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模拟电子技术基础知识点总结
模拟电子技术复习资料总结
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〔多子是空穴,少子是电子〕.
*N型半导体:
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---硅材料约为0.6~0.8V,锗材料约为0.2~0.3V.
*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.
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
*三种模型
Ø微变等效电路法
三.稳压二极管与其稳压电路
*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§2-1三极管与其基本放大电路
一.三极管的结构、类型与特点
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
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---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以与β均增加.
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.基本放大电路组成与其原则
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VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’的
直线.
3.静态工作点与非线性失真
〔1〕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.
〔2〕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X围
〔1〕Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值.
〔2〕X围
*当〔UCEQ-UCES〕>〔VCC’-UCEQ〕时,受截止失真限制,UOPP=2UOMAX=2ICQRL’.
*当〔UCEQ-UCES〕<〔VCC’-UCEQ〕时,受饱和失真限制,UOPP=2UOMAX=2〔UCEQ-UCES〕.
*当〔UCEQ-UCES〕=〔VCC’-UCEQ〕,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
〔1〕静态工作点的近似估算
〔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.
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.
§2-2场效应管与其基本放大电路
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〔DMOS〕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
第三章多级放大电路
第四章集成运算放大电路
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.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对温度漂移与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:
三.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.
四.理想集成运放的参数与分析方法
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Ro→0;
*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+ 两输入端的输入电流为零: i+=i-=0 第五章放大电路的频率响应 一.单级放大电路的频率响应 1.中频段 波特图---幅频曲线是20lgAusm=常数,相频曲线是φ=-180o. 2.低频段 ‘ 3.高频段 4.完整的基本共射放大电路的频率特性 二.分压式稳定工作点电路的频率响应 1.下限频率的估算 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 第六章放大电路中的反馈 一.反馈概念的建立 *开环放大倍数---A *闭环放大倍数---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. 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,Af→∞.放大器处于"自激振荡〞状态. 二.反馈的形式和判断 1.反馈的X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. 〔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〕 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+表示〕,并设信号 的频率在中频段. 〔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-表示〕. 〔3〕确定反馈信号的极性. 〔4〕根据Xi与Xf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〔本级〕直流负反馈和交流电压〔电流〕串 联〔并联〕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.扩展频带 3.减小非线性失真与抑制干扰和噪声 4.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: 第七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 第八章信号发生电路 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〔克拉泼电路〕 〔4〕并联改进型电容反馈三点式振荡器〔西勒电路〕 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 第九章功率放大电路 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360o,ICQ大,管耗大,效率低. 2.乙类工作状态 ICQ≈0,导通角为180o,效率高,失真大. 3.甲乙类工作状态 导通角为180o~360o,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: Uom≈Uim Ø尽限状态: Uom=VCC-UCES Ø理想状态: 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>. 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.复合管的组成与特点 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.β=β1·β2 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 2.输出电压的脉动系数S 3.正向平均电流ID 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 2.输出电压的脉动系数S 3.正向平均电流ID 4.最大反向电压URM 四.单相桥式整流电路 UO 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 3.输出电压的脉动系数S 4.整流二极管的平均电流ID 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.稳压电路与其工作原理 *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=<1.5~3>IOmax *输入电压的确定 一般取UI *限流电阻R的计算 R的选用原则是: IZmin R的X围是: 八.串联型稳压电路
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