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文檔簡介
1、 關于模擬電子技術的讀書報告 模擬電子技術的發(fā)展與應用 專業(yè)班級 姓名 完成時間 摘要 模擬電子技術作為電氣工程及自動化專業(yè)的專業(yè)主干課程之一,經歷了長足的發(fā)展,目前已經被廣泛應用在我們的生活當中。它是一門研究對仿真信號進行處理的模擬電路的學科。模擬電子技術以半導體二極管、半導體三極管和場效應管為關鍵電子器件,包括功率放大電路、運算放大電路、反饋放大電路、信號運算與處理電路、信號產生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向,不斷的改革創(chuàng)新,并應用到生產生活當中,極大的推動了科技的進步。本次讀書報告,從模擬電子技術的基礎說起,概述了模擬電子技術的發(fā)展過程以及目前較為常用的一些模擬電子器件,包括二極管、三極管
2、以及集成運算放大電路及其應用狀況。關鍵詞:模擬電子技術,二極管,三極管,功率放大電路,運算放大電路。模擬電子技術作為電氣工程專業(yè)的主干課程之一,在電氣工程領域有著舉足輕重的地位,其也隨著科技的進步在不斷的發(fā)展,并且已經滲透到幾乎所有的電氣領域和人們的生活當中。利用這個暑假,我認真的閱讀學習了基本關于模擬電子技術方面的書籍。這基本書較為詳細的介紹了模擬電子技術的基礎知識和發(fā)展現(xiàn)狀及應用。在讀這幾本書的時候與之前學過的模擬電路結合起來,使得我對模擬電子技術這門課程有了更深層次的認識。模擬電子技術基礎大概被分為以下幾個部分介紹,分別為:常用半導體器件、基本放大電路、多級放大電路、集成運算放大電路、放
3、大電路的頻率響應、放大電路中的反饋、信號的運算和處理、波形的發(fā)生和信號的轉換、功率放大電路、直流電源。通過這幾部分詳細的講述了模擬電子技術的基礎知識,對于電氣專業(yè)的其他以模擬電路為基礎的課程的學習也有很大的幫助。模擬的電子技術的發(fā)展可大概分三個階段:從1900年到1947年是電子管時代,從1947年開始晶體管時代,從1960年開始進入集成電路時代。在進入集成電路時代以來,模擬電子器件的基本單元就是半導體器件,其是構成半導體器件的基本元件,他們所用的材料是經過特殊加工且性能可控的半導體材料。半導體材料又被分成本征半導體材料和雜質半導體材料。本征半導體是人們最早發(fā)現(xiàn)的半導體材料,是指純凈的具有晶體
4、結構的半導體;后來通過擴散工藝,在本征半導體中摻入少量合適的雜質元素,即得到雜志半導體。本征半導體的導電性能很差,且與環(huán)境和溫度密切相關,這就造成半導體器件溫度穩(wěn)定性差的弊端。為此,人們通過對半導體器件的導電原理進行深入的研究過后,通過在本征半導體材料中摻入雜質來改變半導體器件的導電特性,根據(jù)參入雜質的不同,可以形成N型半導體和P型半導體,控制摻入雜質元素的濃度,可以控制半導體的導電性能。在純凈的硅晶體中摻入+5價元素(例如磷)使其取代晶體中硅原子的位子,就形成了N型半導體。由于摻入了+5價元素,從而使得晶體中的自由電子的數(shù)量增加,自由電子就成為了N型半導體器件的主要載流子。在純凈的硅晶體中摻
5、入三價元素(例如硼)使之取代晶體中硅原子的位子,就形成了P型半導體。由于摻入的是三價元素,從而使得晶體中空穴數(shù)量增加,空穴就成為了P型半導體的主要載流子。兩種半導體都是摻入的雜質的越多,導電能力越強。由于摻入的雜質使多子的濃度大大增加,從而使子與少子復合的機會大大增多。因此,對于雜質半導體,多子的濃度越高,少子的濃度就越低可以認為多子的濃度等于所摻雜質原子的濃度,因而他受溫度的影響很小。而少子是本征激發(fā)形成的,所以盡管其濃度很低,卻對溫度非常敏感,這將影響半導體器件的性能。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn),采用不同的參雜工藝,將P型半導體和N型半導體制作在同一塊硅片上,在他們的交界面就形成了PN 結。
6、 圖 PN結PN結具有單向導電性。當將P型和型半導體制作在一起時,在他們的交界面,兩種載流子的濃度詫異很大,因而區(qū)的空穴就會向區(qū)擴散;于此同時區(qū)的自由電子也會向區(qū)擴散,這樣就會逐漸形成一個空間電荷區(qū)。隨著擴散運動的進行,空間電荷區(qū)加寬,內電場增強,其方向由區(qū)指向區(qū),正好阻止擴散運動的進行。結的伏安特性分為正向特性,電容效應分為勢壘電容和擴散電容。在PN結被發(fā)明之后,半導體二極管應運而生。將PN結用外殼封裝起來,然后再加上電極引線就形成了半導體二極管,簡稱二極管。由P區(qū)引出的電極為陽極,由N區(qū)引出的電極為陰極。二極管的結構主要分為:點接觸型、面接觸型、平面型。為了描述二極管的性能,常引入一下幾個
7、參數(shù):最大整流電流、最高反向整流電壓、反向電流、最高工作頻率。由于制造工藝的限制,即使是同一型號的二極管的特性也會有較大的差距,所以使用手冊上給出的數(shù)據(jù)往往是上限,下限的范圍,因此在實際使用時應當根據(jù)使用的現(xiàn)實環(huán)境來進行選擇。下面介紹了一些主要的二極管:1.穩(wěn)壓二極管:一種硅材料做成的面接觸型的二極管。穩(wěn)壓管在反向擊穿是,在一定的電流范圍內(或者說在一定的功率損耗范圍內),端電壓幾乎不變,表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性,因而常被使用在穩(wěn)壓電源和限幅電路中。2.發(fā)光二極管:可以發(fā)出可見光、不可見光、激光等的二極管。發(fā)光二極管因其驅動電壓低、功耗小、壽命長、可靠性高等有點廣泛用于顯示電路中。3.光電二極管:是一種
8、遠紅外接收管,是一種光能與電能轉換的器件。隨著科技的進步,人們有發(fā)明了雙極型晶體管(BJT),簡稱晶體管。根據(jù)不同的摻雜方式在同一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域,并形成兩個PN結,就構成了晶體管。三個PN結形成三個區(qū),每個去由一根引線相連,分別為基極b、發(fā)射極e、和集電極c。晶體管在工作時,由其輸出特性曲線可看出其可工作在三個狀態(tài):截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。在模擬電路中,絕大多數(shù)情況下應保證晶體管工作在放大區(qū)。將一定數(shù)量的二極管和晶體管通過一定電路集成起來就形成了集成運算放大電路,由于其最初多用于各種模擬信號的運算(如比例,求差,求和,微分,積分)上,故稱為集成運算放大電路,簡稱集成運放。集成運放廣
9、泛用于模擬信號的處理和發(fā)生電路之中,因其高性能能、低價位,在大多數(shù)情況下,已經取代了分立元件放大電路。集成運放的特點:1. 因為硅片上不能制作大電容,所以集成運放均采用直接耦合方式;2. 因為相鄰原件具有良好地對稱性,而且受環(huán)境溫度和干擾等影響后的變化也相同,所以集成運放中打量采用各種差分放大電路(作輸入級)和恒流源電路(作偏執(zhí)電路或有源負載)。3. 因為制作不同形式的集成電路,只是所用淹沒不同,增加元器件并不增加制造工序,所以集成運放允許采用復雜的電路形式,以達到提高各方面性能的目的。集成運放電路由四個部分組成:輸入級,中間極,輸出極和偏置電路。集成運放有兩個輸入端,分別為同相輸入端和反相輸
10、入端,由此可知集成運放是一個雙端輸入、單端輸出、具有高差莫放大倍數(shù)。集成運放電路是一種高性能的直接耦合放大電路。集成運放的主要性能指標包括:1. 開環(huán)差模增益:在集成運放五外加反饋時的差模放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模增益。2. 共模抑制比:其等于差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比的絕對值。3. 差模輸入電阻:集成運放電路輸入差模信號是的輸入電阻。4. 輸入失調電壓及其溫漂。5. 輸入失調電流及其溫漂。6. 輸入偏置電流:輸入級差放管的基極(柵極)偏置電流的平均值。7. 最大共模輸入電壓:輸入級正常工作情況下允許輸入的最大共模信號。8. 最大差模輸入電壓:當集成運放所加差模信號大到一定程度時,輸入級至少有一
11、個PN結承受反向電壓,是的PN結不至于被反向擊穿所允許加的最大反向電壓即是最大差模輸入電壓。9. 單位增益帶寬:使得差模開環(huán)增益下降到零分貝時的信號頻率,與晶體管的特征頻率相類似。10. 轉換速率:集成運放對信號變化速度的適應能力,是衡量集成運放在大幅值信號作用時工作速度的參數(shù),常用每微妙輸出電壓變化多少伏來表示。集成運放的種類:按工作原理可分為電壓放大型、電流放大型、跨導型、互阻型;按可控性分類可分為可變增益運放、選通控制運放;按性能指標分類:高阻型、高速型、高精度型和低功耗型。在選擇使用哪種運放時要根據(jù)信號源的性質、負載的性質、精度要求和環(huán)境條件進行綜合考慮,選擇最適合的運放。隨著科技的不斷進步,模擬電子技術已經逐漸被應用到了人們生活中的方方面面。我們使用的收音機,電飯鍋,計算機中等中的電路板,就是模擬電子技術的一種應用,被稱為大規(guī)?;蛘叱笠?guī)模集成電路;此外我們使用的影響設備,里面也是有這功率放大電路;發(fā)光二極管以其壽命長、價格低、能耗低的特點更是被廣泛才用作各種設備的指示光源。以上就是本次我對模擬電子技術的發(fā)展與應用所做的讀書報告。由于篇幅的限制,只是簡要的做了介紹和論證。通過對這幾本書的認真閱讀,對模擬電子技
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