模電期末復習重點講解.pdf

1、復習和考試復習和考試 模擬電子技術期末復習模擬電子技術期末復習 例1：BJT放大電路的分析計算 第一步：直流電源單獨工作（交流信號為0），分析直流 通路，計算靜態(tài)工作點（IB,IC,VCE）； 第二步：求 第三步：直流電源=0，交流電源單獨工作，畫出小信號 模型圖（先畫三極管的，再畫公共端找出接地點，把其它 外圍電路補充完整）； 第四步：根據模型圖求Av,Ri,Ro 26() (1)( ) () bebb E mV rr ImA 例2：NMOS放大電路的分析計算 第一步：直流電源單獨工作（交流信號為0），分析直流通路 ，計算靜態(tài)工作點（VGS,ID,VDS），驗證是否工作在飽和區(qū)； 兩個公式：

2、 第二步：求 第三步：直流電源=0，交流電源單獨工作，畫出小信號模型 圖，一般rds可以忽略不計。（先畫MOS管的，再畫公共端找 出接地點，把其它外圍電路補充完整）； 第四步：根據模型圖求Av,Ri,Ro 2 )( TGSnD VKi v vGS GS VT，且，且vDS DS （v vGS GS VT） nGSQTN 2() m gK VV 例3：反饋放大電路的分析計算 第一步：找出反饋通路； 第二步：根據瞬時極性法判斷是正反饋還是負反饋。如果是負 反饋，執(zhí)行第三步；如果是正反饋，跳到第四步。 第三步：根據“虛短”“虛斷”列出節(jié)點方程，推導出VO的 表達式； 第四步：正反饋是RC或者LC的，

3、按照正弦波振蕩頻率公式計 算；正反饋是R的，按照遲滯電壓比較器來分析。 例4：波形電路的分析計算 第一步：找出電壓比較器，根據疊加原理寫出v+； 第二步：根據臨界條件，v+=v-，算出VT+,VT-，即為積分運 算的兩個端點值； 第三步：列出積分表達式，算出時間。 第四步：周期T=（t2-t1）+（t3-t2）可得。 2 1 3 2 1 1 t TZT t t TZT t VV dtV RC VV dtV RC 本課內容 放放 大大 電電 路路 基本概念（第基本概念（第1章）章） 直流電源（第直流電源（第11章）章）功率放大（第功率放大（第9章）章） 半導體基礎（第半導體基礎（第3章）章） 單

4、向放大電路單向放大電路 （第（第4，5，6，7章）章） 反饋放大電路反饋放大電路 （第（第8，2，10章）章） 7 1) 會看：定性分析會看：定性分析 2) 會算：定量計算會算：定量計算 考查分析問題的能力考查分析問題的能力 3) 會選：電路形式、器件、參數會選：電路形式、器件、參數 4) 會調：儀器選用、測試方法、故障診斷、會調：儀器選用、測試方法、故障診斷、EDA 考查解決問題的能力設計能力考查解決問題的能力設計能力 考查解決問題的能力實踐能力考查解決問題的能力實踐能力 綜合應用所學知識的能力綜合應用所學知識的能力 教學目標教學目標 第第1、6、9、10、11章章 概念概念 數字信號、模擬

5、信號；數字電路、模擬 電路的區(qū)別和聯系； 頻率響應的概念，波特圖； 乙類功率放大電路的特點、計算，與甲 乙類電路的區(qū)別； 濾波器的傳遞函數、電路認識； 直流穩(wěn)壓電源的組成、各部分輸出電壓 的計算。 1.判斷下列說法是否正確，凡正確的打“”，凡錯誤的打 “”。 1)只有功率放大電路才放大功率；（） 2)功率放大電路的最大輸出功率是指負載電阻上可能獲得的最 大交流功率；（） 3)功率放大電路在輸出功率不同時，輸出級的功率也不同； （） 4)功率放大電路與電壓放大電路的共同之處是都有電壓放大作 用。（） 2.有三種功率放大電路：A甲類功率放大電路, B甲乙類功 率放大電路,C乙類功率放大電路,選擇正

6、確答案填空： 1)當輸出功率變化時，電源提供的功率也隨之變化的電路是（ ）； 2)若三種電路的最大輸出功率相同，則功放管耗散功率最大的 電路是（）； 3)功放管的導通角大于且小于2 電路是（） B， C A B 3.在如圖所示電路中，已知輸入電壓vi為正弦波，其最大有效值 Vi=0.5,此時負載上得到最大輸出功率；運算放大電路為理想運 放；三極管導通時|VBE|均為0.7V，VT3和VT4的飽和管壓降 |VCES|2V；電路的交越失真可忽略不計。試問： 1)電路的最大輸出功率；2)在輸出功率最大時，輸出級的效率； 3)為使輸出功率達到最大，電阻R3至少應取多少千歐？ +VCC VT1 VT4

7、VT2 (+18V) A VCC ( 18V) R3 R5 200 R4 VT3 R2 10k uiR1 RL uo 200 k216 2 13 %8 .69 4 2 W8 2 1 3 i CESCC 2 3 f CC CESCC L 2 CESCC om R U UV R R A V UV R UV P u ） ） ） 解： p 2 210 2 210 uu A sbsbb sasaa sA 4、二階有源濾波電路傳遞函數歸一化形式的一般表達式為 試說明在下列情況下，上式各表示何種有源濾波電路 221100 20 ,)2 0) 1 bababa aa 構成全通濾波電路 時，傳遞函數為，） 構成

8、帶通濾波電路； ，時，傳遞函數為） 解： p 2 210 2 210 221100 p 2 210 1 20 2 01 uu uu A sbsbb sbsbb sAbababa A sbsbb sa sAaa )1)(1 ( HL L f f f f f f vmv jj j AA vmv HL HL AA f f f f fff , , 0 : 5、完整的頻率響應、完整的頻率響應 )1( 0 : L L f f f f vL H H L j j A f f ff ff 則 , )1 ( 1 : Hf f vH L L H j A f f ff ff 則 , 0.1fLfL10fL -180

9、-90 -135 f f -20dB/十倍頻 -3 0.1fHfH10fH -225 -270 -20dB/十倍頻 vmA lg20 vA lg20 6、(1)設BJT正確連接,改正圖中錯誤; (2)設變壓器副邊有效值V2=20V,求V1=?說明電路中T1,R1,DZ2的作用; (3)當VZ1=6V,VBE=0.7V,電位器Rp在中間位置,計算A,B,C,D,E各點的 電位和VCE3的值; (4)計算輸出電壓VO的調節(jié)范圍. 解：1)二極管D1,D4,DZ1,DZ2極性接反,運放A的反相端和同相端接反 2)V1=(1.11.2)V2，T1、R1和DZ2為穩(wěn)壓電源的啟動電路； 3)Rp箭頭在中間

10、位置,A、B、C、D、E各點電位和VCE3的值： VVVVVVVV VVVVVV R RRR VV VVVVV OACEBEOE ZDCZ R p OB A P 124 .132 612 24202 . 12 . 1 1 1 24 43 21 取 4)輸出電壓的最大值和最小值分別為： VVVVVV oo 96 600 900 186 300 900 minmax 所以輸出電壓的調節(jié)范圍為：9V18V 7、 1 21 43 3 32 R RR RR R VVVV XXoXX ，證明設 1 21 43 3 43 4 0 21 2 43 4 43 4 0 21 2 R RR RR R VV VVV

11、RR R V RR R VV VVV RR R VV RR R V V RR R V XXo XXOXX PN XXOXXBXXN p 整理得 ）（ ）（ 解： 8.在如圖所示整流濾波電路中，變壓器次級電壓有效值如圖中 所標注，二極管的正向壓降及變壓器內阻均可忽略不計。 1)標出輸出電壓vo1、 vo2對地的極性； 2)估算輸出電壓的平均值V o1(AV)和Vo2(AV)； 3)求出每只二極管所承受的最大反向電壓。 uO2 220V 10V uO1 C C 500F 500F 10V VD1 VD2 VD3 VD4 VV VVV vv RM 2 .28)3 1 .14)2 ,) 1 AVo2A

12、Vo1 2O1O 為負；為正 解： UO2 R =15V =15V UO1 VDZ1 VDZ2 RL1 RL2 R UZ1=8V UZ2=8V C1 C2 220V 50Hz VD3 VD4VD2 VD1 U21 U22 UI1 UI2 9.在如圖所示電路中，已知變壓器內阻和二極管正向電阻均可忽略 不計，C1、C2取值滿足RC(35)T/2（T為電網電壓的周期）， 穩(wěn)壓管VDZ1、VDZ2特性完全相同。 1)整流濾波后電壓平均值UI1= ，UI2=； 2)輸出電壓UO1，UO2。 3)整流二極管VD1VD3承受的最大反向電壓URM= +18V-18V +8V-8V 42.4V 第第3章章半導體

13、二極管半導體二極管 什么是半導體，本征半導體，雜質半導體 雜質半導體的導電機理； PN結的形成及其單向導電性結的形成及其單向導電性； 半導體二極管的伏安特性半導體二極管的伏安特性； 要注意基本概念與實驗的結合。 1.PN結形成過程結形成過程 )(eIi TV v S1 D D 2.PN結、二極管伏安特性方程結、二極管伏安特性方程 3.PN結、二極管單向導電性結、二極管單向導電性-有方向的電子開關有方向的電子開關 正向偏壓時相當于開關閉合，反向偏壓時相當于開關斷開正向偏壓時相當于開關閉合，反向偏壓時相當于開關斷開 第第5章章半導體三極管及放大電路半導體三極管及放大電路 半導體三極管放大的條件（發(fā)

14、射結正偏，集 電結反偏），會判斷電路能否正常放大（直 流偏置正確，交流信號不被短路） 半導體三極管的電流控制和放大作用 直流通路與靜態(tài)工作點的確定直流通路與靜態(tài)工作點的確定(計算及圖解法計算及圖解法) 交流通路與交流通路與H參數模型（熟練掌握）及電壓增參數模型（熟練掌握）及電壓增 益、輸入輸出電阻的求解益、輸入輸出電阻的求解 三種組態(tài)的特點，主要用途。三種組態(tài)的特點，主要用途。 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 發(fā)射極發(fā)射極， 用E或e表示 （Emitter） 基極基極，用B或b表示（Base） 基區(qū)基區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) 集電極集電極， 用C或c表示 (Collector) 發(fā)射結發(fā)射結(Je) 集電結集電結(Jc

15、) 狀態(tài)狀態(tài)發(fā)射結發(fā)射結集電結集電結IC 截止 反偏或零偏反偏0 放大正偏反偏IB 飽和正偏正偏VT，且，且vDS（vGSVT） 22 1)( T GS Tn V VK v 2 1)( T GS DO V I v 2 TnDO VKI 是是vGS2VT時的時的iD 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) vDS（vGSVT） DSTGSnD )(vvVKi 2 2. V-I 特性方程：特性方程： DS GS D m V i g v 3. 3. 低頻跨導低頻跨導g gm m 考慮到考慮到 2 TGSnD )(VKi v 則則 DSDSGS 2 TGSn GS D m )( VV VKi g v v v )(2 T

16、GSn VK v n D TGS )( K i V v Dn 2iK L WC K 2 oxn n 其中其中 4. 放大電路的組成放大電路的組成 及小信號模型及小信號模型 1 1）耗盡型）耗盡型MOSFETMOSFET和和JFETJFET可自偏置：可自偏置： 即即V VGS GS加不加直流的外接電源都可以 加不加直流的外接電源都可以 2 2）增強型）增強型MOSFETMOSFET必須加合適柵源偏置：必須加合適柵源偏置： 即柵極必須接有直流電源即柵極必須接有直流電源 各類場效應管總結各類場效應管總結 絕 緣 柵 場 效 應 管 N 溝 道 增 強 型 P 溝 道 增 強 型 2 0 )1( T

17、GS DD V v Ii 絕 緣 柵 場 效 應 管 N 溝 道 耗 盡 型 P 溝 道 耗 盡 型 2 )1( P GS DSSD V v ii 5. 單管放大電路的三種基本組態(tài)單管放大電路的三種基本組態(tài) A u R i R o 共柵組態(tài)共柵組態(tài)(CG) ds Ld Ld ds m | 1 )|)( 1 ( r RR RR r g m 1 | g R源極電阻 dds |Rr 共源組態(tài)共源組態(tài)(CS) 源極電阻 Rg RRrg m Lddsm 1 )/( （反相,大） (很高) dds |Rr g2g1 | RR（很高） 共漏組態(tài)共漏組態(tài)(CD) （同相，1） )|(1 )|( Ldsm Ld

18、sm RRrg RRrg m ds 1 | g Rr g2g1 | RR 6. 場效應管放大電路的圖解方法場效應管放大電路的圖解方法 VP 第第7章章集成運算放大器集成運算放大器 集成電路中的電流源電路（鏡像電流源、 微電流源）； 差分式放大電路的分析及計算（雙入雙出、 雙入單出、單入單出、單入雙出）-記半 邊電路的特點公式； 集成運放的組成及理想運放的主要參數。 1.電路形式的認識電路形式的認識 復合管（達林頓管）復合管（達林頓管） 電流源電流源 放大管背靠背連接 差分放大電路差分放大電路 放大管面對面連接 線性放線性放 大電路大電路 1i v 2i v 21ooo vvv id od VD

19、 = v v A ic VC = v v A OC )( 212 1 21 iiic iiid vvv vvv 共模信號： 差模信號： 定義 idici idici vvv vvv 2 1 2 2 1 1 則 VC VD CMR = A A K定義： 2.基本概念基本概念 3.差分電路基本計算差分電路基本計算 a. 雙端輸出雙端輸出 RW W vd Rr RR A 2 1 )1 ( ) 2 1 /( be Lc 0 ic oc VC v v A )2)(1 ( 22 1 e R bebic RrRR w Ro=2RC )1 ( 2 2 1 id RrRR wbeb )1 (2 )/( 2 W

20、R beb LC id od vd rR RR v v A b. 單端輸出單端輸出 RW e2 c e2be c 2 / 2)1 ( )/( R RR Rr RR A Rw L Rw L vc )2)(1 ( 22 1 e R bebic RrRR w Ro=RC )1 ( 2 2 1 id RrRR wbeb )/(2 0A 1 )/( A 2 2d L dsdo VC R m R m VD rRR g Rg W 雙端輸出： dsdo o R m m VCR m m VD rRR rg RRg g RRg WW / )2(1 )/( A 1 )/( 2 1 A 2 Ld 2 Ld 單端輸出：

21、 vO1 vO2 Rd2 Rd1 +VDD vO d2 vi2 IO - -VSS vS T2 s2 VGS2 iD2 d1 T1 s1 iD1 g1 vi1 +vid/2 VGS1 g2 -vid/2 RW VT 1 VT 2 VEE +VCC u ID Re u I1 u I2 AB D R L Rb Rb R W Rc1Rc2 例：實驗電路如圖所示。設調零電 位器Rw滑動端位于中點，試就下列問 題選擇正確答案填空（答案：A右 移，B左移，C不移）。 1）若只因為 UBE1 UBE2， 為了使靜態(tài)電 流IC1 IC2， 應將RW滑動 端； 2）若只因為 12， 為了使兩邊單 端輸出放大 倍

22、數 |Av1|=|Av2|， 應將RW滑動 端。 A B 第第8章章反饋放大反饋放大電路電路 基本概念（反饋、反饋通道、開環(huán)、閉 環(huán)、級間反饋、本級反饋）； 負反饋對放大電路性能的改善（提高增負反饋對放大電路性能的改善（提高增 益的穩(wěn)定性、改變輸入輸出電阻、擴展益的穩(wěn)定性、改變輸入輸出電阻、擴展 頻帶、減少非線性失真）頻帶、減少非線性失真）； 負反饋類型的判斷（四步法）及符合要負反饋類型的判斷（四步法）及符合要 求的電路連接；求的電路連接； 深度負反饋條件下的近似計算及自激振 蕩的條件。 1、負反饋的四種類型負反饋的四種類型 1）電壓串聯負反饋 2）電流串聯負反饋 vI vO - - + RL

23、 R2 R1 3）電壓并聯負反饋 4）電流并聯負反饋 2、負反饋放大電負反饋放大電 路的一般表達式路的一般表達式 o f X X F 反饋系數 i o F X X A 閉環(huán)增益因為 id X i X f X 所以 i o F X X A fid o XX X FXAX X oo o / 開環(huán)增益（考 慮反饋網絡的 負載效應） id o X X A 已知 FA A A 1 F 即 閉環(huán)增益的 一般表達式 01 dfi XXXFAFA ，即 FFA A FA A Af 1 1 引入深度負反饋后，電路增益基本與放大電路的內引入深度負反饋后，電路增益基本與放大電路的內 部參數和負載無關部參數和負載無關

24、(只要負載不使只要負載不使A下降太多下降太多)。 時，深度負反饋1|1 | FA 3 3、反饋組態(tài)總結反饋組態(tài)總結 大越好并聯反饋信號源內阻越 電阻電壓反饋，電路的輸出 電阻電流反饋，電路的輸出 電阻并聯反饋，電路的輸入 電阻串聯反饋，電路的輸入 反饋條件下）：電壓放大倍數（深度負 條件下）：電路增益（深度負反饋 )1 ( )1 ( )1 ( )1 ( 1 1 AF R R RAFR AF R R RAFR R R ARA R AA RI RI A F A o of oof i if iif i o iifoivfvifvvf ii oo vf f 例：反饋放大電路如圖所示，設電容器對交流信號

25、均可視為短路。 1）指出級間交流反饋支路、極性和組態(tài)及其對輸入電阻、輸 出電阻的影響； 2）計算深度負反饋條件下閉環(huán)電壓放大倍數、輸入電阻、 輸出電阻。 C1 +VCC Rof RL 750k2k 2.7k 300 2k 10F Ri f C1 50F (+10V) uiuo VT2 VT1 VDR1R2 R3 R4 解： 1）由R3和R4組成交流電壓串聯負反饋，可增大輸入電阻， 減小輸出電阻。 2） 101 4 3 i o f R R u u Auu k750 1f RRi 0 of R 第第2、10章章信號的運算與處理電路信號的運算與處理電路 基本概念：虛短、虛斷基本概念：虛短、虛斷； 基

26、本運算電路的電路形式與分析（正比例、負 比例、加、減、積分）； 電壓比較器電路電壓比較器電路。 正弦波信號的振蕩電路：正弦波信號的振蕩電路：RC串并聯式，電容串并聯式，電容/ 電感三點式電感三點式 非正弦波電路的產生：電壓比較器、積分運算非正弦波電路的產生：電壓比較器、積分運算 反饋的應用反饋的應用 虛短、虛斷（虛短、虛斷（KCL） AVF=1/F 四種組態(tài)判斷四種組態(tài)判斷 反饋反饋 正反饋正反饋 負反饋負反饋 瞬瞬 時時 極極 性性 法法 運算電路運算電路 振蕩電路振蕩電路 選頻選頻 網絡網絡 無選頻無選頻 網絡網絡 正弦波正弦波 振蕩振蕩 電路電路 RC LC Z0 三級以上且為三級以上且

27、為 反相放大器反相放大器 同名端同名端 交流接地點交流接地點 非正弦非正弦 波振蕩波振蕩 電路電路 比較器比較器 U+ U時時, U o 為高 為高 U+ U時時, U o 為低 為低 RC串并聯串并聯 RC單一結構單一結構 變壓器反饋式變壓器反饋式 電感、電容三點式電感、電容三點式 石英晶體串、并聯式石英晶體串、并聯式 21 21 0 2 1 CC CC L f 電容三點式： 電感三點式： )221(2 1 0 MLLC f RC f 2 1 0 RC振蕩電路： 1 2ln 1 f F TR C F 12 1 ()ln 1 ff F TRRC F ?F 12 1 (2)ln 1 Wf F T

28、TTRRC F )( )2(2)/(22 562 5661 2 561 2 61 21 RRR RRCRR R CRRR R CRR TTT 同相輸入遲滯電壓比較器： 反相輸入遲滯電壓比較器 臨界條件 1 11 f io ff R R R vvv RRRR vV 臨界條件 1 11 f Ro ff i R R vVv RRRR vv 1、設運放A是理想的，分析圖中的正弦波振蕩電路： （1）為滿足振蕩條件，標出A的同相端和反相端； （2）為能起振，Rp和R2兩個電阻之和應大于何值； （3）求電路的振蕩頻率； （4）證明穩(wěn)定振蕩時輸出電壓的峰值為 Z p om V RR R V 1 1 2 3 Z

29、 P om NP RPRPR omRPZ omPN omB om P P V V RR R V R VR VII VVV VVV Vv V Hz FRC f KRRR R RR A A 1 1 1 1 3 2 3 1 36 0 12 1 2 2 3 4 5 .1591 10101001. 02 1 2 1 3 2 .102 31 2 1 時，有當 的表達式）求（ ）振蕩頻率（ 即 ， ）為能起振，要求（ ”下“的輸入端應為上“運放 ，為滿足相位平衡條件）利用瞬時極性法分析解：（ 2、電路是波形發(fā)生器說明A1A6的功能并且畫出各輸出波形。 （提高帶負載能力） 是電壓跟隨器、 為三角波），（ 為反相積分電路 為方波），（ 為反相過零比較器 為正弦波），（ 橋式