模拟电路期末总复习(康华光版)
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二、放大电路性能指标:
1、电压放大倍数Au
电压增益=20lg|Au|
(dB)
2、输入电阻ri 3、输出电阻ro 4、通频带 5、失真: 失真
线性失真
幅度失真: 相位失真:
非线性失真: 3
3 二极管及其电路
一、半导体与本征半导体:
半导体的性质:负温度系数、光敏特性、掺杂特性
惯性核
价电子 半导体的共价键结构:
零点漂移 温度漂移(温漂) ——差分放大器
34
(四) 放大电路的频率响应
1、共射电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因, CE影响较大; 三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因
AVS
=
(1-j
AVSM fL )(1 +
Ic
Ib
RL R
Uo
动态:
AV
R' L rbe
Ri RB // rbe
C
Ro RC
RB1 C1
ui RB2
RC
+VCC C2
静态:
VB
RB 2 RB1 RB2
VCC
VE VB VBE
T
RL
RE1
uo
RE2
CE
IC
IE
VB VBE RE1 RE2
VCE VCC IC RC IE (RE1 RE2 )
模拟电子技术
《模拟电子技术》 期末总复习
授课人:庄友谊
1
题型:
一、填空题(12、14分) 二、选择题(16分) 三、分析题(18、16分)(3、2题) 四、计算题(44分) (5题) 五、设计题(10分) (1题)
期中前约 50% 期中后约50%
2
1 绪论
一、电子电路中的信号:模拟信号和数字信号
1. 电流放大系数:α、β 2、极间反向电流:
(1)集-基极反向饱和电流ICBO (2) 集-射极反向饱和电流ICEO
3、极限参数:
(1)集电极最大电流ICM
(2)反向击穿电压:射-基反向极击穿电压U(BR)EBO 集-基反向极击穿电压U(BR)CBO 集-射反向击穿电压U(BR)CEO
(3) 集电极最大允许功耗PCM
Ri rbe RB
Ro RC
+VCC
静态:
C1
+
ui
RC RB
T
C2
+
uo RL
I BQ
VCC VBE RB
ICQ I BQ
VCEQ VCC ICQ RC
-
-
h参数等效电路:
rbe
300 ()
(1
)
26(mV ) IE (mA )
Ii Ib
Ui RB rbe
(2) 不能传输直流及低频信号。 (3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。 (4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。
Au Au1 Au2 Aun
(5) 总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1 。 (6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。
33
2、直接耦合:
直接耦合可放大微弱的直流信号或变化缓慢的信号 多级放大器的静态工作点、电压放大倍数、 输入电阻、 输出电阻等的计算比较复杂 问题: 直流电平互相影响
RB (1 )RE
IE (1 )IB
VCE VCC IE RE
h参数等效电路:
Ii
Ib
Ic
rbe
Ib
Ui RB
RE RL Uo
动态:
AV
(1 )RL rbe (1 )RL
ri RB //{rbe (1 )RL }
ro
RE
(2)图解法确定Q点:
来自百度文库
IB
IC
直流 负载线
IBQ
Q
UBE
0.7V
UBEQ
uBE VBB iB RB
ICQ
Q IBQ
UCEQ
UCE
uCE VCC iC RC
一般可认为:硅管UBEQ为0.7V,锗管为0.3V
21
2、动态工作情况的图解法分析:
图解法的步骤:
1、确定静态工作点
2、画直流负载线 3、画交流负载线
t
35
25
15
U t 1 2 3 4 5 6 V CE
uCE t
t
AV
vo vi
e j
Vom Vim
0.5 0.02
25
uce与ui反相 23
3、静态工作点对波形失真的影响:
(1) Q点过低,信号进入截止区:产生截止失真 (2) Q点过高,信号进入饱和区:产生饱和失真
——放大器的动态范围
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO)
IE =IC+IB
ICN IC
I EN I E
ICN IC ICBO IC
I BN I B ICBO I B
IC = βI B + ICEO I E = IC + IB = (1 + β)IB + ICEO IC = αI E ≈I E
c
Vi
iB
RErbe
βib
RC RL
b
动态:
AV
Vo Vi
Ib RL
Ib rbe
RL
rbe
Vo
Ri
RE
//
Ri
RE
//
rbe
1
Ro RC
(三)多级放大器及其耦合方式
耦合:即信号的传送方式。 耦合方式:阻容耦合;直接耦合;变压器耦合;光电耦合。
1、阻容耦合:
(1) 由于电容的隔直作用,各级放大器的静态工作点 相互独立,分别估算。
4、 作图:vi→iB→iC、vCE→vo 5、求放大倍数:
AV
vo vi
e j
Vom Vim
22
假设uBE有一微小的变化
iB IB uA
45 35 25 15
t
iC
Q
0.68 0.7 0.72
UV BE ui
直流负载线
IC
mA
3.3 2.7 2.1
1.5
0.9
交流负载线
55 ib
45
4、频率参数:
17
(四) 温度对BJT参数及性能的影响
UBE ↘ ↑
T↑
ICEO ↑
U(BR)CBO ↑
U(BR)CEO ↑
18
二、放大电路的组成及分析计算
(一) 常用放大电路: 共射放大器、共集放大器、共基放大器
直流通道:——提供放大的条件(静态)。 交流通道:——进行交流信号的放大(动态)。
24
电路参数对Q点的影响:
Rb:
iC
Rb↗
IBQ↘
RC:
RC↘
Q点下移(Q→Q1)。 直流负载线的斜率 变大
Q3
Q QQ21
(Q→Q2)。
0
交流负载线要看RL而定。
vCE
VCC: VCC变化,直流负载线发生平动,Q点变化情况比
较复杂,在IB不变的情况下,VCC↘,Q→Q3
一般情况下,常采用改变Rb的办法,来调节静态工作点。
N
P
P
B
N
基
N
极
P
发射结
e发射极
e
发射极
PNP型
c b
e
11
三个极(集电极c、基极b、发射极e)、三个区、两个PN结。
内部结构:
发射区:掺杂浓度较高
基区:较薄,掺杂浓度低
集电区:面积较大
为使发射区发射电子,集电区收集电子,必须具备
的外部条件是:
a.发射结加正向电压(正向偏置):
NPN管:Vbe>0; PNP管:Vbe<0 b.集电结加反向电压(反向偏置):
源电压放大倍数
27
+
ΔVI
RB
T
VBB-
C RC
VCC
静态:
I BQ
VBB VBE RB
RL ICQ I BQ
VCEQ VCC ICQ RC
h参数等效电路:
ib
+ RB b
RS
+ vs
vi
rbe
--
ic
βicb+
vce
+
vo
R'
L
e --
动态:
AV
RL
rbe RB
主要参数:最大整流电流 IFM 、反向峰值电压URM 、反向 直流电流 IR 等
特殊二极管:稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、 光电二极管、发光二极管、激光二极管等 特别是稳压二极管,利用其反向击穿效应
9
四、 二极管的基本电路及其分析方法
1、图解分析法:
iD VDD /R
R iD
+
VDD
D vD
雪崩击穿和齐纳击穿
稳压二极管利用击穿特性
击穿 特性
IR= -IS VBR
反向 特性
4、 PN结的电容效应:
ID
正向 特性 VD
死区电压 硅管0.6V, 锗管0.2V
势垒电容CB (PN结反偏) 和扩散电容CD (PN结正偏)
8
5、半导体二极管:
二极管的电路符号:
P
N
分为:点接触型、面接触型、平面型。
(1) 放大区:发射结正偏,集电结反偏。
即: IC=IB , 且 IC = IB
(2) 饱和区:发射结正偏,集电结正偏。
即:VCEUBE , IB>IC,
硅管:VCE0.3V 锗管: VCE0.1V (3) 截止区: VBE< 死区电压, IB=0 , IC=ICEO 0
16
(三) BJT的主要参数
集电结正
IC(mA )
此区域满足
IC=IB称为
100线性A 区(放
大区)。
偏, 3
IB>IC,
UVC称E为0.饱3 2
和区。
1
80A 60A 此40区域A 中 : IB=0, I区止2CI=0区电BI=C。压0AEO,,称UB为E<截死
3 6 9 12 UCE(V)
15
输出特性三个区域的特点:
动态平衡
PN结
空间电荷区、耗尽层、阻挡层、势垒区、 PN结
2、PN 结的最主要的特性——单向导电性: PN 结加正向电压导通,PN 结加反向电压截止
7
3、PN结的伏安特性:
导通压降: 硅管 0.6~0.7V,锗管
0.2~0.3V
正向特性 反向特性
VD
ID IS (eVT 1)
击穿特性
反向击穿(电击穿)
++ + 44 4
++ +
44
4
+ ++ 4 44
4
本征半导体:完全纯净的、结构完整的半导体晶体。
载流子
自由电子 空穴
动态平衡 本征激发 复合
本征半导体中电流由两部分组成:
1. 自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。
5
二、 杂质半导体
N 型半导体(电子导电型半导体) :掺5价元素使用自由
电子浓度大大增加的杂质。 施主原子(离子) 多数载流子(多子):自由电子, 少数载流子(少子):空穴。
P 型半导体(空穴导电型半导体) :掺3价元素使用空穴
浓度大大增加的杂质。 受主原子(离子) 多子:空穴,少子:自由电子。
6
三、 PN结与半导体二极管
1、 PN结的形成过程:
接触 扩散 形成空间电荷区 内电场 漂移
-
ID
Q
2、简化模型分析法:
VD
VDD vD
简化模型:理想二极管模型、恒压降模型、 折线模型、小信号模型
应用简化模型分析:
10
4 双极型三极管及放大电路基础
一、 BJT的结构、原理与特性
(一) BJT的结构与工作原理:
两种类型:NPN型和PNP型。
NPN型
基b 极
c b
e
c 集电极 集电极 c
集电结
25
B、 小信号模型分析法
1、BJT的h参数及其等效电路:
ic
ib
ib
c+
b
+
vce
vbe
+
vbe
hie
+
hre vce-
-
e
-
ib
-
b+
hfe ib+ c
vbe hie
vce
-
-
ic
+
hfe ib
1
hoe
vce
-
26
2、用h参数小信号模型分析基本放大器
步骤:
1、画电路的交流通路。 2、画电路的h参数等效电路(包括晶体管和外电路)。 3、标出电压、电流的参考方向。 4、计算:电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、
h参数等效电路:
Ii
Ib
Ic
rbe
Ui R'B
Ib RL
Uo
动态:
AV
rbe
R' L (1 )RE1
Ri RB1 // RB2 //[rbe (1 )RE1]
RE1 RC
Ro RC
RB C1
ui
RE
+VCC
C2
RL uo
静态:
IB
VCC VBE
工作过程:
NPN管:Vbc<0;PNP管:Vbc<0
1、发射区向基区扩散其多数载流子
2、载流子在基区的扩散与复合 3、集电区收集载流子
电流关系式:
IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP IEN=ICN+ IBN 且有IEN>> IBN ,ICN>>IBN
IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBN-ICBO
13
(二) BJT的V-I特性曲线
1、输入特性: UCE =0.5V
UCE=0V IB(A)
80
UCE 1V
60
40
死区电压,
硅管0.5V, 20
锗管0.2V。
工作压降: 硅管 UBE0.6~0.7V,锗管 UBE0.2~0.3V。
0.4 0.8 UBE(V) 14
2、输出特性
此区域中
UCEUBE4,
放大器的性能指标:
电压放大倍数、输入电阻ri 、输出电阻ro 、通频带
19
(二)放大器的分析方法
A、图解法分析法:
1、静态工作点的图解分析:
(1)近似估算Q点: +
ΔVI
RB
T
-
VBB
I BQ
=
VBB-
V BE
RB
ICQ I BQ
VCEQ VCC ICQ RC
C+
RC
ΔVO
VCC
-
20
//
rbe Rs
1
C1
C2 静态:
ui RE
RB1 RC RL
VB
RB 2 RB1 RB2
VCC
uo VBE VB VE VB IE RE
RB
CB VCC
IC
IE
VB
VBE RE
VCE VCC IC RC IE RE
h参数等效电路:
iE e