模拟电子技术基础(第四版)期末复习资料
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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。
*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0.7V，锗管0.2V。
*开启电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
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(短路或压降0.7V);
若V阳 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) CBO CEO B C B C ) (1I I i i I I β β β + = ? ? = = 其中I CEO是穿透电流（越小越好），I CBO是集电极反向电流。 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U CES表示) 放大区---发射结正偏，集电结反偏。 饱和区---发射结正偏，集电结正偏 截止区---发射结反偏，集电结反偏。 根据电位如何判断管子是否处于放大状态： 对NPN 管而言，放大时VC ＞ VB ＞ VE 对PNP 管而言，放大时VC ＜ VB ＜VE 4. 温度影响 温度升高，输入特性曲线向左移动。 温度升高I CBO 、 I CEO 、 I C 以及β均增加。 5.三极管的极限参数 I CM 最大集电极电流 P CM 最大的集电极耗散功率 U （BR ）CEO C-E 间的击穿电压 三. 低频小信号等效模型 h ie ---输出端交流短路时的输入电阻， 常用r be 表示； h fe ---输出端交流短路时的正向电流传输比， 常用β表示； 微变等效模型用于分析晶体管在小信号输入时的 动态情况，不能用于静态分析。 四. 基本放大电路组成及其原则 1. VT 、 V CC 、 R b 、 R c 、C 1、C 2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 确定的直线。 *电路参数对静态工作点的影响 1）改变R c ：Q 点在I BQ 所在的那条输出特性曲线上移动。 2）改变V CC ：直流负载线平移，Q 点发生移动。 c C CC CE R i V u -=交流负载线 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 ’= U CEQ +I CQ R 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---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R b 、减小R c 、增大V CC ，降低Q 点。 六. 阻容耦合共射放大电路的等效电路法 1. 静态分析 2.放大电路的动态分析 * 放大倍数 * 输入电阻 be b i r R R ∥ * 输出电阻 七. 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 *有旁路电容 * 无旁路电容 八. 共集电极基本放大电路 1．静态分析 2．动态分析 c o R R =e EQ CC CEQ BQ EQ e b BEQ BB BQ )1()1(R I V U I I R R U V I -=+=++-= βββ βββ++=+++=++++= 1) //)(1()1()1(be b e o L e be b i e be b e r R R R R R r R R R r R R A u ∥ & 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。 * 输入电阻高，输出电阻低（带载能力强）。 * 有电流放大能力。 八. 共基电极基本放大电路（高频特性好，展宽频带） 九．复合管的判定：不同类型的管子复合后，其类型取决于第一个管子。 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） 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，I DO是U GS=2U T时所对应的i D值。 三. 场效应管的主要参数 1.漏极饱和电流I DSS 2.夹断电压U p 3.开启电压U T 4.直流输入电阻R GS 5.低频跨导g m (表明场效应管是电压控制器件) 四. 场效应管的低频小信号等效模型 五. 共源基本放大电路 分压式偏置放大电路 * 动态分析 2 1 3 i R R R R∥ + = 4 O R R= 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u o偏离初始值“零点”而作随机变动。 二. 多级放大电路的动态分析 1.电压放大倍数 2.输入电阻 3.输出电阻 三. 长尾差放电路（抑制直接耦合电路中的温漂）的原理与特点 1.静态分析 2. 动态分析 e BEQ EE EQ2R U V I - ≈ BEQ c CQ CC EQ CQ CEQ U R I V U U U+ - ≈ - = β + = 1 EQ BQ I I ∏ = = ?????? ? = = n j uj n u A U U U U U U U U A 1 i o i2 o2 i o1 i o& & & & & & & & & & i1 i R R= n R R o o = e EQ BEQ BQ EE 2R I U R I V b + + = 通常，R b较小，且I BQ很小， c o CMR c be b L c d 2 ) 2 ( R R K A r R R R A = ∞ = = + = ∥ 双端输出： β c o be b e be b CMR e be b L c c be b L c d ) (2 ) 1(2 ) 1(2 ) ( ) (2 ) ( R R r R R r R K R r R R R A r R R R A = + + + + = + + + = + = β β β β ∥ ∥ 单端输出： 四. 共模信号与差模信号的计算 共模信号：两输入信号的平均值 差模信号：两输入信号的差 五．差分放大电路的改进 2 ) 1(W be b c d R r R R A ββ+++- =W be b i )1()(2R r R R β+++=Ic c Id d O u A u A u ?+?= 第五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. 集成运放的电压传输特性 当u I在+U im与-U im之间，运放工作在线性区域： 三．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A od→∞； * 差模输入电阻R id→∞； * 输出电阻R o→0； * 共模抑制比K CMR→∞； 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，u o=+U om 当u+ 四．集成运放的读图 第六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----局部或级间。 2.有无反馈的判断---看输出回路与输入回路是否有联系，有则有反馈，无则没有反馈。 3. 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。 4.反馈的类型----正反馈：反馈的结果使输出量的变化增大的反馈； 负反馈：反馈的结果使输出量的变化减小的反馈。 对于单个集成运放，若反馈线引至同相端，则为正反馈；反之为负反馈。 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）。 （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。 （3）确定反馈信号的极性。 （4）根据X i与X f的极性，确定净输入信号的大小。X id 减小为负反馈；X id增大为正反馈。 5. 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） 6. 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。 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。 三．基于反馈系数的电压放大倍数的分析 （1）判断反馈的组态； （2）求解反馈系数； （3）利用反馈系数求解放大倍数。深度负反馈下， 四．基于理想集成运放的电压放大倍数的分析 合理应用虚短和虚断。 五.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. 扩展频带 3. 减小非线性失真及抑制干扰和噪声 4. 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 *并联负反馈使输入电阻减小 *电压负反馈使输出电阻减小（稳定输出电压） *电流负反馈使输出电阻增加（稳定输出电流） 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： F A &&1 f ≈ 第七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=R f//R5 5.加减运算电路 R1//R2//R f=R3//R4//R5 二．积分和微分运算电路 1.积分运算 2.微分运算 第八章信号发生电路 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 三. LC正弦波振荡电路 1.变压器反馈式电路 判断同名端的方法： RC f π2 1 = 1 f 2R R≥ 断回路、引输入、看相位 2.电感反馈式电路 3.电容反馈式电路 四. 判断电路是否能产生正弦波振荡 （1）是否有正弦波振荡器的四个部分 （2）相位条件是否满足，比如同名端是否正确等（3）电路的静态工作点是否合适 五．电压比较器的描述方法 电压传输特性的三个要素： （1）输出高电平U OH和输出低电平U OL （2）阈值电压U T （3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向 六．单限比较器、滞回比较器、窗口比较器 七．非正弦波的产生 第九章 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 ，I CQ 大，管耗大，效率低。 2.乙类工作状态 I CQ ≈0， 导通角为180o ，效率高，失真大（交越失真：晶体管输入特性的非线性引起）。 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 尽限状态：U om=V CC -U CES 理想状态：U om ≈V CC 2. 输出功率 3.效率 理想时为78.5% 4. 管耗 5.晶体管参数的选择（是否安全工作） L 2 CES CC om 2)(R U V P -= CC CES CC V om 4π V U V P P -?== η0 om Tmax CES 2.0=≈U P P ??? ? ? ????≈>≈>≈ >=0om max T CM CC max CE CEO(BR)L CC max C CM CES 2.02U P P P V u U R V i I CC CC OM 6.0π 2 V V U ≈?= 第十章 直流电源 一． 直流电源的组成框图 ? 电源变压器：将电网交流电压变换为符合整流电路所需要的交流电压。 ? 整流电路：将正负交替的交流电压整流成为单方向的脉动电压。 ? 滤波电路：将交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。 ? 稳压电路：自动保持负载电压的稳定。 二. 单相半波整流电路 1．输出电压的平均值U O(AV) 2．正向平均电流I D(AV) 3．最大反向电压U RM 三. 单相桥式整流电路 1．输出电压的平均值U O(AV) 2．正向平均电流I D(AV) 3．最大反向电压U RM 2 max R 2U U 四.电容滤波电路 1．放电时间常数的取值 2.输出电压的平均值U O(AV) 3. 五. 稳压管稳压电路六．串联型稳压电路 2 O(AV) L 2U U R≈ ∞ =时， 当