模电复习资料(9页).doc

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1、-模电复习资料-第 8 页模拟电子电路期末复习2015.1.15期末考试时间：2015.1.23上午9：00-11：00地点：2-408带计算器、三角板、铅笔。一、半导体1. 本征半导体-纯净的具有晶体结构的半导体。在热激发条件下产生自由电子和空穴对。在半导体中有自由电子和空穴两种载流子参与导电。2. 杂质半导体 P型半导体-在本征半导体中加入 三价 元素。空穴为多子，自由电子为少子。空穴数（取决于掺杂+热激发）=自由电子数（取决于热激发+负离子数）使半导体正、负电荷数相等，整个半导体对外呈电中性。 N型半导体-在本征半导体中加入 五价 元素。自由电子为多子，空穴为少子。自由电子数（取决于掺杂

2、+热激发）=空穴数（取决于热激发+正离子数）使半导体正、负电荷数相等，整个半导体对外呈电中性。多子：由掺杂形成。少子由热激发形成。3.漂移电流：在电场力作用下，自由电子（空穴）逆（顺）电场方向的定向运动而形成的电流。电子电流空穴电流：价电子填补空位所形成的。二、二极管1.PN结- P型半导体与N型半导体结合后，在交界面两侧出现不能移动的正负离子区称为空间电荷区即PN结，又称耗尽层、阻挡层、势垒层。2.PN结特性是单向导电性。外加正向电压时，（或正向偏置：P极接+，N极接-），空间电荷区将变窄；结电流大，结电阻小；称正向导通。外加反向电压时，（或反向偏置：P极接-，N极接+），空间电荷区将变宽；

3、结电流小，结电阻大；称反向截止。3. PN结伏安特性4. 二极管实质上就是一个.PN结，PN结的所有特性，二极管都具有。二极管的重要特性是单向导电性。即二极管的正向电阻小，正向电流大；反向电阻 大，反向电流小。5. 6.二极管静态电阻（直流电阻）RD和动态电阻（交流电阻）rd反向击穿特性来达到稳定电压的二极管。IZMINIZIZMAX8.发光二极管LED，工作电压2V,电流10-30mA9判断二极管的工作状态方法： 通过比较二极管两个电极电位的高低，确定它的工作状态。选“”或“”极为基准电压。断开二极管，并以它的两个电极作为端口，利用戴维南定理求解端口电压， 若U阳U阴或UD为正( 正向偏置

4、)，二极管导通; 若U阳VBVE;PNP管：VC VB VBEON和集电结反偏VCEVBE。截止区：发射结反偏VBEVBE 饱和状态： VCEV 临界饱和：VCES=四、放大电路1. 放大电路是在保证信号不失真的前提下，将微弱的电信号（电压、电流、功率）放大到所需要的量级，且功率放大倍数（增益）大于1的电子线路。放大倍数与增益关系：电压增益通常用对数表示，单位为分贝。10倍20dB；100倍40dB；1000倍60dB；10000倍80dB。直流通路：当放大电路处于静态时，直流电流流经的通路称为放大电路的直流通路。用来计算和分析放大器的静态工作点。画直流通路时应将交流信号源置零（交流电压源短路

5、，交流电流源开路），但保留内阻，电容开路，电感短路。交流通路：当放大电路处于动态时，交流电流流经的通路称为放大器的交流通路。用来计算和分析放大电路的交流指标及其动态特性。画交流通路时应将直流源置零（直流电压源短路，直流电流源开路），但保留内阻，电容短路，电感开路。遵循“先直流，后交流” 原则，直流是基础，交流是目的。只有静态工作点Q合适，保证放大信号不失真，进行交流分析才有意义。4. 放大电路分析的基本方法 图解分析法：适用于大信号分析。直流分析一般步骤：a.画出其直流通路; b.由基射回路写出输入直流负载线方程，iB=f(UBE); 由集射回路写出输出直流负载线方程，iC=f(UCE); B

6、=f(UBE)，其交点坐标值为静点；在输出伏安特性曲线上作输出直流负载线iB=f(UBE)，其交点坐标值为静态工作点；IBQ、ICQ、UCEQ交流分析一般步骤：a. 画出其交流通路； b. 由集射回路写出输出交流负载线方程，iC=f(UCE)；c.利用交流负载线必经过静态工作点Q,在输出伏安特性曲线上作输出交流负载线iC=f(UCE)；d. 利用交流负载线iC=f(UCE)与横轴的交点，可确定出放大电路最大不截止失真幅度和不饱和失真幅度，通过比较两者大小，可确定放大电路的动态范围。微变等效电路法：适合于分析交流小信号复杂放大电路。直流分析：用估算法求静态工作点Q，UBEQ=0.7V(硅管)交流

7、分析：微变等效电路法A求出静态工作点处的微变等效电路参数rbe微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后再画出放大电路其余部分的交流通路。C列出电路方程，并求解Au 、Ri和Ro如图2所示，基本共射放大电路（固定基极偏置电路）图2 图3先确定IBQICQUCEQ如图3所示，分压式负反馈偏置电路分压式静态工作点稳定电路求解步骤：UBQ UEQIEQ （=ICQ）IBQUCEQBJT三种基本组态共射组态：B入，C出共基组态：E入，C出共集组态：B入，E出放大器交流性能指标电压放大倍数：输出量与输入量之比。输入电阻：从放大器输入端看进去的等效电阻。输出电阻：从放大器输出端看进去的等效电阻。.BJT

8、三种基本组态放大电路性能比较共射（共E）放大电路：是反相放大电路，电压和电流都有放大；输入电阻适中，输出电阻较大。共基（共B）放大电路：是同相放大电路，有电压放大，无电流放大；输入电阻最小，输出电阻较大。共集（共C）放大电路：是同相放大电路，有电流放大，无电压放大；输入电阻最大，输出电阻最小。16.在图4所示电路中，已知晶体管的=80，rbe=1k，Ui=20mV；静态时UBEQ=0.7V，UCEQ=4V，IBQ=20A。 Au=-4/2010-3=-200 ( ) Au=-4/0.7-5.71 ( ) Au=-805/1=-400 ( ) Au=-802.5/1=-200 ( ) Ri=20

9、/20k=1k ( ) =35k （ ） Ri3k ( ) Ri1k （ ） Ro=5k （ ） Ro=2.5 k （ ） Us20mV （ ） Us60mV ( )17电路如图5所示，晶体管的60，rbb，100。（1）求解静态工作点；（2）求Au 、Ri和Ro 。 图5 图6 五、集成运算放大器及其应用1. 集成运算放大器是一个高增益直接耦合多级放大器，并且具有很高的输入电阻和很低的输出电阻。参数理想化的集成运算放大称为理想运放。其中开环电压增益AU=；输入电阻Rid=；输出电阻RO=0。理想运放线性应用下有两个特点：虚短路：U+=U-；虚断路i+=i-=0注意！运放只有在反相输入端输入信

10、号，同相端电位为零时，虚短路才等效为虚地U+=U-=0运放处于线性工作状态，需要在集成运放外部引入深度负反馈。在判定运放引入深度负反馈，处于线性工作状态下。依据运放两个特点：虚短路：U+=U-；虚断路i+=i-，及线性电路分析法，如叠加定理，节点电流法，求解输出与输入之间的函数关系。UO=f(Ui)同相比例电路和反相比例电路的输出与输入之间的函数关系可作为直接引用的基本公式。4. 集成运算放大器应用正弦波振荡器是属于信号产生电路。是利用正反馈技术，在没有外部输入情况下，依靠足够的正反馈自行激励产生指定频率、固定振幅的正弦周期性振荡电路。 电路组成：由A.放大电路、B.正反馈网络、C.选频网络、

11、D.稳幅电路四个功能部分组成。 振荡条件：。环路增益，,振幅平衡条件：，相位平衡条件： 起振条件：1振荡频率电压比较器是属于信号处理电路。是通过输出状态来比较两个输入电压的大小。它的输入量是模拟量，输出量一般只有高、低两个稳定状态的电压。利用电压比较器可以把各种周期信号转换为矩形波。运放工作在非线性状态，集成运放处于开环或仅正反馈状态。有过零比较器、滞回比较器等。同相比较器、反相比较器等。传输特性三要素： A.输出电压高、低电平 B. 阈值电压UT C.输入电压变化经过UT时，输出电压的跃变方向。 阈值电压UT计算。非正弦波发生器用于产生方波、三角波、锯齿波等。一般由三部分组成 滞回电压比较器

12、（用于实现高、低电平两种状态）； 实现时间延迟的延时环节（由RC积分电路组成），用于使高、低电平的状态维持一定时间； 正反馈网络，用于产生振荡。暂态过程的三要素：初始值、稳态值、时间常数占空比10是文氏桥式振荡电路，现有正温度系数电阻Rt阻值为10K，试问将该电阻放入哪个方框中，为保证振荡电路正常工作，另一方框中所接电阻值为多少？该电路振荡频率是多少？NTC:负温度系数的热敏电阻RF，当温度升高，电阻值减小。PTC:正温度系数的热敏电阻R1，当温度升高，电阻值增大。利用通过二极管的电流增大时，二极管的动态电阻减小;反之，利用通过二极管的电流减小时，二极管的动态电阻增大。图 106在图11（a）

13、所示电路中，已知输入电压uI的波形如图（b）所示，当t0时uO0。试画出输出电压uO的波形。图 117.如图12所示，电路中的运算放大器是理想的，已知R1=R4=10k, R2=R3=20 k, R5=100 k,试求：；。图 12六、放大电路中负反馈-将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路作用到输入回路称反馈。是否存在连接输入回路和输出回路的反馈通路元件，该元件会影响净输入信号的大小，若有存在反馈，否则不存在反馈。2. 开、闭环放大电路开环放大电路：未引入了反馈的放大电路称为开环放大电路；闭环放大电路：把引入了反馈的放大电路称为闭环放大电路。 3.正、负反馈正反馈：使净输

14、入信号增大；负反馈：使净输入信号减小。4.直流反馈：仅在直流通路中存在的反馈。主要作用是稳定静态工作点。5交流反馈：仅在交流通路中存在的反馈。主要作用改善放大电路的性能。6. 电压反馈：将输出电压的一部分或全部引回到输入回路的为电压反馈。反馈量正比于输出电压。7电流反馈：将输出电流的一部分或全部引回到输入回路的为电流反馈，反馈量正比于输出电流。8. 串联反馈：反馈量与输入量以电压的形式叠加。串联反馈：反馈信号与输入信号接于基本放大器的不同输入端。如图6-1（d）（e）（f）9. 并联反馈：反馈量与输入量以电流的形式叠加。并联反馈：反馈信号与输入信号接于基本放大器的同一输入端。如图6-1（a）（

15、b）（c）图 6-110. 交流负反馈的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11. 用瞬时极性法： 先假设输入信号ui在某一时刻瞬时极性为正，从输入端开始，沿着信号流向，根据放大电路输入、输出的相位关系，逐项级标出该时刻各点电压的瞬时极性。最后判断信号反馈到输入端是削弱还是增强了净输入信号，如果反馈信号使净输入信号增大为正反馈，否则为负反馈。12. 瞬时极性判断法注意以下三点基本放大电路的输出信号与输入信号间的相位关系：共射电路：反相；共基电路：同相；共集电路:同相。运放电路：由反相输入端输入，反相；由同相输入端输入，同相。运用瞬时极性法时，一定要沿着信号传输

16、方向依次标注极性，即在基本放大电路中从输入到输出，在反馈网络中从输出到输入。正确确定净输入量的位置，净输入量可以是电压，也可以是电流单管BJT净输入电压是指Ube，净输入电流是指基极电流Ib或射极电流Ie。集成运放净输入电压是指两个输入端的电位差，净输入电流是指同相输入端或反相输入端的电流。七、功率放大电路1. 功率放大电路的主要特点能输出足够大的功率P0=IOUO；尽可能高的能量转换效率； 非线性失真尽可能小； 功放电路分析使用图解法。考虑三极管散热和过流、过压保护措施2.按功放管的工作状态分类：甲类（或称A类）功放，管子在信号的整个周期内均处于导通状态。导通角360O乙类（或称B类）功放，

17、管子仅在信号的半个周期处于导通状态。导通角180O甲乙类（或称AB类）功放，管子在信号的多半个周期处于导通状态。导通角180O 360O通常将一个信号周期中管子导通时间对应的电角度称为导通角。3. 效率是指最大不失真输出功率与电源所提供的直流功率之比称为效率。4. 最大不失真输出功率是指输入正弦波信号幅度足够大，而输出信号基本不失真且幅度最大时，负载上获得最大交流功率。5. 输出功率是指功放向负载提供有用信号功率，即变化的电压和电流有效值的乘积。6. 功率放大电路与电压放大电路的区别比较内容功放电路电压放大电路作用向负载提供大功率不失真放大信号电压在放大电路中位置输出级输入级或中间级BJT工作

18、状态甲乙类或乙类甲类分析方法图解法微变等效电路法非线性失真大小主要性能指标输出功率、效率和管耗放大倍数、输入电阻、输出电阻电路形式OCL、OTL、变压器耦合三种组态散热和保护需要不需要7.乙类OCL电路特点：无输出电容电路用对称的正、负电源供电共集组态，输出电阻小，带负载能力强。乙类放大状态，效率高互补对称VT1、VT2轮流导通，负载上得到完整输出波形。8.乙类OTL电路特点：无输出变压器电路单电源供电，电容两端电压为VCC电容起着负电源作用。共集组态，输出电阻小，带负载能力强。乙类放大状态，效率高互补对称VT1、VT2轮流导通，负载上得到完整输出波形。9. OCL功率放大电路计算公式最大输出

19、功率电源提供平均功率效率功放管最大功耗不计饱和管压降令UCES=0时10. OTL功率放大电路计算以VCC/2代入上式中的VCC11如图7-1所示OCL电路中，已知VCC15V，T1和T2管的饱和管压降UCES2V，输入电压足够大。求解：（1）最大不失真输出电压的有效值；（2）负载电阻RL上电流的最大值；（3）最大输出功率Pom和效率。图7-1 图7-2 图7-312.如图7-2所示电路中，UI为正弦波，RL=8，若负载上得到最大输出功率为8W，两个三极管互补对称性很理想，饱和压降UCES1V，试求电源电压值应取多少？13如图7-3所示电路中，已知T1和T2管的饱和管压降|UCES|=2V，静

20、态时电源电流可忽略不计。试问：负载上可能获得的最大输出功率Pom和效率各约为多少？T1和T2管的最大集电极电流为多少。八、直流稳压电源1.直流稳压电源一般由电源变压器、整流、滤波 、稳压电路四部分组成。2. 串联反馈型稳压电路主要包括调整电路（可以是功率管、复合管或几个功率管并联）、基准电压产生电路、采样电路、误差比较放大电路（可以是单管、差动放大电路或集成运算放大器）等四部分电路。3. 单相桥式整流电路 输出脉动电压平均值为工程上取RLC（3-5）T/2（T为电网电压的周期），则桥式整流电容滤波电路电压为 4. 单相半波整流电路输出脉动电压平均值为单相半波整流电容滤波电路为5. 半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为6.电容滤波电路常用在平均电压高，负载电流小，负载变动小的场合。7.电感滤波电路常用在平均电压低，负载电流大的场合。稳压系数输出电阻最大输出纹波电压 三端固定正电压集成稳压器W78系列； 三端固定负电压集成稳压器W79系列；三端可调正电压集成稳压器W317、W217、W117；三端可调负电压集成稳压器W337、W237、W137。