模电基础知识.doc

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1、坚持就是胜利 12 级测控专用 测控 122 班制作模拟电路基础 复习资料一、填空题1在 P 型半导体中，多数载流子是（ 空隙 ），而少数载流子是（ 自由电子 ）。2在 N 型半导体中，多数载流子是（ 电子 ），而少数载流子是（ 空隙 ）。3当 PN 结反向偏置时，电源的正极应接（ N ）区，电源的负极应接（ P ）区。4当 PN 结正向偏置时，电源的正极应接（ P ）区，电源的负极应接（ N ）区。4.1、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

2、穴为多子 ，而 电子为少子 。4.2、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。4.3、二极管有一个 PN 结，它具有单向导电性，它的主要特性有：掺杂性、热敏性、光敏性。可作开关、整流、限幅等用途。硅二极管的死区电压约为 0.5V，导通压降约为 0.7V，锗二极管的死区电压约为 0.1V、导通压降约为 0.2V。5、三极管具有三个区：放大区、截止区、饱和区，所以三极管工作有三种状态：工作状态、饱和状态、截止状态，作放大用时，应工作在放大状态，作开关用时，应工作在截止、饱和状态。5.1、三极管具有二个结：即发射结和集电结。饱和时：两个结都应正偏；截止时

3、：两个结都应反偏。 放大时：发射结应（ 正向 ）偏置，集电结应（ 反向 ）偏置。5.2、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。共射放大电路无电压放大作用，但可放大电流。共基极放大电路具有电压放大作用，没有倒相作用。且共基接法的输入电阻比共射接法低.5.3、共射电极放大电路又称射极输出器或电压跟随器,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。5.4 单管共射放大电路中，1.交直流并存，2.有电压放大作用，3.有倒相作用。5.5 微变等效电路法适用条件：微小交流工作信号、 三极管工作在线性区。5.6 图解法优点: 1. 即能分析静

4、态, 也能分析动态工作情况；2. 直观 形象；3. 适合分析工作在大信号状态下的放大电路。缺点: 1. 特性曲线存在误差；2. 作图麻烦,易带来误差； 3. 无法分析复杂电路和高频小工作信号。5.7 微变等效电路法 优点:1.简单方便；2.适用于分析任何基本工作在线性范围的简单或复杂的电路。缺点:1.只能解决交流分量的计算问题； 2. 不能分析非线性失真；3. 不能分析最大输出幅度 。6根据理论分析，PN 结的伏安特性为I = IS(eUUT -1),其中IS被称为（ 反向饱和 ）电流，在室温下U 约等于（ 26mV ）。T7BJT 管的集电极、基极和发射极分别与 JFET 的三个电极（ 漏极

5、 ）、（ 栅极 ）和（ 源极 ）与之对应。7.1.场效应管是电压控制元件，三极管是电流控制元件。 场效应管输入电阻非常高，三极管输入电阻较小。场效应管噪声小，受外界温度及辐射的影响小, 存在零温度系数工作点。场效应管的制造工艺简单, 便于集成。存放时,栅极与源极应短接在一起。 焊接时,烙铁外壳应接地。7.2 共漏极放大电路又称源极输出器或源极跟随器。7.3 多级放大电路的耦合方式：阻容耦合，优点:各级 Q 点相互独立,便于分析、设计和调试。缺点: 不易放大低频信号无法集成。直接耦合，优点:可放大交流和直流信号;便于集成。缺点: 各级Q点相互影响;零点漂移较严重。变压器耦合，优点：有阻抗变换作用

6、，各级静态工作点互不影响。缺点：不能放大直流及缓慢变化信号； 笨重；不易集成。第 1 页 共 5 页 1坚持就是胜利 12 级测控专用 测控 122 班制作7.4 由于放大电路对不同谐波成分的放大倍数的幅值不同，导致uo 的波形产生的失真，称为幅频失真。由于不同谐波通过放大电路后产生的相位移不同，造成uo 波形产生的失真，称为相频失真。频率失真是由于放大电路对不同频率的信号响应不同而产生的；而非线性失真是由放大器件的非线性特性产生的。7.5 根据f的定义，所谓共射截止频率，并非说明此时三极管已经完全失去放大作用，而只是共射电流放大系数的幅频特性下降了 3dB。特征频率: | 值下降到 1 时的

7、频率,用符号 fT 表示。特征频率是三极管的一个重要参数，当f fT 时，三极管已失去放大作用，所以，不允许三极管工作在如此高的频率范围。7.6 通常将 值下降为低频时0的 0.707 倍时的频率定义为共基截止频率，用符号 f 表示。三极管的频a率参数也是选用三极管 a = 的重要依据之一。通常，在要求通频带比较宽的放大电路中，应该选用0 f 较高的三极管。如对通频带没有特殊要求，则可选用低频管。高频管，即频率参数值 1+ j多级放大电路总的相位移 上 线 频 率 ff 为： 1 1 1 1 + f1.1 f +L+ f2 2 2a + +L+1.1L L1 L2 Lnn f 2下线频率 f

8、f 2f 2j = j +j +Lj = jH H1 H2 Hn 1 2 n kk =17.7 功放电路中电流、电压比较大；输出功率 Po 尽可能大。即注意提高电路的效率（h）；电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真；电路工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用图解分析法。晶体管工作于乙类或甲乙类方式。甲类工作状态：晶体管在输入信号的整个周期都导通，静态IC 较大，波形好, 管耗大效率低。乙类工作状态：晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。甲乙类工作状态：晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。变压器耦合功率放大电路-乙

9、类推挽电路，单电源供电，笨重，效率低，高、低频特性差。OTL 电路（接地），单电源供电，存在交越失真，需要大电容（几千微法），大电容特性不稳定，电路低频特性差，不易集成。OCL 电路（接-Vcc），双电源供电，效率高，低频特性好，省去了大电容，既改善了低频响应，又有利于实现集成化，应用更为广泛。如果静态工作点失调或电路内元器件损坏，将造成一个较大的电流长时间流过负载，可能造成电路损坏。为了防止出现此种情况，实际使用的电路中，常常在负载回路接入熔断丝作为保护措施。 BTL 电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出，管子多、损耗大，效率低。7.8 复合管组成原则：电流方向一致，电压极性正确,

10、即前后两个三极管均为发射结正偏，集电结反偏，使两管都工作在放大区。8在放大器中，为稳定输出电压，应采用（ 电压取样 ）负反馈，为稳定输出电流，应采用（ 电流取样 ）负反馈。9在负反馈放大器中，为提高输入电阻，应采用（串联电压求和）负反馈，为降低输出电阻，应采用（ 电压取样 ）负反馈。10. 放大器电路中引入负反馈主要是为了改善放大器（ 的电性能 ）。11在 BJT 放大电路的三种组态中，（ 共集电极 ）组态输入电阻最大，输出电阻最小。（ 共射 ）组态即有电压放大作用，又有电流放大作用。12. 在 BJT 放大电路的三种组态中，（ 共集电极 ）组态的电压放大倍数小于1，（ 共基 ）组态的电流放大

11、倍数小于 1。13差分放大电路的共模抑制比 KCMR（ 20 lgAuAC），通常希望差分放大电路的共模抑制比越（ 大 ）越好,电路的抗干扰能力就强.差分电路的主要作用：抑制零点漂移。14从三极管内部制造工艺看，主要有两大特点，一是发射区（ 高掺杂 ），二是基区很 （ 薄 ）并掺杂浓度（ 最低 ）。14.1 电流源电路有比例型电流源、镜像电流源、多路电流源及二极管温度补偿电路等。15在差分放大电路中发射极接入长尾电阻后，它的差模放大倍数Ad将（ 不变 ），而共模放大倍数Ac第 2 页 共 5 页 2坚持就是胜利 12 级测控专用 测控 122 班制作将（ 减小 ），共模抑制比将（ 增大 ）。1

12、6多级级联放大器中常用的级间耦合方式有（ 阻容 ），（ 变压器 ）和（ 直接 ）耦合三种。17直接耦合放大器的最突出的缺点是（ 零点漂移 ）。 次缺点: 各级工作点互相影响18，集成运放主要由（ 输入级 ），（ 中间放大级 ），（ 输出级 ）和（ 偏置电路 ）4 部分组成。19BJT 三极管的直流偏置电路通常有（ 固定基流 ）电路和（ 分压式 ）电路两种。& =20负反馈放大电路增益的一般表达式Af&A & ,当1+ AF& 1时，这种反馈称&F&1+ A&F& 1时，这种反馈称为（ 正反馈 ） 为（ 负反馈 ）；当1+ A 。21集成运放两个输入端之间的电压通常接近 0，即u+= u- 0，

13、将这种现象称为（ 虚短）。22集成运放两个输入端的电流通常接近 0，即i+U- = U+ = 0 这种现象称为( 虚地 ).= i- 0 ，将这种现象称为（ 虚断 ）。反相比例运算电路: 电路是深度电压并联负反馈电路，理想情况下，反相输入端 “ 虚地”，共模输入电压低 ,| Auf | 可大于 1、等于 1 或小于 1 ,电路的输入电阻不高，输出电阻很低 . 同相比例运算电路: 电路是一个深度的电压串联负反馈电路。 “虚短”, 不“虚地”，共模输入电压高。U0 与 Ui 同相，Auf 大于 1 或等于 1。输入电阻高，输出电阻低。差分比例运算电路:共模输入电压高， “虚短”，但不 “虚地”。

14、输入电阻不高，输出电阻低，元件对 称性要求高。反相输入求和电路: 优点：调节灵活方便；共模电压很小；实际工作中应用广泛。 同相输入求和电路、积分电路，应用：波形变换、移相。微分电路，应用：波形变换、移相。 22.1 由于集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端和一个输出端。 共模抑制比Kcmr 用以衡量集成运放抑制温漂的能力。KCMR 越大，说明差放分辨差模信号 的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。 集成运放的基本组成:输入级(克服零点漂移)、中 间级（提供电压放大倍数）、输出级（提供负载所需功率及效率）、偏置电路（向各放大级提供 合适的偏置电流）22.2 偏置电路类型

15、 1. 镜像电流源，优点:结构简单，有温度补偿作用。、比例电流源， 优点:结构简单，有温度补偿作用。缺点:Vcc 变化时，IC2 按同样规律变化；无法产生微安极电流。、微电流源,在镜像电流源的基础上接入电阻 Re。优点:）VCC 变化时，RE 负反馈的作用，IC2 变化很小，提高了恒流源对电源变化的稳定性；）温度升高时，UBE1 下降，对 IC2 增加有抑制作用，提高了恒流源对温度变化的稳定性；）RE 引入了电流负反馈，输出电阻增 大。 22.3 长尾式差分放大电路：引入共模负反馈，降低单管零点漂移，提高了共模抑制比。补偿Re 上的直流压降，提供静态基极电流。恒流源式差分放大电路：用恒流三极管

16、代替阻值很大的长尾电阻 Re ，既可有效抑制零漂，又便于集成。恒流源式差放的交流通路与长尾式电路的 交流通路相同，二者的差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻均相同。单端输入、单端 输出：抑制零漂能力较强,可使输入、输出电压反相或同相。集成运放的输出级基本上都采用各种形式的互补对称电路，为了避免产生交越失真，实际上通常采用甲乙类的 OCL 或 OTL 互补对称电路。22.4 专用型集成运放的特点： 高精度型、低功耗型、高阻型、高速型、高压型、大功率型。23、功率放大器对指标的要求：输出功率要大、效率要高、管耗要小、失真要小。所以，工 作在甲乙类状态的互补对称功放电路 ,既可以获得较大的功率、

17、较高的效率，又可以消除乙类放大时所产生的交越失真。第 3 页 共 5 页 3坚持就是胜利 12 级测控专用 测控 122 班制作23.1 集成功放优点，主要有温度稳定性好，电源利用率高，功耗较低，非线性失真较小等，还可以将各种保护电路也集成在芯片内部，使用更加安全。集成功放从用途划分，有通用型功 放和专用型功放。从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放。24、反馈：将放大电路的输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部，通过一定的方式，反送到输入回路中。正反馈：引入的反馈信号增强了外加输入信号的作用， 从而使放大电路的 放大倍数提高。负反馈：引入

18、的反馈信号削弱了外加输入信号的作用， 从而使放大电路的放大倍数降低。判断方法：瞬时极性法。直流反馈：反馈信号中只包含直流成分。交流反馈：反馈 信号中只包含交流成分。电压反馈：反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。电流反馈：反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。判断方法：可假设将输出端交流短路（即令输出 电压等于零），若反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就是电流反馈。 串联反馈：反馈信 号与输入信号在输入回路中以电压形式求和。并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以 电流形式求和。24.1、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

19、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。串联负反馈可提高输入电阻。并联负反馈 降低输入电阻。24.2、 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。24.3、 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

20、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。24.4 负反馈对放大电路性能的影响:提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真和抑制干扰、 &F&)BW 改变输入电阻和输出电阻。展宽频带 、 BW (1+ Af25.什么是集成运算放大器？答：集成的、高增益、高输入电阻、低输出

21、电阻的、直接耦合的、多级放大电路。26什么是零点漂移？产生的主要原因是什么？答：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生，温度变化引起。常用的抑制零漂措施:引入直流负反馈以稳定 Q 点、利用热敏元件补偿放大管的温漂、利用差分放大电路。27衡量一个电路抑制零点漂移的能力的指标是什么？ 答：共模抑制比28. 在信号处理电路中，当有用信号频率低于 10 Hz 时，可选用 低通 滤波器；有用信号频率高于10kHz 时，可选用 高通 滤波器；希望抑制 50 Hz 的交流电源干扰时，可选用 带阻 滤波器；有用信号频率为某一固定频率，可选用 带通 滤波器。29. 产生自激振荡条件是：常用的校正措施：电容校正（

22、又称为主极点校正），降低放大电路的主极点频率，来破坏自激振荡的条件此方法简单方便，但通频带将严重变窄。 RC 校正，将使通频带变窄的程度有所改善，即改善了高频响应校正网络应加在极点频率最低的放大级（时间常数最大）第 4 页 共 5 页 4坚持就是胜利 12 级测控专用 测控 122 班制作30. 放大电路产 生自激振荡 的条件可表示为 U = FU = FAU = U 所以产生正弦波振荡f o i i的条件是：AF=1(带点)。负反馈放大电路产生自激振荡的条件是：AF=-1(带点),两种情况下反馈的极性不同31. 正弦波振荡电路的组成：放大电路：实现能量控制。选频网络：确定电路的振荡频率。正反

23、馈网络：使输入信号等于反馈信号。稳幅电路：使输出信号幅值稳定。分类：RC 正弦波振荡电路、LC 正弦波振荡电路、石英晶体正弦波振荡电路。32. RC 正弦波振荡电路: RC 串并联网络振荡电路（文氏电桥振荡电路），负反馈的作用：改善振荡波形，减小放大电路对选频特性的影响，提高振荡电路的带负载能力。调频方便, 便于加负反馈稳幅电路, 输出波形良好。RC 移相式振荡电路：电路结构简单经济;选频较差,调频不方便,输出波形较差，适用于频率固定,波形要求不高的轻便测试设备中。双 T 选频网络振荡电路：特点：选频特性好，输出信号的频率稳定性较高，应用较广泛，但调频困难，适用于产生单一频率的振荡波形。以上三

24、种电路的振荡频率均与 RC 成反比，一般用来产生几赫几百千赫的低频信号。33. LC 正弦波振荡电路：电路的品质因数 Q 愈大，选频特性愈好。变压器反馈式振荡电路、变压器反馈式振荡电路、电感三点式振荡电路、电容三点式振荡电路、电容三点式改进电路。 并联型石英晶体振荡电路、串联型石英晶体振荡电路。34. 矩形波发生电路: RC 充放电回路、滞回比较器。滞回比较器的两种不同输出使 RC 电路进行充电或放电，电容上的电压将升高或降低，电容上的电压又作为滞回比较器的输入电压，从而使 RC 电路由充电过程变为放电过程或相反，如此反复，在滞回比较器的输出端可得到矩形波。35. 三角波发生电路：滞回比较器、

25、积分电路。在积分电路的输出端得到三角波。36. 锯齿波发生电路：在三角波发生电路基础上，用 VD1 、 VD2 和 Rw 代替原来的积分电阻，使充电和放电回路分开，即成为锯齿波发生器。37. 单相整流电路：对直流电源的主要要求： 能够输出不同电路所需要的电压和电流；直流输出电压平滑，脉动成分小；输出电压的幅值稳定；交流电变换成直流电时的转换效率高。直流电源一般包括四个组成部分，即电源变压器、整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。滤波器：尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路：使输出的直流电压，在电

26、网电压或负载电流发生变化时保持稳定。38. 单相半波整流电路：优点: 结构简单，所用元件少。缺点：输出波形脉动大；直流成分比较低；变压器利用率低；变压器电流含有直流成分，容易饱和。所以只能用在输出电流较小，要求不高的场合。39. 单相全波整流电路：输出电压平均值是半波整流的两倍，脉动成分比半波整流时有所下降。40. 单相桥式整流电路：电路中用了四个二极管，接成电桥形式，故称为桥式整流电路。41. 滤波电路：电容滤波电路，特点：1）电容滤波电路适用于小电流负载 2）电容滤波电路的外特性比较软，须选用较大容量的整流二极管。电感滤波电路，接入滤波电感后，由于电感的直流电阻很小，交流阻抗很大，因此直流

27、成分流过电感后基本上没有损失，交流分量很大部分降落在电感上，从而降低了输出电压中的脉动成分，特点：1）电感滤波电路适用于大电流负载 2）电感滤波电路的外特性比较硬。3）由于电感有延长整流管导电管电角的趋势，因此电流的波形比较平滑，避免了在整流管中产生较大的冲击电流。41.1 复式滤波电路：LC 滤波电路，在负载电流较大或较小时均有良好的滤波作用，克服了整流管电流较大的缺点，外特性比较硬。LC-型滤波电路，输出电压的脉动系数比仅有 LC 滤波时更小，波形更加平滑。输出直流电压提高了。缺点是整流管的冲击电流比较大，外特性比较软。RC 型滤波电路：优点：可进一步降低输出电压的脉动系数。缺点： R 上有直流压降；整流管的冲击电流仍比较大；外特性比电容滤波更软，只适用于小电流的场合。42. 三端集成稳压器的组成：调整管、放大电路、基准电源、采样电路、启动电路、保护电路。43. 开关型稳压电路的特点： 效率高、体积小重量轻、对电网电压的要求不高、调整管的控制电路比较复杂、输出电压中纹波和噪声成分较大。第 5 页 共 5 页 5