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模拟电路复习资料1第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素�多子是空穴�少子是电子�。*N型半导体:在本征半导体中掺入微量的五价元素�多子是电子�少子是空穴�。6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度�少子浓度与温度有关。*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。*转型---通过改变掺杂浓度�一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。7.PN结*PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V�锗材料约为0.2~0.3V。*PN结的单向导电性---正偏导通�反偏截止。8.PN结的伏安特性二.半导体二极管*单向导电性------正向导通�反向截止。*二极管伏安特性----同��结。*正向导通压降------硅管0.6~0.7V�锗管0.2~0.3V。*死区电压------硅管0.5V�锗管0.1V。3.分析方法------将二极管断开�分析二极管两端电位的高低:若V阳V阴(正偏)�二极管导通(短路);若V阳V阴(反偏)�二极管截止(开路)。1�图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。模拟电路复习资料22)等效电路法�直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开�分析二极管两端电位的高低:若V阳V阴(正偏)�二极管导通(短路);若V阳V阴(反偏)�二极管截止(开路)。*三种模型�微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区�所以稳压二极管在电路中要反向连接。第二章三极管及其基本放大电路一.三极管的结构、类型及特点1.类型---分为NPN和PNP两种。2.特点---基区很薄�且掺杂浓度最低�发射区掺杂浓度很高�与基区接触面积较小�集电区掺杂浓度较高�与基区接触面积较大。二.三极管的工作原理1.三极管的三种基本组态模拟电路复习资料32.三极管内各极电流的分配*共发射极电流放大系数(表明三极管是电流控制器件式子称为穿透电流。3.共射电路的特性曲线*输入特性曲线---同二极管。*输出特性曲线(饱和管压降�用UCES表示放大区---发射结正偏�集电结反偏。截止区---发射结反偏�集电结反偏。4.温度影响温度升高�输入特性曲线向左移动。温度升高ICBO、ICEO、IC以及β均增加。三.低频小信号等效模型�简化�hie---输出端交流短路时的输入电阻�常用rbe表示�hfe---输出端交流短路时的正向电流传输比�常用β表示�四.基本放大电路组成及其原则1.VT、VCC、Rb、Rc、C1、C2的作用。2.组成原则----能放大、不失真、能传输。五.放大电路的图解分析法1.直流通路与静态分析*概念---直流电流通的回路。*画法---电容视为开路。*作用---确定静态工作点*直流负载线---由VCC=ICRC+UCE确定的直线。*电路参数对静态工作点的影响模拟电路复习资料41�改变Rb�Q点将沿直流负载线上下移动。2�改变Rc�Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。3�改变VCC�直流负载线平移�Q点发生移动。2.交流通路与动态分析*概念---交流电流流通的回路*画法---电容视为短路,理想直流电压源视为短路。*作用---分析信号被放大的过程。*交流负载线---连接Q点和VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’的直线。3.静态工作点与非线性失真�1�截止失真*产生原因---Q点设置过低*失真现象---NPN管削顶�PNP管削底。*消除方法---减小Rb�提高Q。�2�饱和失真*产生原因---Q点设置过高*失真现象---NPN管削底�PNP管削顶。*消除方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC。4.放大器的动态范围�1�Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。�2�范围*当�UCEQ�UCES���VCC’�UCEQ�时�受截止失真限制�UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。模拟电路复习资料5*当�UCEQ�UCES���VCC’�UCEQ�时�受饱和失真限制�UOPP=2UOMAX=2�UCEQ�UCES�。*当�UCEQ�UCES���VCC’�UCEQ��放大器将有最大的不失真输出电压。六.放大电路的等效电路法1.静态分析�1�静态工作点的近似估算�2�Q点在放大区的条件欲使Q点不进入饱和区�应满足RB�βRc。2.放大电路的动态分析*放大倍数*输入电阻*输出电阻七.分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1�静态分析模拟电路复习资料62�动态分析*电压放大倍数在Re两端并一电解电容Ce后输入电阻在Re两端并一电解电容Ce后*输出电阻八.共集电极基本放大电路1�静态分析2�动态分析*电压放大倍数*输入电阻*输出电阻模拟电路复习资料73.电路特点*电压放大倍数为正�且略小于1�称为射极跟随器�简称射随器。*输入电阻高�输出电阻低。第三章场效应管及其基本放大电路一.结型场效应管�JFET�1.结构示意图和电路符号2.输出特性曲线�可变电阻区、放大区、截止区、击穿区�转移特性曲线UP-----截止电压模拟电路复习资料8二.绝缘栅型场效应管�MOSFET�分为增强型�EMOS�和耗尽型�DMOS�两种。结构示意图和电路符号2.特性曲线*N-EMOS的输出特性曲线*N-EMOS的转移特性曲线式中�IDO是UGS=2UT时所对应的iD值。*N-DMOS的输出特性曲线注意�uGS可正、可零、可负。转移特性曲线上iD=0处的值是夹断电压UP�此曲线表示式与结型场效应管一致。三.场效应管的主要参数1.漏极饱和电流IDSS2.夹断电压Up3.开启电压UT4.直流输入电阻RGS5.低频跨导gm(表明场效应管是电压控制器件)四.场效应管的小信号等效模型模拟电路复习资料9E-MOS的跨导gm---五.共源极基本放大电路1.自偏压式偏置放大电路*静态分析动态分析若带有Cs�则2.分压式偏置放大电路*静态分析*动态分析若源极带有Cs�则模拟电路复习资料10六.共漏极基本放大电路*静态分析或*动态分析第四章多级放大电路一.级间耦合方式1.阻容耦合----各级静态工作点彼此独立�能有效地传输交流信号�体积小�成本低。但不便于集成�低频特性差。2.变压器耦合---各级静态工作点彼此独立�可以实现阻抗变换。体积大�成本高�无法采用集成工艺�不利于传输低频和高频信号。3.直接耦合----低频特性好�便于集成。各级静态工作点不独立�互相有影响。存在“零点漂移”现象。*零点漂移----当温度变化或电源电压改变时�静态工作点也随之变化�致使uo偏离初始值“零点”而作随机变动。二.单级放大电路的频率响应1�中频段(fL≤f≤fH)模拟电路复习资料11波特图---幅频曲线是20lgAusm=常数�相频曲线是φ=-180o。2�低频段(f≤fL)‘3�高频段(f≥fH)4�完整的基本共射放大电路的频率特性模拟电路复习资料12三.分压式稳定工作点电路的频率响应1�下限频率的估算2�上限频率的估算四.多级放大电路的频率响应1.频响表达式2.波特图模拟电路复习资料13第五章功率放大电路一.功率放大电路的三种工作状态1.甲类工作状态导通角为360o�ICQ大�管耗大�效率低。2.乙类工作状态ICQ≈0�导通角为180o�效率高�失真大。3.甲乙类工作状态导通角为180o~360o�效率较高�失真较大。二.乙类功放电路的指标估算1.工作状态�任意状态�Uom≈Uim�尽限状态�Uom=VCC-UCES�理想状态�Uom≈VCC2.输出功率3.直流电源提供的平均功率4.管耗Pc1m=0.2Pom5.效率理想时为78.5%三.甲乙类互补对称功率放大电路1.问题的提出在两管交替时出现波形失真——交越失真(本质上是截止失真)。2.解决办法�甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL----利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压。模拟电路复习资料14动态指标按乙类状态估算。�甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL----电容C2上静态电压为VCC/2�并且取代了OCL功放中的负电源-VCC。动态指标按乙类状态估算�只是用VCC/2代替。四.复合管的组成及特点1.前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间。2.类型取决于第一只管子的类型。3.β=β1·β2第六章集成运算放大电路一.集成运放电路的基本组成1.输入级----采用差放电路�以减小零漂。2.中间级----多采用共射(或共源)放大电路�以提高放大倍数。3.输出级----多采用互补对称电路以提高带负载能力。4.偏置电路----多采用电流源电路�为各级提供合适的静态电流。二.长尾差放电路的原理与特点1.抑制零点漂移的过程----当T↑→iC1、iC2↑→iE1、iE2↑→uE↑→uBE1、uBE2↓→iB1、iB2↓→iC1、iC2↓。Re对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用�被称为“共模反馈电阻”。2静态分析1)计算差放电路IC设UB≈0�则UE=�0.7V�得2)计算差放电路UCE•双端输出时••单端输出时(设VT1集电极接RL)对于VT1�对于VT2�3.动态分析1�差模电压放大倍数•双端输出•模拟电路复习资料15•单端输出时从VT1单端输出�从VT2单端输出�2�差模输入电阻3�差模输出电阻•双端输出�•单端输出:三.集成运放的电压传输特性当uI在+Uim与-Uim之间�运放工作在线性区域�四.理想集成运放的参数及分析方法1.理想集成运放的参数特征*开环电压放大倍数Aod→∞�*差模输入电阻Rid→∞�*输出电阻Ro→0�*共模抑制比KCMR→∞�2.理想集成运放的分析方法1)运放工作在线性区:*电路特征——引入负反馈*电路特点——“虚短”和“虚断”:“虚短”---“虚断”---2)运放工作在非线性区*电路特征——开环或引入正反馈*电路特点——输出电压的两种饱和状态:当u+u-时�uo=+Uom当u+u-时�uo=-Uom两输入端的输入电流为零:i+=i-=0模拟电路复习资料16第七章放大电路中的反馈一.反馈概念的建立�开环放大倍数�����闭环放大倍数������反馈深度��������环路增益������1�当����时���下降�这种反馈称为负反馈。2�当����时�表明反馈效果为零。3�当����时���升高�这种反馈称为正反馈。4�当�����时���→∞。放大器处于“自激振荡”状态。二�反馈的形式和判断1.反馈的范围----本级或级间。2.反馈的性质----交流、直流或交直流。直流通路中存在反馈则为直流反馈�交流通路中存在反馈则为交流反馈�交、直流通路中都存在反馈则为交、直流反馈。3.反馈的取样----电压反馈�反馈量取样于输出电压�具有稳定输出电压的作用。�输出短路时反馈消失�电流反馈�反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用。�输出短路时反馈不消失�4.反馈的方式-----并联反馈�反馈量与原输入量在输入电路中以电流形式相叠加。Rs越大反馈效果越好。反馈信号反馈到输入端�串联反馈�反馈量与原输入量在输入电路中以电压的形式相叠加。Rs越小反馈效果越好。反馈信号反馈到非输入端�5.反馈极性-----瞬时极性法��1�假定某输入信号在某瞬时的极性为正�用+表示��并设信号的频率在中频段。�2�根据该极性�逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性�升高用+表示�降低用�表示�。�3�确定反馈信号的极性。�4�根据Xi与Xf的极性�确定净输入信号的大小。Xid减小为负反馈�Xid增大为正反馈。三.反馈形式的描述方法某反馈元件引入级间�本级�直流负反馈和交流电压�电流�串联�并联�负反馈。模拟电路复习资料17四.负反馈对放大电路性能的影响1.