模拟电子技术基础知识汇总已确认

Oct. 20, 2021, 8:48 p.m. 文档页面

【文章导读】模拟电子技术 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

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【正文内容】

模拟电子技术 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 3.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 式子称为穿透电流。 3.共射电路的特性曲线 *输入特性曲线同二极管。 *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VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’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 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 7.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 *NEMOS的输出特性曲线 *NEMOS的转移特性曲线 式中,IDO是UGS=2UT时所对应的iD值。 *NDMOS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 EMOS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 1.级间耦合方式 1.阻容耦合各级静态工作点彼此;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,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,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≥fH) 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响应 1.下限频率的估算 2.上限频率的估算 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360o,ICQ大,管耗大,效率低。 2.乙类工作状态 ICQ≈0,导通角为180o,效率高,失真大。 3.甲乙类工作状态 导通角为180o~360o,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=VCCUCES 理想状态:Uom≈VCC 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ce极跨接在后一个管子的bc极间。 2.类型取决于第一只管子的类型。 3.β=β1β2 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: 4.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 1。

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