模拟电子技术(模电)部分概念和公式总结

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资源描述

1、半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。特性:热敏性、光敏性、掺杂性。2、本征半导体:完全纯净的具有晶体结构完整的半导体。3、在纯净半导体中掺入三价杂质元素,形成P型半导体,空穴为多子,电子为少子。4、在纯净半导体中掺入五价杂质元素,形成N型半导体,电子为多子、空穴为少子。5、二极管的正向电流是由多数载流子的扩散运动形成的,而反向电流则是由少子的漂移运动形成的。6、硅管Uon和Ube:0.5V和0.7V;锗管约为0.1V和0.3V。7、稳压管是工作在反向击穿状态的:①加正向电压时,相当正向导通的二极管。(压降为0.7V,)②加反向电压时截止,相当断开。③加反向电压并击穿(即满足U﹥UZ)时便稳压为UZ。8、二极管主要用途:开关、整流、稳压、限幅、继流、检波、隔离(门电路)等。9、三极管的三个区:放大区、截止区、饱和区。三种状态:工作状态、截止状态、饱和状态,放大时在放大状态,开关时在截止、饱和状态。三个极:基极B、发射极E和集电极C。二个结:即发射结和集电结。饱和时:两个结都正偏;截止时:两个结都反偏;放大时:发射结正偏,集电结反偏。三极管具有电流电压放大作用.其电流放大倍数β=IC/IB(或IC=βIB)和开关作用.10、当输入信号Ii很微弱时,三极管可用H参数模型代替(也叫微变电路等效电路)。11、失真有三种情况:⑴截止失真原因IB、IC太小,Q点过低,使输出波形正半周失真。调小RB,以增大IB、IC,使Q点上移。⑵饱和失真原因IB、IC太大,Q点过高,使输出波形负半周失真。调大RB,以减小IB、IC,使Q点下移。⑶信号源US过大而引起输出的正负波形都失真,消除办法是调小信号源。1、放大电路有共射、共集、共基三种基本组态。(固定偏置电路、分压式偏置电路的输入输出公共端是发射极,故称共发射极电路)。共射电路的输出电压U0与输入电压UI反相,所以又称反相器。共集电路的输出电压U0与输入电压UI同相,所以又称同相器。2、差模输入电压Uid=Ui1-Ui2指两个大小相等,相位相反的输入电压。(是待放大的信号)共模输入电压UiC=Ui1=Ui2指两个大小相等,相位相同的输入电压。(是干扰信号)差模输出电压U0d是指在Uid作用下的输出电压。共模输出电压U0C是指在UiC作用下的输出电压。差模电压放大倍数Aud=U0d//Uid是指差模输出与输入电压的比值。共模放大倍数Auc=U0C/UiC是指共模输出与输入电压的比值。(电路完全对称时Auc=0)共模抑制比KCRM=Aud/Auc是指差模共模放大倍数的比,电路越对称KCRM越大,电路的抑制能力越强。3、差分电路对差模输入信号有放大作用,对共模输入信号有抑制作用,即差分电路的用途:用于直接耦合放大器中抑制零点漂移。(即以达到UI=0,U0=0的目的)4、电压放大器的主要指标是电压放大倍数AU和输入输出电阻Ri,R0。功率放大器的主要指标要求是(1)输出功率大,且不失真;(2)效率要高,管耗要小,所以功率放大电路通常工作在甲乙类(或乙类)工作状态,同时为减小失真,采用乙类互补对称电路。为减小交越失真采用甲乙类互补对称电路。5、多级放大电路的耦合方式有:直接耦合:既可以放大交流信号,也可以放大直流信号或缓慢变化的交流信号;耦合过程无损耗。常用于集成电路。但各级工作点互相牵连,会产生零点漂移。阻容耦合:最大的优点是各级工作点互相独立,但只能放大交流信号。耦合过程有损耗,不利于集成。变压器耦合:与阻容耦合优缺点同,已少用。1、射极输出器特点:如图F-a(为共集电路,又称同相器、跟随器)①电压放大倍数小于近似于1,UO与Ui同相。②输入电阻很大。③输出电阻很小,所以带负载能力强。反馈是指将输出信号的一部分或全部通过一定的方式回送到输入端。1、反馈有正反馈(应用于振荡电路)和负反馈(应用于放大电路)之分。2、反馈有直流反馈,其作用:稳定静态工作点。有交流反馈,其作用:改善放大器性能。包括:①提高电压放大倍数的稳定度;②扩展通频带;③减小非线性失真;④改善输入输出电路。3、反馈放大电路的基本关系式:Af=A/(1+AF),其(1+AF)称反馈深度,当(1+AF)远远大于是1时为深度负反馈,其Af=1/F,即负反馈后的放大倍数大大下降,且仅由反馈网络参数就可求放大倍数,而与运放器内部参数无关。4、负反馈有四种类型:电压串联负反馈;电压反馈可减小输出电阻,从而稳定输出电压。电压并联负反馈;电流串联负反馈;电流反馈可增大输出电阻,从而稳定输出电流。电流并联负反馈。串联反馈可增大输入电阻。并联反馈可减小输入电阻。5、对集成运算放大器反馈类型的经验判断方法是:当反馈元件(或网络)搭回到反相输入端为负反馈;搭回到同相输入端为正反馈。当反馈元件(或网络)搭回到输入端为并联反馈,搭回到输入端的另一端为串联反馈。当反馈元件(或网络)搭在输出端为电压反馈,否则为电流反馈。而一般的判断方法:若反馈信号使净输入减少,为负反馈,反之为正反馈。(用瞬时极性判断)若满足Ui=Uid+Uf为串联反馈,满足Ii=Iid+If为并联反馈。若反馈信号正比输出电压,为电压反馈,反馈信号正比输出电流,为电流反馈。(A)(B)如(A)图,经验判断:反馈元件搭回到反相输入端,所以是负反馈;反馈元件搭回到输入端,所以是并联反馈;反馈元件搭在输出端,所以是电压反馈,所以图是电压并联负反馈。如(B)图,由瞬时极性判得电路有两级的电流并联负反馈。反馈元件为Rf(因Rf搭在输入端,所以是并联,但不是搭在输出端,所以是电流反馈,即If是正比于输出电流IC2)A、半波整流:U0=0.45U2(U2为输入电压的有效值)B、半波整流滤波:U0=U2C、桥式整流:U0=0.9U2D、桥式整流滤波:U0=1.2U2E、桥式整流滤波:U0=1.4U2(空载)补充知识:三极管由两个PN结组成。从结构看有三个区、两个结、三个极。(参考P40)三个区:发射区——掺杂浓度很高,其作用是向基区发射电子。基区——掺杂浓度很低,其作用是控制发射区发射的电子。集电区——掺杂浓度较高,但面积最大,其作用是收集发射区发射的电子。两个结:集电区——基区形成的PN结。叫集电结。(JC)基区——发射区形成的PN结。叫发射结。(Je)5、三极管的输出特性(指输出电压UCE与输出电流IC的关系特性)有三个区:①饱和区:特点是UCE﹤0.3V,无放大作用,C-E间相当闭合.其偏置条件JC,Je都正偏.②截止区:特点是UBE≦0,IB=0,IC=0,无放大.C-E间相当断开..其偏置条件JC,Je都反偏.③放大区:特点是UBE大于死区电压,UCE﹥1V,IC=βIB.其偏置条件Je正偏JC反偏.所以三极管有三种工作状态,即饱和状态,截止状态和放大状态,作放大用时应工作在放大状态,作开关用时应工作在截止和饱和状态.6、当输入信号Ii很微弱时,三极管可用H参数模型代替(也叫微变电路等效电路)(参考图B)7、对放大电路的分析有估算法和图解法估算法是:⑴先画出直流通路(方法是将电容开路,信号源短路,剩下的部分就是直流通路),求静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ。⑵画交流通路,H参数小信号等效电路求电压放大倍数AU输入输出电阻RI和R0。(参考P58图2.2.5)图解法:是在输入回路求出IB后,在输入特性作直线,得到工作点Q,读出相应的IBQ、UBEQ而在输出回路列电压方程在输出曲线作直线,得到工作点Q,读出相应的ICQ、UCEQ加入待放大信号ui从输入输出特性曲线可观察输入输出波形,。若工作点Q点设得合适,(在放大区)则波形就不会发生失真。(参考P52图2.2.2)8、失真有三种情况:⑴截止失真:原因是IB、IC太小,Q点过低,使输出波形后半周(正半周)失真。消除办法是调小RB,以增大IB、IC,使Q点上移。⑵饱和失真:原因是IB、IC太大,Q点过高,使输出波形前半周(负半周)失真。消除办法是调大RB,以减小IB、IC,使Q点下移。⑶信号源US过大而引起输出的正负波形都失真,消除办法是调小信号源。练习:1、射极输出器又称跟随器,其主要特点是电压放大倍数小于近似于1、输入电阻很大、输出电阻很小。2、三极管放大电路主要有三种组态,分别是:共基极电路、共集电极电路、共发射极电路。3、了解差分电路的结构特点,掌握电路的主要作用:抑制零点漂移,RE的作用及共模信号、差模信号、共模抑制比KCMR等概念。KCMR越大,电路的抗干扰能力就强。4、直流负反馈的作用是稳定工作点,交流负反馈的作用是改善放大器的性能:如减少非线性失真;提高电压放大倍数的稳定度;扩展通频带。电压负反馈还可减少输出电阻、稳定输出电压;电流负反馈可以提高输出电阻、稳定输出电流;而串联负反馈可以提高输入电阻;并联负反馈可以减小输入电阻。其1+AF称反馈深度。5、完全纯净的具有晶体结构完整的半导体称为本征半导体,当掺入五价微量元素便形成N型半导体,其电子为多数载流子,空穴为少数载流子。当掺入三价微量元素便形成P型半导体,其空穴为多子,而电子为少子。二、分析计算题1.会画固定偏置电路、分压式偏置电路,射极输出器等交流放大电路的直流通路和微变等效电路。会求静态工作点、电压放大倍数和输入输出电阻。2..会求各种电流源的基准电流和电流IO。3.会分析基本差分析电路,乙类功放电路工作原理。4.会计算集成运放组成反相比例器、同相比例器,跟随器、反号器、反相加法器、减法器、积分微分器等的输出电压U0及电路特点。5..会分析单门限比较器、画传输特性。6会分析由集成模拟乘法器组成的乘法、除法、平方、开方运算。7.会分析各种整流、滤波、稳压电路及U0、I0、IDURM的计算。

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