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模电总结复习资料 模拟电子技术基础第一章 半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体-导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。 2.特性-光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体-纯净的具有单晶体结构的半导体。 4. 两种载流子 -带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体-在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 *P型半导体: 在本征半导体中掺入微量的三价元素。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素。 6. 杂质半导体的特性 *载流子的浓度-多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻-通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型-通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. PN结 * PN结的接触电位差-硅材料约为0.60.8V，锗材料约为0.20.3V。 * PN结的单向导电性-正偏导通，反偏截止。 8. PN结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性-正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性-同结。 *正向导通压降-硅管0.60.7V，锗管0.20.3V。 *死区电压-硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法-将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路); 若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。 1）图解分析法 该式与伏安特性曲线 的交点叫静态工作点Q。 2) 等效电路法 Ø 直流等效电路法 *总的解题手段-将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路); 若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。 *三种模型 Ø 微变等效电路法 三. 稳压二极管及其稳压电路 *稳压二极管的特性-正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。 第二章 三极管及其基本放大电路 一. 三极管的结构、类型及特点 1.类型-分为NPN和PNP两种。 2.特点-基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触 面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。 二. 三极管的工作原理 1. 三极管的三种基本组态 2. 三极管内各极电流的分配 * 共发射极电流放大系数 (表明三极管是电流控制器件 式子3. 共射电路的特性曲线 *输入特性曲线-同二极管。 称为穿透电流。 * 输出特性曲线 (饱和管压降，用UCES表示 放大区-发射结正偏，集电结反偏。 截止区-发射结反偏，集电结反偏。 4. 温度影响 温度升高，输入特性曲线向左移动。 温度升高ICBO、 ICEO 、 IC以及均增加。 三. 低频小信号等效模型 hie-输出端交流短路时的输入电阻， 常用rbe表示； hfe-输出端交流短路时的正向电流传输比， 常用表示； 四. 基本放大电路组成及其原则 1. VT、 VCC、 Rb、 Rc 、C1、C2的作用。 2.组成原则-能放大、不失真、能传输。 五. 放大电路的图解分析法 1. 直流通路与静态分析 *概念-直流电流通的回路。 *画法-电容视为开路。 *作用-确定静态工作点 *直流负载线-由VCC=ICRC+UCE 确定的直线。 *电路参数对静态工作点的影响 1）改变Rb ：Q点将沿直流负载线上下移动。 2）改变Rc ：Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。 3）改变VCC：直流负载线平移，Q点发生移动。 2. 交流通路与动态分析 *概念-交流电流流通的回路 *画法-电容视为短路,理想直流电压源视为短路。 *作用-分析信号被放大的过程。 *交流负载线- 连接Q点和V CC点 V CC= UCEQ+ICQR L的 直线。 3. 静态工作点与非线性失真 截止失真 *产生原因-Q点设置过低 *失真现象-NPN管削顶，PNP管削底。 *消除方法-减小Rb，提高Q。 饱和失真 *产生原因-Q点设置过高 *失真现象-NPN管削底，PNP管削顶。 *消除方法-增大Rb、减小Rc、增大VCC 。 4. 放大器的动态范围 Uopp-是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。 范围 *当时，受截止失真限制，UOPP=2UOMAX=2ICQRL。 *当时，受饱和失真限制，UOPP=2UOMAX=2 。 *当，放大器将有最大的不失真输出电压。 六. 放大电路的等效电路法 1. 静态分析 静态工作点的近似估算 Q点在放大区的条件 欲使Q点不进入饱和区，应满足RBRc 。 2. 放大电路的动态分析 * 放大倍数 * 输入电阻 * 输出电阻 七. 分压式稳定工作点共射 放大电路的等效电路法 1静态分析 2动态分析 *电压放大倍数 在Re两端并一电解电容Ce后 输入电阻 在Re两端并一电解电容Ce后 * 输出电阻 八. 共集电极基本放大电路 1静态分析 2动态分析 * 电压放大倍数 * 输入电阻 * 输出电阻 3. 电路特点 * 电压放大倍数为正，且略小于1，称为射极跟随器，简称射随器。 * 输入电阻高，输出电阻低。 第三章 场效应管及其基本放大电路 一. 结型场效应管 1.结构示意图和电路符号 2. 输出特性曲线 转移特性曲线 UP - 截止电压 二. 绝缘栅型场效应管 分为增强型和耗尽型两种。 结构示意图和电路符号 2. 特性曲线 *N-EMOS的输出特性曲线 * N-EMOS的转移特性曲线式中，IDO是UGS=2UT时所对应的iD值。 * N-DMOS的输出特性曲线 注意：uGS可正、可零、可负。转移特性曲线上iD=0处的值是夹断电压UP，此曲线表示式与结型场效应管一致。 三. 场效应管的主要参数 1.漏极饱和电流IDSS 2.夹断电压Up 3.开启电压UT 4.直流输入电阻RGS 5.低频跨导gm (表明场效应管是电压控制器件) 四. 场效应管的小信号等效模型 E-MOS 的跨导gm - 五. 共源极基本放大电路 1.自偏压式偏置放大电路 * 静态分析 动态分析 若带有Cs，则2.分压式偏置放大电路 * 静态分析 * 动态分析 若源极带有Cs，则六.共漏极基本放大电路 * 静态分析 或 * 动态分析 第四章 多级放大电路 一. 级间耦合方式 1. 阻容耦合-各级静态工作点彼此独立；能有效地传输交流信号；体积小，成本低。但不便于集成，低频特性差。 2. 变压器耦合 -各级静态工作点彼此独立，可以实现阻抗变换。体积大，成本高，无法采用集成工艺；不利于传输低频和高频信号。 3. 直接耦合-低频特性好，便于集成。各级静态工作点不独立，互相有影响。存在“零点漂移”现象。 *零点漂移-当温度变化或电源电压改变时，静态工作点也随之变化，致使uo偏离初始值“零点”而作随机变动。 二. 单级放大电路的频率响应 1中频段(fLffH) 波特图-幅频曲线是20lgAusm=常数，相频曲线是=-180o。 2低频段(f fL) 3高频段(f fH) 4完整的基本共射放大电路的频率特性 三. 分压式稳定工作点电路的频率1下限频率的估算 2上限频率的估算 响应 四. 多级放大电路的频率响应 1. 频响表达式 2. 波特图 第五章 功率放大电路 一. 功率放大电路的三种工作状态 1.甲类工作状态 导通角为360，ICQ大，管耗大，效率低。 2.乙类工作状态 ICQ0， 导通角为180，效率高，失真大。 3.甲乙类工作状态 导通角为180360，效率较高，失真较大。 二. 乙类功放电路的指标估算 1. 工作状态 Ø 任意状态：UomUim Ø 尽限状态：Uom=VCC-UCES Ø 理想状态：UomVCC oooo2. 输出功率3. 直流电源提供的平均功率 4. 管耗 Pc1m=0.2Pom 5.效率 理想时为78.5% 三. 甲乙类互补对称功率放大电路 1. 问题的提出 在两管交替时出现波形失真交越失真(本质上是截止失真)。 2. 解决办法 Ø 甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL-利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压。 动态指标按乙类状态估算。 Ø 甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL-电容 C2 上静态电压为VCC/2，并且取代了OCL功放中的负电源-VCC。 动态指标按乙类状态估算，只是用VCC/2代替。 四. 复合管的组成及特点 1. 前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间。 2. 类型取决于第一只管子的类型。 3. =1· 2 第六章 集成运算放大电路 一. 集成运放电路的基本组成 1.输入级-采用差放电路，以减小零漂。 2.中间级-多采用共射(或共源)放大电路，以提高放大倍数。 3.输出级-多采用互补对称电路以提高带负载能力。 4.偏置电路-多采用电流源电路，为各级提供合适的静态电流。 二. 长尾差放电路的原理与特点 1. 抑制零点漂移的过程- 当T iC1、iC2 iE1、iE2 uE uBE1、uBE2 iB1、iB2 iC1、iC2。 Re对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用，被称为“共模反馈电阻”。 2静态分析 1) 计算差放电路IC 设UB0，则UE=0.7V，得 2) 计算差放电路UCE 双端输出时 单端输出时(设VT1集电极接RL) 对于VT1： 对于VT2： 3. 动态分析 1）差模电压放大倍数 双端输出 单端输出时 从VT1单端输出 ： 从VT2单端输出 ： 2）差模输入电阻3）差模输出电阻 双端输出：单端输出: 三. 集成运放的电压传输特性 当uI在+Uim与-Uim之间，运放工作在线性区域 ： 四. 理想集成运放的参数及分析方法 1. 理想集成运放的参数特征 * 开环电压放大倍数 Aod； * 差模输入电阻 Rid； * 输出电阻 Ro0； * 共模抑制比KCMR； 2. 理想集成运放的分析方法 1) 运放工作在线性区: * 电路特征引入负反馈 * 电路特点“虚短”和“虚断”: “虚短” - “虚断” - 2) 运放工作在非线性区 * 电路特征开环或引入正反馈 * 电路特点 输出电压的两种饱和状态: 当u+>u-时，uo=+Uom 当u+<u-时，uo=-Uom 两输入端的输入电流为零: i+=i-=0 第七章 放大电路中的反馈 一. 反馈概念的建立 开环放大倍数 闭环放大倍数 反馈深度 环路增益： 1当时，下降，这种反馈称为负反馈。 2当时，表明反馈效果为零。 3当时，升高，这种反馈称为正反馈。 4当时 ， 。放大器处于 “ 自激振荡”状态。 二反馈的形式和判断 1. 反馈的范围-本级或级间。 2. 反馈的性质-交流、直流或交直流。 直流通路中存在反馈则为直流反馈，交流通路中存 在反馈则为交流反馈，交、直流通路中都存在反馈 则为交、直流反馈。 3. 反馈的取样-电压反馈：反馈量取样于输出电压；具有稳定输出电压的作用。 电流反馈：反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用。 4. 反馈的方式-并联反馈：反馈量与原输入量在输入电路中以电 流形式相叠加。Rs越大反馈效果越好。 反馈信号反馈到输入端） 串联反馈：反馈量与原输入量在输入电路中以电压 的形式相叠加。 Rs越小反馈效果越好。 反馈信号反馈到非输入端） 5. 反馈极性-瞬时极性法： 假定某输入信号在某瞬时的极性为正，并设信号 的频率在中频段。 根据该极性，逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性。 确定反馈信号的极性。 根据Xi 与X f 的极性，确定净输入信号的大小。Xid 减小为负反 馈；Xid 增大为正反馈。 三. 反馈形式的描述方法 某反馈元件引入级间直流负反馈和交流电压串 联负反馈。 四. 负反馈对放大电路性能的影响 1. 提高放大倍数的稳定性 2. 3. 扩展频带 4. 减小非线性失真及抑制干扰和噪声 5. 改变放大电路的输入、输出电阻 *串联负反馈使输入电阻增加1+AF倍 *并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍 *电压负反馈使输出电阻减小1+AF倍 *电流负反馈使输出电阻增加1+AF倍 五. 自激振荡产生的原因和条件 1. 产生自激振荡的原因 附加相移将负反馈转化为正反馈。 2. 产生自激振荡的条件 若表示为幅值和相位的条件则为： 第八章 信号的运算与处理 分析依据- “虚断”和“虚短” 一. 基本运算电路 1. 反相比例运算电路 R2 =R1/Rf 2. 同相比例运算电路 R2=R1/Rf 3. 反相求和运算电路 R4=R1/R2/R3/Rf 4. 同相求和运算电路 R1/R2/R3/R4=Rf/R5 5. 加减运算电路 R1/R2/Rf=R3/R4/R5 二. 积分和微分运算电路 1. 积分运算 2. 微分运算 第九章 信号发生电路 一. 正弦波振荡电路的基本概念 1. 产生正弦波振荡的条件(人为的直接引入正反馈) 自激振荡的平衡条件 : 即幅值平衡条件： 相位平衡条件： 2. 起振条件: 幅值条件 ：相位条件:3.正弦波振荡器的组成、分类 正弦波振荡器的组成 (1) 放大电路-建立和维持振荡。 (2) 正反馈网络-与放大电路共同满足振荡条件。 (3) 选频网络-以选择某一频率进行振荡。 (4) 稳幅环节-使波形幅值稳定，且波形的形状良好。 * 正弦波振荡器的分类 (1) RC振荡器-振荡频率较低,1M以下; (2) LC振荡器-振荡频率较高,1M以上; (3) 石英晶体振荡器-振荡频率高且稳定。 二. RC正弦波振荡电路 1. RC串并联正弦波振荡电路 2. RC移相式正弦波振荡电路 三. LC正弦波振荡电路 1. 变压器耦合式LC振荡电路 判断相位的方法： 断回路、引输入、看相位 2. 三点式LC振荡器 *相位条件的判断-“射同基反”或 “三步曲法” (1) 电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路) (2) 电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路) (3) 串联改进型电容反馈三点式振荡器 (4) 并联改进型电容反馈三点式振荡器 (5) 四. 石英晶体振荡电路 1. 并联型石英晶体振荡器 2. 串联型石英晶体振荡器 第十章 直流电源 一. 直流电源的组成框图 电源变压器：将电网交流电压变换为符合整流电路所需要的交流电压。 整流电路：将正负交替的交流电压整流成为单方向的脉动电压。 滤波电路：将交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。 稳压电路：自动保持负载电压的稳定。 二. 单相半波整流电路 1输出电压的平均值UO(AV) 2输出电压的脉动系数S 3正向平均电流ID(AV) 4最大反向电压URM 三. 单相全波整流电路 1输出电压的平均值UO(AV) 2输出电压的脉动系数S 3正向平均电流ID(AV) 4最大反向电压URM 四. 单相桥式整流电路 UO(AV)、S、ID(AV) 与全波整流电路相同， URM与半波整流电路相同。 五. 电容滤波电路 1 放电时间常数的取值 2.输出电压的平均值UO(AV) 3.输出电压的脉动系数S 4 .整流二极管的平均电流I D(AV) 六. 三种单相整流电容滤波电路的比较 七. 并联型稳压电路 1. 稳压电路及其工作原理 *当负载不变，电网电压 变化时的稳压过程: *当电网电压不变，负载变化时的稳压过程 : 2. 电路参数的计算 * 稳压管的选择 常取UZ=UO；IZM= (1.53)IOmax * 输入电压的确定 一般取UI(AV)= (23)UO * 限流电阻R的计算 R的选用原则是：IZmin<IZ< IZmax。 R的范围是：