模電知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、一般來說，晶體管是核心，集成運(yùn)算放大器是主線。集成運(yùn)算放大器的主要內(nèi)部元件是差分輸入級(jí)、電壓放大級(jí)、功率放大級(jí)和偏置電路。集成運(yùn)算放大器的兩種不同工作狀態(tài)：線性和非線性應(yīng)用。模擬電路主要集中在集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部特性和應(yīng)用、性能改善、工作功率產(chǎn)生、信號(hào)源產(chǎn)生等方面。湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院模擬電路知識(shí)系統(tǒng)，講師：第1章：放大電路的表示方法，主要用于放大微弱的電信號(hào)，輸出電壓或電流的幅度被放大。放大電路是雙端口網(wǎng)絡(luò)，即信號(hào)輸入端口和信號(hào)輸出端口。1.2放大電路的基本知識(shí)，1。放大系數(shù)(增益)代表放大器的放大能力。根據(jù)放大電路的輸入信號(hào)條件和輸出信號(hào)要求，放大器可分為四種類型，因此

2、放大系數(shù)有四種定義。1.3放大電路的主要技術(shù)性能指標(biāo)：(1)電壓放大系數(shù)定義為： au=uo/ui；(2)電流放大系數(shù)定義為： ai=io/ii；(3)互阻增益定義為3360 ar=uo/ii；(4)互導(dǎo)增益定義為：ag=io/ui。一般來說，Ri越大越好。(1)1)Ri越大，ii越小，并且從信號(hào)源需要的電流越小。(2)當(dāng)信號(hào)源具有內(nèi)阻時(shí)，Ri越大，ui越靠近USs。輸入端，Ri，uS，RS，信號(hào)源，Au，輸出端，3。從放大電路的輸出端看，輸出電阻Ro為等效電阻。它決定了放大器電路的負(fù)載能力。uo，輸出電阻表示放大器電路的負(fù)載容量。Ro越小，帶負(fù)載的放大器電路的容量越大，反之亦然。0、哦。o，

3、s，l，=，=，=，u，r，I ，u ，r，輸出電阻的定義：4。通帶，通帶：fbw=fHf1，放大倍數(shù)對(duì)頻率曲線高輸入電阻(約幾百k)；低輸出電阻(約幾百)；漂移小，可靠性高，體積小，重量輕，價(jià)格低。電壓傳輸特性，Vo=Avo(vp-vN)，3)開環(huán)輸出電阻ro0，2)差模輸入電阻rid，4)共模抑制比KCMRR，理想運(yùn)算放大器及其分析基于理想條件：1)開環(huán)電壓放大系數(shù)Auo，具有“虛短”和的理想運(yùn)算放大器為了確保線性工作，運(yùn)算放大器必須在閉環(huán)(負(fù)反饋)中工作。理想運(yùn)算放大器的特性(1)虛短路由于運(yùn)算放大器的電壓放大系數(shù)很大，運(yùn)算放大器的輸出電壓有限，一般在10 V到14 V之間。因此，運(yùn)算放

4、大器的差模輸入電壓小于1 mV，兩個(gè)輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開環(huán)電壓放大系數(shù)越大，兩個(gè)輸入端的電位越接近相等?！疤摱搪贰笔侵府?dāng)分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)輸入端可視為等電位，這種情況稱為虛短路。顯然，不可能真正使兩個(gè)輸入端短路。(2)虛斷，因?yàn)檫\(yùn)算放大器的差模輸入電阻很大，一般大于1 M，因此，流入運(yùn)算放大器輸入端的電流通常小于1 A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入端以外電路的電流。因此，運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端通?？梢暈殚_路，輸入電阻越大，兩個(gè)輸入端越接近開路?！疤摂嗦贰笔侵府?dāng)運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)輸入端可視為等效開路，簡稱為假開路。顯然，兩個(gè)輸入端不可能真正斷開。這里有兩個(gè)例子來說明虛

5、擬做空和虛擬突破的應(yīng)用。幾種常見的基本運(yùn)算電路，反比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算電壓跟隨器加法電路減法電路積分電路，3個(gè)二極管及其基本電路，3.1半導(dǎo)體基本知識(shí)，3.3半導(dǎo)體二極管，3.4二極管基本電路及其分析方法，3.5特殊二極管，3.2結(jié)的形成和特性，3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體，在本征半導(dǎo)體中摻雜一些微量元素作為雜質(zhì)可以使半導(dǎo)體導(dǎo)電。雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻雜雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。n型半導(dǎo)體是摻雜有五價(jià)雜質(zhì)元素(例如磷)的半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體是摻雜有三價(jià)雜質(zhì)元素(例如硼)的半導(dǎo)體。3.2.1載流子的漂移和擴(kuò)散，漂移運(yùn)動(dòng)：電場(chǎng)引起的載流子運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：由載流子濃度差異引起的載流子運(yùn)

6、動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在本征半導(dǎo)體的兩側(cè)，不同的雜質(zhì)被擴(kuò)散以分別形成n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。此時(shí)，將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的接合表面上形成以下物理過程：由于濃度差異，空間電荷區(qū)形成內(nèi)部電場(chǎng)，促進(jìn)少數(shù)載流子漂移并阻止多載流子擴(kuò)散。最后，多載流子擴(kuò)散和少數(shù)載流子漂移實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡。在多重態(tài)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)中，雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)，形成,3.2.2 PN結(jié)。PN結(jié)加直流電壓時(shí)，電阻小，正向擴(kuò)散電流大；當(dāng)反向電壓施加到PN結(jié)時(shí)，它具有高電阻和小的反向漂移電流。可以得出PN結(jié)具有單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)論。3 . 2 . 3PN結(jié)的單向電導(dǎo)率和PN結(jié)的伏安特性表達(dá)式，其中PN結(jié)的伏安特性、IS 的反向飽和電流和電壓相當(dāng)于

7、VT3354的溫度，而在常溫下(T=300K)，當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定值時(shí)，反向電流突然迅速增加，這稱為pn結(jié)的反向擊穿。熱擊穿不可逆，3 . 2 . 4PN結(jié)反向擊穿，首先，pn結(jié)伏安方程，反向飽和電流10-8-10-14a，電壓等效溫度，電子功率，玻爾茲曼常數(shù)1.38*10-23J/K，當(dāng)t=300 (27C)時(shí)，vt正向特性，Vth，死區(qū)時(shí)間電壓，iD=0，Vth=0.5 V，0.1 V，(硅管)，(鍺管)，v vth，iD急劇上升V(BR) V 0，iD=IS，U(BR) ，反向電流急劇增加，(反向擊穿)，3.4.2二極管電路(4)小信號(hào)模型，當(dāng)vs=0時(shí)，q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，它

8、反映了直流時(shí)的工作狀態(tài)。vs=Vmsint (Vm ICBO，IE=IB IC，放大狀態(tài)下BJT中的載波傳輸過程，以及l(fā)et，2。電流分布關(guān)系，3。三極體的三種配置，公共集電極連接，集電極作為公共電極，用CC表示。公共基極連接，基極作為公共電極，用CB表示；共發(fā)射極連接，發(fā)射極作為共電極，用CE表示；BJT的三種配置和三極管的放大主要取決于它的發(fā)射極電流通過基極區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：(1)內(nèi)部條件：發(fā)射極區(qū)的雜質(zhì)濃度比基極區(qū)高得多，并且基極區(qū)很薄。(2)外部條件：發(fā)射極結(jié)正向偏置和集電極結(jié)反向偏置。4 . 1 . 3 BJT的伏安特性曲線，IB=f (vBE)

9、VCE=常數(shù)，(2)當(dāng)vCE1V，vCB=vCE-vBE0時(shí)，集電極結(jié)進(jìn)入反向偏置狀態(tài)，開始收集電子，基極復(fù)合減少。在相同的VBE下，IB減小，特征曲線向右移動(dòng)。(1)當(dāng)vCE=0V時(shí)，它相當(dāng)于發(fā)射極結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線(以共發(fā)射極放大器電路為例)、共發(fā)射極連接、飽和區(qū)：集成電路明顯受vCE控制的區(qū)域，其中VCE一般小于0.7v(硅管)。此時(shí)，發(fā)射極結(jié)正向偏置，集電極結(jié)正向偏置或反向偏置電壓非常小。，iC=f (VCE) IB=常數(shù)，2。輸出特性曲線，輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)域：集成電路接近零的區(qū)域，相當(dāng)于iB=0時(shí)曲線的下部。此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)域：ICc

10、與vCE軸平行的區(qū)域，曲線基本平行且等距。此時(shí)，發(fā)射極結(jié)正向偏置，集電極結(jié)反向偏置。4.1.3 BJT的伏安特性曲線，(1)最大允許集電極電流ICM，(2)最大允許集電極功率損耗PCM，PCM=ICVCE，極限參數(shù)，4.1.4 BJT的主要參數(shù)，以及當(dāng)v (br) ce3354基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓。在輸出特性曲線上，使DC載重線VCE=VCC-ICRC，并且與IBQ曲線的交點(diǎn)是Q點(diǎn)，從而獲得VCEQ和ICQ。在輸入特性曲線上，畫一條直線，兩條直線的交點(diǎn)是Q點(diǎn)，并得到IBQ。4.3.1圖解分析方法，1。靜態(tài)工作點(diǎn)的圖形分析，根據(jù)vs波形在BJT輸入特性圖上繪制vBE和iB波形。

11、根據(jù)iB變化范圍，在輸出特性圖上繪制ic和vCE波形。動(dòng)態(tài)工作條件的圖解分析。靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形畸變、截止畸變波形、飽和畸變波形的影響。靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響，4.3.2小信號(hào)模型分析方法，1。BJT參數(shù)與小信號(hào)模型，建立小信號(hào)模型的意義，以及建立小信號(hào)模型的思路。當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，三極管在小范圍內(nèi)的特性曲線可以近似用直線代替。因?yàn)槿龢O管是非線性器件，所以很難分析放大電路。建立小信號(hào)模型就是將非線性器件線性化，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。BJT的H參數(shù)和小信號(hào)模型，確定H參數(shù)，RBE=RBB(1)RE，其中RBB200為低頻小功率管，然后，重點(diǎn)掌握固定偏置發(fā)射極電路和分壓發(fā)射

12、極電路的步驟，4.4.2發(fā)射極偏置電路和小信號(hào)模型等效電路方法：1。首先，使用圖解法或近似法。2.計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)微變化的等效電路參數(shù)和rbe。3.畫出放大電路的微變量等效電路。先畫出三極管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流路徑。4.列出電路方程并求解。三種配置的特點(diǎn)和用途：共發(fā)射極放大電路：電壓和電流增益均大于1，輸入電阻在三種配置中間，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。它可以用作低頻多級(jí)放大電路的中間級(jí)。公共集電極放大器電路：只有電流放大器，沒有電壓放大器和電壓跟隨器。在三種配置中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性良好。它可用于輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。共基放大器電路：只有電壓放大器

13、，沒有電流放大器，電流跟隨器，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性好，常用于高頻或?qū)拵У洼斎胱杩箞?chǎng)合。模擬集成電路也具有電位偏移功能。由于三極管的級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電容和結(jié)電容，阻容耦合放大電路的容抗隨頻率變化，所以當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，放大電路輸出電壓的幅值和相位會(huì)相對(duì)于輸入電壓發(fā)生變化。頻率特性，幅頻特性：電壓放大系數(shù)的模|Au|與頻率f的關(guān)系，相頻特性：輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相移與頻率f的關(guān)系，Au(f)-幅頻特性，(f)-相頻特性，放大電路的4.6頻率響應(yīng)，通帶，f，| au |，fl，三極管結(jié)電容，原因，0，4.7多級(jí)(組合)放大器電路，基本放大器電路，多級(jí)放大器電路，

14、一級(jí)和級(jí)間耦合：級(jí)間連接，耦合方式，直接耦合阻容耦合變壓器耦合光電耦合，1。直接耦合，這意味著前一級(jí)的輸出端直接連接到下一級(jí)的輸入端。如圖所示，4.7.1級(jí)間耦合模式有測(cè)試點(diǎn)。2.直接耦合方式的優(yōu)缺點(diǎn)：良好的低頻特性(可以放大緩慢變化的信號(hào))；易于集成。缺點(diǎn)：Q點(diǎn)相互作用，電平偏移，零漂移，給分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來不便。應(yīng)用：集成電路。2.阻容耦合。通過電容將前一級(jí)的輸出端連接到后一級(jí)的輸入端稱為阻容耦合。缺點(diǎn)：低頻特性差(不能放大緩慢變化的低頻信號(hào))；優(yōu)點(diǎn)：Q點(diǎn)相互獨(dú)立。適用場(chǎng)合：有特殊需求的分立元件電路。便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。集成不方便。變壓器耦合它被稱為變壓器耦合，通過變壓器將前一級(jí)的輸出

15、端連接到后一級(jí)的輸入端或負(fù)載電阻。優(yōu)點(diǎn)：Q點(diǎn)相互獨(dú)立，便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試；可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換。4.7.2多級(jí)(組合)放大器電路的動(dòng)態(tài)分析，N級(jí)放大器電路的交流等效電路框圖，1。電壓放大系數(shù)，在放大器電路中，前一級(jí)的輸出電壓等于后一級(jí)的輸入電壓，也就是說，注意后一級(jí)的輸入電阻必須作為前一級(jí)的負(fù)載電阻。2。輸入電阻，Ri=Ri1，3。輸出電阻，Ro=Ron，第6章模擬集成電路，湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院講師3360，胡世鋼，6.1.1 BJT電流源電路，1。鏡像電流源，并且T1和T2的參數(shù)都是相同的，即 1= 2 Io=ic2 iref=，代表符號(hào)，6.1.1 BJT電流源電路，1。鏡像電流源，動(dòng)態(tài)電阻，一般ro超過幾百千歐姆，6.2.1差分放大器電路的一般結(jié)構(gòu)，2。相關(guān)概念，差模信號(hào)，共模信號(hào)，差模電壓增益，共模電壓增益，總輸出電壓。反映抑制零漂移能力的指標(biāo)，6.2.1差分放大器電路的一般結(jié)構(gòu)，2。相關(guān)概念，根據(jù)，是的，共模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入信號(hào)的相同部分，差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入信號(hào)的不同部分，兩個(gè)輸入端的共模信號(hào)大小和相位相等；差模信號(hào)大小相等，相位相反。3。差動(dòng)放大電路的四種連接方式，雙入雙出單入單出單入雙出單入單出，1。差分放大電路的任何輸入信號(hào)都可以分解成一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)，因此單端輸入的差分