模電基礎(chǔ)知識

模擬電路基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料一、填空題在P型半導(dǎo)體中，多數(shù)載流子是（空隙），而少數(shù)載流子是（自由電子）。在N型半導(dǎo)體中，多數(shù)載流子是（電子），而少數(shù)載流子是（空隙）。當(dāng)PN結(jié)反向偏置時，電源的正極應(yīng)接（N）區(qū)，電源的負(fù)極應(yīng)接（P）區(qū)。當(dāng)PN結(jié)正向偏置時，電源的正極應(yīng)接（P）區(qū)，電源的負(fù)極應(yīng)接（N）區(qū)。4.1、 完全純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體，當(dāng)摻入五價微量元素便形成N型半導(dǎo)體，其電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。當(dāng)摻入三價微量元素便形成P型半導(dǎo)體，其空穴為多子，而電子為少子。42二極管的正向電流是由多數(shù)載流子的擴散運動形成的，而反向電流則是由少子，?、的漂移運動形成的。4.3、二極管有一個PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，它的主要特性有：摻雜性、熱敏性、光敏性?？勺鏖_關(guān)、整流、限幅等用途。硅二極管的死區(qū)電壓約為0.5V，導(dǎo)通壓降約為0.7V,鍺二極管的死區(qū)電壓約為0.1V、導(dǎo)通壓降約為0.2V。三極管具有三個區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)，所以三極管工作有三種狀態(tài):工作狀態(tài)、飽和狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)，作放大用時，應(yīng)工作在放大狀態(tài)，作開關(guān)用時，應(yīng)工作在截止、飽和狀態(tài)。5.1、 三極管具有二個結(jié)：即發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。飽和時：兩個結(jié)都應(yīng)正偏；截止時：兩個結(jié)都應(yīng)反偏。放大時：發(fā)射結(jié)應(yīng)（正向）偏置，集電結(jié)應(yīng)（反向）偏置。5.2、三極管放大電路主要有三種組態(tài)，分別是：共基極電路、共集電極電路、共發(fā)射極電路。共射放大電路無電壓放大作用，但可放大電流。共基極放大電路具有電壓放大作用，沒有倒相作用。且共基接法的輸入電阻比共射接法低.5.3、共射電極放大電路又稱射極輸出器或電壓跟隨器，其主要特點是電壓放大倍數(shù)小于近似于1、輸入電阻很大、輸出電阻很小。5.4單管共射放大電路中，1?交直流并存，2.有電壓放大作用，3,有倒相作用。5.5微變等效電路法適用條件：微小交流工作信號、三極管工作在線性區(qū)。5.6圖解法優(yōu)點：1.即能分析靜態(tài)，也能分析動態(tài)工作情況；2.直觀形象；3.適合分析工作在大信號狀態(tài)下的放大電路。缺點：1.特性曲線存在誤差；2.作圖麻煩，易帶來誤差；3.無法分析復(fù)雜電路和高頻小工作信號。5.7微變等效電路法優(yōu)點：1.簡單方便；2.適用于分析任何基本工作在線性范圍的簡單或復(fù)雜的電路。缺點：1.只能解決交流分量的計算問題；2.不能分析非線性失真；3.不能分析最大輸出幅度。根據(jù)理論分析，PN結(jié)的伏安特性為i=i（慕-1），其中is被稱為（反向飽和）電流，在室溫下ut約等于（26mV）。BJT管的集電極、基極和發(fā)射極分別與JFET的三個電極（漏極）、（柵極）和（源極）與之對應(yīng)。7.1.場效應(yīng)管是電壓控制元件，三極管是電流控制元件。場效應(yīng)管輸入電阻非常高，三極管輸入電阻較小。場效應(yīng)管噪聲小，受外界溫度及輻射的影響小，存在零溫度系數(shù)工作點。場效應(yīng)管的制造工藝簡單，便于集成。存放時，柵極與源極應(yīng)短接在一起。焊接時，烙鐵外殼應(yīng)接地。7.2共漏極放大電路又稱源極輸出器或源極跟隨器。7.3多級放大電路的耦合方式：阻容耦合，優(yōu)點:各級Q點相互獨立，便于分析、設(shè)計和調(diào)試。缺點：不易放大低頻信號無法集成。直接耦合，優(yōu)點:可放大交流和直流信號;便于集成。缺點：各級Q點相互影響;零點漂移較嚴(yán)重。變壓器耦合，優(yōu)點：有阻抗變換作用，各級靜態(tài)工作點互不影響。缺點：不能放大直流及緩慢變化信號；笨重；不易集成。7.4由于放大電路對不同諧波成分的放大倍數(shù)的幅值不同，導(dǎo)致uo的波形產(chǎn)生的失真，稱為幅頻失真。由于不同諧波通過放大電路后產(chǎn)生的相位移不同，造成uo波形產(chǎn)生的失真，稱為相頻失真。頻率失真是由于放大電路對不同頻率的信號響應(yīng)不同而產(chǎn)生的；而非線性失真是由放大器件的非線性特性產(chǎn)生的。7.5根據(jù)fB的定義，所謂共射截止頻率，并非說明此時三極管已經(jīng)完全失去放大作用，而只是共射電流放大系數(shù)的幅頻特性下降了3dB。特征頻率：|B|值下降到1時的頻率,用符號fT表示。特征頻率是三極管的一個重要參數(shù)，當(dāng)f>fT時，三極管已失去放大作用，所以，不允許三極管工作在如此高的頻率范圍。7.6通常將 值? 下降為低頻時a0的0.707倍時的頻率定義為共基截a=Q-jr止頻率，用符號fa.1+jf表示。三極管的頻率參數(shù)也是選用三極管的重要依據(jù)a之一。通常，在要求 通頻帶比較寬的放大電路中，應(yīng)該選用高頻管，即頻率參數(shù)值較高的三極管。如對通頻帶沒有特殊要求，則可選用低頻管。多級放大由1 11 ^1 f*1.“f2+f2+…+f2Ti *1.1I 1 1 1 JL7L17L2JLn中=中+中+..叩=云中 fH 51f2 fn1 2nk=1k路總的相位移為： 上線頻率下線頻率7.7功放電路中電流、電壓比較大；輸出功率Po盡可能大。即注意提高電路的效率（？）；電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真;電路工作于大信號狀態(tài)，功放管的非線性不可忽略，宜采用圖解分析法。晶體管工作于乙類或甲乙類方式。甲類工作狀態(tài)：晶體管在輸入信號的整個周期都導(dǎo)通，靜態(tài)IC較大，波形好，管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)：晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真，管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)：晶體管導(dǎo)通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用。變壓器耦合功率放大電路一乙類推挽電路，單電源供電，笨重，效率低，高、低頻特性差。OTL電路（接地），單電源供電，存在交越失真，需要大電容（幾千微法），大電容特性不穩(wěn)定，電路低頻特性差，不易集成。OCL電路（接-Vcc），雙電源供電，效率高，低頻特性好，省去了大電容，既改善了低頻響應(yīng)，又有利于實現(xiàn)集成化，應(yīng)用更為廣泛。如果靜態(tài)工作點失調(diào)或電路內(nèi)元器件損壞，將造成一個較大的電流長時間流過負(fù)載，可能造成電路損壞。為了防止出現(xiàn)此種情況，實際使用的電路中，常常在負(fù)載回路接入熔斷絲作為保護措施。BTL電路：單電源供電，低頻特性好；雙端輸入雙端輸出，管子多、損耗大，效率低。7.8復(fù)合管組成原則：電流方向一致，電壓極性正確，即前后兩個三極管均為發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，使兩管都工作在放大區(qū)。在放大器中，為穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)采用（電壓取樣）負(fù)反饋，為穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)采用（電流取樣）負(fù)反饋。在負(fù)反饋放大器中，為提高輸入電阻，應(yīng)采用（串聯(lián)一電壓求和）負(fù)反饋，為降低輸出電阻，應(yīng)采用（電壓取樣）負(fù)反饋。放大器電路中引入負(fù)反饋主要是為了改善放大器（的電性能）。在BJT放大電路的三種組態(tài)中，（共集電極）組態(tài)輸入電阻最大，輸出電阻最小。（共射）組態(tài)即有電壓放大作用，又有電流放大作用。在BJT放大電路的三種組態(tài)中，（共集電極）組態(tài)的電壓放大倍數(shù)小于1,（共基）組態(tài)的電流放大倍數(shù)小于1。差分放大電路的共模抑制比Kcmr=（20lg壽），通常希望差分放大電路的共模抑制比越（大）越好，電路的抗干擾能力就強.差分電路的主要作用：抑制零點漂移。從三極管內(nèi)部制造工藝看，主要有兩大特點，一是發(fā)射區(qū)（高摻雜），二是基區(qū)很（?。┎诫s濃度（最低）。14.1電流源電路有比例型電流源、鏡像電流源、多路電流源及二極管溫度補償電路等。在差分放大電路中發(fā)射極接入長尾電阻后，它的差模放大倍數(shù)勺將（不變），而共模放大倍數(shù)A將（減?。材Ｒ种票葘ⅲㄔ龃螅?。C多級級聯(lián)放大器中常用的級間耦合方式有（阻容），（變壓器）和（直接）耦合三種。直接耦合放大器的最突出的缺點是（零點漂移）。次缺點：各級工作點互相影響18，集成運放主要由（輸入級），（中間放大級），（輸出級）和（偏置電路）4部分組成。BJT三極管的直流偏置電路通常有（固定基流）電路和（分壓式）電路兩種。 1 、一負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式%=廠株，當(dāng)|1+AF|>1時，這種反饋稱為（負(fù)反饋）；當(dāng)|1+AF|v1時，這種反饋稱為（正反饋）。牝0，將這種現(xiàn)象稱為（虛短）。集成運放兩個輸入端之間的電壓通常接近0牝0，將這種現(xiàn)象稱為（虛短）。+ -22、 集成運放兩個輸入端的電流通常接近0,即i=i牝0，將這種現(xiàn)象稱為（虛斷）。U-=U+=0這種現(xiàn)象稱為（虛地）.反相比例運算電路：電路是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，理想情況下，反相輸入端“虛地”，共模輸入電壓低,|Auf|可大于1、等于1或小于1,電路的輸入電阻不高，輸出電阻很低.同相比例運算電路：電路是一個深度的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路?！疤摱獭?，不“虛地”，共模輸入電壓高。U0與Ui同相，Auf大于1或等于1。輸入電阻高，輸出電阻低。差分比例運算電路:共模輸入電壓高，“虛短”，但不“虛地”。輸入電阻不高，輸出電阻低，元件對稱性要求高。反相輸入求和電路：優(yōu)點：調(diào)節(jié)靈活方便；共模電壓很??；實際工作中應(yīng)用廣泛。同相輸入求和電路、積分電路，應(yīng)用：波形變換、移相。微分電路，應(yīng)用：波形變換、移相。22.1由于集成運放的輸入級通常由差分放大電路組成，因此一般具有兩個輸入端和一個輸出端。共模抑制比Kcmr用以衡量集成運放抑制溫漂的能力。KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。集成運放的基本組成:輸入級（克服零點漂移）、中間級（提供電壓放大倍數(shù)）、輸出級（提供負(fù)載所需功率及效率）、偏置電路（向各放大級提供合適的偏置電流）22.2偏置電路類型1.鏡像電流源，優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，有溫度補償作用。2、比例電流源，優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，有溫度補償作用。缺點:Vcc變化時，IC2按同樣規(guī)律變化；無法產(chǎn)生微安極電流。3、微電流源，在鏡像電流源的基礎(chǔ)上接入電阻Re。優(yōu)點：1）VCC變化時，RE負(fù)反饋的作用，IC2變化很小，提高了恒流源對電源變化的穩(wěn)定性；2）溫度升高時，UBE1下降，對IC2增加有抑制作用，提高了恒流源對溫度變化的穩(wěn)定性；3）RE引入了電流負(fù)反饋，輸出電阻增大。22.3長尾式差分放大電路：引入共模負(fù)反饋，降低單管零點漂移，提高了共模抑制比。補償Re上的直流壓降，提供靜態(tài)基極電流。恒流源式差分放大電路：用恒流三極管代替阻值很大的長尾電阻Re，既可有效抑制零漂，又便于集成。恒流源式差放的交流通路與長尾式電路的交流通路相同，二者的差模電壓放大倍數(shù)、差模輸入電阻和輸出電阻均相同。單端輸入、單端輸出：抑制零漂能力較強,可使輸入、輸出電壓反相或同相。集成運放的輸出級基本上都采用各種形式的互補對稱電路，為了避免產(chǎn)生交越失真，實際上通常采用甲乙類的OCL或OTL互補對稱電路。22.4專用型集成運放的特點：高精度型、低功耗型、高阻型、高速型、高壓型、大功率型。23、 功率放大器對指標(biāo)的要求：輸出功率要大、效率要高、管耗要小、失真要小。所以，工作在甲乙類狀態(tài)的互補對稱功放電路,既可以獲得較大的功率、較高的效率，又可以消除乙類放大時所產(chǎn)生的交越失真。23.1集成功放優(yōu)點，主要有溫度穩(wěn)定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失真較小等，還可以將各種保護電路也集成在芯片內(nèi)部，使用更加安全。集成功放從用途劃分，有通用型功放和專用型功放。從芯片內(nèi)部的構(gòu)成劃分，有單通道功放和雙通道功放。從輸出功率劃分，有小功率功放和大功率功放。24、 反饋：將放大電路的輸出量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部，通過一定的方式，反送到輸入回路中。正反饋：引入的反饋信號增強了外加輸入信號的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)提高。負(fù)反饋：引入的反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)降低。判斷方法：瞬時極性法。直流反饋：反饋信號中只包含直流成分。交流反饋：反饋信號中只包含交流成分。電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓，與輸出電壓成正比。電流反饋：反饋信號取自輸出電流，與輸出電流成正比。判斷方法：可假設(shè)將輸出端交流短路（即令輸出電壓等于零），若反饋信號不復(fù)存在，則為電壓反饋，否則就是電流反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電流形式求和。24.1、 直流負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定工作點，交流負(fù)反饋的作用是改善放大器的性能：如減少非線性失真；提高電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度；擴展通頻帶。電壓負(fù)反饋還可減少輸出電阻、穩(wěn)定輸出電壓；電流負(fù)反饋可以提高輸出電阻、穩(wěn)定輸出電流；而串聯(lián)負(fù)反饋可以提高輸入電阻；并聯(lián)負(fù)反饋可以減小輸入電阻。其1+AF稱反饋深度。串聯(lián)負(fù)反饋可提高輸入電阻。并聯(lián)負(fù)反饋降低輸入電阻。24.2、 負(fù)反饋有四種類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋；電壓反饋可減小輸出電阻，從而穩(wěn)定輸出電壓。電壓并聯(lián)負(fù)反饋；電流串聯(lián)負(fù)反饋；電流反饋可增大輸出電阻，從而穩(wěn)定輸出電流。電流并聯(lián)負(fù)反饋。串聯(lián)反饋可增大輸入電阻。并聯(lián)反饋可減小輸入電阻。24.3、 對集成運算放大器反饋類型的經(jīng)驗判斷方法是：當(dāng)反饋元件（或網(wǎng)絡(luò)）搭回到反相輸入端為負(fù)反饋；搭回到同相輸入端為正反饋。當(dāng)反饋元件（或網(wǎng)絡(luò)）搭回到輸入端為并聯(lián)反饋，搭回到輸入端的另一端為串聯(lián)反饋。當(dāng)反饋元件（或網(wǎng)絡(luò)）搭在輸出端為電壓反饋，否則為電流反饋。而一般的判斷方法：若反饋信號使凈輸入減少，為負(fù)反饋，反之為正反饋。（用瞬時極性判斷）若滿足Ui=Uid+Uf為串聯(lián)反饋，滿足Ii=Iid+If為并聯(lián)反饋。若反饋信號正比輸出電壓，為電壓反饋，反饋信號正比輸出電流，為電流反饋。24.4負(fù)反饋對放大電路性能的影響:提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、減小非線性失真和抑制干擾、展寬頻帶、改變BW?（1+,4F）BW輸入電阻和輸出電阻。什么' 是集成運算放大器？答：集成的、高增益、高輸入電阻、低輸出電阻的、直接耦合的、多級放大電路。什么是零點漂移？產(chǎn)生的主要原因是什么？答：輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，溫度變化引起。常用的抑制零漂措施:引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定Q點、利用熱敏元件補償放大管的溫漂、利用差分放大電路。27.衡量一個電路抑制零點漂移的能力的指標(biāo)是什么？答：共模抑制比在信號處理電路中，當(dāng)有用信號頻率低于10Hz時，可選用？低通濾波器；有用信號頻率高于10kHz時，可選用？高通濾波器；希望抑制50Hz的交流電源干擾時，可選用？帶阻濾波器；有用信號頻率為某一固定頻率，可選用？帶通濾波器。產(chǎn)生自激振蕩條件是：常用的校正措施：電容校正（又稱為主極點校正），降低放大電路的主極點頻率，來破壞自激振蕩的條件此方法簡單方便，但通頻帶將嚴(yán)重變窄。RC校正，將使通頻帶變窄的程度有所改善，即改善了高頻響應(yīng)校正網(wǎng)絡(luò)應(yīng)加在極點頻率最低的放大級（時間常數(shù)最大）30.放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件°f="/『切^=ui可表示為所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：AF=1（帶點）。負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：AF=-1（帶點），兩種情況下反饋的極性不同31.正弦波振蕩電路的組成：放大電路：實現(xiàn)能量控制。選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率。正反饋網(wǎng)絡(luò)：使輸入信號等于反饋信號。穩(wěn)幅電路：使輸出信號幅值穩(wěn)定。分類：RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路、石英晶體正弦波振蕩電路。32.RC正弦波振蕩電路：RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路（文氏電橋振蕩電路），負(fù)反饋的作用：改善振蕩波形，減小放大電路對選頻特性的影響，提高振蕩電路的帶負(fù)載能力。調(diào)頻方便，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅電路，輸出波形良好。RC移相式振蕩電路:電路結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟;選頻較差，調(diào)頻不方便，輸出波形較差，適用于頻率固定,波形要求不高的輕便測試設(shè)備中。雙T選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路：特點：選頻特性好，輸出信號的頻率穩(wěn)定性較高，應(yīng)用較廣泛，但調(diào)頻困難，適用于產(chǎn)生單一頻率的振蕩波形。以上三種電路的振蕩頻率均與RC成反比，一般用來產(chǎn)生幾赫~幾百千赫的低頻信號。33.LC正弦波振蕩電路：電路的品質(zhì)因數(shù)Q愈大，選頻特性愈好。變壓器反饋式振蕩電路、變壓器反饋式振蕩電路、電感三點式振蕩電路、電容三點式振蕩電路、電容三點式改進電路。并聯(lián)型石英晶體振蕩電路、串聯(lián)型石英晶體振蕩電路。矩形波發(fā)生電路：RC充放電回路、滯回比較器。滯回比較器的兩種不同輸出使RC電路進行充電或放電，電容上的電壓將升高或降低，電容上的電壓又作為滯回比較器的輸入電壓，從而使RC電路由充電過程變?yōu)榉烹娺^程或相反，如此反復(fù)，在滯回比較器的輸出端可得到矩形波。三角波發(fā)生電路：滯回比較器、積分電路。在積分電路的輸出端得到三角波。鋸齒波發(fā)生電路：在三角波發(fā)生電路基礎(chǔ)上，用VD1、VD2和rw代替原來的積分電阻，使充電和放電回路分開，即成為鋸齒波發(fā)生器。單相整流電路：對直流電源的主要要求：能夠輸出不同電路所需要的電壓和電流；直流輸出電壓平滑，脈動成分??；輸出電壓的幅值穩(wěn)定；交流電變換成直流電時的轉(zhuǎn)換效率高。直流電源一般包括四個組成部分，即電源變壓器、整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓。濾波器：盡可能地將單向脈動電壓中的脈