模拟电子技术(模电)部分概念和公式总结.pdf

1、半导体半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。特性特性：热敏性、光敏性、掺杂性。2、本征半导体本征半导体：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 P 型半导体型半导体，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 N 型半导体型半导体，电子为多子、空穴为少子。5、二极管二极管的正向电流是由多数载流子的扩散运动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少子的漂移运动形成的。6、硅管硅管 UoUon n 和和 UbeUbe：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：稳压管是工作在反向击穿状态的：加正向电压时，相当正向导通的二极管。（压降为 0.7V，）加反向电压时截止，相当断开。加反向电压并击穿（即满足 UUZ）时便稳压为 UZ。8、二极管主要用途二极管主要用途：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：基极基极 B B、发射极、发射极 E E 和集电极和集电极 C C。二个结：即发射结和集电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.其电流放大倍数电流放大倍数=I=IC C/I/IB B(或或 I IC C=I IB B)和开关作用开关作用.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:截止失真截止失真原因 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。饱和失真饱和失真原因 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。信号源信号源 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，所以又称反相器反相器。共集电路共集电路的输出电压 U0与输入电压 UI同相，所以又称同相器同相器。2、差模输入电压差模输入电压 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）共模抑制比共模抑制比 K KCRMCRM=A=Audud/A/Aucuc是指差模共模放大倍数的比，电路越对称 K KCRMCRM越大，电路的抑制能力越强。越大，电路的抑制能力越强。3、差分电路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差分电路的用途：用于直接耦合放大器中抑制零点漂移制零点漂移。（即以达到 UI=0，U0=0 的目的）4、电压放大器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；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，会产生零点漂移零点漂移。阻容耦合：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。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、射极输出器特点射极输出器特点：如图 F-a（为共集电路，又称同相器、跟随器）电压放大倍数小于近似于电压放大倍数小于近似于 1 1，U UO O与与 U Ui i同相。同相。输入电阻很大。输入电阻很大。输出电阻很小，所以带负载能力强。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：改善放大器性能交流反馈，其作用：改善放大器性能。包括：提高电压放大倍数的稳定度；扩展通频带；：提高电压放大倍数的稳定度；扩展通频带；减小非线性失真；改善输入输出电路。减小非线性失真；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。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=0.9 U2D、桥式整流滤波：U0=1.2 U2E、桥式整流滤波：U0=1.4 U2(空载)补充知识：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:饱和区饱和区:特点是 UCE0.3V,无放大作用,C-E 间相当闭合.其偏置条件其偏置条件 J JC C,J,Je e都正偏都正偏.截止区截止区:特点是 UBE0,IB=0,IC=0,无放大.C-E 间相当断开.其偏置条件其偏置条件 J JC C,J,Je e都反偏都反偏.放大区放大区:特点是 UBE大于死区电压,UCE1V,IC=IB.其偏置条件其偏置条件 J Je e正偏正偏 J JC C反偏反偏.所以三极管有三种工作状态,即饱和状态饱和状态,截止状态和放大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：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。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: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。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。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跟随器，其主要特点是电压放大倍数小于近似于 1 1、输入电阻很大、输出电阻很小。、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：三种组态，分别是：共基极电路、共集电极电路、共发射极电路。共基极电路、共集电极电路、共发射极电路。3、了解差分电路差分电路的结构特点，掌握电路的主要作用：主要作用：抑制零点漂移抑制零点漂移，RE的作用及共模信号、差模信号、共模抑制比 KCMR等概念。K KCMRCMR越大，电路的抗干扰能力就强越大，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、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；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。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。其其 1+AF1+AF 称反馈深度。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本征半导体，当掺入五价微量元素便形成 N N 型半导体，型半导体，其电子为多数多数载流子载流子，空穴为少数载流子少数载流子。当掺入三价微量元素便形成 P P 型半导体型半导体，其空穴为多子空穴为多子，而电子为少子电子为少子。二、分析计算题二、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。