模擬電路重難點小結(jié)

模擬電路重難點小結(jié)一、緒論1．信號信號是信息的載體，電信號能被分成兩類：(1)模擬信號:信號隨時間連續(xù)變化，且處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。(2)數(shù)字信號：幅度不隨時間連續(xù)變化，而是跳躍變化，且處理數(shù)字信號的電子電路稱為數(shù)字電路。2．放大電路模型放大電路可分為四種模型：電壓放大，電流放大，互阻放大和互導(dǎo)放大。3．放大電路的主要性能指標：輸入電阻，輸出電阻，增益，頻率響應(yīng)和非線性失真。二、運算放大器1．根本線性運放電路(1)反相放大電路：輸入信號加在反相輸入端；★因Rp中無電流，故u+=0，同時，在理想情況下，u+=u-，所以u-=0，相當于反相端接地。雖然u-=0，但沒有電流流入該點，這種現(xiàn)象稱為“虛地”。(2)同相放大電路：輸入信號加在同相輸入端，本電路不存在“虛地”現(xiàn)象?！锪頡f=0或R1=∞，那么Auf=1，即uo=ui—跟隨器2．同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用(1)求差電路：兩個信號分別從同相輸入端和反相輸入端輸入，且同相端和反相端的外接電阻相等。電路不存在“虛地”現(xiàn)象。(2)數(shù)據(jù)放大器：對各種傳感器送來的緩慢變化的信號加以放大，然后輸出給系統(tǒng)。Auf=(3)稱重放大器：當有重量時，Rx隨著壓力變化而變化，電橋失去平衡，ui1≠ui2，相減器輸出電壓與重量有一定的關(guān)系式。電壓源E分別與〔R，R〕和〔RX，R〕構(gòu)成連個回路，其中最后輸出為：(4)求和電路：①反相輸入：反相輸入求和電路的實質(zhì)是利用反相端虛地和輸入電流為零的特點，通過電流相加的方法來實現(xiàn)電壓相加。②同相輸入：待加量通過電阻從同相端引入。根據(jù)U+=U_得③加減法運算器：它由差動輸入放大器演變而來，假設(shè)有更多的相加量或相減量，可以增加或減少電路的相應(yīng)的輸入端。④利用反相信號量求和以實現(xiàn)減法運算★當Rf1=R1，Rf2=R2時，得uo=ui1-ui2(5)積分電路和微分電路①積分電路：正弦信號下積分電路的表述：工作原理：★用途：①移相90度uo比ui超前90度，且這個相位差與頻率無關(guān)，但輸出電壓的幅度隨頻率升高而下降。②延時③將方波變?yōu)槿遣á谖⒎蛛娐罚阂驗樗寓僬倚盘栂挛⒎蛛娐返谋硎觯孩趗o對ui的變化非常敏感，故抗干擾能力差。當ui發(fā)生突變時，uo過大，嚴重時將使電路不能正常工作。③RC環(huán)節(jié)對于反應(yīng)信號具有滯后作用，它和運放電路的滯后作用合在一起，可能引起自激發(fā)振蕩。三、二極管及根本電路1.半導(dǎo)體的特點：(1)與溫度有關(guān)：T↑→ρ↓即負溫度系數(shù)(2)與光照有關(guān)光照↑→ρ↓(3)與摻雜有關(guān)摻雜↑→ρ↓2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理：(1)電子和空穴統(tǒng)稱為載流子；(2)總電流＝IN+IP；(3)空穴運動的實質(zhì)是共有電子依次填補空穴的運動；(4)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度nN(nP)。(5)T↑→nN(nP)↑→r即負溫度系數(shù)(6)與光照有關(guān)光照↑→r↓3.雜志半導(dǎo)體(1)N型半導(dǎo)體:在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價元素的原子〔磷或銻〕，取代晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子，每個施主原子提供一個自由電子.★自由電子稱為多數(shù)載流子〔多子〕，★空穴稱為少數(shù)載流子〔少子〕。(2)P型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入三價元素的原子〔受主雜質(zhì)〕而形成的半導(dǎo)體?！颬型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。4．漂移電流與擴散電流(1)漂移電流：載流子在電場作用下有規(guī)那么的運動-------漂移運動，形成的電流-------漂移電流(2)擴散電流：載流子由于濃度的不均勻而從濃度大的地方向濃度小的地方擴散所形成的電流。5．PN結(jié)(1)PN結(jié)正向偏置：P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓?！矓U散電流是正向電流〕PN結(jié)反向偏置：P區(qū)加負、N區(qū)加電壓正。(2)PN結(jié)的方向擊穿★雪崩擊穿──通常發(fā)生在耗盡層的寬度較大的情況下，出現(xiàn)碰撞電離，產(chǎn)生電子的倍增效應(yīng)?！稞R納擊穿──通常發(fā)生在耗盡層的寬度很小的情況下，出現(xiàn)場致激發(fā)。6．二極管：PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。PPN(1)二極管正常工作時，其正向壓降為：硅管〔取0.7V〕鍺管〔取0.3V〕(2)溫度對二極管特性的影響：T↑→正向特性曲線左移，反向特性曲線下移。(3)判斷二極管在電路中的工作狀態(tài)：假設(shè)二極管斷開，然后求得正極和負極的電位及兩端的電壓。如果該電壓大于導(dǎo)通電壓，那么該二極管處于正偏而導(dǎo)通，兩端的實際電壓為二極管的導(dǎo)通電壓；如果該電壓小于二極管的導(dǎo)通電壓，那么說明該二極管處于反偏而截止。四、雙極結(jié)型三極管及放大電路根底1．BJT(1)NPN與PNPNPN管：Vc>Vb>VePNP管：Vc<Vb<VeBEBECIBIEICBEC(2)三極管的電流方向及放大器的三種組態(tài)：共射極共基極共集電極(3)共射電路的特性曲線：①輸入特性曲線---同二極管。②輸出特性曲線飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。放大區(qū)---發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。截止區(qū)---發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。(4)主要參數(shù)：①集-基極反向截止電流ICBO②集-射極反向截止電流ICEO③電流放大倍數(shù)β,a共射直流電流放大倍數(shù)：共射交流電流放大倍數(shù)：≈④集電極最大電流ICM⑤集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO⑥集電極最大允許功耗PCM⑦頻率參數(shù)(5)溫度影響溫度升高，輸入特性曲線向左移動。溫度升高ICBO、ICEO、IC以及β均增加。2．靜態(tài)工作點〔Q點〕(1)概念：(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)稱為靜態(tài)工作點(2)靜態(tài)工作點的估算：Ⅰ.畫出實際放大電路的直流通路。并在電路上標出IB、IC、UBE、UCE。Ⅱ.根據(jù)直流通路列出輸入回路、輸出回路的電壓方程。Ⅲ.利用電流分配的關(guān)系ICQ=βIBQⅣ.解方程組得到IB、IC、UCEⅤ.UBE用估算的方法寫出。UBEQ≈0.7V或者0.3V3．放大電路的分析方法(1)圖解法①圖解法確定Q點ⅰ根本步驟ⅱ直流負載線的特點與橫軸的截距為EC，與縱軸的截距為EC/RC，與橫軸的銳夾角為α=tg-1(1/RC)ⅲ電路參數(shù)的改變時對Q點的影響對RB的影響：RB↓→EC/RB↑→IB↑→Q↑對RC的影響：RC↓→EC/RC↑→Q右移對電源EC的影響：EC↑→直流負載線發(fā)生平移IB↑→Q↑②動態(tài)分析ⅰ交流負載線交流負載線的斜率是-1/RL'，與橫軸的銳夾角為α=tg-1(1/RL')iC=IC時uCE=UCE，交流負載線通過Q點。當RL=∞時，直流負載線與交流負載線重合。ⅱ交流負載線的作法：方法1：過Q點作一條直線，斜率為：方法2：選擇兩個特殊的點：靜態(tài)工作點;與橫軸的交點：令iC=0得uCE=UCE+ICRL'ⅲ描繪各處的電流和電壓的波形作圖步驟確定放大器的直流工作狀態(tài)。畫出交流負載線。按照輸入電壓的變化規(guī)律，在輸入特性上畫出iB的波形。在輸出特性上按iB的波形作出iC和uCE的波形。ⅳ描繪各處的電流和電壓的波形ⅴ根據(jù)圖解的結(jié)果計算放大器的放大倍數(shù)ⅵ失真分析:失真產(chǎn)生的原因：①晶體管的非線性。解決的方法；選管子：線性區(qū)要寬，輸入曲線成直線，輸出曲線簇接近于平行等距。②靜態(tài)工作點不適宜。Q點過低，信號進入截止區(qū)，輸出信號的正半周被削，產(chǎn)生截止失真。Q點過高，信號進入飽和區(qū)，輸出信號的負半周被削，產(chǎn)生飽和失真。(2)微變等效電路分析法★★★分析步驟：〔1〕由圖解法或近似估算法確定Q點；〔2〕求Q點附近的h參數(shù)；〔3〕畫出微變等效電路；〔4〕列出電路方程并求解。參數(shù)的意義和求法：Ⅰ.短路輸入阻抗：———rbe單位：Ω，102~103Ω輸入電阻hie〔rbe〕的近似估算:Ⅱ.開路電壓反應(yīng)系數(shù)：它是一個無量綱的量(10-3~10-4)Ⅲ.短路電流放大系數(shù)：———β它是一個無量綱的量?！瞺102〕Ⅳ.開路輸出導(dǎo)納：———1/rce單位：西門子〔S〕〔~10-5S〕②用h參數(shù)等效電路分析法分析共射極放大器(1)求Au=Uo/Ui(2)求Ai=Io/Ii(3)求Ap=PO/Pi(4)求輸入電阻Ri'為be支路的電阻假設(shè)RB>>rbe那么Ri≈rbe(5)求輸出電阻：加壓求流法4．溫度對靜態(tài)工作點的影響〔1〕溫度對UBE的影響〔2〕溫度對ICBO的影響〔3〕溫度對值的影響五、場效應(yīng)管放大電路1．結(jié)型場效應(yīng)管GSGSDP溝道DGSN溝道2．MOS管〔1〕MOS管有四種根本類型；〔2〕MOS管的特性與結(jié)型場效應(yīng)管的特性類似；〔3〕增強型的MOS管的UGS必須超過一定的值以使溝道形成；耗盡型的MOS管使形成溝道的UGS可正可負；〔4〕MOS管的輸入阻抗特高；〔5〕衡量場效應(yīng)管的放大能力用跨導(dǎo)〔互導(dǎo)〕跨導(dǎo)反映了UGS對ID的控制能力；相當于轉(zhuǎn)移特性上工作點處的斜率；〔6〕漏極輸出電阻：3．場效應(yīng)管放大電路的分析靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。4．場效應(yīng)管的直流偏置電路(1)固定偏置電路T：控制器件〔N溝道耗盡型MOS管〕ED、Eg：直流電源C1、C2：隔直流通交流Rd：將變化的電流轉(zhuǎn)化為變化的電壓為保證T工作是恒流區(qū)，必須滿足：UGS始終為負；UDS始終為正，且UDG>-UP(2)分壓式自偏壓電路(3)自偏壓電路Rg：使g與地的直流電位幾乎相同〔因上無電流〕。Rs：當IS流過Rs時產(chǎn)生直流壓降IsRs，使：UGS=-ISRs=-IDRs<05．靜態(tài)工作點(1)近似估算法—以自偏壓電路為例(2)圖解分析法①在輸出特性上作直流負載線；②作負載轉(zhuǎn)移特性；③根據(jù)UGS=-IDRs作源極負載線；④決定靜態(tài)工作點；六、模擬集成電路1．直接耦合放大器的兩個特殊問題(1)前后級Q點相互影響直接耦合后，由于UB2不會有很大的增加，迫使T1處于接近飽和的狀態(tài)。直接耦合后，Rc1作為T2的偏流電阻，且由于Rc1＜Rb2使IB2大大增加，使T2處于深度飽和狀態(tài)。解決方法：〔1〕利用Re2提高T2的UE，使T1，T2退出飽和狀態(tài)?！?〕利用NPN型和PNP型管交替使用?！?〕用硅穩(wěn)壓管耦合移動電位。(2)零點漂移：在直接耦合放大電路中，輸出電壓偏離其初始值的現(xiàn)象稱為零點漂移。原因是三極管的工作點隨時間而逐漸偏離原有的靜態(tài)值。放大器級數(shù)越多，放大倍數(shù)越大。輸出端漂移現(xiàn)象越嚴重。第一級的零漂影響最大?！镌鯓雍饬苛泓c漂移的大小★產(chǎn)生零漂的原因溫度的變化——最主要。電源電壓的波動。電路元件參數(shù)的變化?！餃p少零漂的措施選用高質(zhì)量的硅管。用溫度補償電路。采用調(diào)制的方式。采用差分放大電路。2．差分放大器★對零點漂移的抑制：由于電路完全對稱，當溫度變化時，兩管的零漂總是一樣的，這相當于在兩管的輸入端加了一個共模信號，uic1=uic2，——差分放大器可以完全抑制零點漂移。3．分析計算的小結(jié)①放大器的性能只決定于輸出形式，而與輸入方式根本無關(guān)。②雙端輸出方式能完全抑制共模信號，而單端輸出對共模信號只能做到局部抑制。③雙端輸出方式的差模放大倍數(shù)高，是單端輸出差模放大倍數(shù)的2倍。④無論哪種形式，差模輸入電阻都相同，都是單管放大器輸入電阻的2倍。⑤雙端輸出方式的差模輸出電阻大，是單端輸出方式差模輸出電阻的2倍。⑥四種接法：雙端輸入，雙端輸出；雙端輸入，單端輸出；單端輸入，雙端輸出；單端輸入，單端輸出；七、反應(yīng)放大電路1．概念：反應(yīng)是指將輸出量的一局部或全部，按一定的方式送回到輸入回路，來影響輸入量〔電壓或電流〕的一種連接方式開環(huán)增益閉環(huán)增益反應(yīng)系數(shù)開環(huán)增益閉環(huán)增益反應(yīng)系數(shù)2．判斷電路中反應(yīng)的正、負極性用瞬時極性法：〔1〕按中頻段考慮，即不考慮電路中所有的電容對相位的影響；〔2〕假定反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)與輸入端的連接斷開；〔3〕用正、負號〔+、-〕或箭頭〔↑、↓〕表示電路中各關(guān)鍵點對“地”的電位的瞬時極性〔或瞬時變化〕，這種表示要符合放大器的根本原理；共射極放大器：集電極與基極電位反相；共基極放大器：集電極與發(fā)射極電位同相；共集極放大器：發(fā)射極與基極電位同相；集成運放電路：看xf是加在同相端還是反相端〔4〕要逐級進行。最后看反應(yīng)到輸入端的信號的瞬時極性，假設(shè)與原輸入信號的位相相同，那么為正反應(yīng)，假設(shè)與原輸入信號的位相相反，那么為負反應(yīng)。3．電路中的反應(yīng)形式輸出端：按反應(yīng)信號在輸出端取樣方式分：反應(yīng)信號與輸出電流成正比