超详细模电总结复习资料模拟电子技术基础完整版.docx
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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----
*P型半导体:
*N型半导体:
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。
在本征半导体中掺入微量的三价元素(多子是空穴,少子是电子)在本征半导体中掺入微量的五价元素(多子是电子,少子是空穴)
。
。
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
*PN结的单向导电性
8.PN结的伏安特性
---硅材料约为
0.6~0.8V,锗材料约为
。
0.2~0.3V
---正偏导通,反偏截止。
二.
*
*
*
*
半导体二极管
单向导电性------
二极管伏安特性
正向导通,反向截止。
----同PN结。
正向导通压降
------硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。
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 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。 精品学习资料 第1页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 2)等效电路法 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 若 V阳 V阳 阴(正偏 阴(反偏 ),二极管导通 ),二极管截止 (短路); (开路)。 >V *三种模型 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 接。 ---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 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 2.特点 ---分为NPN和PNP两种。 ---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 精品学习资料 第2页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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 称为穿透电流。 3.共射电路的特性曲线 *输入特性曲线---同二极管。 *输出特性曲线 (饱和管压降,用 UCES表示 放大区 截止区 ---发射结正偏,集电结反偏。 ---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、CEO 、IC以及β均增加。 I 三.低频小信号等效模型(简化) 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β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--- *画法--- *作用--- 直流电流通的回路。 电容视为开路。 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 精品学习资料 第3页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 1)改变 2)改变 3)改变 Rb Rc : Q点将沿直流负载线上下移动。 : Q点在BQ所在的那条输出特性曲线上移动。 I 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--- *画法--- *作用--- 交流电流流通的回路 电容视为短路,理想直流电压源视为短路。 分析信号被放大的过程。 *交流负载线---连接Q点和V 直线。 3.静态工作点与非线性失真 CC’点 V CC’= UCEQ+ICQR L’的 (1)截止失真 *产生原因 *失真现象 *消除方法 ---Q点设置过低 ---NPN管削顶,PNP管削底。 ---减小Rb,提高 Q。 (2)饱和失真 *产生原因 *失真现象 *消除方法 ---Q点设置过高 ---NPN管削底,PNP管削顶。 ---增大Rb、减小Rc、增大VCC。 4.放大器的动态范围 (1)Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。 (2)范围 *当(UCEQ-UCES)>( VCC’ - UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。 UCEQ )时,受截止失真限制, 精品学习资料 第4页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 *当(UCEQ-UCES)<( VCC’ - (UCEQ-UCES)。 UCEQ )时,受饱和失真限制, UOPP=2UOMAX=2 *当(UCEQ-UCES)=(VCC’- 六.放大电路的等效电路法 1.静态分析 (1)静态工作点的近似估算 UCEQ),放大器将有最大的不失真输出电压。 (2)Q点在放大区的条件 欲使Q点不进入饱和区,应满足 RB>βRc。 放大电路的动态分析 2. *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 精品学习资料 第5页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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 精品学习资料 第6页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 *电压放大倍数为正,且略小于 *输入电阻高,输出电阻低。 1,称为射极跟随器,简称射随器。 第三章 场效应管及其基本放大电路 一. 结型场效应管( JFET) 1.结构示意图和电路符号 2.输出特性曲线 (可变电阻区、放大区、截止区、击穿区) 转移特性曲线 UP----- 截止电压 二. 绝缘栅型场效应管( MOSFET) 分为增强型( EMOS)和耗尽型( DMO)S两种。 结构示意图和电路符号 精品学习资料 第7页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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 *N-DMOS的输出特性曲线 iD值。 注意: uGS可正、可零、可负。 转移特性曲线上 场效应管一致。 D=0处的值是夹断电压 UP,此曲线表示式与结型 i 三. 场效应管的主要参数 1.漏极饱和电流 IDSS 2.夹断电压 3.开启电压 Up UT 4.直流输入电阻 RGS (表明场效应管是电压控制器件 5.低频跨导 gm ) 四. 场效应管的小信号等效模型 E-MOS的跨导gm--- 精品学习资料 第8页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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 精品学习资料 第9页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 *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 值“零点”而作随机变动。 uo 偏离初始 二. 单级放大电路的频率响应 1.中频段(fL≤f≤fH) 精品学习资料 第10页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 波特图--- 幅频曲线是 20lgAusm=常数,相频曲线是 φ=-180o 。 2.低频段 ≤fL) (f ‘ 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 响应 1.下限频率的估算 精品学习资料 第11页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 2.上限频率的估算 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 精品学习资料 第12页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 一. 功率放大电路的三种工作状态 1.甲类工作状态 o 导通角为 360,ICQ大,管耗大,效率低。 2.乙类工作状态 o CQ≈0,导通角为180,效率高,失真大。 I 3.甲乙类工作状态 o o 导通角为 180~360,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 任意状态: 尽限状态: 理想状态: Uom≈Uim Uom=VCC-UCES Uom≈VCC 2.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 )。 解决办法 甲乙类双电源互补对称功率放大器置电压。 动态指标按乙类状态估算。 甲乙类单电源互补对称功率放大器 2. OCL----利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏 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 四.复合管的组成及特点 VCC/2 代替。 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。 β=β1·β 3. 2 第六章集成运算放大电路 精品学习资料 第13页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 一. 集成运放电路的基本组成 1.输入级 2.中间级 3.输出级 采用差放电路,以减小零漂。 多采用共射(或共源)放大电路,以提高放大倍数。 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↑→ C1、iC2↑→ E1、iE2 ↑→uE↑→ uBE1、uBE2↓→ iB1、iB2↓→ iC1、iC2↓。 。 i i R e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UB≈0,则UE=-0.7V,得 2)计算差放电路 ? 双端输出时 UCE ? ? 单端输出时(设VT1集电极接 对于VT1: RL) 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 精品学习资料 第14页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 ? 双端输出: ? 单端输出: 集成运放的电压传输特性 三. 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 *共模抑制比 Ro→0; 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+ : : 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--- A Af *反馈深度---1+AF *环路增益---AF: 1.当AF>0时,Af下降,这种反馈称为负反馈。 精品学习资料 第15页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 2.当AF=0时,表明反馈效果为零。 3.当AF<0时,Af升高,这种反馈称为正反馈。 4.当AF=-1时 二.反馈的形式和判断 ,Af→∞。 放大器处于 “自激振荡”状态。 1.反馈的范围 2.反馈的性质 本级或级间。 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。 ----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。 (输出短路时反馈消失)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。 (输出短路时反馈不消失) 反馈的取样 3. 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: (1)假定某输入信号在某瞬时的极性为正(用 的频率在中频段。 +表示),并设信号 (2)根据该极性,逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性(升 高用+表示,降低用 (3)确定反馈信号的极性。 -表示)。 (4)根据 与X的极性,确定净输入信号的大小。 减小为负反 Xi Xid f 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(本级)直流负反馈和交流电压(电流)串联(并联)负反馈。 负反馈对放大电路性能的影响 1.提高放大倍数的稳定性 四. 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 并联负反馈使输入电阻减小电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈使输出电阻增加 1+AF倍 1+AF倍 1+AF倍 1+AF倍 * * * * 五. 自激振荡产生的原因和条件 精品学习资料 第16页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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 “虚断”和“虚短” 信号的运算与处理 分析依据------ 一. 1. 基本运算电路 反相比例运算电路 R2=R1//Rf 同相比例运算电路 2. R 2=R1//Rf 反相求和运算电路 3. R 4=R1//R2//R3// Rf 同相求和运算电路 4. R 1//R2//R3//R4=Rf//R5 加减运算电路 5. R 1//R2// Rf=R3// R4// R5 二. 1. 积分和微分运算电路 积分运算 微分运算 2. 精品学习资料 第17页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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。 与放大电路共同满足振荡条件。 以选择某一频率进行振荡。 使波形幅值稳定,且波形的形状良好。 (2)正反馈网络 ---- (3)选频网络 (4)稳幅环节 ------- ------- *正弦波振荡器的分类 (1)RC振荡器 (2)LC振荡器 振荡频率较低 振荡频率较高 1M以下; 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.变压器耦合式判断相位的方法: LC振荡电路 断回路、引输入、看相位 精品学习资料 第18页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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) 电容反馈三点式振荡器 (考毕兹电路) (2) 串联改进型电容反馈三点式振荡器(克拉泼电路) (3) (4)并联改进型电容反馈三点式振荡器(西勒电路) 精品学习资料 第19页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 四. 石英晶体振荡电路 (5) 1. 并联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡器 2. 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) 精品学习资料 第20页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 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 精品学习资料 第21页,共22页 名师归纳总结 优秀教案 欢迎下载 七.并联型稳压电路 稳压电路及其工作原理 1. *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 : 电路参数的计算 2. *稳压管的选择 常取UZ=UO;IZM=(1.5~3) *输入电压的确定 IOmax 一般取UI(AV)=(2~3) UO *限流电阻 R的计算 R的选用原则是: IZmin Zmax。 的范围是: R 精品学习资料 第22页,共22页
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