模擬電子技術(shù),概念

模擬電子技術(shù),概念模擬電子技術(shù),概念模擬電子技術(shù),概念xxx公司模擬電子技術(shù),概念文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度集成運(yùn)算放大器是一種高增益直接耦合放大器，他作為基本的電子器件，可以實現(xiàn)多種功能電路，如電子電路中的比例，積分，微分，求和，求差等模擬運(yùn)算電路。運(yùn)算放大器工作在兩個區(qū)域：在線性區(qū)，他放大小信號；輸入為大信號時，它工作在非線性區(qū)，輸出電壓擴(kuò)展到飽和值。同向放大電路和反相放大電路是兩種最基本的線性應(yīng)用電路。由此可推廣到求和，求差，積分，和微分等電路。這種由理想運(yùn)放組成的線性應(yīng)用電路輸出與輸入的關(guān)系（電路閉環(huán)特性）只取決于運(yùn)放外部電路的元件值，而與運(yùn)放內(nèi)部特性無關(guān)。對含有電阻、電容元件的積分和微分電路可以應(yīng)用簡單時間常數(shù)RC電路的瞬態(tài)相應(yīng)，并結(jié)合理想運(yùn)放電路的特性進(jìn)行分析。PN結(jié)是半導(dǎo)體二極管和組成其他半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，它是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體相結(jié)合而形成的。絕對純凈的半導(dǎo)體摻入受主雜質(zhì)和施主雜質(zhì)，便可制成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體?？昭▍⑴c導(dǎo)電是半導(dǎo)體不同于金屬導(dǎo)電的重要特點。當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓（正向偏置）時，耗盡區(qū)變窄，有電流流過；而外加反向電壓時，耗盡區(qū)變寬，沒有電流流過或電流極小，這就是半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦?，也是二極管最重要的特性。二極管的主要參數(shù)有最大整流電流，最高反向工作電壓，和反向擊穿電壓。在高頻電路中，還要注意它的結(jié)電容，反向恢復(fù)時間，最高工作頻率。由于二極管是非線性器件，所以通常采用二極管的簡化模型來分析設(shè)計二極管電路。主要有理想模型，恒壓降模型，折線模型，小信號模型等。在分析電路的靜態(tài)或大信號情況時，根據(jù)信號輸入的大小，選用不同的模型，只有當(dāng)信號很微小，且有一靜態(tài)偏置時，才采用小信號模型。指數(shù)模型主要在計算機(jī)模擬中使用。齊納二極管是一種特殊的二極管，常利用它在反向擊穿狀態(tài)下的恒壓特性，來構(gòu)成簡單的穩(wěn)壓電路，要特別注意穩(wěn)壓電路限流電阻的選取。齊納二極管的正想特性和普通二極管相近。其他非線性二段器件，如變?nèi)荻O管，肖特基二極管，光電、激光、發(fā)光二極管等均具有非線性的特點，其中光電子器件在信號處理，存儲和傳輸中獲得了廣泛的應(yīng)用。BJT是由兩個PN結(jié)組成的三段有源器件，分NPN和PNP兩種類型，它的三個端子分別成為發(fā)射機(jī)e，基極b和集電極c。由于硅材料的熱穩(wěn)定性好，因而硅BJT得到廣泛應(yīng)用。表征BJT性能的有輸入和輸出特性，均稱之為V-I特性，其中輸出特性用得較多。從輸出特性上可以看出，用改變基極電流的方法可以控制集電極電流，因而BJT是一種電流控制器件。BJT的電流放大系數(shù)是它的主要參數(shù)，按電路組態(tài)的不同有共射極電流放大系數(shù)β和共基極電流放大系數(shù)α之分。為了保證器件的安全運(yùn)行，還有幾項極限參數(shù)，如集電極最大允許功率損耗和若干反向擊穿電壓，如等，使用時應(yīng)予注意。BJT在放大電路中有共射，共集，共基三種組態(tài)，根據(jù)相應(yīng)的電路的輸入量和輸出量的大小和相位之間的關(guān)系，分別將他們稱為反向電壓放大器、電壓跟隨器和電流跟隨器。三種組態(tài)的中的BJT都必須工作在發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的狀態(tài)。放大電路的分析方法有圖解法和小信號模型分析法。前者是承認(rèn)電子器件的非線性，后者是將非線性特性的局部線性化。通常使用圖解法求Q點，而用小信號模型法求電壓增益，輸入電阻和輸出電阻。放大電路靜態(tài)工作點不穩(wěn)定的原因主要是由于受溫度的影響。常用的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的電路有射極偏置電路等，它是利用反饋原理來實現(xiàn)的頻率響應(yīng)與帶寬是放大電路的的重要指標(biāo)之一。用混合II型等效電路分析高頻響應(yīng)，而用含電容的低頻等效電路分析低頻響應(yīng)，二者的電路基礎(chǔ)則是RC低通電路和RC高通電路。瞬態(tài)響應(yīng)和頻率響應(yīng)是分析放大電路的時域和頻域的兩種方法，二者從各自的側(cè)面反映放大電路的性能，存在內(nèi)在的聯(lián)系，互相補(bǔ)充。工程上一頻域分析用的較為普遍。BJT是控制電流器件，有兩種載流子參與導(dǎo)電，屬于雙極性器件；而FET是電壓控制器件，只依靠一種載流子導(dǎo)電，因而屬于單極型器件。分析的方法是圖解法和小信號模型分析法。按三端有源器件三個電機(jī)的不同連接方式，兩種器件（BJT，BFET，MESFET，MOSFET）可以組成六種組態(tài)。但依據(jù)輸出量與輸入量的大小與相位關(guān)系的特征，這六中組態(tài)又可以歸納為三種組態(tài)，即反相電壓放大器，電壓跟隨器和電流跟隨器。由于FET具有輸入阻抗高，噪聲低（如JFET），等一系列優(yōu)點，而BJTβ高，若FET和BJT結(jié)合使用，就可以大為提高和改善電子電路的某些性能指標(biāo)，BiFET模擬集成電路是按這一特點發(fā)展起來的，從而擴(kuò)展了FET的應(yīng)用范圍。反饋是指把輸出電壓或輸入電流的一部分或全部通過反饋網(wǎng)絡(luò)，用一定的方式回送到放大電路的輸入回路，以影響輸入電量的過程。負(fù)反饋放大電路有四種類型，電壓串聯(lián)負(fù)反饋，電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電流串聯(lián)負(fù)反饋，電流并聯(lián)負(fù)反饋。功率放大電路是在大信號下工作，通常采用圖解法進(jìn)行分析。研究的重點是如何在允許失的的情況下，盡可能提高輸出功率和效率。與甲類功率放大電路相比，乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路的主要優(yōu)點是效率高（%）。為了保證安全工作，乙類時極限參數(shù)需滿足功率BJT輸入特性存在死區(qū)電壓，工作在乙類的互補(bǔ)對稱電路將出現(xiàn)交越失真，克服方法是采用甲乙類（接近乙類）互補(bǔ)對稱電路。通常用二極管或擴(kuò)大電路進(jìn)行偏置。大功率器件主要有達(dá)林頓管，功率VMOSFET，DMOSFET。為了保證安全運(yùn)行，可從其散熱，防止功率BJT二次擊穿，降低使用定額，和保護(hù)措施等考慮。交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓，為此要用整流濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。為抑制輸出電壓中的紋波，通常在整流電路后一個濾波環(huán)節(jié)。濾波電路一般可以分為電容輸入式（直流輸出電流較小且負(fù)載功率不變）和電感輸入式（負(fù)載電流大）。為了保證輸出電壓不隨著電網(wǎng)電壓，負(fù)載和溫度的變化而產(chǎn)生波動，可以再接入穩(wěn)壓電路。在小功率供電系統(tǒng)中，多采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，在移動式電子設(shè)備中或要求節(jié)能的場合中，多采用由集成開關(guān)穩(wěn)壓器組成的DC/DC變換器供電；而中、大功率穩(wěn)壓電源一般采用PWM(PFM)集成的控制電路再外接大功率開關(guān)調(diào)整管的開關(guān)穩(wěn)壓電路。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，利用控制調(diào)整管的管壓降來調(diào)整輸出電壓，他是一個帶負(fù)反饋的閉環(huán)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)；開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整管是工作在開關(guān)狀態(tài)，利用利用控制調(diào)整管導(dǎo)通和截止時間的比例來穩(wěn)定輸出電壓，他也是一個帶負(fù)反饋的閉環(huán)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的控制方式有脈寬調(diào)制性（PWM），買頻調(diào)制型（PFM），混合調(diào)制型（即脈寬——頻率調(diào)制）。集成電路運(yùn)算放大器是模擬電路中應(yīng)用廣泛的一種器件，它用于信號的運(yùn)算，處理，變換，測量，和信號產(chǎn)生電路，還用于開關(guān)電路中。雖具有非線性的特點，但是一般作為線性電路器件使用。半導(dǎo)體是現(xiàn)代電子技術(shù)的重要組成部分，具有體積小，重量輕，使用壽命長，輸入功率小，功率轉(zhuǎn)換效率高的特點。雙極性三極管（BJT）是一種三端器件，內(nèi)部有兩個離得很近的背靠背的PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）。兩個PN結(jié)加上不同極性、不同大小的偏置電壓時，半導(dǎo)體三極管呈現(xiàn)不同的特性和功能。BJT是放大電路最重要的組成之一。放大電路的功能是將微弱的電信號不失真的放大到需要的數(shù)值。為了增強(qiáng)微弱的電信號，幾乎每個電子系統(tǒng)中都要用到放大電路。三端放大器件，場效應(yīng)管（FET）。EQ\o\ac(○,)金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）。EQ\o\ac(○,)結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）。由于MOSFET工藝成熟且可以做的很小。從而可以做成超大規(guī)模集成電路和大容量的可編程器件或者儲存器。結(jié)型FET中的結(jié)既可以是一個普通的PN結(jié)，構(gòu)成通常所說的JFET，也可以是一個肖特基勢壘結(jié)，構(gòu)成一個金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MESFET）。MESFET可以用在高速或者高頻電路中。如微波放大電路。FET放大電路的三種組態(tài)形式：共源極，共漏極，共柵極結(jié)構(gòu)。MOSFET體積很小，在集成電路放大器中，常用增強(qiáng)型或者耗盡型MOSFET做成電流源作為偏置電路或者有源負(fù)載。與BJT不同F(xiàn)ET只有一種載流子——電子或者空穴導(dǎo)電，故稱FET為單極型器件。BJT屬于電流控制電流型器件。FET是電壓控制電流型器件。電真空器件是電壓控制電流型器件。微電子電路的制造工藝決定的。按照極性的不同反饋分