模拟电子技术总结复习资料.docx
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半导体二极管及其应用电路
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。
7.PN结
*PN结的单向导电性---正偏导通,反偏截止。
*PN结的导通电压---硅材料约为0.6~0.8V,锗材料约为0.2~0.3V。
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
Ø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*三种模型
Ø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。
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。
饱和区---发射结和集电结均正偏。
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)
rbe---输出端交流短路时的输入电阻,
β---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
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。
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
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=-1800。
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
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
Ø任意状态:
Uom≈Uim
Ø极限状态:
Uom=VCC-UCES
Ø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
Ø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。
Ø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·β2
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