南京航空航天大学模电学习要点汇集

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写在前面:对于免修我只能说,时运不齐,命途多舛。模电对于电气来说还是很重要的一样东西,从我自学模电的感觉来说,模电自己去看,难度很大,建议大家还是去上课好好听听。我写这个东西就是希望大家不要走我的路,因为这样自己去看的话,很费时间,效果不一定很好。我用的是王成华老师写的书,但内容和大家的模电书一模一样。言归正传:综述:朋友们都学过电路,电路开篇第一章说电路理论是集总参模型,希望大家还记得这句话。从这个角度说,模电就与电路不同。这是其一。其二就是,模电更多是工程实践中的应用,完全不用于理想模型,这样的话,就出现了一个关键性的问题:大家之前学习最终的目的是准确答案。模电里面有很多近似、估计,他不去抠准确度。理解这个东西,学习起来就能省一些力气。有一次上数电课郑步生说:大家为什么觉得模电难学?因为模电是一门不准确的学科,他讲究工程上的估算……还有一点要提醒大家,电流源对于交流信号时断路,电压源是短路,这个很重要!!第一章:第一章讲的是PN结,半导体元件。PN结这部分只是一个引导性的东西,上面的公式并不重要,对于正向偏置和反向偏置,理解就好(PS:此处有利于理解后面的基区宽度调制效应)。这部分有两个参量要理解记住UT和IS,在以后的公式推导和计算中会大量使用!半导体元件的二极管是比较简单的部分,此处对于稳压管的串联电阻的计算是一个要点(PS:此处在串联稳压电源部分也会涉及,提前学会,避免返工)。三极管和场效应管学习,输入特性、输出特性的曲线变化规律和每一部分是什么区、外部电路如何都是要了解的。对于三极管来说,两个系数αβ是很重要的,gm与β的关系在放大器频率响应部分也是很重要的。当然最重要的是,三极管的等效电路(简化的H,和π型等效电路),这是必须要记住(PS:对于第二章放大器基础主要是前者,后者在频率响应中极其重要)。rbe的计算是极其重要的地方。PS:H参数的电路是从数学上来讲的,π型等效电路是我们内部结构实际连接直接得到的。场效应管等效电路单从考试来看重要性不是很大,但在以后的分析中也是很重要的,其中参数gm计算方法有必要学会,该参数主要反映的是栅极和源极电压对电流的控制作用。第二章:第二章讲的是放大器基础,一共是六种,共发,共集,共基,共源,共栅,共漏。分析过程就是将三极管或者场效应管的小信号模型替换一下,应用电路理论知识进行计算。最后得到结果。这里需要记住6种电路共18个参数,其实就是三类参数,电压放大倍数,输入电阻,输出电阻。这个是必须记住的。对于后面的多级耦合放大器,其实就是应用戴维南定理的问题。共发放大器中有个工作点稳定电路,其实这里的Re是引入了负反馈(此处之所以提及,便于日后的理解)。第三章:第三章讲的是集成运放的电路原理。我感觉最重要就是差分电路部分,差分电路设计目的就是用两倍的元件抑制零点漂移,而不损失放大倍数。这部分主要是两个部分,差模和共模。分别还是三个参量,电压放大倍数,输入输出电路。差模部分是四种电路,其实只有两种,关键是理解等效电路图为什么这样来画。(分析:对于差模信号,假如左边是正,右边是负,两个三极管射极中间部分就是0电位(从高电平到低电平,中间不就是0么?)下面连接的Re就没了)以上分析对于双端输出有输出电阻的时候同样适用。差模增益计算其实就是对一侧的三极管求它的共发放大倍数。对于单端输出的放大倍数计算要注意二分之一的存在。说完差模,我们再来说说共模,或许大家一见到共模放大倍数(单端输出)的时候觉得头大了,其实那个公式就是工作点稳定电路的放大倍数。如果记住第二章的那些参数,这些都不是很大问题。差分电路的传输特性至少大家要自己推导一遍,此处在模拟乘法器中会用到。这一章还有一个就是恒流源的问题,恒流源作用两个:有源负载提供偏置。对于理想恒流源,交流电阻无穷大,以这个划分的话,就有了书上的几种恒流源,我在这里之所以提到电阻的问题,是因为书上对这个介绍的很少,但是这个对于大家了解电路我感觉还是比较重要的。之后就是集成运放的介绍,为什么在输入端用差分,为什么用复合管,输出端为什么采取共集电路,为什么使用PNP和NPN,为什么在输出端再加一个三极管而且还要在基极加上电阻。这些其实看看就好,了解一下就行。对于集成运放的计算来说一般先是找到恒流源,求出工作点,剩下的就不是很难了。这里提醒大家,计算工作点的时候,如果感觉总是少了一个条件,没法计算,一般是大家忽略了一个地方:当输入为0的时候,输出必为0,这样从输出端我们可以逆推到各个部分。对于模拟乘法器,推导看看就行,但是后面的各种应用电路是要记住的,还是有些用处的。第四章:第四章是信号处理和运算电路。我是划分为两个部分,一个是运放工作在线性区,一个是工作在非线性区。基本运算电路的话电路拓扑结构要知道,公式最好记住。加减法电路用的比较多,其他的还是比较少一些。对于一些改进电路,看看就好。有源滤波器分为四类高通低通带通带阻(PS:还有个全通,信号与线性系统中会有所涉及。)真正看有源滤波之前,最简单的低通带通带阻电路理解最好。以低通滤波为例,一阶其实就是加上了一个基本的低通电路,二阶就是两个级联一下(PS:只说2阶,再向上的话比较复杂,不止一个运放)。这部分公式很复杂,你记不记,反正我是没记。电压比较器就是工作在非线性区,过零比较器,滞回比较器,门限比较器,主要是电压的计算,比较重要,这里的一些东西会在之后的波形发生电路中应用。第五章频率响应这部分开头的低通和高通的截至频率的计算十分重要,是一个引子。这部分主要用到了三极管的π型等效电路,对于共发放大器,高频部分:Cμ要通过密勒效应等效到输入和输出,去除旁路和耦合电容,应用基本低通截至频率计算低频部分:保留耦合和旁路电容,构成高通,计算截至频率即可。中频部分:和原来一样。此处增益带宽积是一个比较重要的概念。之后的两种组态的放大电路,了解它们的性能就行。组合宽带放大器,就是相互帮助的过程,没意思。第六章:第六章是反馈及其稳定性主要介绍负反馈,四种组态,电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈。判断方法书上有介绍的一些,一般从第一级的基极引出的是电流求和,并联负反馈,从射极引出的是电压求和,串联负反馈。当输出电压为零仍有反馈的就是电流负反馈,反之电压负反馈。其次就是负反馈对电路性能的影响:1、从输入端来看:串联增加输入电阻并联减小输入电阻2、从输出端来看:电流增加输出电阻电压减小输出电阻以上不论增大还是减小都是反馈深度的倍数(输出电阻的倍数略有不同)电流反馈稳定电流,越是稳定的电流其电阻越大(恒流源),电压反馈稳定电压,越是稳定的电压电阻越小(恒压源)。剩下的负反馈对其他性能的影响不再赘述。最后是最有用的一部分,负反馈自激的解决:1、从做题上来看,计算裕度就是用180度,计算稳定,用135度。2、实际应用的话,要理解增益带宽积的意义,合理引入负反馈。学会补偿的方法,如何计算各个参数方法,也不罗嗦,需要看书的。这里我介绍一种判断稳定性的方法,首先我们已知开环电压增益曲线,之后我们画出20log|1/F|直线,相交于第二个极点之后极为不稳定(PS:增益曲线是-20dB/十倍频,-40dB/十倍频……变化才行),该方法的具体推导过程略。补偿的结果是保证0dB以上只有一个极点,且补偿后的曲线与0dB交点和前面的那个极点之间的直线斜率-20dB。第七章:波形产生电路正弦振荡电路:振荡条件起振条件选频电路文氏电桥选频F=1/3,增益要想起振应该大于三,才能起振。只要会计算选择的频率就行。正反馈放大环节电路中的负反馈是用来稳定电路的。电感三点式电容三点式。三点式电路基本规律:射极连接相同阻抗的元件,另外一个不同。对于晶体振荡器,分为串联和并联,串联就是阻抗最小。非正弦波形:使用运放和电容电阻加上比较器,引入反馈,可以产生方波。对于使用非门构成的比较器,主要是注意UT问题,要知道当输入电压到达UT的时候会发生跳变,引起电容两端的电压跳变。这一点很重要,在分析有非门电路中极其有用。这部分要求计算周期比较多,公式这里我介绍一个普遍使用公式格式:时间常数Xln((稳态—稳态)/(末态—初态))施密特触发器有两个门限电平,注意一下。555芯片很重要,你值得拥有。主要就是两个门限电平的问题。内部的RS触发器在数电中会有介绍,简单的说R就是reset,S就是set,一个复位(0),一个置位(1)。这个芯片其他的地方就没有太多问题。至于后面的钳位电路什么的,看看就好。第八章功率放大器和稳压电源功放分为甲类,乙类,甲乙类(PS:丁类我不懂),书上有图,看看就好。如果大家想速成的话,具体推导不需要看,只要记住输出功率计算,电源功率的计算就行,还有就是管耗。三个公式杀遍乙类电路。电路设计方面要注意的就是互补推挽,还有Ube倍增电路等,主要是克服交越失真的问题,所谓交越失真的问题就是Ube的存在,以上改进电路都依次设计。稳压电源部分:一个是整形电路,书上是全波的,系数0.9,加上C之后就是1.2了,计算要注意。半波整形大家看到题目就会了,没啥太大问题。之后的电路要注意调整管要有3—8V的压降。还有要注意的是采样和输出电压的比例关系,计算Pcm的时候不要忘记采样电路的电流。开关稳压电路就是PWM的过程,看看就行,应付考试的话不用看。后记:这个东西说实话来讲,负反馈那边很有用,但书上的还是很简单的,以上学习上的内容是我个人的观点,方法上我学别人的,也有自己的东西,拿来分享一下。这个东西我之所以写是考虑到大家上课很多时候不好好听,但是说实话模电自己去看,难度挺大的。在考试之前,模电书我已经看了5遍,还是不行。So,上课听听很有用,老师有的方法还是很有用的。这篇东西是我对王成华老师模电书的一个简单的压缩,如有遗漏,请大家包涵。该文仅供参考。最后,我想说,模电里面的运放还是其他的一些东西,也是经过理想过的,实际运用会出很多问题,时间出真知。

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