2、成本低廉；3、應用廣泛（市場）SPICE

1、1第一章第一章 緒論緒論 1.1 電子系統(tǒng)與信號電子系統(tǒng)與信號1、基本電路：分立元件電路；集成電路。、基本電路：分立元件電路；集成電路。2、成品電子系統(tǒng)：、成品電子系統(tǒng)：1、性能可靠；、性能可靠；2、成本低廉；、成本低廉；3、應用、應用廣泛（市場）。廣泛（市場）。SPICE(Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis用于以集成電路為重點的仿真程序）用于以集成電路為重點的仿真程序）PSPICEP：伯克利分效。：伯克利分效。3、電子系統(tǒng)：由若干相互聯(lián)接、相互作用的基本電路組、電子系統(tǒng)：由若干相互聯(lián)接、相互作用的基本電路組成的具有特定功能的

2、電路整體。成的具有特定功能的電路整體。4、單個芯片就可構成一個電子系統(tǒng)。人們關心的是各引、單個芯片就可構成一個電子系統(tǒng)。人們關心的是各引腳的功能、輸入、輸出特性，即芯片的外特性。腳的功能、輸入、輸出特性，即芯片的外特性。5、光導纖維（光纖）：優(yōu)點：信息傳輸容量大、傳輸損、光導纖維（光纖）：優(yōu)點：信息傳輸容量大、傳輸損失小、抗干擾性強等。失小、抗干擾性強等。26、信號：是信息的載體。、信號：是信息的載體。7、信號的表達方式及其基本特性：例、信號的表達方式及其基本特性：例1：例：例2：時域分析：就是把信號電壓或電流看作時間函數(shù)時，分析時域分析：就是把信號電壓或電流看作時間函數(shù)時，分析信號所具有的特

3、點。信號所具有的特點。付氏效數(shù)：付氏效數(shù)：1）狄利克雷條件：在周期）狄利克雷條件：在周期T內(nèi)連續(xù)或有有限個內(nèi)連續(xù)或有有限個間斷點，但有極值，且在間斷點處有極限。間斷點，但有極值，且在間斷點處有極限。2）付氏變換：）付氏變換：設函數(shù)設函數(shù)f1(x)是定義在（是定義在（- ，+ ）內(nèi)的非周期函數(shù)。對于）內(nèi)的非周期函數(shù)。對于以以2l為周期的周期函數(shù)為周期的周期函數(shù)f1(x)在滿足狄氏條件下，可展為：在滿足狄氏條件下，可展為：8、頻譜：把一個信號分解為正弦信號的集合，得到其正、頻譜：把一個信號分解為正弦信號的集合，得到其正弦信號幅值隨角頻率變化的分布。弦信號幅值隨角頻率變化的分布。頻譜圖：正弦信號幅值

4、同角頻率之關系圖。頻譜圖：正弦信號幅值同角頻率之關系圖。周期信號的頻譜都有：周期信號的頻譜都有：1）直流分量；）直流分量；2）基波分量；）基波分量；3）無窮多項高次諧波分量所組成。無窮多項高次諧波分量所組成。頻譜表現(xiàn)為一系列離散頻率上的幅值。頻譜表現(xiàn)為一系列離散頻率上的幅值。N越大，波形的誤越大，波形的誤差越小。差越小。3例例14例例258. 頻譜圖頻譜圖69、帶寬：當選擇適當?shù)?、帶寬：當選擇適當?shù)腤C（截止角頻率）點把頻率高端截斷時，（截止角頻率）點把頻率高端截斷時，并不影響信號的主要特性，則保留的部分稱為信號的帶寬。并不影響信號的主要特性，則保留的部分稱為信號的帶寬。信號的頻域分析：把任意

5、信號在不同頻率的基準信號上展開進行信號的頻域分析：把任意信號在不同頻率的基準信號上展開進行分析。分析。10、模擬信號：在時間上和幅值上均是連續(xù)的，在一定動態(tài)范圍、模擬信號：在時間上和幅值上均是連續(xù)的，在一定動態(tài)范圍內(nèi)可能取任意值的波形。內(nèi)可能取任意值的波形。11、模擬電路：處理模擬信號的電子電路。、模擬電路：處理模擬信號的電子電路。12、數(shù)字信號以方波為代表的在時間軸上有間斷點的信號。、數(shù)字信號以方波為代表的在時間軸上有間斷點的信號。13、數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電子電路。、數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電子電路。14、信號分析中的分類：、信號分析中的分類：1）模擬信號：時間、幅值都連續(xù)。）模擬信號

6、：時間、幅值都連續(xù)。2）數(shù)字信號：時間離散、幅）數(shù)字信號：時間離散、幅值連續(xù)（取樣信號）。時間離散、幅值離散（模數(shù)轉換器輸出信值連續(xù)（取樣信號）。時間離散、幅值離散（模數(shù)轉換器輸出信號）。時間連續(xù)、幅值離散（數(shù)模轉換器輸出信號）。號）。時間連續(xù)、幅值離散（數(shù)模轉換器輸出信號）。)sin()(10nnntnAAtf79.信號的帶寬信號的帶寬81.2 放大電路的基本知識放大電路的基本知識一、幾個概念：一、幾個概念：1、V0=AVVi，AV電路的電壓增益。電壓放大電路：只電路的電壓增益。電壓放大電路：只考慮電壓增益的電路。適用于信號源內(nèi)阻考慮電壓增益的電路。適用于信號源內(nèi)阻RS較小且負載較小且負載電

7、阻電阻RC較大的場合。較大的場合。2、I0=AIIi, AI電流增益電流增益電流放大電路：只考慮電流增益的電路，適用于信號源電流放大電路：只考慮電流增益的電路，適用于信號源內(nèi)阻內(nèi)阻RS較大而負載電阻較大而負載電阻RC較小的場合。較小的場合。3、V0=ARIi, AR互阻拉益?；プ枥??；プ璺糯箅娐罚喊央娏餍盘栟D換為與之相應變化的電壓互阻放大電路：把電流信號轉換為與之相應變化的電壓輸出。要求輸入電阻輸出。要求輸入電阻Ri=0，且輸出電阻，且輸出電阻R0=0。4、I0=AGVi，AG互導增益?；г鲆??；Х糯箅娐罚喊央妷盒盘栟D換為與之相應變化的電流互導放大電路：把電壓信號轉換為與之相應變化的電流

8、輸出。要求輸入電阻輸出。要求輸入電阻Ri= ，且輸出電阻，且輸出電阻R0= 。9105、受控電壓源：輸出受另一信號控制的非獨立的電壓信號、受控電壓源：輸出受另一信號控制的非獨立的電壓信號源。源。二、四種電路模型之間的轉換：二、四種電路模型之間的轉換：1、電流轉換為電壓放大模型：開路輸出電壓相等。、電流轉換為電壓放大模型：開路輸出電壓相等。2、互導放大轉換為電壓放大模型：開路輸出電壓相等。、互導放大轉換為電壓放大模型：開路輸出電壓相等。3、電壓轉換為電流放大模型：短路電流相等。、電壓轉換為電流放大模型：短路電流相等。三、放大電路的主要性能指標：三、放大電路的主要性能指標：1、輸入電阻：、輸入電阻

9、：Ri=Vi/Ii,決定了放大電路從信號源吸取信號決定了放大電路從信號源吸取信號幅值的大小。幅值的大小。2、輸出電阻：決定它帶負載的能力。、輸出電阻：決定它帶負載的能力。3、增益：、增益：1）電壓增益）電壓增益=20lg|AV|dB;2)電流增益電流增益= 20lg|AI|dB。增益為負增益為負dB，只是指它衰減。只是指它衰減。用對數(shù)表示的優(yōu)點：用對數(shù)表示的優(yōu)點：1）有利于用對數(shù)坐標表達增益隨頻率）有利于用對數(shù)坐標表達增益隨頻率的變化；的變化；2）對多級放大求總增益時，可將乘法變?yōu)榧臃ǎ唬Χ嗉壏糯笄罂傇鲆鏁r，可將乘法變?yōu)榧臃ǎ?）有助于簡化電路分析和設計過程。）有助于簡化電路分析和設計過程。

10、11四、頻率響應及帶寬：四、頻率響應及帶寬：1、放大電路的頻率響應：在輸入正弦信號情況下，輸、放大電路的頻率響應：在輸入正弦信號情況下，輸出隨頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應。出隨頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應。2、若考慮電抗性元件的作用和信號角頻率變量，則放、若考慮電抗性元件的作用和信號角頻率變量，則放大電路的電壓增益可表達為：大電路的電壓增益可表達為：3、波特圖：、波特圖：4、半功率點：在輸入信號幅值保持不變條件下，增益、半功率點：在輸入信號幅值保持不變條件下，增益下降下降3dB的頻率點，其輸出功率約等于中頻區(qū)輸出功率的頻率點，其輸出功率約等于中頻區(qū)輸出功率的一半。的一半。5、放大電路的帶寬：一般把幅頻響應

11、的高、低兩個半、放大電路的帶寬：一般把幅頻響應的高、低兩個半功率點間的頻率差定義為放大電路的帶寬。即功率點間的頻率差定義為放大電路的帶寬。即BW=Fh-fl。這種放大電路稱為直流（直接耦合）放大電路。模。這種放大電路稱為直流（直接耦合）放大電路。模擬集成大多采用直接耦合。擬集成大多采用直接耦合。6、失真：幅度失真、失真：幅度失真A1、A2不同，輸出失真，相位失真，不同，輸出失真，相位失真，相移不同，頻率失真：前兩者之后，相移不同，頻率失真：前兩者之后，)()()()()(0vivAjVjVjA123、波特圖：、波特圖：4、半功率點：、半功率點： 5、放大電路的帶寬、放大電路的帶寬13線性失真：

12、線性電抗元件引起。非線性失真：放大器件非線性失真：線性電抗元件引起。非線性失真：放大器件非線性特性引起。飽和失真等。線性特性引起。飽和失真等。第二章半導體二極管及其基本電路第二章半導體二極管及其基本電路半導體器件的優(yōu)點：體積小、重量輕、使用壽命長、輸入半導體器件的優(yōu)點：體積小、重量輕、使用壽命長、輸入功率小和功率轉換效率高等。功率小和功率轉換效率高等。2.1 半導體的基本知識半導體的基本知識一、半導體材料：一、半導體材料：1、本征半導體：是一種完全純凈的結構完整的半導體晶、本征半導體：是一種完全純凈的結構完整的半導體晶體。體。2、空穴：電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子后，共價、空穴：電子掙脫共

13、價鍵的束縛成為自由電子后，共價鍵中所留下的空位。鍵中所留下的空位。3、半導體區(qū)別于導體的一個重要特點是空穴的出現(xiàn)。、半導體區(qū)別于導體的一個重要特點是空穴的出現(xiàn)。4、P（3價）、價）、N型半導體（型半導體（5價）。價）。14152.2 PN結的形成及特性結的形成及特性一、一、PN結的形成：結的形成：二、二、PN結的單向?qū)щ娦?。結的單向?qū)щ娦浴?、外加正向電壓（正偏）。、外加正向電壓（正偏）。2、外加反向電壓（反偏）。、外加反向電壓（反偏）。3、PN結的單向?qū)щ娦允侵刚螂娮韬苄?，反向電阻很大，結的單向?qū)щ娦允侵刚螂娮韬苄?，反向電阻很大，其關鍵在于它的耗盡區(qū)的存在，且其寬度隨外加電壓而變其關鍵在

14、于它的耗盡區(qū)的存在，且其寬度隨外加電壓而變化?；?。三、三、PN結結VI特性的表達式：特性的表達式：四、四、PN結的反向擊穿：結的反向擊穿：1、反向擊穿；、反向擊穿；2、反向擊穿電壓；、反向擊穿電壓；3、熱擊穿；、熱擊穿；4、產(chǎn)生、產(chǎn)生PN結電擊穿的原因是：在強電場作用下，大大地增加了結電擊穿的原因是：在強電場作用下，大大地增加了自由電子和空穴的數(shù)，引起反向電流的急劇增加。分為兩自由電子和空穴的數(shù)，引起反向電流的急劇增加。分為兩類：雪崩擊穿：碰撞理論解釋；齊納擊穿：雜質(zhì)濃度大類：雪崩擊穿：碰撞理論解釋；齊納擊穿：雜質(zhì)濃度大（穩(wěn)壓管，齊納二極管）（穩(wěn)壓管，齊納二極管）1617N區(qū)的電位比區(qū)的電位比

15、P區(qū) 高區(qū) 高 V0, 而 在而 在PN1819202.3 半導體二極管半導體二極管一、半導體二極管的結構：一、半導體二極管的結構：點接觸型：點接觸型：PN結面積小，適于做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路結面積小，適于做高頻檢波和脈沖數(shù)字電路里的開關，也可作小電流整流。里的開關，也可作小電流整流。面接觸型：適用于整流，不宜用于高頻電路。面接觸型：適用于整流，不宜用于高頻電路。二、二極管的二、二極管的 -I特性特性：（同：（同PN結）結）1、正向特性：、正向特性：2、反向特性：電流很小。、反向特性：電流很小。3、反向擊穿，同、反向擊穿，同PN結。結。三、二極管的參數(shù)三、二極管的參數(shù)1、最大整流電流、最大整

16、流電流IF是指管子長期運行時，允許通過的最大是指管子長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。正向平均電流。2、反向擊穿電壓、反向擊穿電壓VBR：指管子未擊穿時的電壓值。：指管子未擊穿時的電壓值。3、反向電流、反向電流IR：指管子未擊穿時的反向電流：指管子未擊穿時的反向電流。21222324其值愈小，則管子的單向?qū)щ娦杂谩Ｆ渲涤?，則管子的單向?qū)щ娦杂谩?、極間電容：、極間電容：1）勢壘電容）勢壘電容CB：用來描述勢壘區(qū)的空間電荷隨電壓變化：用來描述勢壘區(qū)的空間電荷隨電壓變化而產(chǎn)生的電容效應。而產(chǎn)生的電容效應。2）擴散電容）擴散電容CD：是指外加電壓變化時：是指外加電壓變化時P區(qū)的電子和區(qū)的

17、電子和N區(qū)的區(qū)的空穴的積累。正偏空穴的積累。正偏CD較大，反偏較大，反偏CD較小，一般可忽略。較小，一般可忽略。因此：在高頻運用時，對于二極管的因此：在高頻運用時，對于二極管的PN結，必須考慮結結，必須考慮結電容。電容。2.4 二極管基本電路及其分析方法二極管基本電路及其分析方法二極管電路的分析方法：主要是模型法（它是非線性器二極管電路的分析方法：主要是模型法（它是非線性器件）。件）。一、二極管正向一、二極管正向VI特性的建模：特性的建模：1、理想模型：適用條件：電源電壓遠比二極管的管壓降、理想模型：適用條件：電源電壓遠比二極管的管壓降大。大。252、恒壓降模型：適用條件：、恒壓降模型：適用條

18、件：iD 1mA。3、折線模型：適用條件：作用于二極管兩端的電壓不高。、折線模型：適用條件：作用于二極管兩端的電壓不高。由于二極管特性的分散性，由于二極管特性的分散性， th和和rD的值不是固定不變的。的值不是固定不變的。4、小信號模型：適用條件：某一小范圍內(nèi)工作。、小信號模型：適用條件：某一小范圍內(nèi)工作。例例1：已知如圖：用三種模型求：已知如圖：用三種模型求ID和和VD。2.5 特殊二極管特殊二極管一、齊納二極管（穩(wěn)壓管）面結型硅半導體二極管。一、齊納二極管（穩(wěn)壓管）面結型硅半導體二極管。1、符號：、符號：2、3、并聯(lián)或穩(wěn)壓電路：、并聯(lián)或穩(wěn)壓電路：二、變?nèi)荻O管二、變?nèi)荻O管1、變?nèi)荻O管：具有結電容隨反向電壓的增加而減小效、變?nèi)荻O管：具有結電容隨反向電壓的增加而減小效應的二極管。應的