模擬電子技術(shù)(注冊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、直流負載和交流負載(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 2.4了解反饋概念、類型和極性；電壓串聯(lián)負反饋分析計算 2.5了解正負反饋特點；其他類型分析；對性能影響；自激原因和條件 2.6了解消除自激方法，去耦電路3集成運算放大器及其應(yīng)用 3.1掌握放大電路計算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，靜動態(tài)計算，輸入輸出相位關(guān)系，集成參數(shù)含義 3.2掌握集成運放特點和組成；了解多級放大的耦合方式；零漂抑制

2、原理；了解復(fù)合管的正確接法及等效參數(shù)計算；恒流源作有源負載和偏置電路3集成運算放大器及其應(yīng)用 3.3了解多級放大器的頻率響應(yīng) 3.4掌握理想運放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法；反相、同相、差動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掌握實際運放電路的分析；了解對數(shù)和指數(shù)運算電路工作原理，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偶關(guān)系、特性5信號發(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；了解互補推挽功放電路工作原理，輸出功率和轉(zhuǎn)換功率計算 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)返回載流子運動與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 擴散-多子濃度差產(chǎn)生的載流子定向運動 漂移-少子受電場作用產(chǎn)生的定向運動 PN結(jié)-擴散與漂移動態(tài)平衡(勢壘,耗盡層)PN空間電荷區(qū)漂移擴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)工作點及其估算 1.直

6、流通路和直流負載 直流通路-直流電流流通路徑(電容開路) 直流負載-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)工作點處線性展開，適合小信號分析返回圖解分析法 直流負載線直線 交流負載線過點斜率等于-1/RL直線vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流負載線交流負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態(tài)指標 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 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 電壓放大器主要技術(shù)指標有： 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 放大器對信號源而言是一負載，用ri等效 對負載RL而言，放大器等效為信號源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）和負反饋（使凈輸入減?。?直流反饋（穩(wěn)定工作點）和交

10、流反饋（改善交流特性） 局部反饋（影響局部性能）和級間反饋（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 反饋一般表達式： Af=A/(1+AF)基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)+FAfXdiXoXiX1。電壓串聯(lián)負反饋2。電流串聯(lián)負反饋3。電壓并聯(lián)負反饋4。電流并聯(lián)負反饋返回反饋框圖電壓串聯(lián)負反饋 共集放大器，同相比例運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)負反饋分

11、析計算 電路分析：1。兩級電容耦合NPN放大電路（負電源）2。級間反饋元件引入電壓串聯(lián)反饋3。瞬時極性判定為負反饋4。反饋信號是RE1上電壓Vf正比于輸出電壓Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf =4.7kvOvI10F10F10F100F33F-VCCRE1T1T2S深度負反饋分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf = (RE1+Rf)/RE1返回1電壓串聯(lián)負反饋返回2放大電路基礎(chǔ)電壓并聯(lián)負反饋 集基偏置電路，反相比例運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)負反饋基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)FAOIiVfVdiVfoGGioGFVIFFAAVIA11ofIFVLGFiLoioVFRAVRIVVA返回電流并聯(lián)負反饋 電流并聯(lián)負反饋電路基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)FAoIiIfIdiIfoIIIIioIFIIFFAAIIA11oIfIFISLIFSiLoSoVSFRRARIRIVVA返回電壓并聯(lián)負反饋電路電流串聯(lián)負反饋電路電流并聯(lián)負反饋電路負反饋對放大電路性能影響 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返回差動放大器基本概念 直流放大器零漂問題 差模(輸入)信號vi1= -vi2 = vid /2 共模(輸入)信號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 )/ 2零漂問題和抑制零漂的差動原理 采用直接耦合以放大極低頻率及直流信號。但因溫度變化前級

14、工作點狀態(tài)變化被后級作為信號而加以放大,造成零輸入而非零輸出現(xiàn)象零點漂移 利用差動原理可抑制零漂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放典型差放動態(tài)和靜態(tài)分析 長尾電路和帶恒流源差放靜態(tài)計算 典型差放動態(tài)計算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcEWCCEWbBECCEC2RRV)2R)(R(1R)(V)(V(1IIBECCCCECCEVRIVVVVvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi

15、2RbARbRcRcRb2Rb1T3EBE3CCb2b1b2E1C3)/RVVRRR(2II返回典型差放動態(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返回差放動靜態(tài)分析返回集成運放)2)1

16、 (221WbebiidRrRRR集成運放主要參數(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等返回集成運放特點和組成 特點：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載 四部分組成：差動輸入級，中間電壓放大級，（功率）輸出級和偏置電路 新舊符號+-+vPvNvO+-vPvNvO返回恒流源電路 恒流源具有靜態(tài)電阻小動態(tài)電阻大的特點

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返回理想運算放大器及其分析法 理想運放條件： AVO，Ri ， Ro 0，KCMR，BW 運放線性應(yīng)用特點： VP=VN，Ii=0 ， “虛短”+-+vPvNvO)(NPVOOVVA

18、V返回反相比例運算 因為Ii=0，所以VP=0 因為VN=VP=0，所以N點地電位“虛地” R平衡電阻+-+vivORR1RFI1IiIF11RvIi1IIFiFFFOvRRIRv1FRRR/1返回同相比例運算 因為Ii=0，所以VP=vi 因為運放輸入端電流為0，所以反相端“虛斷” R平衡電阻FRRR/1返回+-+vivORR1RFIiiPvvOFNvRRRv11iFOvRRRv11差動運算 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，時間常數(shù)=RC要大于T vi=E，Vo=0時+-+vivORCii)0(110CtitiCVdtvRCdtiCv)0(10otiCoVdtvRCvvtRCEvotvivoRC越大三角波幅度越小返回微分電路 微分電路時間常數(shù)=RC要小于T/2+-+vivORCiiiCvvqvCCdtdvCdtdqiiidtdvRCRiviiOtvivo返回對數(shù)、反對數(shù)運算 對數(shù)運算+-+vivORiEiFTbeTbeVvESVvESEeIeIi/) 1(TiVvESEOeRIRiv/ 反對數(shù)運算+-+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 乘法器應(yīng)用注意負反饋,運放線性應(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對幅頻特性影響 Q=0.707時有最大平坦通頻帶 衰減特性40dB/10倍頻程 Q越大峰值越大A00.707A0HQ=5Q=2Q=0.707Q=0.5返回信號處理電路返回二階低通濾波器比較器及其傳輸特性

22、 運放開環(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處理電路遲滯比較器波形變換 電壓增大時與V+比較 電壓減小時與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處理電路自激振蕩條件 自激振蕩-無輸入

23、信號電路自動輸出一定頻率和幅度的信號 正弦波振蕩器-輸出為正弦信號的振蕩器 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)化為瞬時極性(正反饋) 變壓器反饋LC振蕩器 三點式振蕩器(結(jié)構(gòu)判別)T1VCCRB1RE+C1C2L* *+RB2A =0(共基),F =021210,21CCCCCLCf返回三點式振蕩器 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電容三點式電容三點式電感三點式電感三點式21210,21CCCCCLCfMLLLLCf2,21210返回LC振蕩器返回信號發(fā)生電路非正弦波振蕩器 滯廻比較器加延時環(huán)節(jié) 改變時間常數(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 大信號電壓電流大 可輸出交流功率大小 電源效率問題(甲類功放乙類功

26、放等) 失真問題(甲乙類功放) 器件極限參數(shù) (安全)問題返回互補對稱功放電路 雙電源互補對稱功放電路,靜態(tài)VA=0 單電源互補對稱功放電路,靜態(tài)VA=VCC/2 T1 , T2輪流工作,各導(dǎo)電(T/2)180度(乙類) 指標計算vIvO+VCCRLT1T2A-VCCvIvO+VCCRLCLT1T2A+返回乙類功放指標計算 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返回互補對稱功放返回功率放大電路甲乙類功放 T1組成推動(激勵)級，T2、T4和T3、T5分別構(gòu)成復(fù)合功放管，組成互補對稱輸出級。僅從輸出級考慮，OTL功率放大器的下限頻率fL主要由偶合電容CL和負載電阻RL決定 vIvO+VCC2200FIC4T1DC2RW1100k3.9kRLC