模擬電子技術(shù)3第1-10章復(fù)習(xí)

模擬電子技術(shù)復(fù)習(xí)主講教師:趙旭才2012~2013學(xué)年第一學(xué)期2/5/20231第一章基本要求1.掌握基本概念和定義和原理。如：自由電子和空穴，擴(kuò)散和漂移，復(fù)合，空間電荷區(qū)、PN結(jié)、耗盡層，導(dǎo)電溝道，二極管的單向?qū)щ娦?，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓作用，晶體管和場效應(yīng)管的放大作用和三個工作區(qū)等。2.掌握二極管、穩(wěn)壓管、晶體管、場效應(yīng)管的外特性和主要參數(shù)的物理意義。3.了解選用器件的原則。2/5/20232一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子兩種載流子的運(yùn)動電子—自由電子空穴—價電子兩種半導(dǎo)體N型(多電子)P型(多空穴)二、二極管1.特性—單向?qū)щ娬螂娮栊?理想為0)，反向電阻大()。2/5/20233iDO

uDU(BR)IFURM2.主要參數(shù)正向—最大平均電流IF反向—最大反向工作電壓U(BR)(超過則擊穿)反向飽和電流IR(IS)(受溫度影響)IS2/5/202343.二極管的等效模型理想模型(大信號狀態(tài)采用)uDiD正偏導(dǎo)通電壓降為零相當(dāng)于理想開關(guān)閉合反偏截止電流為零相當(dāng)于理想開關(guān)斷開恒壓降模型UD(on)正偏電壓UD(on)

時導(dǎo)通等效為恒壓源UD(on)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開UD(on)=(0.60.8)V估算時取0.7V硅管：鍺管：(0.10.3)V0.2V折線近似模型相當(dāng)于有內(nèi)阻的恒壓源UD(on)2/5/202354.二極管的分析方法圖解法、電路模型分析法5.特殊二極管工作條件主要用途穩(wěn)壓二極管反偏穩(wěn)壓發(fā)光二極管正偏發(fā)光光敏二極管反偏光電轉(zhuǎn)換變?nèi)荻O管反偏調(diào)諧電路2/5/20236二、晶體管放大的條件和本質(zhì)1、晶體管能夠放大的內(nèi)部條件是：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，并且基區(qū)很薄，集電結(jié)面積比發(fā)射結(jié)大。

2、晶體管能夠放大的外部條件是：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏3、晶體管放大的本質(zhì)：用較小的基極電流控制較大的集電極電流。2/5/20237三、場效應(yīng)管1、場效應(yīng)管放大的本質(zhì)：用柵源電壓控制漏極電流。是一種電壓控制器件。2、最大的優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻高，噪聲小。3、三個工作區(qū)：夾斷區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)。分別與晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)對應(yīng)。4、參數(shù)：夾斷電壓：UGS（off），開啟電壓：漏極飽和電流：低頻跨導(dǎo)：2/5/20238第二章基本要求1、正確理解放大的基本概念，放大電路的主要指標(biāo)，掌握放大電路的組成特點(diǎn)。2、在放大電路的圖解法，主要用來確定靜態(tài)工作點(diǎn)，分析動態(tài)過程和波形失真。3、熟練掌握放大電路的等效電路法，會計算靜態(tài)工作點(diǎn)，能用H參數(shù)微變等效電路計算放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻。4、掌握共源、共漏放大電路的工作原理和分析方法。5、了解復(fù)合管及組合放大電路。2/5/20239

晶體管單管放大電路的三種基本接法2.1基本共集電極放大電路

(射極輸出器或射極跟隨器)一、電路的組成2/5/202310二、動態(tài)指標(biāo)分析1、交流通路2、微變等效電路2/5/2023112.2共基極放大電路一、求靜態(tài)工作點(diǎn)Q交流通路交流等效電路2/5/2023122.5.3三種接法放大電路的比較AuRiRo共發(fā)射極放大(常用低頻電壓放大)

Rc共集電極(射極跟隨器)（緩沖,隔離。常用在輸入級和輸出級）<11共基極放大（高頻放大、振蕩，常用于寬頻帶放大電路）Rc2/5/202313例：在下圖所示的放大電路中，已知β=100，rbb’=100Ω，其他參數(shù)如圖所示，試用微變等效電路法分別求：當(dāng)Re=0和Re=200Ω時放大電路的Au、Ri、Ro。針對這兩種情況，分析Re對電路性能的影響。2/5/202314

解：1.求IcQ

當(dāng)Re=0時，IcQ=

==1.4mA

當(dāng)Re=200Ω時，ICQ=≈1.16mA2.求rbeRe=0時，rbe=100+101≈2kΩ

Re=200Ω時，rbe=100+101≈2.4kΩ

2/5/202315Re=0時2/5/202316RE=200Ω2/5/202317

4.求Ri當(dāng)Re=0時,Ri=Rb1//Rb2//rbe=1.63K當(dāng)Re=200時,

Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re]=6.3K2/5/202318

5.求RoRe=0和Re=200時,Ro均為Ro=Rc=8.2K

通過上述計算看出,Re的存在將使Au顯著減小,Ri增大。Re越大,其影響也越大。2/5/2023192.3基本共源極放大電路一、靜態(tài)分析已知：求：Q點(diǎn)和Au、R0因?yàn)椋篒G=0所以：6V12V3K2/5/2023202.4基本共源極放大電路二、動態(tài)分析微變等效電路Ro=Rd=3k電壓放大倍數(shù)不大，只有在要求輸入電阻很高時才用共源放大電路2/5/202321復(fù)習(xí)

第3

章2/5/202322第三章基本要求1、熟練掌握直接耦合多級放大電路的工作原理、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的計算，正確理解阻容耦合放大電路的工作原理和電壓放大倍數(shù)的計算，對變壓器耦合僅作一般了解。2、正確理解直接耦合放大電路中零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其抑制措施。熟練掌握差動放大電路的工作原理、輸入和輸出方式以及各項指標(biāo)的計算。

2/5/202323第三章多級放大器的分析方法2、靜態(tài)工作點(diǎn)計算：分級計算。3、動態(tài)分析：注意：后級的輸入電阻要作為前級的負(fù)載1、三種耦合方式：阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合。2/5/2023241.雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）共模電壓放大倍數(shù)（3）差模輸入電阻（4）輸出電阻輸入幅值不同，如何處理2/5/202325差模輸入：2.雙端輸入單端輸出2/5/202326共模輸入信號：2/5/202327差分放大電路1.主要特點(diǎn)：放大差模信號，抑制共模信號(克服零點(diǎn)漂移)2.四種輸入、輸出方式比較：輸入輸出方式差模uid共模uic差模電壓放大倍數(shù)Aud差模Rid差模

Rod共模放大倍數(shù)雙入雙出uid1

=-uid2uic1=

uic2

0單入雙出uid

=uiuic=ui

/2雙入單出uid1

=-uid2uic1=

uic2

單入單出uid

=ui

uic=ui

/2很小2/5/202328西北大學(xué)考研真題2003年2/5/202329差模電壓放大倍數(shù):共模放大倍數(shù):2/5/2023302/5/202331考研真題（西安交大2004年）2/5/202332復(fù)習(xí)

第4

章2/5/202333第四章基本要求1、對集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路僅作一般了解，應(yīng)熟練掌握理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)放的主要參數(shù)。2、了解集成運(yùn)放的種類，掌握選擇和使用。2/5/202334一、集成運(yùn)放的電路及各部分作用輸入級：雙端輸入的高性能的差分電路，大大減少溫漂。中間級：運(yùn)放的主放大器，采用有源負(fù)載的共發(fā)射極電路，增益大，可達(dá)千倍以上，常采復(fù)合管。輸出級：

互補(bǔ)對稱輸出電路，如OCL電路，帶負(fù)載能力強(qiáng)。偏置電路：用鏡像電流源，微電流源來設(shè)置各級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。輸入級偏置電路中間級輸出級+uo

uid2/5/202335二、以電流源為有源負(fù)載的放大電路T1是放大管，T2、T3構(gòu)成的鏡像電流源充當(dāng)集電極有源負(fù)載。1、有源負(fù)載共射放大電路2/5/2023362、有源負(fù)載差分放大電路2/5/202337第六章基本要求1、熟練掌握反饋的基本概念和分類，會判斷反饋放大電路的類型和極性，熟練掌握負(fù)反饋對放大電路性能的影響、在深度負(fù)反饋下放大倍數(shù)的計算。正確理解反饋的引入。2、熟練掌握虛短、虛斷的概念、閉環(huán)放大倍數(shù)的表達(dá)式。3、正確理解負(fù)反饋放大電路的自激條件，對消振措施作一般了解。2/5/202338一、反饋的判斷方法1.有無反饋:2.正反饋和負(fù)反饋主要看信號有無反向傳輸通路。采用瞬時極性法，看反饋是增強(qiáng)還是削弱凈輸入信號。3.四種反饋組態(tài)電壓串聯(lián)負(fù)反饋AUFU電流串聯(lián)負(fù)反饋AgFr電壓并聯(lián)負(fù)反饋

Ar

Fg電流并聯(lián)負(fù)反饋

AiFi2/5/202339規(guī)則：RL短路，反饋消失則為電壓反饋，反饋存在為電流反饋。規(guī)律：電壓反饋取自輸出端或輸出分壓端；電流反饋取自非輸出端。電壓反饋和電流反饋2/5/202340串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋規(guī)則：串聯(lián)負(fù)反饋：uid

=

ui

uf并聯(lián)負(fù)反饋：iid

=

ii

if反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點(diǎn)為串聯(lián)反饋；反饋信號與輸入信號在同一個節(jié)點(diǎn)為并聯(lián)反饋。規(guī)律：2/5/202341R3：電壓并聯(lián)交直流負(fù)反饋R7：電壓串聯(lián)交直流負(fù)反饋R2平衡電阻電壓串聯(lián)交直流負(fù)反饋R4：級間電壓并聯(lián)交流負(fù)反饋2/5/2023422/5/2023432/5/202344并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小二、負(fù)反饋對放大電路性能的影響1.提高增益的穩(wěn)定性2.減少非線性失真和擴(kuò)展通頻帶3.對輸入電阻和輸出電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大電壓反饋使輸出電阻減小(穩(wěn)定了輸出電壓)電流反饋使輸出電阻增大(穩(wěn)定了輸出電流)2/5/202345三、負(fù)反饋放大電路的方框圖和基本關(guān)系A(chǔ)基本放大電路F—

負(fù)反饋方程四、深度負(fù)反饋的特點(diǎn)—

深度負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋：虛短并聯(lián)負(fù)反饋：虛斷2/5/202346五、深度負(fù)反饋放大電路電壓放大倍數(shù)的計算舉例電壓串聯(lián)負(fù)反饋例1:VfRf2/5/202347電壓并聯(lián)負(fù)反饋例2:2/5/2023482/5/202349考研真題(西北大學(xué)2002年)+12V-12V設(shè)UCES為1V2/5/202350解:2/5/202351(2)應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋。2/5/202352該放大電路的放大倍數(shù)是:(3)2/5/202353第七章基本要求1、正確理解線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用的特以及線性應(yīng)用的分析方法。2、熟練掌握由集成運(yùn)放組成的比例、求和、減法、積分、微分運(yùn)算電路的工作原理以及輸入和輸出的關(guān)系，對模擬乘法器運(yùn)算電路的工作原理以及輸入和輸出關(guān)系僅作一般了解，初步掌握模擬乘法器的應(yīng)用。3、了解有源濾波電路的分析方法和設(shè)計方法。2/5/202354運(yùn)算電路的分析方法運(yùn)用“虛短”和“虛斷”的概念分析電路中各電量

間關(guān)系。運(yùn)放在線性工作時，“虛短”和“虛斷”

總是同時存在。虛地只存在于同相輸入端接地的電路中。2)

運(yùn)用疊加定理解決多個輸入端的問題。應(yīng)熟練掌握2/5/202355一、基本運(yùn)算電路1.運(yùn)算電路的基本形式同相輸入反相輸入2/5/202356差分比例電路2/5/202357積分電路和微分電路2/5/202358二、模擬乘法器(屬于非線性模擬集成電路)uO

=Kuxuy對于理想模擬乘法器，輸入電壓的波形、幅度、極性、頻率為任意三、模擬乘法器的主要應(yīng)用1.運(yùn)算：乘法、平方、除法、平方根等2.電路：壓控增益，調(diào)制、解調(diào)、倍頻、混頻等KXYXYuxuyuO2/5/202359考研真題（首都師大2002年）

如圖所示的電路:1、運(yùn)算放大器A1、A2、A3各組成什么電路形式？2、寫出輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系式。3、每個運(yùn)算放大器各自采用的是什么反饋形式？U032/5/202360解:1、A1是反相求和電路,A2是差動比例電路,A3是電壓跟隨器;2/5/202361u03根據(jù)疊加原理：2/5/202362考研真題(西北大學(xué)2003年)如上所示的電路,若在t=0時刻ui由0跳變到-1V,試求輸出uo由0V上升到+6V所需要的時間。設(shè)uO（0）=0V說明運(yùn)放A1、A2各起什么作用？R1R2RfR3R4R5C2/5/202363解：2/5/202364考研真題(西北大學(xué)2003年)如上所示的電路,若在t=0時刻ui由0跳變到-1V,試求輸出uo由0V上升到+6V所需要的時間。設(shè)t=0時，uO=0V說明運(yùn)放A1、A2各起什么作用？R1R2RfR3R4R5C2/5/2023652/5/2023662、結(jié)論:

A1是差動比例,A2是同相積分電路。2/5/202367例題:求輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系uiuo同相積分電路RRRRC2/5/202368基本要求1、熟練掌握正弦振蕩電路的振蕩條件。2、掌握RC正弦振蕩電路的電路組成和工作原理。正確理解LC正弦振蕩電路的組成和振蕩條件，一般了解石英晶體振蕩電路的工作原理。3、熟練掌握比較器的基本特性，正確理解非正弦波產(chǎn)生電路的組成及工作原理。2/5/202369信號產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩器(1Hz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(1MHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性能要求：輸出信號的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定2/5/2023702.RC

橋式振蕩電路1)組成：-2/5/2023712)振蕩頻率3)振蕩條件Rf

不能太大，否則正弦波將變成方波應(yīng)使：????2/5/202372(二)變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件，振蕩頻率為：×起振條件:2/5/202373結(jié)論：在LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路中，為了滿足產(chǎn)生振蕩的相位平衡條件，同性質(zhì)電抗的中間點(diǎn)必須接發(fā)射極，相反性質(zhì)的電抗接基極和集電極。稱為“射同基（集）反”原則熟練掌握構(gòu)成LC三點(diǎn)式振蕩器的原則2/5/2023743、電感三點(diǎn)式振蕩電路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×M123???2/5/202375優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：易起振(L

間耦合緊)；易調(diào)節(jié)(C

可調(diào))。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。2/5/2023764、電容三點(diǎn)式振蕩電路考畢茲振蕩器(Colpitts)×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123C3???2/5/202377優(yōu)點(diǎn)：波形較好缺點(diǎn)：2)V極間電容影響f0。1)

調(diào)整頻率時易停振。串C3的改進(jìn)+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123L克拉潑振蕩電路2/5/202378(二)石英晶體諧振電路1.串聯(lián)型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯(lián)型fs<f

<

fp，晶體呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC共基極電路共射極電路2/5/202379四、石英晶體正弦波振蕩電路

1、石英晶體的特點(diǎn)容性2、電路作用？哪種基本接法？工作在哪個區(qū)？感性阻性2/5/202380讀圖同銘端？判斷該電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩改錯使該電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩2/5/202381

運(yùn)放的非線性應(yīng)用1、電壓比較器2、遲滯比較器過零比較器能將正弦波轉(zhuǎn)化為方波。遲滯比較器能將三角波轉(zhuǎn)化為方波。8uiUREFuIRR28UREFR1R3UZPuOR2R8uIUREFR1R3UZNPuO2/5/2023828.2.1電壓比較器(Comparer)一、單限電壓比較器功能：類型基本比較器簡單比較器(單門限)窗口比較器(雙門限)遲滯比較器(施密特觸發(fā)器)比較電壓信號(被測試信號與標(biāo)準(zhǔn)信號)大小8uIuOOuIuO1.過零電壓比較器uI

<0uI

>0UOmax-UOmaxUOHUOL2/5/202383OuIuO2.同相輸入單門限比較器8uIUREFUZUZUREFuI

<UREF-UZuI

>UREF門限電壓UT特點(diǎn):1)工作在非線性區(qū)2)不存在虛短

(除了uI=UREF

時)

3)存在虛斷門限電壓UT=UREF2/5/2023848.2.2雙限比較器(窗口比較器)uOuO1uO288U1U2uIV1V2A1A22/5/202385設(shè)U1>U2，比較器采用單電源uIuO1uO2V1V2uO<U2-UOM

>U1U2<uI

<U1UOM截止導(dǎo)通UZUOM-UOM導(dǎo)通截止UZ截止截止0UZOuIuOU1U2-UOM-UOM電壓傳輸特性2/5/2023861)電路和門限電壓8.2.3滯回比較器1.反相滯回比較器正反饋當(dāng)uI

>uP

時,uO

=-UZ當(dāng)uI

<uP

時，uO

=+UZ當(dāng)uI=uP

時，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)uIRR28UREFR1R3UZPuO2/5/202387特點(diǎn)：2)傳輸特性RR28uIUREFR1R3UZPuOOuIuOUT+UT-UZ-UZ當(dāng)uI

逐漸增大時

只要uI<UT+，則uO=UZ一旦uI>UT+，則uO=-UZ當(dāng)uI

逐漸減小時只要uI>UT-，則uO=-UZ一旦uI<UT-，則uO=UZ上門限下門限U=UT+

-UT-U回差電壓uI

上升時與上門限比較,uI

下降時與下門限比較。2/5/202388例：若UREF=0;

R1=15k,

R2

=30k

UZ=6V,求UT+和UT-。2/5/2023892.同相型滯回比較器R2R8uIUREFR1R3UZNPuO狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，uP=uN=UREF若UREF=02/5/202390傳輸特性O(shè)uIuOUT+UT-UZ-UZ2/5/202391第九章基本要求1、掌握功率放大電路的特點(diǎn)和主要研究對象。2、熟悉放大電路中晶體管的三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)，掌握互補(bǔ)電路的工作原理和指標(biāo)計算。3、正確理解集成功率放大電路的原理及使用方法。4、掌握功放電路的讀圖。2/5/202392改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：

T1：電壓推動級

T2、R1、R2：

UBE倍增電路為了消除交越失真.

T3、T4、T5、T6：

復(fù)合管構(gòu)成的輸出級準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對稱。+VCC-VCCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6

電路中增加復(fù)合管互補(bǔ)對稱功率放大電路（OCL）2/5/202393例9.2.1OCL電路中，已知1、求解負(fù)載上可能獲得的最大功率和效率；2、若輸入電壓為8V，負(fù)載上獲得的功率是多大？效率：2/5/202394D1D2ui+VCCRLT1T2T3CRARe1Re2調(diào)節(jié)R,使靜態(tài)UC3=0.5VCCD1

、D2使b1和b2之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真Re1

、Re2：電阻值1~2，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用b1b2

互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）電路的改進(jìn)1、用一個電源供電的電路2/5/202395OCL功放電路和OTL功放電路的比較OCLOTL電源雙電源單電源信號交、直流交流頻率響應(yīng)好fL

取決于輸出耦合電容C電路結(jié)構(gòu)較簡單較復(fù)雜Pomax2/5/202396讀圖2/5/2023971.指出圖中放大電路部分；2.說明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用；3.已知功放管的UCES；寫出功放電路的最大不失真輸出電壓、最大不失真輸出功率和效率的表達(dá)式；4.說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若有交流負(fù)反饋則說明其反饋組態(tài)；5.說明哪些元件構(gòu)成過流保護(hù)電路及其原理。2/5/202398分析1、此圖為：低頻功率放大電路，運(yùn)放A是前置放大器，T3、T4復(fù)合為NPN管，T5、T6復(fù)合為PNP管，構(gòu)