模拟电子技术基础复习课件分解

模拟电子技术基础----总复习2011级通信工程2020/1/28模拟电子电路处理模拟信号幅值任意，时间连续核心元件电子器件二极管三极管（BJTFET）材料：半导体半导体的特性熟悉常用术语外部特性放大电路基本单元电路共射共集共基构成、原理、性能指标（外部特性）课程内容以放大电路的分析、改进为主线2020/1/28模拟电子电路核心元件电子器件二极管三极管（BJTFET）材料：半导体半导体的特性熟悉常用术语外部特性2020/1/28模拟电子电路放大电路完成放大功能构成其它电路的基本单元基本单元电路共射共集共基构成、原理、性能指标（外部特性）2020/1/28模拟电子技术应用电路改善性能集成电路输出级产生信号电源电路负反馈放大电路差分放大电路、电流源功率放大器信号发生器直流稳压电路信号处理电路第一章半导体器件1.1半导体的特性1.2半导体二极管1.3双极型三极管(BJT)1.半导体中两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示，显然ni=pi。本征半导体杂质半导体杂质半导体有两种N型半导体P型半导体一、N型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型半导体)。二、P型半导体：在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。PN结PN结的形成PN结的单向导电性载流子的漂移与扩散场强浓度P结和N结交界区空间电荷区形成空间电荷区又称耗尽区、阻挡层——电阻率高加正电压——耗尽区变窄——电阻变小——导通加反电压——耗尽区变宽——电阻变大——截止)1e(/SDDTVIivPN结的单向导电性1.PN外加正向电压又称正向偏置，简称正偏。外电场方向内电场方向空间电荷区VRI空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。PN空间电荷区PN外电场方向内电场方向VRIS空间电荷区变宽，阻碍了扩散运动，电路中仅有很小的反向漂移电流。2.PN外加反向电压二极管在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，I=f(U)之间的关系曲线。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性死区电压击穿电压U(BR)反向特性–50I/mAU/V0.20.4–2551015–0.01–0.02锗管的伏安特性0二极管的伏安特性伏安特性表达式(二极管方程))1e(STUUIIIS：反向饱和电流UT：温度的电压当量在常温(300K)下，UT26mV二极管加反向电压，即U0，且|U|UT，则IIS。二极管加正向电压，即U0，且UUT，则，可得，说明电流I与电压U基本上成指数关系。1eTUUTUUIIeS稳压管一种特殊的面接触型半导体硅二极管。稳压管工作于反向击穿区。I/mAU/VO+正向+反向U+I稳压管的伏安特性和符号VDZR使用稳压管需要注意的几个问题：稳压管电路UOIO+IZIRUI+1.外加电源的正极接管子的N区，电源的负极接P区，保证管子工作在反向击穿区；RL2.稳压管应与负载电阻RL并联；3.必须限制流过稳压管的电流IZ，不能超过规定值，以免因过热而烧毁管子。三极管结构示意图和符号(a)NPN型ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c基极b发射极eNNP三极管三极管内部结构要求：NNPebcNNNPPP1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3.集电结面积大。(2)UCE0时的输入特性曲线当UCE0时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。UCEUBE，三极管处于放大状态。*特性右移(因集电结开始吸引电子)V2CEUV/BEUO0CEUIB/AUCE≥1时的输入特性具有实用意义。IBUCEICVCCRbVBBcebRCV+V+A++mAUBE*UCE≥1V，特性曲线重合。二、输出特性NPN三极管的输出特性曲线IC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O510154321划分三个区：截止区、放大区和饱和区。截止区放大区饱和区放大区1.截止区IB≤0的区域。两个结都处于反向偏置。IB=0时，IC=ICEO。硅管约等于1A，锗管约为几十~几百微安。常数B)(CECIUfI截止区截止区2.放大区：条件：发射结正偏集电结反偏特点：各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。二、输出特性IC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O510154321放大区集电极电流和基极电流体现放大作用，即BCΔΔII放大区放大区对NPN管UBE0，UBC0NPN三极管的输出特性曲线3.饱和区：条件：两个结均正偏IC/mAUCE/V100µA80µA60µA40µA20µAIB=0O510154321对NPN型管，UBE0UBC0。特点：IC基本上不随IB而变化，在饱和区三极管失去放大作用。ICIB。当UCE=UBE，即UCB=0时，称临界饱和，UCEUBE时称为过饱和。饱和管压降UCES0.4V(硅管)，UCES0.2V(锗管)饱和区饱和区饱和区1.共射电流放大系数BCΔΔII2.共射直流电流放大系数忽略穿透电流ICEO时，BCII3.共基电流放大系数ECΔΔII4.共基直流电流放大系数忽略反向饱和电流ICBO时，ECII和这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：+11或第二章放大电路的基本原理2.1放大的概念2.2单管共发射极放大电路2.3放大电路的主要技术指标2.4放大电路的基本分析方法2.5工作点的稳定问题2.6放大电路的三种基本组态2.7多级放大电路放大的概念u放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真——放大的前提判断电路能否放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电性能指标ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。2.输入电阻和输出电阻将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。Lo'oLoo'oo)1(RUURUUUR空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值iiiIUR输入电压与输入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻3.通频带4.最大不失真输出电压Uom：交流有效值。由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率上限频率LHbwfff5.最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合适的IB。VCC：使UCE≥UBE，同时作为负载的能源。Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。)(oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。共射设置静态工作点的必要性输出电压必然失真！设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？2020/1/28在输出特性曲线上，作出直流负载线VCE=VCC－iCRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ和ICQ。在输入特性曲线上，作出直线，两线的交点即是Q点，得到IBQ。bBBBBERiVv2020/1/28静态工作点对波形失真的影响截止失真的波形2020/1/28饱和失真的波形静态工作点对波形失真的影响放大电路的基本分析方法基本分析方法两种图解法微变等效电路法直流通路与交流通路静态工作点的近似计算bceIBQICQUCEQbBEQCCBQRUVI硅管UBEQ=(0.6~0.8)V锗管UBEQ=(0.1~0.2)VICQIBQUCEQ=VCC–ICQRC图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。一、图解法的过程(一)图解分析静态1.先用估算的方法计算输入回路IBQ、UBEQ。2.用图解法确定输出回路静态值方法：根据uCE=VCCiCRc式确定两个特殊点cCCCCECCCEC00RViuVui时，当时，当输出回路输出特性CCCCCECCCEC00RViuVui，，直流负载线Q由静态工作点Q确定的ICQ、UCEQ为静态值。(二)图解分析动态1.交流通路的输出回路输出通路的外电路是Rc和RL的并联。2.交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：LCLL//1RRRR，其中OIBiC/mAuCE/VQ静态工作点3.三极管的简化参数等效电路三极管的简化h参数等效电路cbe+uBE+uCEiCiBebcrbeiB+uBE+uCEiCiB微变等效法4.电压放大倍数Au；输入电阻Ri、输出电阻ROC1RcRb+VCCC2RL+++VT+iUOUbebirIU而bLcoIRIUioUUAubeLiorRUUAu所以)//(LcLRRRRi=rbe//Rb，Ro=RcoUrbeebcRcRLRbbIcIbI++iU单管共射放大电路的等效电路EQbbBBEbe26)1(ddIriur++静态工作点稳定电路一、电路组成——分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB分压式工作点稳定电路由于UBQ不随温度变化，——电流负反馈式工作点稳定电路TICQIEQUEQUBEQ(=UBQ–UEQ)IBQICQ动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbeebcRcRLoUbIcIiUbI++Rb2Rb1RcRb2+VCCRL++uiuoRb1RebeLrRAuLcL//RRRcob2b1bei////RRRRrR放大电路的三种基本组态三种基本接法共射组态共集组态共基组态共集电极放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~sUoUiUoUsU~++__+rbeSReRiIbIeIoIbeccIbI(b)等效电路——为射极输出器共集电极放大电路(a)电路图一、静态工作点C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~SUOU由基极回路求得静态基极电流ebBEQCCBQ)1(RRUVI++BQCQII则eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU共集电极放大电路二、电流放大倍数biIIeoII)1(beioi+IIIIA所以三、电压放大倍数ebeeo)1(RIRIU+ebbebeebebi)1(RIrIRIrIU+++ebeeio)1()1(RrRUUAu+++Lee//RRR结论：电压放大倍数恒小于1，而接近1，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。iUOUSU~++__+rbeSReRiIbIeIoIbeccIbI(b)等效电路四、输入电阻eebebiRIrIU+ebeiii)1(RrIUR++iUOUSU~++__+rbeSReRi