模電課件12月25日

主要內(nèi)容第9章、第10章信號發(fā)生電路直流穩(wěn)壓電源模電課程學(xué)習(xí)方法（回顧與總結(jié)）各章基本內(nèi)容復(fù)習(xí)提問與練習(xí)題基本概念基本電路（電路模型）計算題1.基本概念濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。濾波電路傳遞函數(shù)定義時，有其中——模，幅頻響應(yīng)——相位角，相頻響應(yīng)時延響應(yīng)信號處理與信號產(chǎn)生電路2.分類低通（LPF）高通（HPF）

濾波電路的基本概念與分類2.分類帶通（BPF）帶阻（BEF）全通（APF）濾波器應(yīng)用信號的調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)傳遞m(t)vo(t)m(t)c(t)低頻信號高頻載波已調(diào)信號y(t)=m(t)×c(t)信號的調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)傳遞m(t)vo(t)m(t)低頻信號已調(diào)信號vo(t)濾波y(t)x(t)解調(diào)

信號c(t)高頻載波還原

信號濾波器應(yīng)用信道的頻分復(fù)用在一個帶寬有限的信道內(nèi)同時傳遞多路信息。信道濾波器應(yīng)用信道的頻分復(fù)用調(diào)制器1vo1(t)調(diào)制器2調(diào)制器3信道m(xù)1(t)m2(t)m3(t)解調(diào)器1vo2(t)解調(diào)器1vo3(t)解調(diào)器1濾波器應(yīng)用信道的頻分復(fù)用調(diào)制器1vo1(t)調(diào)制器2調(diào)制器3信道m(xù)1(t)m2(t)m3(t)解調(diào)器1vo2(t)解調(diào)器1vo3(t)解調(diào)器1濾波器應(yīng)用信道的頻分復(fù)用調(diào)制器1vo1(t)調(diào)制器2調(diào)制器3信道m(xù)1(t)m2(t)m3(t)解調(diào)器1vo2(t)解調(diào)器1vo3(t)解調(diào)器1濾波器應(yīng)用信道的頻分復(fù)用調(diào)制器1vo1(t)調(diào)制器2調(diào)制器3信道m(xù)1(t)m2(t)m3(t)解調(diào)器1vo2(t)解調(diào)器1vo3(t)解調(diào)器1引入－正弦波振蕩電路能自行產(chǎn)生正弦波輸出的電路稱為正弦波振蕩電路，或正弦波振蕩器、正弦波發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)是一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。引入－正弦波振蕩電路正弦信號可以直接用作測試信號或控制信號，也可以作為源信號經(jīng)變換后產(chǎn)生方波、三角波等重要信號，高頻正弦信號還可以作為載波來實現(xiàn)信息的傳遞，因此正弦波振蕩電路在電子電路中應(yīng)用非常廣泛。一、振蕩條件一、振蕩條件（振幅平衡）

令：則：因：（相位平衡）一、振蕩條件

令：則：理解振蕩條件即：滿足相位

平衡，且不能穩(wěn)定振蕩一、振蕩條件

令：則：理解振蕩條件即：滿足相位

平衡，且不能穩(wěn)定振蕩一、振蕩條件

令：則：理解振蕩條件即：滿足相位

平衡，且能夠穩(wěn)定振蕩1.

電路組成反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)RC橋式振蕩電路反饋系數(shù)2.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性幅頻響應(yīng)又且令則相頻響應(yīng)RC正弦波振蕩電路或RC橋式振蕩電路的選頻兼反饋網(wǎng)絡(luò)三、RC正弦波振蕩電路RC橋式振蕩電路的基本結(jié)構(gòu)三、RC正弦波振蕩電路RC橋式振蕩電路（文氏橋）起振條件起振和穩(wěn)幅

#振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動

當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。

噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。

穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從回到起振條件2.

起振和穩(wěn)幅

#振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動

當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。

噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。

穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從回到1.工作原理單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦暂斎虢涣麟娸敵鲋绷麟姰?dāng)輸入端是上正下負(fù)時，電流流經(jīng)綠色二極管:+–D4D1D3D2電流由負(fù)載的上方流向下方+–D1D2D3D4當(dāng)輸入端是上負(fù)下正時，電流流經(jīng)橙色二極管:輸入交流電輸出直流電電流由負(fù)載的上方流向下方單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦詥蜗鄻蚴秸麟娐?.VL和IL例題與基本概念復(fù)習(xí)什么是模擬信號？什么是數(shù)字信號？從模擬信號到數(shù)字信號例題與基本概念復(fù)習(xí)什么是模擬信號？什么是數(shù)字信號？運算放大器的兩種代表符號？模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。運算放大器的兩種代表符號半導(dǎo)體基本概念漂移運動：在電場作用引起的載流子的運動稱為______？擴散運動：由載流子濃度差引起的載流子的運動稱為____？半導(dǎo)體基本概念漂移運動：在電場作用引起的載流子的運動稱為漂移運動。擴散運動：由載流子濃度差引起的載流子的運動稱為擴散運動。

半導(dǎo)體材料

根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體材料

根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。空穴——共價鍵中的空位。電子空穴對——由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對?？昭ǖ囊苿印昭ǖ倪\動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。由于隨機熱振動致使共價鍵被打破而產(chǎn)生空穴－電子對半導(dǎo)體基本概念1.N型半導(dǎo)體

因五價雜質(zhì)原子中只有四個價電子能與周圍四個半導(dǎo)體原子中的價電子形成共價鍵，而多余的一個價電子因無共價鍵束縛而很容易形成自由電子。

在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。

提供自由電子的五價雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)。2.P型半導(dǎo)體

因三價雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價鍵時，缺少一個價電子而在共價鍵中留下一個空穴。

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成。

空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價雜質(zhì)因而也稱為受主雜質(zhì)。3.2.4PN結(jié)的反向擊穿

當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。熱擊穿——不可逆

雪崩擊穿

齊納擊穿

電擊穿——可逆詳細(xì)見教材。半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型兩大類。(1)點接觸型二極管(a)點接觸型

二極管的結(jié)構(gòu)示意圖PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。例3.4.1電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流iD。解：由電路的KVL方程，可得即是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線

Q的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。Q點稱為電路的工作點例3.4.1電路如圖所示，已知二極管的V-I特性曲線、電源VDD和電阻R，求二極管兩端電壓vD和流過二極管的電流iD。求負(fù)載線

2.求電路的工作點3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法1.二極管V-I特性的建模

將指數(shù)模型分段線性化，得到二極管特性的等效模型。（1）理想模型（a）V-I特性（b）代表符號（c）正向偏置時的電路模型（d）反向偏置時的電路模型注意代表符號的區(qū)別3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法1.二極管V-I特性的建模（2）恒壓降模型（a）V-I特性（b）電路模型（3）折線模型（a）V-I特性（b）電路模型模型分析法應(yīng)用舉例小信號工作情況分析圖示電路中，VDD=5V，R=5k，恒壓降模型的VD=0.7V，vs=0.1sinwtV。（1）求輸出電壓vO的交流量和總量；（2）繪出vO的波形。

直流通路、交流通路、靜態(tài)、動態(tài)等概念，在放大電路的分析中非常重要。3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法2．模型分析法應(yīng)用舉例（1）整流電路（b）vs和vo的波形？（輸入正弦信號）3.4.2二極管電路的簡化模型分析方法2．模型分析法應(yīng)用舉例（1）整流電路（a）電路圖（b）vs和vo的波形靜態(tài)工作情況分析理想模型（R=10k）

當(dāng)VDD=10V時，恒壓模型（硅二極管典型值）折線模型（硅二極管典型值）設(shè)（a）簡單二極管電路（b）習(xí)慣畫法限幅電路

電路如圖，R=1kΩ，VREF=3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI=6sintV時，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。限幅電路

電路如圖，R=1kΩ，VREF=3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI=6sintV時，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。限幅電路

電路如圖，R=1kΩ，VREF=3V，二極管為硅二極管。分別用理想模型和恒壓降模型求解，當(dāng)vI=6sintV時，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。3.3.3二極管的主要參數(shù)——概念（提問）(1)最大整流電流IF(2)反向擊穿電壓VBR(3)反向電流IR(4)正向壓降VF(5)極間電容CJ（CB、CD）教材71頁工作電壓與擊穿電壓的關(guān)系

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。BJT的結(jié)構(gòu)簡介(a)NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖(b)PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖(c)NPN管的電路符號(d)PNP管的電路符號為電流放大系數(shù)它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.99

。90%以上發(fā)射區(qū)發(fā)射的載流子到達(dá)了集電區(qū)三極管的第一個參數(shù)電流分配關(guān)系——第二個參數(shù)

是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1。3.三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極共基極接法，基極作為公共電極共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極BJT的三種組態(tài)問題：標(biāo)出圖中各點的電位的高低

共射極放大電路的工作原理

基本共射極放大電路的組成（畫出直流通路）基本共射極放大電路基本共射極放大電路的工作原理1.靜態(tài)(直流工作狀態(tài))

輸入信號vi＝0時，放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。直流通路VCEQ=VCC－ICQRc

畫出基本共射極放大電路的交流通路

動態(tài)

輸入正弦信號vs后，電路將處在動態(tài)工作情況。此時，BJT各極電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號作相應(yīng)的變化。

交流通路1.BJT的H參數(shù)及小信號模型H參數(shù)小信號模型根據(jù)可得小信號模型BJT的H參數(shù)模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)1.BJT的H參數(shù)及小信號模型模型的簡化hre和hoe都很小，常忽略它們的影響。

BJT在共射連接時，其H參數(shù)的數(shù)量級一般為BJT雙口網(wǎng)絡(luò)3.求電壓增益根據(jù)則電壓增益為bebiriv=bcIi=b)//(LccORRiv-=beLcbebLcbbebLcciO)//()//()//(rRRriRRiriRRivvAV-=-=-==bb

RbRcRLRiiVbIcIOVbIRbRcRLRovi4.求輸入電阻ibeb//rRiiivR==5.求輸出電阻令0i=v0=bi0b=ibRo=Rc所以RbRcRLRiiVbIcIOVbIRbRcRLRovi4.5.1共集電極放大電路1.靜態(tài)分析畫出直流通路共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器4.5.1共集電極放大電路1.靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器由得直流通路畫出小信號等效電路4.5.1共集電極放大電路2.動態(tài)分析①小信號等效電路4.5.1共集電極放大電路2.動態(tài)分析4.5.2共基極放大電路1.靜態(tài)工作點

畫出直流通路4.5.2共基極放大電路1.靜態(tài)工作點

直流通路與射極偏置電路相同2.動態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：交流通路小信號等效電路畫出小信號等效模型①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：交流通路

圖解分析法1.靜態(tài)工作點的圖解分析列輸入回路方程？

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）？

首先，畫出直流通路直流通路

圖解分析法1.靜態(tài)工作點的圖解分析列輸入回路方程

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）

VCE=VCC－iCRc

首先，畫出直流通路直流通路在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線VCE=VCC－iCRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ

和ICQ。在輸入特性曲線上，作出直線

，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。共射極放大電路

放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點。解：（1）

例題共射極放大電路

放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點。解：（1）靜態(tài)工作點為Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。

例題共射極放大電路

放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（2）當(dāng)Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（2）當(dāng)Rb=100k時，其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：，所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時，Q（120uA，6mA，0V），

例題共射極放大電路

放大電路如圖所示。已知BJT的?=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（2）當(dāng)Rb=100k時，放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）解：（2）當(dāng)Rb=100k時，其最小值也只能為0，即IC的最大電流為：，所以BJT工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，此時，Q（120uA，6mA，0V），

例題（1）穩(wěn)定工作點原理

目標(biāo)：溫度變化時，使IC維持恒定。

如果溫度變化時，b點電位能基本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。T穩(wěn)定原理：

ICIE

VE、VB不變

VBE

IBIC（反饋控制）1.基極分壓式射極偏置電路畫出直流通路？b點電位基本不變的條件：I1>>IBQ，此時，VBQ與溫度無關(guān)VBQ>>VBEQRe取值越大，反饋控制作用越強一般取I1=(5~10)IBQ，VBQ=3~5V

1.基極分壓式射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點原理1.基極分壓式射極偏置電路（2）放大電路指標(biāo)分析①靜態(tài)工作點②電壓增益畫小信號等效電路（2）放大電路指標(biāo)分析②電壓增益<A>畫小信號等效電路（2）放大電路指標(biāo)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：<A>畫小信號等效電路<B>確定模型參數(shù)已知，求rbe<C>增益（2）放大電路指標(biāo)分析③輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻（2）放大電路指標(biāo)分析④輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零

負(fù)載開路

輸出端口加測試電壓其中則當(dāng)時，一般（）（2）放大電路指標(biāo)分析①小信號等效電路例題：共集電極放大電路2.動態(tài)分析②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：其中一般，則電壓增益接近于1，電壓跟隨器即。例題：共集電極放大電路2.動態(tài)分析③輸入電阻當(dāng)，時，輸入電阻大例題：共集電極放大電路④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當(dāng)，時，輸出電阻小例題：共集電極放大電路共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負(fù)載能力強。例題：共集電極放大電路4.5.2共基極放大電路1.靜態(tài)工作點

直流通路與射極偏置電路相同2.動態(tài)指標(biāo)①電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：交流通路