電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第五版康華光期末考試重點(diǎn)

1、模電分析課程模電分析課程內(nèi)容總結(jié)內(nèi)容總結(jié)二極管電路二極管電路3二極管二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1.理想模型（ideal diode)vDiD 當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)比二極管的管壓降大時(shí)，利用此模型作近似分析。iDvD42.恒壓降模型（offset model) 二極管導(dǎo)通后，認(rèn)為其壓降是恒定的，典型值為0.7V，只有當(dāng)二極管的電流大于等于1mA時(shí)，才是正確的。vDiDvDiDVth 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法 3. 限幅電路 vO + VREF vI + R D VD vO + VREF vI + R D 有一限幅電路如圖所示， R=1k， VREF=3V,二極管為硅二極管。分

2、別用理想模型和恒壓降模型求解一下兩問：（）vI=0V、4V、6V時(shí)，求相應(yīng)的輸出電壓vO的值；（）當(dāng)vI=sinwt(V)時(shí)，繪出相應(yīng)的輸出電壓波形 O + D VREF I + R +5VvI1vI2VCC4.7kvOVo=?（1）vI1=0V、 vI2=0V （2） vI1=0V、 vI2=5V（3） vI1=5V、 vI2=5V（4） vI1=5V、 vI2=0V 晶體管放大電路晶體管放大電路8 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVRVVIBCC 根據(jù)直流通路可知：根據(jù)直流通路可知：采用該方法，必須已知三極管的采用該方法，必

3、須已知三極管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V。+CTb1CCRbV+vov+ib2CcRa.靜態(tài)靜態(tài)(直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài))9 基本共射極放大電路的工作原理基本共射極放大電路的工作原理b.動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+TRbL+voR-v+-icR輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，即輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，即交流工作狀態(tài)交流工作狀態(tài) 耦合電容：通交流、隔直流耦合電容：通交流、隔直流 直流電源：內(nèi)阻為零直流電源：內(nèi)阻為零 直流電源和耦合電容對(duì)交流相當(dāng)直流電源和耦合電容對(duì)交流相當(dāng)于短路于短路.H參數(shù)小信號(hào)等效

4、電路參數(shù)小信號(hào)等效電路.+ebcVo-i-+VcbI+.bI IcLbbeRrRRbeLcbebLcciOVrRRrIRRIVVA)/()/( berR /b ber TTiIVr CTToRIVR 11（2） 放大電路指標(biāo)分析放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII +CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR+eRb2R 射極偏置電路射極偏置電路電壓增益電壓增益)/(LcboRRIV ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV ebeLcebebLcbioV)1()/(

5、)1()/(RrRRRrIRRIVVA )mA()mV(26)1(200EQbeIr .Voi-+VcbI.I+ebcRRb1berRc+-LRb2RbI eeI.)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR 輸出電阻輸出電阻oco/ RRR 當(dāng)當(dāng)coRR 時(shí)，時(shí)，一般一般cceoRrR （）coRR輸入電阻輸入電阻場(chǎng)效應(yīng)管電路場(chǎng)效應(yīng)管電路 MOS放大電路放大電路DD2g1g2gGSVRRRV 2TGSnDVVKI 根據(jù)求得的根據(jù)求得的VDS判斷判斷FET工作在飽和區(qū)或可變電阻區(qū)工作在飽和區(qū)或可變電阻區(qū)dDDDDSRIVV 1. 直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算VDDvovi

6、BCb2Cb1Rg1RdRg2gdsTid（1）簡(jiǎn)單的共源極放大電路）簡(jiǎn)單的共源極放大電路1. 直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算（2）帶源極電阻的）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路共源極放大電路+VDDvoviBCb2Cb1Rg1RdRg2gdsTid-VSSRsR GSGSG2DDSSSSDSSG1G2VVVRVVVRIVRR 2TGSnDVVKI RRIVVV dDSSDDDS當(dāng)當(dāng)NMOS管工作在飽和區(qū)管工作在飽和區(qū)voRvigRdRg1| Rg2sd gsmVggsVRgRgVVARVgVRVgVVVmdmiodgsmogsmgsi1 dog2g1i|RRRRR R

7、svs+-小小信號(hào)模型分析信號(hào)模型分析 gsmgsTGSQnd2vgvVVKi 18 直流直流偏置電路偏置電路.分壓器式自分壓器式自偏壓電路偏壓電路2PGSDSSD)1(VVII 可解出可解出Q點(diǎn)的點(diǎn)的VGS 、 ID 計(jì)算計(jì)算Q點(diǎn)：點(diǎn)：已知已知VP ，由，由RIVRRRVDDDg2g1g2GS VDS =VDD- ID (Rd + R )再求：再求：+gTRdRCb1b2CvoviVDDCdsg1Rg2Rg3R+ JFET放大放大電路電路19 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析指標(biāo)分析 （1）求電壓放大倍數(shù)）求電壓放大倍數(shù)（2）求輸入電阻）求輸入電阻（3）求輸出電阻）求輸出電阻)/(g2g1g3iRRRR d

8、oRR RgRgVVARVgVRVgVVmdmioVMdgsmogsmgsi 1iR+-+-gdsRg3g1Rg2RRdROVgsmVgiVgsVJFET放大電路的小信號(hào)模型分析法放大電路的小信號(hào)模型分析法時(shí)）時(shí)）（當(dāng)（當(dāng)0)1(2GSPPPGSDSSm vVVVvIg運(yùn)放電路運(yùn)放電路基本基本線性運(yùn)放電路線性運(yùn)放電路虛假虛假短路短路ivpvnv ov 1R2R)(npoovvAvv 由由理想理想運(yùn)放的參數(shù)可知：運(yùn)放的參數(shù)可知： ovA為為有有限限值值ov0np vv兩輸入端的電位約相等，稱為兩輸入端的電位約相等，稱為虛短虛短iii/ ivr ir為為有有限限值值iv0ii0np ii兩輸入端的

9、電流約為零，稱為兩輸入端的電流約為零，稱為虛斷虛斷21Rnv1ov 1R1iv2R22R 2R2ov22R1A2A21Rnv 1R1iv2R22R 2R2ov22R2iv1A2A21Rnv1ov 1R1iv2R22R 2R2ov22R2iv1A2A高輸入電阻高輸入電阻差分電路如圖，求輸出電壓表達(dá)式。差分電路如圖，求輸出電壓表達(dá)式。11211)1(iovRRv 由由疊加定理疊加定理：12222oovRRv 11212222)1(iovRRRRv 2222222222)(1(iovRRRRRv 222ooovvv當(dāng)當(dāng)R1=R21時(shí)時(shí))(122222iiovvRRv 與與單級(jí)差放電路單級(jí)差放電路相比

10、，由于第一級(jí)是相比，由于第一級(jí)是同相輸入放大電同相輸入放大電路路，輸入電阻為，輸入電阻為無窮大無窮大反饋電路反饋電路24 反饋1. 反饋(feedback)輸出信號(hào)反饋放大電路的輸入信號(hào)反饋信號(hào)基本放大電路的輸入信號(hào)（凈輸入信號(hào)）+xIxFxO基本放大電路AxID反饋網(wǎng)絡(luò)F25 Fv io Av + vi + vid vf + vo RL + + + Fr io Ag + vi vid vf vo RL + + Fg Ar ii iid if io vo RL + Fi Ai ii iid if io vo RL 電壓串聯(lián) 電壓并聯(lián) 電流串聯(lián) 電流并聯(lián)電壓并聯(lián)負(fù)反饋iiiidiffRLR+Vs

11、iRsvoVoltage-shunt negative feedback電流串聯(lián)負(fù)反饋VV+idvfRfvRLviRssvoiCurrent-series negative feedback電流并聯(lián)負(fù)反饋iiiidifiofRRLR+VsiRsCurrent-shunt negative feedback電流并聯(lián)負(fù)反饋T1CCV1Rfi2RsiT23RRb1ioiCurrent-shunt negative feedback Rsvo+I12RbcTRcTRVCCVEEvobR+fRRLsiRs例電壓并聯(lián)負(fù)反饋311.鏡像電流源鏡像電流源(mirror current sources ) BJ

12、T電流源電路電流源電路+VCCT1T2RIREFIC1iC22IB-VEEvCEIO與與IREF相等，構(gòu)成鏡像關(guān)系，改變相等，構(gòu)成鏡像關(guān)系，改變R值，可值，可以獲得不同的以獲得不同的IO，不受不受T2負(fù)載變動(dòng)的影響負(fù)載變動(dòng)的影響 較小時(shí)，較小時(shí)，IB對(duì)對(duì)IREF的分流作用影響鏡像對(duì)稱度。若需減小輸出的分流作用影響鏡像對(duì)稱度。若需減小輸出電流，必要求電流，必要求R的值很大的值很大B21CE2C2oIvir 動(dòng)態(tài)輸出動(dòng)態(tài)輸出電阻電阻集成運(yùn)放集成運(yùn)放332.微電流源微電流源(widlar current source)BJT電流源電路電流源電路 利用發(fā)射結(jié)電壓對(duì)集電極電流的影響作用。利用發(fā)射結(jié)電壓對(duì)

13、集電極電流的影響作用。 T2的射極電阻使其發(fā)射結(jié)電壓減小，的射極電阻使其發(fā)射結(jié)電壓減小，從而減小其集電極電流從而減小其集電極電流IC2 +VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB-VEEe2BEE2C2ORVIII e2be2e2ce2o1RrRrr RVVIEECCREF 342.微電流源微電流源(widlar current source)BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB例題：例題：VCC=30V，現(xiàn)要求，現(xiàn)要求IC2 10A。若采用鏡像電流源：若采用鏡像電流源： MRRVVIIBECCREFC9322.352.微電流源微電流源(widl

14、ar current source)BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB選選Re2 11.97k，利用公式：，利用公式：2222212121lnECEEBEBECCTBEBERIRIVVIIVVV AIICREF 7 .9981 kIVVRREFBECC3 .29若采用微電流源：若采用微電流源：代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)，363.高輸出阻抗電流源高輸出阻抗電流源BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2RIREFIC1IC22IB-VEET3IC3威爾遜電流源電路利用電流負(fù)反饋原理來進(jìn)一步威爾遜電流源電路利用電流負(fù)反饋原理來進(jìn)一步提高鏡像輸出電流的溫度穩(wěn)定性和增大

15、動(dòng)態(tài)輸出提高鏡像輸出電流的溫度穩(wěn)定性和增大動(dòng)態(tài)輸出電阻電阻RVVVVIEE3BE2BECCREF REF13C2OIAAII A1、A3為為T1、T3得相對(duì)結(jié)面積得相對(duì)結(jié)面積當(dāng)溫度或負(fù)載變化使當(dāng)溫度或負(fù)載變化使IO(IC2)增大時(shí)，增大時(shí)，IE2隨之增大，隨之增大，IC3及其鏡像電流及其鏡像電流IC1亦隨之增大，促使亦隨之增大，促使VC1(VB2)減小、減小、IB2減小，減小，IO減小，穩(wěn)定了減小，穩(wěn)定了IO37電流源電流源作有源負(fù)載作有源負(fù)載BJT電流源電路電流源電路IREFT2T3T1RvOvi+VCC可使電路在不提高電源電壓的條件下，可使電路在不提高電源電壓的條件下，獲得較高的電壓增益與

16、較大的動(dòng)態(tài)范圍獲得較高的電壓增益與較大的動(dòng)態(tài)范圍有源負(fù)載有源負(fù)載是模擬集成電路的重要特征。采用有源負(fù)載的運(yùn)放，有時(shí)中間只需兩級(jí)放大，是模擬集成電路的重要特征。采用有源負(fù)載的運(yùn)放，有時(shí)中間只需兩級(jí)放大，就可以滿足高增益的要求。這樣，放大器級(jí)數(shù)減少，有利于提高多級(jí)放大器的穩(wěn)定性就可以滿足高增益的要求。這樣，放大器級(jí)數(shù)減少，有利于提高多級(jí)放大器的穩(wěn)定性鏡像電流源作為鏡像電流源作為T1的集電極負(fù)載的集電極負(fù)載38射射極耦合差分式放大電路極耦合差分式放大電路1.1.基本電路基本電路+_rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo1射極耦合（射極耦合（Em

17、itter-coupled)方式方式39射射極耦合差分式放大電路極耦合差分式放大電路2.2.工作原理工作原理靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：BECCCCCEOCCVRIVVIII 2121+_rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo1動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：40流過恒流源的電流不變，故流過恒流源的電流不變，故BJT的射極的射極電位不變；負(fù)載中點(diǎn)電位不變，以上電位不變；負(fù)載中點(diǎn)電位不變，以上各點(diǎn)對(duì)差模信號(hào)視為短路。各點(diǎn)對(duì)差模信號(hào)視為短路。（1）差模電壓放大倍數(shù)）差模電壓放大倍數(shù)+2+REidb2TvTi1idb1RRvcc+i22vRvvEv+o1ovo2射

18、射極耦合差分式電路極耦合差分式電路+_rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo13.主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算41beCidOVDrRVVA 有負(fù)載時(shí)：有負(fù)載時(shí)：2LCLbeLVDRRRrRA 無負(fù)載時(shí)：無負(fù)載時(shí)：CobeiRRrR22 bIbIRL/2rbeRC1odVrbeRC2odVRL/22idV2idVidVbI oVbI 射射極耦合差分式電路極耦合差分式電路+2+REidb2TvTi1idb1RRvcc+i22vRvvEv+o1ovo2功率放大電路功率放大電路乙類功放工作乙類功放工作原理原理（設(shè)（設(shè)u ui i為正弦波）為

19、正弦波）ic1ic2 靜態(tài)時(shí)：靜態(tài)時(shí)：ui = 0V ic1、ic2均均=0（乙（乙類工作狀態(tài)）類工作狀態(tài)） uo = 0V動(dòng)態(tài)時(shí)：動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2兩個(gè)管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波。兩個(gè)管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波。uuVCCVCCoiLR 當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，且當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開啟電壓，此幅度遠(yuǎn)大于三極管的開啟電壓，此時(shí)時(shí)NPNNPN型三極管導(dǎo)電，有電流通過型三極管導(dǎo)電，有電流通過負(fù)載負(fù)載R RL L，按圖中方向由上到下，與，按圖中方

20、向由上到下，與假設(shè)正方向相同。假設(shè)正方向相同。 當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開啟電壓，此時(shí)大于三極管的開啟電壓，此時(shí)PNPPNP型三型三極管導(dǎo)電，有電流通過負(fù)極管導(dǎo)電，有電流通過負(fù) 載載R RL L，按圖中，按圖中方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。于方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。于是兩個(gè)三極管一個(gè)正半周，一個(gè)負(fù)半周是兩個(gè)三極管一個(gè)正半周，一個(gè)負(fù)半周輪流導(dǎo)電，輪流導(dǎo)電，在負(fù)載上將正半周和負(fù)半周在負(fù)載上將正半周和負(fù)半周合成在一起，得到一個(gè)完整的不失真波合成在一起，得到一個(gè)完整的不失真波形。形。ui+-+VCC-VCCuo三、分析計(jì)算三、分析計(jì)算(P488

21、)Icm2ic的最大變化范圍為：的最大變化范圍為：uCE的最大變化范圍為：的最大變化范圍為：cmI2LcmCESccRIUV2)(21、輸出功率、輸出功率oooIUP LomomRUU22LomRU221LomomRUP221LCESCCRUV2)(21LCCRV221 ui+-+VCC-VCCuo電源電源功率功率PV 直流電源提供的功率為半個(gè)正弦波的平均功直流電源提供的功率為半個(gè)正弦波的平均功率，信號(hào)越大，電流越大，電源功率也越大。率，信號(hào)越大，電流越大，電源功率也越大。LomCC0LomCC0omCCCCCCV2)d(sin22)d(sin22=RUVttRUVttIVIVP 即即PV U

22、om 。當(dāng)。當(dāng)Uom趨近趨近VCC時(shí)，顯然時(shí)，顯然PV 近似與電源電壓的平方成比例。近似與電源電壓的平方成比例。 乙類互補(bǔ)功放電路的管耗乙類互補(bǔ)功放電路的管耗L2omLomCCoVT22=RURUVPPP三極管三極管的管耗的管耗P PT T 電源輸入的直流功率，有一部分通過三極電源輸入的直流功率，有一部分通過三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管上，形成三極管的管耗。顯然管上，形成三極管的管耗。顯然 將將PT畫成曲線，畫成曲線，如圖所示。如圖所示。一個(gè)管子的管耗一個(gè)管子的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRuuVP兩管管耗兩管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtUtUV)4(12omomCCLUUVR T1T2=PP)4(22omomCCLUUVRuuVCCVCCoiLR三極管的最大管耗三極管的最大管耗)4(1)d(sin)sin(21=2omomCCLom0omT1UUVRtRtUtUVPLCC0omL2CC22T1max2 . 022 . 0CESU