模电总结复习资料_模拟电子技术基础

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ＰＮ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。

2) 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

2. 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

3. 共射电路的特性曲线 *输入特性曲线---同二极管。

称为穿透电流。

* 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

1）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V CC’点 V CC’= UCEQ+ICQR L’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’。

*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

2．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

3. 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

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IDSS 2.夹断电压Up 3.开启电压UT 4.直流输入电阻RGS

5.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

E-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

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)

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 ≥f

H)

4．完整的基本共射放大电路的频率特性

三. 分压式稳定工作点电路的频率1．下限频率的估算

2．上限频率的估算

响应

四. 多级放大电路的频率响应 1. 频响表达式

2. 波特图

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360，ICQ大，管耗大，效率低。 2.乙类工作状态

ICQ≈0， 导通角为180，效率高，失真大。 3.甲乙类工作状态

导通角为180~360，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≈VCC

o

o

o

o

2.

输出功率

3. 直流电源提供的平均功率

4. 管耗 Pc1m=0.2Pom

5.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。

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·β 2

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

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

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－－－Ａ ＊闭环放大倍数－－－Ａｆ ＊反馈深度－－－１＋ＡＦ ＊环路增益－－－ＡＦ：

1．当ＡＦ＞０时，Ａｆ下降，这种反馈称为负反馈。 2．当ＡＦ＝０时，表明反馈效果为零。

3．当ＡＦ＜０时，Ａｆ升高，这种反馈称为正反馈。

4．当ＡＦ＝－１时 ，Ａｆ→∞ 。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X f 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。

四. 负反馈对放大电路性能的影响

1. 提高放大倍数的稳定性

2.

3. 扩展频带

4. 减小非线性失真及抑制干扰和噪声 5. 改变放大电路的输入、输出电阻 *串联负反馈使输入电阻增加1+AF倍 *并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍 *电压负反馈使输出电阻减小1+AF倍 *电流负反馈使输出电阻增加1+AF倍 五. 自激振荡产生的原因和条件

1. 产生自激振荡的原因

附加相移将负反馈转化为正反馈。

2. 产生自激振荡的条件

若表示为幅值和相位的条件则为：

第八章 信号的运算与处理

分析依据------ “虚断”和“虚短”

一. 基本运算电路 1. 反相比例运算电路 R2 =R1//R

f

2. 同相比例运算电路

R2=R1//R

f

3. 反相求和运算电路

R4=R1//R2//R3//R

f

4. 同相求和运算电路

R1//R2//R3//R4=Rf//R5

5. 加减运算电路

R1//R2//Rf=R3//R4//R

5

二. 积分和微分运算电路 1. 积分运算

2. 微分运算

第九章 信号发生电路

一. 正弦波振荡电路的基本概念

1. 产生正弦波振荡的条件(人为的直接引入正反馈)

自激振荡的平衡条件 :

即幅值平衡条件：

相位平衡条件：

2. 起振条件:

幅值条件 ：相位条件

:

3.正弦波振荡器的组成、分类 正弦波振荡器的组成

(1) 放大电路-------建立和维持振荡。

(2) 正反馈网络----与放大电路共同满足振荡条件。 (3) 选频网络-------以选择某一频率进行振荡。

(4) 稳幅环节-------使波形幅值稳定，且波形的形状良好。 * 正弦波振荡器的分类

(1) RC振荡器-----振荡频率较低,1M以下; (2) LC振荡器-----振荡频率较高,1M以上; (3) 石英晶体振荡器----振荡频率高且稳定。 二. RC正弦波振荡电路 1. RC串并联正弦波振荡电路

2. RC移相式正弦波振荡电路

三. LC正弦波振荡电路

1. 变压器耦合式LC振荡电路 判断相位的方法： 断回路、引输入、看相位

2. 三点式LC振荡器

*相位条件的判断------“射同基反”或 “三步曲法”

(1) 电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)

(2) 电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路)

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