模擬電子技術(shù)(讀書筆記)

1、 關(guān)于模擬電子技術(shù)的讀書報(bào)告 模擬電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 專業(yè)班級(jí) 姓名 完成時(shí)間 摘要 模擬電子技術(shù)作為電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)主干課程之一，經(jīng)歷了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在我們的生活當(dāng)中。它是一門研究對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行處理的模擬電路的學(xué)科。模擬電子技術(shù)以半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管為關(guān)鍵電子器件，包括功率放大電路、運(yùn)算放大電路、反饋放大電路、信號(hào)運(yùn)算與處理電路、信號(hào)產(chǎn)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(yīng)用到生產(chǎn)生活當(dāng)中，極大的推動(dòng)了科技的進(jìn)步。本次讀書報(bào)告，從模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)說起，概述了模擬電子技術(shù)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(yùn)算放大電路及其應(yīng)用狀況。關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)，二極管，三極管，功率放大電路，運(yùn)算放大電路。模擬電子技術(shù)作為電氣工程專業(yè)的主干課程之一，在電氣工程領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，其也隨著科技的進(jìn)步在不斷的發(fā)展，并且已經(jīng)滲透到幾乎所有的電氣領(lǐng)域和人們的生活當(dāng)中。利用這個(gè)暑假，我認(rèn)真的閱讀學(xué)習(xí)了基本關(guān)于模擬電子技術(shù)方面的書籍。這基本書較為詳細(xì)的介紹了模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用。在讀這幾本書的時(shí)候與之前學(xué)過的模擬電路結(jié)合起來，使得我對(duì)模擬電子技術(shù)這門課程有了更深層次的認(rèn)識(shí)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)大概被分為以下幾個(gè)部分介紹，分別為：常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、多級(jí)放大電路、集成運(yùn)算放大電路、放

3、大電路的頻率響應(yīng)、放大電路中的反饋、信號(hào)的運(yùn)算和處理、波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換、功率放大電路、直流電源。通過這幾部分詳細(xì)的講述了模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于電氣專業(yè)的其他以模擬電路為基礎(chǔ)的課程的學(xué)習(xí)也有很大的幫助。模擬的電子技術(shù)的發(fā)展可大概分三個(gè)階段：從1900年到1947年是電子管時(shí)代，從1947年開始晶體管時(shí)代，從1960年開始進(jìn)入集成電路時(shí)代。在進(jìn)入集成電路時(shí)代以來，模擬電子器件的基本單元就是半導(dǎo)體器件，其是構(gòu)成半導(dǎo)體器件的基本元件，他們所用的材料是經(jīng)過特殊加工且性能可控的半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料又被分成本征半導(dǎo)體材料和雜質(zhì)半導(dǎo)體材料。本征半導(dǎo)體是人們最早發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體材料，是指純凈的具有晶體

4、結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體；后來通過擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素，即得到雜志半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很差，且與環(huán)境和溫度密切相關(guān)，這就造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的弊端。為此，人們通過對(duì)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電原理進(jìn)行深入的研究過后，通過在本征半導(dǎo)體材料中摻入雜質(zhì)來改變半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電特性，根據(jù)參入雜質(zhì)的不同，可以形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，控制摻入雜質(zhì)元素的濃度，可以控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。在純凈的硅晶體中摻入+5價(jià)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(dǎo)體。由于摻入了+5價(jià)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(dǎo)體器件的主要載流子。在純凈的硅晶體中摻

5、入三價(jià)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(dǎo)體。由于摻入的是三價(jià)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(dǎo)體的主要載流子。兩種半導(dǎo)體都是摻入的雜質(zhì)的越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。由于摻入的雜質(zhì)使多子的濃度大大增加，從而使子與少子復(fù)合的機(jī)會(huì)大大增多。因此，對(duì)于雜質(zhì)半導(dǎo)體，多子的濃度越高，少子的濃度就越低可以認(rèn)為多子的濃度等于所摻雜質(zhì)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(duì)溫度非常敏感，這將影響半導(dǎo)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(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在他們的交界面就形成了PN 結(jié)。

6、 圖 PN結(jié)PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。?dāng)將P型和型半導(dǎo)體制作在一起時(shí)，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(huì)向區(qū)擴(kuò)散；于此同時(shí)區(qū)的自由電子也會(huì)向區(qū)擴(kuò)散，這樣就會(huì)逐漸形成一個(gè)空間電荷區(qū)。隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，其方向由區(qū)指向區(qū)，正好阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。結(jié)的伏安特性分為正向特性，電容效應(yīng)分為勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。在PN結(jié)被發(fā)明之后，半導(dǎo)體二極管應(yīng)運(yùn)而生。將PN結(jié)用外殼封裝起來，然后再加上電極引線就形成了半導(dǎo)體二極管，簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)主要分為：點(diǎn)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(gè)

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(hào)的二極管的特性也會(huì)有較大的差距，所以使用手冊(cè)上給出的數(shù)據(jù)往往是上限，下限的范圍，因此在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的現(xiàn)實(shí)環(huán)境來進(jìn)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(nèi)（或者說在一定的功率損耗范圍內(nèi)），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(qū)動(dòng)電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性高等有點(diǎn)廣泛用于顯示電路中。3.光電二極管：是一種

8、遠(yuǎn)紅外接收管，是一種光能與電能轉(zhuǎn)換的器件。隨著科技的進(jìn)步，人們有發(fā)明了雙極型晶體管（BJT），簡(jiǎn)稱晶體管。根據(jù)不同的摻雜方式在同一個(gè)硅片上制造出三個(gè)摻雜區(qū)域，并形成兩個(gè)PN結(jié)，就構(gòu)成了晶體管。三個(gè)PN結(jié)形成三個(gè)區(qū)，每個(gè)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(shí)，由其輸出特性曲線可看出其可工作在三個(gè)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(yīng)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(yùn)算放大電路，由于其最初多用于各種模擬信號(hào)的運(yùn)算（如比例，求差，求和，微分，積分）上，故稱為集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放。集成運(yùn)放廣

9、泛用于模擬信號(hào)的處理和發(fā)生電路之中，因其高性能能、低價(jià)位，在大多數(shù)情況下，已經(jīng)取代了分立元件放大電路。集成運(yùn)放的特點(diǎn)：1. 因?yàn)楣杵喜荒苤谱鞔箅娙?，所以集成運(yùn)放均采用直接耦合方式；2. 因?yàn)橄噜徳哂辛己玫貙?duì)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(yùn)放中打量采用各種差分放大電路（作輸入級(jí)）和恒流源電路（作偏執(zhí)電路或有源負(fù)載）。3. 因?yàn)橹谱鞑煌问降募呻娐?，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(yùn)放允許采用復(fù)雜的電路形式，以達(dá)到提高各方面性能的目的。集成運(yùn)放電路由四個(gè)部分組成：輸入級(jí)，中間極，輸出極和偏置電路。集成運(yùn)放有兩個(gè)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(yùn)放是一個(gè)雙端輸入、單端輸出、具有高差莫放大倍數(shù)。集成運(yùn)放電路是一種高性能的直接耦合放大電路。集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)包括：1. 開環(huán)差模增益：在集成運(yùn)放五外加反饋時(shí)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(duì)值。3. 差模輸入電阻：集成運(yùn)放電路輸入差模信號(hào)是的輸入電阻。4. 輸入失調(diào)電壓及其溫漂。5. 輸入失調(diào)電流及其溫漂。6. 輸入偏置電流：輸入級(jí)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(jí)正常工作情況下允許輸入的最大共模信號(hào)。8. 最大差模輸入電壓：當(dāng)集成運(yùn)放所加差模信號(hào)大到一定程度時(shí)，輸入級(jí)至少有一

11、個(gè)PN結(jié)承受反向電壓，是的PN結(jié)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(shí)的信號(hào)頻率，與晶體管的特征頻率相類似。10. 轉(zhuǎn)換速率：集成運(yùn)放對(duì)信號(hào)變化速度的適應(yīng)能力，是衡量集成運(yùn)放在大幅值信號(hào)作用時(shí)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(yùn)放的種類：按工作原理可分為電壓放大型、電流放大型、跨導(dǎo)型、互阻型；按可控性分類可分為可變?cè)鲆孢\(yùn)放、選通控制運(yùn)放；按性能指標(biāo)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(yùn)放時(shí)要根據(jù)信號(hào)源的性質(zhì)、負(fù)載的性質(zhì)、精度要求和環(huán)境條件進(jìn)行綜合考慮，選擇最適合的運(yùn)放。隨著科技的不斷進(jìn)步，模擬電子技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到了人們生活中的方方面面。我們使用的收音機(jī)，電飯鍋，計(jì)算機(jī)中等中的電路板，就是模擬電子技術(shù)的一種應(yīng)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(shè)備，里面也是有這功率放大電路；發(fā)光二極管以其壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、能耗低的特點(diǎn)更是被廣泛才用作各種設(shè)備的指示光源。以上就是本次我對(duì)模擬電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用所做的讀書報(bào)告。由于篇幅的限制，只是簡(jiǎn)要的做了介紹和論證。通過對(duì)這幾本書的認(rèn)真閱讀，對(duì)模擬電子技