri显著增增大，因因而共集集电路的的输入电电阻大大大提高了了。u 输出电阻阻Rol 共基极放放大电路路当输出端端外加电电压Uo，而将将Us短路并并保留内内阻Rs时，可可得图示示电路。图中RBB1、RB2、RE和RC构成分分压式稳稳定偏置置电路，为为晶体管管设置合合适而稳稳定的工工作点。信信号从射射极输入入，由集集电极输输出，而而基极通通过旁通通电容CCB交流接接地，作作为输入入、输出出的公共共端。按按交流通通路画出出该放大大

26、器的交交流等效效电路如如图。u 电压放大大倍数AAuu 电流放大大倍数AAi输入电流流IiIe，而输输出电流流AiRL，则Ai，即即共基极极放大器器没有电电流放大大能力。但但因Au11，所以以仍有功功率增益益。u 输入电阻阻Ri按上述基基极支路路和射极极支路的的折合关关系，由由射极看看进去的的电阻RRi为u 输出电阻阻Ro由图可知知，若UUi=0，则则Ib=0,Ib=0，有有4.2三三种基本本放大器器性能比比较共射极电电路既有有电压增增益，又又有电流流增益，应应用最广广，常用用作各种种放大器器的主放放大级。但但作为电电压或电电流放大大器，它它的输入入和输出出电阻并并不理想想即在在电压放放大时，

27、输输入电阻阻不够大大且输出出电阻又又不够小小；而在在电流放放大时，则输入电阻又不够小且输出电阻也不够大。4.3 组合放放大电路路对输入、输输出电阻阻及其它它性能要要求。根根据三种种基本放放大电路路的特性性，将它它们适当当组合，取取长补短短，获得得各具特特点的组组合放大大器。l 共集共共射(CCCCE)和共射射共集(CCECC)组合放放大电路路CCCCE和CECC组合合放大器器的交流流通路分分别如图图示。利利用共集集放大器器输入电电阻大而而输出电电阻小的的特点，将将它作为为输入级级构成CCCCE组合合电路时时，放大大器具有有很高的的输入电电阻，这这时源电电压几乎乎全部输输送到共共射电路路的输入入

28、端。例放大电电路如图图所示。已已知晶体体管=1000, rbe11=3kk,rbe22=2kk,rbe33=1.5k，试求求放大器器的输入入电阻、输输出电阻阻及源电电压放大大倍数。解该电路路为共集集、共射射和共集集三级直直接耦合合放大器器，亦可可看作CCC-CECC组合合放大器器。为了了保证输输入和输输出端的的直流电电位为零零，电路路采用了了正、负负电源，并并且用稳稳压管VVZ和二极极管VD1分别别垫高VV2,V3管的射射极电位位。而在在交流分分析时，因因其动态态电阻很很小，可可视为短短路。u 输入电阻阻Ri：u 输出电阻阻Ro:l 共射共共基(CCECB)组合放放大器 CCECB组合合放大器

29、器及其交交流通路路分别如如图所示示。由于于共基放放大器的的输入电电阻很小小，将它它作为负负载接在在共射电电路之后后，致使使共射放放大器只只有电流流增益而而没有电电压增益益。而共共基电路路只是将将共射电电路的输输出电流流接续到到输出负负载上。因因此，这这种组合合放大器器的增益益相当于于负载为为RL(=RCRL)的一级级共射放放大器的的增益，即即接入低阻阻共基电电路使得得共射放放大器电电压增益益减小的的同时，也也大大减减弱了共共射放大大管内部部的反向向传输效效应。一一方面提提高了电电路高频频工作时时的稳定定性，另另一方面面明显改改善了放放大器的的频率特特性。得得CECB组合合放大器器在高频频电路中

30、中广泛应应用。第五节 场效应管管放大电电路【教学目目的】掌掌握场效效应管单单管放大大电路的的静态及及动态分分析法，了了解放大大电路的的频率响响应特性性；【教学重重点】 场效应应管单管管放大电电路的静静态及动动态分析析法；【教学难难点】 场效应应管放大大电路进进行动态态分析【教学方方法及手手段】多多媒体教教学【课外作作业】 2.21、22.233【学时分分配】 2学学时【自学内内容】【教学内内容】1. 场效应管管直流偏偏置电路路及静态态分析；2. 场效应管管放大电电路的小小信号模模型分析析法。5.1直直流偏置置电路l 静态工作作点 （1）自自偏压电电路 （22）分压压式自偏偏压电路路VGSRgR

31、g1Rg2R1R+VDDvi+-Rdvo+-RL5.2场场效应管管放大电电路的小小信号模模型分析析法ll 场效应管管小信号号模型l 动态指标标分析（共共源电路路）（1）中中频小信信号模型型rgsRRdRLRgRg1Rg2（2）中中频电压压增益：RgRg1Rg2RRL+VDDvi+-（3）输输入电阻阻：rgsRRLRgRg1Rg2vi+-vo+-+vgsgmvgs（4）输输出电阻阻：5.3动动态指标标分析（共共漏电路路：源极极输出器器）（1）中中频小信信号模型型（2）中中频电压压增益：（3）输输入电阻阻：（4）输输出电阻阻：5.4 场效应应管放大大电路与与三极管管（BJJT）放大电电路的性性能比

32、较较场效应管管放大电电路的共共源电路路、共漏漏电路、共共栅电路路分别与与三极管管放大电电路的共共射电路路、共集集电路、共共基电路路相对应应。共源源电路与与共射电电路均有有电压放放大作用用，且输输出电压压与输入入电压相相位相反反。为反反相电压压放大器器。共漏漏电路与与共集电电路均没没有电压压放大作作用且输输出电压压与输入入电压同同相位。为为电压跟跟随器。共栅电路路和共基基电路均均有输出出电流与与输入电电流接近近相等，为为电流跟跟随器。两两种放大大电路的的输入电电流都比比较大，它它们的输输入电阻阻都比较较小。场效应管管放大电电路最突突出的优优点是，共共源、共共漏和共共栅电路路的输入入电阻高高于相应应的共射射、共集集和共基基电路的的输入电电阻。此此外，场场效应管管还有噪噪声低、温温度稳定定性好、抗抗辐射能能力强等等优于三三极管的的特点，而而且便于于集成。场效应管管的低频频跨导一一般比较较小，放放大能力力比三极极管差，因因而共源源电路的的电压增增益往往往小于共共射电路路的电压压增益。MOS管栅源极之间的等效电容Cgs只有几皮法 几十皮法，而栅源电阻rgs又很大，若有感应电荷，则不易释放，从而形成高电压，以至于将栅源极间的绝缘层击穿，造成管子永久性损坏。使用时应注意保护。电气工程系电工电子教研室 第 27 页 本章共 27 页