模擬電子技術(shù)(注冊(cè)電氣工程師考試培訓(xùn)資料)

1、1.半導(dǎo)體及二極管 1.1掌握二極管和穩(wěn)壓管特性和參數(shù) 1.2了解載流子的擴(kuò)散、漂移；PN結(jié)形成2放大電路基礎(chǔ) 2.1掌握基本放大電路、靜態(tài)工作點(diǎn)、直流負(fù)載和交流負(fù)載(線) 2.2掌握放大電路的基本分析方法 2.3了解放大電路頻率特性和主要指標(biāo) 2.4了解反饋概念、類型和極性；電壓串聯(lián)負(fù)反饋分析計(jì)算 2.5了解正負(fù)反饋特點(diǎn)；其他類型分析；對(duì)性能影響；自激原因和條件 2.6了解消除自激方法，去耦電路3集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用 3.1掌握放大電路計(jì)算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，靜動(dòng)態(tài)計(jì)算，輸入輸出相位關(guān)系，集成參數(shù)含義 3.2掌握集成運(yùn)放特點(diǎn)和組成；了解多級(jí)放大的耦合方式；零漂抑制

2、原理；了解復(fù)合管的正確接法及等效參數(shù)計(jì)算；恒流源作有源負(fù)載和偏置電路3集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用 3.3了解多級(jí)放大器的頻率響應(yīng) 3.4掌握理想運(yùn)放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法；反相、同相、差動(dòng)輸入比例器及電壓跟隨器工作原理，傳輸特性；積分、微分電路工作原理 3.5掌握實(shí)際運(yùn)放電路的分析；了解對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路工作原理，輸入輸出關(guān)系；應(yīng)用乘法器（平方、均方根、除法）3集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用 3.6了解模擬乘法器的工作原理4信號(hào)處理電路 4.1了解濾波器的概念、種類和幅頻特性；比較器的工作原理，傳輸特性和閥值，輸入輸出波形關(guān)系 4.2了解一階和二階低通濾波器電路分析；主要性能，傳遞函數(shù)，帶通截

3、止頻率，電壓比較器的分析法；檢波器 、采樣保持電路工作原理 4.3了解高通、低通、帶通電路和低通電路的對(duì)偶關(guān)系、特性5信號(hào)發(fā)生電路 5.1掌握自激振蕩條件，RC文氏電橋振蕩器起振條件，頻率計(jì)算；LC振蕩器工作原理、相位關(guān)系；了解矩形、三角、鋸齒波發(fā)生電路工作原理，振蕩周期計(jì)算 5.2了解文氏電橋振蕩器的穩(wěn)幅措施；石英晶體振蕩器工作原理；各種振蕩器適用場(chǎng)合；壓控振蕩器組成，原理，頻率估算，輸入輸出關(guān)系6功率放大電路 6.1掌握功率放大電路的特點(diǎn)；了解互補(bǔ)推挽功放電路工作原理，輸出功率和轉(zhuǎn)換功率計(jì)算 6.2掌握集成功率放大器內(nèi)部組成；了解功率管的選擇、晶體管的幾種工作狀態(tài) 6.3了解自舉電路；功放

4、管的發(fā)熱7直流穩(wěn)壓電源 7.1掌握橋式整流及濾波電路工作原理、電路計(jì)算；串聯(lián)型穩(wěn)壓電路工作原理，參數(shù)選擇，電壓調(diào)節(jié)范圍，三端穩(wěn)壓塊的應(yīng)用 7.2了解濾波電路外特性；硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路限流電阻選擇 7.3了解倍壓整流電路原理；集成穩(wěn)壓電路工作原理及提高輸出電壓和擴(kuò)流電路工作原理二極管伏安特性 OA段正向特性 OB段反向特性 BC段擊穿特性 VD死區(qū)電壓(硅0.6-0.7V,鍺0.1-0.2V) VB擊穿電壓(額定電壓= VB / 2)VBiD(mA)vD(V)(A)oAVDBC返回硅穩(wěn)壓管伏安特性 穩(wěn)壓管工作在反向電擊穿區(qū) VZ穩(wěn)定電壓(IW = IWmin- IWmax) IW穩(wěn)定電流 電擊穿-

5、可恢復(fù) 熱擊穿-不可恢復(fù)-VZiD(mA)vD(V)o-IWmax-IWmin電擊穿區(qū)熱擊穿區(qū)返回載流子運(yùn)動(dòng)與PN結(jié)形成 P型材料-多子空穴,少子電子 N型材料-多子電子,少子空穴 擴(kuò)散-多子濃度差產(chǎn)生的載流子定向運(yùn)動(dòng) 漂移-少子受電場(chǎng)作用產(chǎn)生的定向運(yùn)動(dòng) PN結(jié)-擴(kuò)散與漂移動(dòng)態(tài)平衡(勢(shì)壘,耗盡層)PN空間電荷區(qū)漂移擴(kuò)散返回基本放大電路 三種組態(tài)-共射，共集，共基 三極管放大條件-內(nèi)部,外部VCCRBRCRECICO+TvbvcVCCRB1RECICO+TRB2CBVCCRB1RECICO+TRB2RC返回共發(fā)射極放大器共集電極放大器共基極放大器IVIVIVOVOVOV靜態(tài)工作點(diǎn)及其估算 1.直

6、流通路和直流負(fù)載 直流通路-直流電流流通路徑(電容開路) 直流負(fù)載-三極管集電極直流電阻 2.固定偏置和射極偏置VCCRB1REIBICTRCI2VCCRB1REIBICTRB2RC返回固定偏置電路EBBECCBRRVVI)1()(BCII)(ECCCCCERRIVVVCCRBREIBICTRC返回射極偏置電路I2VCCRB1REIBICTRB2RCCCBBBBVRRRV212EBEBERVVI)()(ECECCCERRIVV返回交流通路和交流負(fù)載 1.交流通路-交流電流的通路(耦合傍路電容短路,直流恒壓源短路電流源開路) 2.交流負(fù)載-三極管集電極交流電阻RLOVIVVCCRBRCRECIC

7、O+TRLRLRBRCRETIVOVRL=RC/RL返回放大電路基本分析方法 1.圖解分析法 非線性電路的一般分析方法，需要非線性曲線求解精度不高 2.微變等效電路分析法 在靜態(tài)工作點(diǎn)處線性展開，適合小信號(hào)分析返回圖解分析法 直流負(fù)載線直線 交流負(fù)載線過(guò)點(diǎn)斜率等于-1/RL直線vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流負(fù)載線交流負(fù)載線返回微變等效電路分析法 1.畫放大器交流通路 2.用三極管微變等效模型替代三極管 3.由所得線性電路求解放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo) 共發(fā)、共集、共基放大電路RLRBRCRETIVOVRLRBRCRErbe?b?b返

8、回EbeLIOVRrRVVA)1 ()1 (/EbeBiBiRrRRRRCORR共集電極放大電路 共集放大電路又稱射極跟隨器，隔離級(jí) A=1，輸入電阻大，輸出電阻小VCCRB1RECICO+TRB2IVOVRLRBRE?b?brbeIVOVRLRBRETIVOVLbeLIOVRrRVVA)1 ()1 (/21LbeBBiBiRrRRRRR1SbeORrR返回放大電路頻率特性 1頻率響應(yīng) 幅頻特性-放大倍數(shù)與頻率關(guān)系 相頻特性-輸入輸出相位移與頻率關(guān)系)()(jVeAAffLfHAVM0.707AVM)(jAVfH上限頻率fL下限頻率通頻帶BW= fH fLAVM中頻放大倍數(shù)返回電壓放大電路主要

9、指標(biāo) 電壓放大器主要技術(shù)指標(biāo)有： 1。電壓放大倍數(shù)AV = VO / VI |RL=C 2。輸入電阻Ri = VI / II|RL=C 3。輸出電阻RO = VO / IO|RL= 放大器等效電路+-r0RL-+放大器riRS返回放大器等效電路 放大器對(duì)信號(hào)源而言是一負(fù)載，用ri等效 對(duì)負(fù)載RL而言，放大器等效為信號(hào)源Eo和ro+-r0RL-+放大器riRSSEiV0E0ViIOILiOVORVVACRIVrLiiiCRRIVrSLOOO,iVOOVAE返回反饋概念 反饋-放大器輸出信號(hào)反送到輸入端，從而影響放大器性能 正反饋（使凈輸入增加）和負(fù)反饋（使凈輸入減小） 直流反饋（穩(wěn)定工作點(diǎn)）和交

10、流反饋（改善交流特性） 局部反饋（影響局部性能）和級(jí)間反饋（影響整體性能）返回四種反饋類型 電壓反饋：XO=VO ， Xf VO；電流反饋：XO= IO ， Xf IO 串聯(lián)反饋：Xf=Vf，并聯(lián)反饋：Xf=If 反饋一般表達(dá)式： Af=A/(1+AF)基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)+FAfXdiXoXiX1。電壓串聯(lián)負(fù)反饋2。電流串聯(lián)負(fù)反饋3。電壓并聯(lián)負(fù)反饋4。電流并聯(lián)負(fù)反饋返回反饋框圖電壓串聯(lián)負(fù)反饋 共集放大器，同相比例運(yùn)算電路都是電壓串聯(lián)反饋fVdiVoViV基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)FAFOVVVVIOVFVVFFAAVVA11OVFVFVdiVOVAV返回放大電路基礎(chǔ)例一返回四種反饋類型電壓串聯(lián)負(fù)反饋分

11、析計(jì)算 電路分析：1。兩級(jí)電容耦合NPN放大電路（負(fù)電源）2。級(jí)間反饋元件引入電壓串聯(lián)反饋3。瞬時(shí)極性判定為負(fù)反饋4。反饋信號(hào)是RE1上電壓Vf正比于輸出電壓Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf =4.7kvOvI10F10F10F100F33F-VCCRE1T1T2S深度負(fù)反饋分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf = (RE1+Rf)/RE1返回1電壓串聯(lián)負(fù)反饋返回2放大電路基礎(chǔ)電壓并聯(lián)負(fù)反饋 集基偏置電路，反相比例運(yùn)算電路都是電壓并聯(lián)反饋 基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)FAiIfIdiIoVFOGGiOFIVFFA

12、AIVA11OFVFISFSioSoVSFRARIVVVA返回電流串聯(lián)負(fù)反饋 射極偏置共發(fā)電路（微變等效電路中RE0）是電流串聯(lián)負(fù)反饋基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)FAOIiVfVdiVfoGGioGFVIFFAAVIA11ofIFVLGFiLoioVFRAVRIVVA返回電流并聯(lián)負(fù)反饋 電流并聯(lián)負(fù)反饋電路基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)FAoIiIfIdiIfoIIIIioIFIIFFAAIIA11oIfIFISLIFSiLoSoVSFRRARIRIVVA返回電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路電流串聯(lián)負(fù)反饋電路電流并聯(lián)負(fù)反饋電路負(fù)反饋對(duì)放大電路性能影響 1.閉環(huán)放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高 2.減小環(huán)路內(nèi)非線性失真 3.閉環(huán)帶寬增大 4.對(duì)輸

13、入輸出電阻影響：電壓反饋輸出電阻減小電流反饋輸出電阻增大串聯(lián)反饋輸入電阻增大并聯(lián)反饋輸入電阻減小AAAFAAFF11返回差動(dòng)放大器基本概念 直流放大器零漂問(wèn)題 差模(輸入)信號(hào)vi1= -vi2 = vid /2 共模(輸入)信號(hào)vi1= vi2 = vic 差模放大倍數(shù)Avd= vod / vid 共模放大倍數(shù)Avc= voc / vic 共模抑制比KCMR ( CMRR )= Avd / Avc放大器vi1vi2vivovo2vo1RRvid = vi1 -vi2 vic = ( vi1 +vi2 )/ 2零漂問(wèn)題和抑制零漂的差動(dòng)原理 采用直接耦合以放大極低頻率及直流信號(hào)。但因溫度變化前級(jí)

14、工作點(diǎn)狀態(tài)變化被后級(jí)作為信號(hào)而加以放大,造成零輸入而非零輸出現(xiàn)象零點(diǎn)漂移 利用差動(dòng)原理可抑制零漂vi2vo2Av2vi1vo1Av1vivovi1vo1Av1vo = vo1- vo2= Av1 vi1- Av2 vi2= Av1 vid= Av2 vid = Avd vid 返回差放基本概念返回集成運(yùn)放典型差放動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析 長(zhǎng)尾電路和帶恒流源差放靜態(tài)計(jì)算 典型差放動(dòng)態(tài)計(jì)算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcEWCCEWbBECCEC2RRV)2R)(R(1R)(V)(V(1IIBECCCCECCEVRIVVVVvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi

15、2RbARbRcRcRb2Rb1T3EBE3CCb2b1b2E1C3)/RVVRRR(2II返回典型差放動(dòng)態(tài)分析雙端輸出： Avd = Av1(RL = Rc / (RL /2), Ro = 2Rc , Rid=2Ri1單端輸出： Avd = Av1 (RL = Rc / RL) /2, Ro = Rc , Rid=2Ri1 Avc = Av1 (RL = Rc/RL)vi1vO1T1RW/2RbRcvi1vO1T1RW/2RbRc2RE2)1 (WbebLVdRrRRAELWEbebLVcRRRRrRRA2)22)(1 (恒流源電路用 替代RE 3cer返回差放動(dòng)靜態(tài)分析返回集成運(yùn)放)2)1

16、 (221WbebiidRrRRR集成運(yùn)放主要參數(shù) 開環(huán)(差模)電壓放大倍數(shù)Avd(Avo) (差模)輸入電阻Ri(d)和輸出電阻Ro 共模抑制比KCMR 輸入失調(diào)電壓VIO和輸入失調(diào)電流IIO 基極電流IB 開環(huán)帶寬BW和單位增益帶寬BWG 最大差模輸入電壓Vidmax 最大共模輸入電壓VIcmax等返回集成運(yùn)放特點(diǎn)和組成 特點(diǎn)：三極管參數(shù)一致性好；電阻為溝道電阻，大電阻需外接；PN結(jié)電容，大電容需外接；恒流源作偏置電路和有源負(fù)載 四部分組成：差動(dòng)輸入級(jí)，中間電壓放大級(jí)，（功率）輸出級(jí)和偏置電路 新舊符號(hào)+-+vPvNvO+-vPvNvO返回恒流源電路 恒流源具有靜態(tài)電阻小動(dòng)態(tài)電阻大的特點(diǎn)

17、有三極管恒流源，鏡像恒流源和微電流源+VCCT1IoT2RIREF2IBEBE3CCb2b1b2o)/RV(VRRRIREFREFBECCoII2RVV2IREIO+VCCTRb1Rb2D返回復(fù)合管 NPN+NPN復(fù)合 NPN+PNP復(fù)合 PNP+NPN復(fù)合 PNP+PNP復(fù)合T1T2IC1IC2ICIB1IBIE2IET1T2IBIEICIEIBT1T2ICIBT1T2ICIE211)1 (bebeberrr21返回理想運(yùn)算放大器及其分析法 理想運(yùn)放條件： AVO，Ri ， Ro 0，KCMR，BW 運(yùn)放線性應(yīng)用特點(diǎn)： VP=VN，Ii=0 ， “虛短”+-+vPvNvO)(NPVOOVVA

18、V返回反相比例運(yùn)算 因?yàn)镮i=0，所以VP=0 因?yàn)閂N=VP=0，所以N點(diǎn)地電位“虛地” R平衡電阻+-+vivORR1RFI1IiIF11RvIi1IIFiFFFOvRRIRv1FRRR/1返回同相比例運(yùn)算 因?yàn)镮i=0，所以VP=vi 因?yàn)檫\(yùn)放輸入端電流為0，所以反相端“虛斷” R平衡電阻FRRR/1返回+-+vivORR1RFIiiPvvOFNvRRRv11iFOvRRRv11差動(dòng)運(yùn)算 利用迭加原理和虛短虛斷概念+-+vi1vOR1RFIiR2R3vi20iI2323iPvRRRvOFiFFNvRRRvRRRv111111232311iFiFOvRRvRRRRRRvNPvv返回電壓跟隨

19、器+-+vOIiviiOvv返回積分、微分電路 積分電路，時(shí)間常數(shù)=RC要大于T vi=E，Vo=0時(shí)+-+vivORCii)0(110CtitiCVdtvRCdtiCv)0(10otiCoVdtvRCvvtRCEvotvivoRC越大三角波幅度越小返回微分電路 微分電路時(shí)間常數(shù)=RC要小于T/2+-+vivORCiiiCvvqvCCdtdvCdtdqiiidtdvRCRiviiOtvivo返回對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)運(yùn)算 對(duì)數(shù)運(yùn)算+-+vivORiEiFTbeTbeVvESVvESEeIeIi/) 1(TiVvESEOeRIRiv/ 反對(duì)數(shù)運(yùn)算+-+vivORiCiTbeVvESECeIiii/ESTi

20、TOIVRvVvlnln都與溫度有關(guān)返回模擬乘法器及應(yīng)用 乘法器符號(hào) 乘法器應(yīng)用注意負(fù)反饋,運(yùn)放線性應(yīng)用vXvYvO=K vX vY+-+vi1vORv2Rvi2OivKvv2221iiOKvvv+-+vivORv2R0222vvi22OKvv KvviO返回二象限除法vi2大于0負(fù)電壓開方有源濾波器概念 傳遞函數(shù) 頻率特性(幅頻和相頻) 理想特性)(sH)(sVI)(sVO)()()(sVsVsHIO)()()(jejHjHHLLH0LH)(jH)(jH)(jH)(jH返回一階低通濾波器 其中 是通帶內(nèi)放大倍數(shù) 是上限截止角頻率 +-+236RvOR1vICRFHjAjH1)(0101RRA

21、FRCH1A00.707A0H20dB/10倍頻RCsAsVsVsHIO1)()()(0返回二階低通濾波器 二階壓控電壓源有源低通濾波器 二階有源低通濾波器 相似的頻率特性(幅頻特性)+-+vOvIRRCCR1RF+-+RvORvIC2C1HHQjAjH2)(1)(0HHQjjH2)(11)(RCH1031AQ101RRAF21HCCR121CC21Q 返回二階低通濾波器幅頻特性 等效品質(zhì)因素Q對(duì)幅頻特性影響 Q=0.707時(shí)有最大平坦通頻帶 衰減特性40dB/10倍頻程 Q越大峰值越大A00.707A0HQ=5Q=2Q=0.707Q=0.5返回信號(hào)處理電路返回二階低通濾波器比較器及其傳輸特性

22、 運(yùn)放開環(huán)(非線性)應(yīng)用電壓傳輸特性 遲滯比較器電壓傳輸特性V0+vIV0-線性范圍+-+vIvO+-+vIvOVREFvIV0+V0-VREF返回遲滯比較器及其傳輸特性 正向閾值V+和反向閾值V電壓 回差電壓VH = V+-V 應(yīng)用：波形變換R2+-+vIvOR1RDZvRORVRRRVRRRV211212ORVRRRVRRRV211212vIV0+=VZV0-=-VZV+V-返回比較器返回信號(hào)處理電路遲滯比較器波形變換 電壓增大時(shí)與V+比較 電壓減小時(shí)與V比較 電壓介于V+和V之間輸出保持原先值tvivoV+VVO+VO返回遲滯比較器返回比較器返回信號(hào)處理電路自激振蕩條件 自激振蕩-無(wú)輸入

23、信號(hào)電路自動(dòng)輸出一定頻率和幅度的信號(hào) 正弦波振蕩器-輸出為正弦信號(hào)的振蕩器 振蕩條件 相位平衡條件 幅度平衡條件 起振條件1FA1FA1FAnFA2放大器選頻網(wǎng)絡(luò)iVfVOVAF相位平衡條件決定能否振蕩及振蕩頻率返回RC選頻特性和(電橋)振蕩器 單級(jí)RC電路移相090度(超前或滯后) RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)選頻特性RRCCfVOVCsRCsCsRZ111RCsRCsRCsRZ11122212)(31RCsRCsRCsZZZVVFOf)(3100jF3001tgFRC100F+90900F1/3返回文氏電橋振蕩器 運(yùn)放和R1 RF組成同相放大器A=(R1 + RF)/R1 A =0 由相位平衡條件必須F

24、=0,得振蕩頻率 由幅度和起振平衡條件,A必須略大于3 D起穩(wěn)幅作用18kR28.2k12kRW2.7k+-+236vOR3D1D2RRCC6.8kABR1RF返回RC振蕩器返回信號(hào)產(chǎn)生電路LC選頻特性和LC振蕩器 LC選頻特性(諧振) 相位條件轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)極性(正反饋) 變壓器反饋LC振蕩器 三點(diǎn)式振蕩器(結(jié)構(gòu)判別)T1VCCRB1RE+C1C2L* *+RB2A =0(共基),F =021210,21CCCCCLCf返回三點(diǎn)式振蕩器 Z1和Z2同電抗性質(zhì) Z3和Z2 (Z1)不同電抗Z1+-+Z2Z30321ZZZT1VCCRB1RE+C1C2L+RB2T1VCCRB1RE+C L+RB2L

25、1L2電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式21210,21CCCCCLCfMLLLLCf2,21210返回LC振蕩器返回信號(hào)發(fā)生電路非正弦波振蕩器 滯廻比較器加延時(shí)環(huán)節(jié) 改變時(shí)間常數(shù)RC改變頻率 改變VR改變頻率(壓控振蕩) R并聯(lián)D充放電時(shí)間不同占空比不同R2+-+vO1R1RDZvRCvO2返回V+VVo+VovO1vO2vO1積分石英晶體振蕩器 石英晶體振蕩器特性 石英晶體振蕩電路 工作于串聯(lián)諧振頻率fS和并聯(lián)諧振頻率fP之間 調(diào)節(jié)C可微調(diào)輸出頻率fO電容性電感性Xff S fPO+-+vOR1XC返回功放電路的特點(diǎn) 大信號(hào)電壓電流大 可輸出交流功率大小 電源效率問(wèn)題(甲類功放乙類功

26、放等) 失真問(wèn)題(甲乙類功放) 器件極限參數(shù) (安全)問(wèn)題返回互補(bǔ)對(duì)稱功放電路 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路,靜態(tài)VA=0 單電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路,靜態(tài)VA=VCC/2 T1 , T2輪流工作,各導(dǎo)電(T/2)180度(乙類) 指標(biāo)計(jì)算vIvO+VCCRLT1T2A-VCCvIvO+VCCRLCLT1T2A+返回乙類功放指標(biāo)計(jì)算 最大不失真輸出功率Pomax 最大電源效率max 最大管耗PTmax 單電源用VCC/2替代公式中VCCLOmORVP22vIvO+VCCRLT1T2A-VCCLCCORVP22maxCCOmEOVVPP2%5 .784maxmax2 . 0OCMPPLCCCMRVI/CCCEOVBV2OETPPP2返回互補(bǔ)對(duì)稱功放返回功率放大電路甲乙類功放 T1組成推動(dòng)(激勵(lì))級(jí)，T2、T4和T3、T5分別構(gòu)成復(fù)合功放管，組成互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)。僅從輸出級(jí)考慮，OTL功率放大器的下限頻率fL主要由偶合電容CL和負(fù)載電阻RL決定 vIvO+VCC2200FIC4T1DC2RW1100k3.9kRLC