《模擬電子技術》期末總復習

《模擬電子技術》

期末總復習抓住根本概念根本知識和根本分析方法；注重知識的綜合應用?？傄螅喊雽w器件根底1.1半導體特性摻雜可改變和控制半導體的電阻率溫度可改變和控制半導體的電阻率光照可改變和控制半導體的電阻1.2本征半導體排列整齊、純潔的半導體稱為本征半導體。兩種載流子〔電子、空穴〕，成對出現。在電場作用下，載流子作定向運動形成漂移電流。半導體器件根底1.3雜質半導體〔1〕N型半導體〔本征半導體＋5價元素〕電子為多數載流子，空穴為少數載流子〔2〕P型半導體〔本征半導體＋3價元素〕電子為少數載流子，空穴為多數載流子1.4載流子的擴散與漂移運動擴散運動是由于載流子濃度差產生的。擴散運動形成擴散電流漂移運動在電場作用下產生的。漂移運動形成漂移電流。2.1PN結形成過程：擴散

擴散、漂移

擴散＝漂移半導體器件根底導通電壓硅〔Si〕:鍺〔Ge〕：2.2PN結伏安特性〔3〕PN結電流方程：〔2〕加反向電壓：擴散<漂移，〔耗盡層變寬〕反向電流〔1〕加正向電壓：擴散>漂移，〔耗盡層變窄〕正向電流半導體器件根底2.3PN結反向擊穿特性〔1〕電擊穿〔可逆〕雪崩擊穿－發(fā)生在摻雜濃度較低、反壓較高〔>6V〕的PN結中。齊納擊穿－發(fā)生在摻雜濃度較高、反壓不太高〔<6V〕的PN結中?！?〕熱擊穿〔不可逆，會造成永久損壞〕半導體器件根底PN結總電容Cj=CT+CDPN結正偏時，以擴散電容為主；PN結反偏時，以勢壘電容為主。2.4PN結電容勢壘電容CT:擴散電容CD:半導體器件根底3半導體二極管3.1二極管伏安特性〔單向導電性〕:

硅管：Ur0.5門限電壓Ur

{鍺管：Ur0.1反向飽和電流Is

{硅管：IsnA級鍺管：IsA級電壓當量〔室溫下〕：半導體器件根底3.2二極管的等效電阻等效電阻為非線性電阻，與工作點有關。直流電阻:交流電阻：半導體器件根底3.3二極管的主要參數最大正向平均電IF;最大反向工作電壓URM；反向電流IR；最高工作頻率fM。3.4穩(wěn)壓二極管(利用電擊穿特性)穩(wěn)壓條件：反向運用,Iz,min<Iz<Iz,max，(或偏壓大于穩(wěn)壓電壓〕加限流電阻R半導體器件根底5雙極型晶體管5.1晶體管的四種運用狀態(tài)放大狀態(tài)：發(fā)射結正偏，集電結反偏飽和狀態(tài)：發(fā)射結正偏、集電結反偏電壓不夠截止狀態(tài):發(fā)射結、集電結均為反偏半導體器件根底5.2晶體管的電流分配關系共基組態(tài):共射組態(tài):IC、IB

、IE的關系：IC+IB=IE半導體器件根底5.3晶體管的參數〕1.直流參數：〔1〕直流電流放大系數：〔共基〕、〔共射〕隨ICQ變化〔2〕極間反向飽和電流:ICBO、ICEO、IEBO〔越小越好〕2.交流參數：〔1〕交流電流放大系數：〔共基〕、〔共射〕隨ICQ變化〔2〕特征頻率fT:隨f增加而下降到1時對應的頻率。3.極限參數：〔1〕集電極最大允許電流ICM〔2〕反向擊穿電壓：UCBO,B>UCEO,B>>UEBO,B〔3〕集電極最大允許耗散功率PCM：實際使用時Pc<PCM半導體器件根底5.4溫度對晶體管參數的影響T

{ICBO

(1倍/10°C)

(0.5%~1%/°CUBEO

(-2.5mV/°C)}

ICQ

半導體器件根底4場效應管4.1分類FETJFET{MOSFETN溝道增強型MOSFETN溝道耗盡型MOSFETP溝道增強型MOSFETP溝道耗盡型MOSFETN溝道JFETP溝道JFET{{〔學會判斷類型〕半導體器件根底4.2MOSFET1.增強型MOSFET可變電阻區(qū):恒流區(qū)：

靜態(tài)偏置電壓：半導體器件根底4.2MOSFET2.耗盡型MOSFET可變電阻區(qū):或恒流區(qū)：半導體器件根底4.3JFET〔屬耗盡型〕恒流區(qū)：

轉移特性數學表示式與耗盡型MOSFET相似，即：4.4各種FET的電壓極性N溝道：uDS加“＋”；P溝道：uDS加“-”。增強型：uGS與uDS極性相同；耗盡型：uGS與uDS極性相反。半導體器件根底4.5FET的主要參數1.直流參數閾值電壓:(增強型)開啟電壓UGS,th;(耗盡型)夾斷電壓UGS,off。飽和漏電流IDSS:耗盡型FET參數〔uGS=0,uDS=10V時測得〕直流輸入電阻：JFET:RGS=108~1012,MOSFET:RGS=1010~10152.交流參數跨導gm:轉移特性曲線在Q點處的切線斜率半導體器件根底4.5FET的主要參數3.極限參數柵源擊穿電壓UGS,B漏源擊穿電壓UDS,B最大漏極耗散功率PDM4.6FET的特點〔1〕單極型器件〔多子導電〕〔2〕電壓控制器件〔3〕輸入電阻極高〔>108〕〔4〕噪聲低，以JFET噪聲最低〔5〕正常工作條件下，D、S極可互換使用。雙極型電路的根本單元電路5.2構成放大器原那么〔1〕晶體管正向運用〔基極、發(fā)射極做輸入〕〔2〕要有直流通路〔要有合理的偏置：發(fā)射結正偏，集電結反偏〕〔2〕要有交流通路〔待放大信號有效的加到放大器的輸入，放大后的信號要能順利取出〕5.3放大電路的分析方法〔1〕圖解法－利用晶體管的伏安特性曲線和外部特性分析?！?〕等效電路分析法。5.3圖解法－利用晶體管的伏安特性曲線和外部特性分析?！?〕根據直流通路列方程，作直流負載線，求Q；〔2〕根據交流通路列方程，作交流負載線；〔3〕〔4〕非線性失真：飽和失真〔RB偏小造成的〕截止失真〔RB偏大造成的〕雙向失真〔Ui過大造成的〕雙極型電路的根本單元電路5.3放大電路的分析內容〔1〕直流〔靜態(tài)〕分析畫直流通路－電路中的電容視為開路據直流通路求解Q點：IBQ、ICQ、UCEQ〔2〕交流〔動態(tài)〕分析畫交流通路－電路中的電容視為短路，直流電源對地路視為短路畫交流等效電路－用模型代替交流通路中的晶體管。據交流等效電路求：AU、AI、Ri(Ri’)、RO(Ro’)、fL、fH雙極型電路的根本單元電路3晶體管模型〔1〕h模型〔屬低、中頻模型〕h參數等效電路CE組態(tài)簡化h參數等效電路rbe

IbUbeUceIbIc++--雙極型電路的根本單元電路h參數的求法

hfe=低頻小功率管：rbb’100～300高頻小功率管：rbb’

幾～幾十雙極型電路的根本單元電路6放大電路頻響〔1〕頻響概念帶寬：AU(jf)從AU隨f變化下降到0.707AU所對應的截頻之差：BWf=fH－fL低頻段AU

下降的原因：耦合、旁路電容衰耗作用的影響。影響放大器截頻的主要原因頻率失真包括幅度頻率失真和相位頻率失真，屬線性失真高頻段AU下降的原因：管子結電容及分布電容分流作用的影響。雙極型電路的根本單元電路、CB、CC三種組態(tài)放大電路的分析〔1〕CE放大電路電壓增益：電流增益：輸入電阻：輸出電阻：Ri’=RB//[rbe+(1+

)RE)]

特點：較高的電壓增益和電流增益，居中的輸入電阻和輸出電阻。輸出與輸入電壓反向雙極型電路的根本單元電路、CB、CC三種組態(tài)放大電路的分析〔2〕CC放大電路電壓增益：電流增益：輸入電阻：輸出電阻：Ri’=RB//[rbe+(1+

)RL’)]

特點：較高的電流增益，電壓增益≤1，很高的輸入電阻，很低的輸出電阻。輸出與輸入電壓同向雙極型電路的根本單元電路、CB、CC三種組態(tài)放大電路的性能比較類別共射放大電路共集放大電路共基放大電路電壓增益AU較大?。?/p>

1）較大Uo與Ui的相位關系反相（相差180o）同相同相最大電流增益AI較大較大小（

1）輸入電阻Ri（Ri’）中等高阻低阻輸出電阻Ro（Ro’）中等低阻高阻頻響特性較差較好好用途多級放大電路的中間級輸入級、中間緩沖級、輸出級高頻或寬帶放大電路及恒流源電路1MOS管簡化的交流小信號模型MOS電路的根本單元電路2MOS管三種組態(tài)放大器的特性比較電路組態(tài)共源（CS）共漏(CD)共柵(CG)電壓增益

輸入電阻Ri很高很高輸出電阻Ro基本特點電壓增益高,輸入輸出電壓反相,輸入電阻高,輸出電阻主要取決于RD。電壓增益小于1,但接近于1,輸入輸出電壓同相,輸入電阻高,輸出電阻低。電壓增益高,輸入輸出電壓同相,輸入電阻低,輸出電阻主要取決于RD。性能特點3MOS管恒流源負載〔1〕增強型〔單管〕有源負載〔D、G短接〕〔2〕耗盡型〔單管〕有源負載(G、S短接)MOS電路的根本單元電路典型題解析：共漏－共基電路如題圖所示，試畫出其中頻區(qū)的微變等效電路，并推導出AU、Ri'及Ro'的表達式。

解:微變等效電路如圖.

MOS電路的根本單元電路4.7/5.7多級放大電路1.對耦合電路的要求各級有適宜的直流工作點；前級輸出信號能順利的傳遞到后級的輸入端。2.常見的耦合方式〔阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合、光耦合〕及其優(yōu)缺點。3.直接耦合放大器的特殊問題及解決方法級間直流電位匹配問題－解決方法：電位移動電路零點漂移問題－解決方法：差分電路雙極型電路的根本單元電路4.7/5.7多級放大電路4.多級放大電路的分析注意(1)前級的輸出電壓是后一級的輸入電壓；(2)將后一級的輸入電阻作為前一級的負載?！?〕多級放大電路的增益：(2)多級放大電路的輸入電阻：(3)多級放大電路的輸出電阻：Ri’=Ri1’Ro’=Ron’晶體管的根本單元電路7.1電流源電路及根本應用〔1〕電流源的主要要求能輸出符合要求的直流電流輸出電阻盡可能大溫度穩(wěn)定性好受電源電壓等因素的影響小〔2〕電流源電路的主要應用做直流偏置電路做有源負載模擬集成電路模擬集成電路1.差模信號和共模信號的概念差分式放大電路輸入輸出結構示意圖+-vi1+-vi2+-vo1差放vo2+-+-vid+-vo差模信號共模信號差模電壓增益共模電壓增益總輸出電壓其中——差模信號產生的輸出——共模信號產生的輸出共模抑制比反映抑制零漂能力的指標3.差分放大電路抑制零點漂移的原理雙端輸出抑制零點漂移是依靠電路、器件的嚴格對稱；單端輸出抑制零點漂移是依靠大電阻〔REE〕的深度負反響；模擬集成電路7.2差分放大電路的分析1.差分放大電路分四種組態(tài)單端輸入－單端輸出、雙端輸入－單端輸出單端輸入－雙端輸出、雙端輸入－雙端輸出2.差分放大電路分析〔1〕差放電路的主要性能指標只與輸出方式有關，而與輸入方式無關?！?〕雙端輸出時，差模電壓增益就是半邊差模等效電路的電壓增益；單端輸出時，差模電壓增益是半邊差模等效電路的電壓增益的一半〔RL=時〕。〔3〕差模輸入電阻與輸入方式無關，都是半邊差模等效電路輸入電阻的2倍；單端輸出方式的輸出電阻是雙端輸出方式時輸出電阻的一半。模擬集成電路9.0低頻功率放大電路1.低頻功率放大器主要關注的問題〔1〕功率：Po=VomIom/2〔2〕轉換效率η：η＝Po/PDc〔3〕非線性失真：在大信號下，晶體管、變壓器等非線性元件的特性不能看成線性，而是非線性的，故非線性失真不可忽略。〔4〕晶體管的平安運用：在功放中，晶體管工作時電壓、電流幅度變化大，接近極限運用，故應保證晶體管各電流、電壓及集電極耗散功率不超過規(guī)定的極限值。2.低頻功放的工作狀態(tài)甲類：＝2；乙類：＝,；甲乙類:

<<2功率放大器3.乙類低頻功放最大交流輸出功率：直流電源供給的最大功率：最大轉換效率：單管集電極功耗：選管條件：存在的失真：交越失真?？朔辉绞д娴姆椒ǎ汗ぷ髟诩滓翌惍a生原因：管子低電流區(qū)的非線性。功率放大器1反響的根本概念正、負反響，交、直流反響，電壓、電流反響，串、并聯反響。2反響放大器的分類及判別方法負反響放大電路〔1〕負反響類型有四種:電流串聯負反響電壓串聯負反響電流并聯負反響電壓并聯負反響2反響放大器的分類及判別方法負反響放大電路判斷是電流反響還是電壓反響—用輸出電壓短路法輸出電壓短路法：令輸出電壓u0=0,假設Xf=0，那么為電壓反響；否那么為電流反響。判斷是串聯反響還是并聯反響—用饋入信號連接方式法饋入信號連接方式法：假設反響信號Xf接至輸入端點，那么為并聯反響；否那么為串聯反響。判斷是正反響還是負反響—用瞬時極性法瞬時極性法：設定信號輸入端的瞬時極性，沿反響回路〔A入A出B入B出〕標定瞬時極性,假設Xf的極性使得凈輸入信號增大那么為正反響；否那么為負反響?！?〕判別方法3負反響對放大器性能的影響〔1〕負反響可提高增益的穩(wěn)定性〔穩(wěn)定增益與反響組態(tài)有關〕〔2〕負反響可展寬頻帶寬度〔3〕負反響可改善非線性失真〔有條件〕〔4〕對輸入、輸出電阻的影響

對輸入電阻的影響{串聯負反響:Rif=FRi并聯負反響:Rif=Ri/F

對輸入電阻的影響{電流負反響:Rof=F’Ro電壓負反響:Rof=Ro/F’穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電壓〔5〕負反響對信號源的要求串聯負反響要求壓源〔RS小〕鼓勵。并聯負反響要求流源〔RS大〕鼓勵。4反響放大器的分析方法1.負反響放大電路深負反響條件下的估算〔常用〕【例】在圖5-10所示電路中，引入適當的負反響，以滿足提高輸入電阻和帶負載能力的要求。引入該負反響后，當RB=1kΩ時，AUf=Uo/Ui=40，試計算Rf的值。

[解題思路]基于提高輸入電阻和帶負載能力的要求確定反響組態(tài)；因為多級放大電路，其增益很大，可近似考慮為深度負反響。解：(1)要提高輸入電阻，所以需采用串聯反響；要提高帶負載能力，即減小輸出電阻，所以采用電壓反響，綜合上述分析，確定引入電壓串聯負反響?！踩鐖D〕Rf負反響放大電路由AUf≈40可得，Rf=〔40-1〕RB=39×1kΩ=39kΩ。Rf(2)反響系數：在深度負反響條件下：1根本概念1.運放的根本構成：差動輸入級、中間放大級、低阻輸出級、恒流源偏置四局部。2線性應用及理想模型線性運用：具有深度負反響或以負反響為主。(閉環(huán))非線性運用：〔開環(huán)〕或正反響理想模型：集成運放的分析與應用AUd;Rid;Ro=0;BW

;理想運放線性應用時的兩大特性：“虛短”：V+V-

“虛斷”：I+=I-

03根本運算電路反相比例器、同相比例器、減法器、積分器和微分器要求：〔1〕熟練掌握根本運算電路的電路結構和輸出表達式；〔2〕會由輸出函數表達式設計最簡電路；〔3〕能由給定電路求出輸出表達式。6.4比較器單限比較器〔含過零比較器〕遲滯比較器集成運放的分析與應用典型題解：【例】設計一個運放電路，滿足下面關系：集成運放的分析與應用解：典型題解：【例】某運放電路其輸出表達式為集成運放的分析與應用解：

試畫出滿足上述關系的原理電路。

滿足上述關系的原理電路如圖：取那么：典型題解：【例】集成運放的分析與應用運放電路如題圖所示，電容C初始電壓為零，求輸出Uo表達式。解：典型題解：【例】求圖示電路的輸出表達式。集成運放的分析與應用解：直接應用虛短和虛斷的概念求解。由虛短的概念可知：U2=UN2、U1=UN1，所以有集成運放的分析與應用又由虛斷的概念可知：I1=I4=I2由此可導出對于A3與R1、R2

構成差動式減法電路,因此有濾涉及信號產生電路1.濾波低通〔LPF〕

希望抑制50Hz的干擾信號，應選用哪種類型的濾波電路？高通〔HPF〕帶通〔BPF〕帶阻〔BEF〕全通〔APF〕放大音頻信號，應選用哪種類型的濾波電路？濾涉及信號產生電路2.正弦波振蕩電路的振蕩條件正反響放大電路框圖〔注意與負反響方框圖的差異〕1.振蕩條件若環(huán)路增益則去掉仍有穩(wěn)定的輸出。又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件起振條件3.起振和穩(wěn)幅

#振蕩電路是單口網絡，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？電路器件內部噪聲以及電源接通擾動當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否那么波形將出現失真。

噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率

0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。

穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從回到信號濾涉及產生放大電路〔包括負反響放大電路〕4.振蕩電路根本組成局部反響網絡〔構成正反響的〕選頻網絡〔選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經常與反響網絡合二為一?！撤€(wěn)幅環(huán)節(jié)信號濾涉及產生5.RC橋式振蕩電路工作原理此時假設放大電路的電壓增益為

斷開環(huán)路某一點，