集美大学模电总结复习要点

1、_最新模电复习要点详解第一章半导体二极管一 .半导体的基础知识1.半导体 - 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅 Si 、锗 Ge) 。2.特性 - 光敏、热敏和掺杂特性。3.本征半导体 - 纯净的具有单晶体结构的半导体。4. 两种载流子 - 带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5.杂质半导体- 在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P 型半导体 :在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。*N 型半导体 :在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度- 多子浓度决定于杂质浓度

2、，少子浓度与温度有关。*体电阻 - 通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。*转型 - 通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。7.PN 结* PN 结的接触电位差- 硅材料约为0.60.8V ，锗材料约为0.20.3V 。* PN 结的单向导电性 - 正偏导通，反偏截止。8. PN 结的伏安特性精品资料_二 . 半导体二极管*单向导电性- 正向导通，反向截止。*二极管伏安特性- 同结。*正向导通压降- 硅管 0.60.7V ，锗管0.20.3V 。*死区电压 - 硅管 0.5V ，锗管 0.1V 。3.分析方法 - 将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V 阳 &g

3、t;V 阴( 正偏)，二极管导通(短路 );若V 阳 <V 阴 ( 反偏)，二极管截止(开路 )。1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。2) 等效电路法直流等效电路法*总的解题手段- 将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V 阳 >V 阴 ( 正偏 )，二极管导通 (短路 );若 V 阳 <V 阴 ( 反偏 )，二极管截止 (开路 )。*三种模型精品资料_微变等效电路法三 . 稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性- 正常工作时处在PN 结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。第一章重点掌握内容：一、概念1、 半导体：导电性能介于导体和绝缘体

4、之间的物质。2、 半导体奇妙特性：热敏性、光敏性、掺杂性。3、 本征半导体：完全纯净的、结构完整的、晶格状的半导体。精品资料_4、 本征激发：环境温度变化或光照产生本征激发，形成电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。它们在外电场作用下均能移动而形成电流，所以称载流子。5、 P 型半导体：在纯净半导体中掺入三价杂质元素，便形成P 型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，空穴为多数载流子（称多子）而电子为少子。6、 N 型半导体：在纯净半导体中掺入五价杂质元素，便形成 N 型半导体， 使导电能力大大加强，此类半导体，电子为多子、而空穴为少子。7、 PN 结具有单向导电性：P 接正、 N 接负时（称

5、正偏） ， PN 结正向导通， P 接负、 N 接正时（称反偏） ，PN 结反向截止。所以正向电流主要由多子的扩散运动形成的，而反向电流主要由少子的漂移运动形成的。8、 二极管按材料分有硅管(S i 管 )和锗管 (G e 管 )，按功能分有普通管，开关管、整流管、稳压管等。9、 二极管由一个PN 结组成，所以二极管也具有单向导电性：正偏时导通，呈小电阻，大电流，反偏时截止，呈大电阻，零电流。其死区电压：S i 管约 0 。 5V ， Ge 管约为 0 。 1V，其死区电压：Si 管约 0.5V ， Ge 管约为 0.1 V。其导通压降：Si 管约 0.7V ， Ge 管约为 0.2 V。这两

6、组数也是判材料的依据。10 、稳压管是工作在反向击穿状态的：加正向电压时，相当正向导通的二极管。 （压降为 0.7V ，）加反向电压时截止，相当断开。加反向电压并击穿（即满足UUZ）时便稳压为 U Z 。11 、二极管主要用途：整流、限幅、继流、检波、开关、隔离（门电路）等。精品资料_二、应用举例： （判二极管是导通或截止、并求有关图中的输出电压U0 。三极管复习完第二章再判）参考答案： a 、因阳极电位比阴极高，即二极管正偏导通。是硅管。b 、二极管反偏截止。f、因 V 的阳极电位比阴极电位高，所以二极管正偏导通，（将二极管短路）使输出电压为U0 =3V 。 G、因 V1 正向电压为10V

7、，V2 正向电压13V ，使 V2 先导通，（将 V2 短路）使输出电压 U 0=3V ，而使 V1 反偏截止。 h 、同理， 因 V1 正向电压10V 、V2 正向电压为7V ，所以 V1 先导通 （将 V1 短路），输出电压 U 0=0V ，使 V2 反偏截止。（当输入同时为0V 或同时为 3V ，输出为多少，请同学自行分析。）第二章三极管及其基本放大电路一 .三极管的结构、类型及特点1.类型 - 分为 NPN 和 PNP 两种。2.特点 - 基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。二 .三极管的工作原理精品资料_1. 三极

8、管的三种基本组态2. 三极管内各极电流的分配* 共发射极电流放大系数(表明三极管是电流控制器件式子称为穿透电流。3. 共射电路的特性曲线*输入特性曲线- 同二极管。* 输出特性曲线(饱和管压降，用UCES 表示放大区 - 发射结正偏，集电结反偏。截止区 - 发射结反偏，集电结反偏。4. 温度影响精品资料_温度升高，输入特性曲线向左移动。温度升高ICBO 、 ICEO、 IC 以及 均增加。三 .低频小信号等效模型（简化）hie- 输出端交流短路时的输入电阻，常用 rbe 表示；hfe- 输出端交流短路时的正向电流传输比，常用表示；四 . 基本放大电路组成及其原则1. VT 、 VCC 、 Rb

9、 、 Rc 、 C1 、 C2 的作用。2.组成原则 - 能放大、不失真、能传输。五 . 放大电路的图解分析法1. 直流通路与静态分析*概念 - 直流电流通的回路。*画法 - 电容视为开路。*作用 - 确定静态工作点*直流负载线 - 由 VCC=ICRC+U CE 确定的直线。*电路参数对静态工作点的影响1）改变Rb ： Q 点将沿直流负载线上下移动。精品资料_2）改变Rc ： Q 点在 IBQ 所在的那条输出特性曲线上移动。3）改变VCC ：直流负载线平移，Q 点发生移动。2. 交流通路与动态分析*概念 - 交流电流流通的回路*画法 - 电容视为短路,理想直流电压源视为短路。*作用 - 分析

10、信号被放大的过程。*交流负载线 -连接 Q 点和 V CC 点V CC = UCEQ +ICQ R L 的直线。3. 静态工作点与非线性失真（ 1）截止失真*产生原因 - Q 点设置过低*失真现象 -NPN管削顶， PNP 管削底。*消除方法 - 减小 Rb，提高Q。（ 2） 饱和失真*产生原因 - Q 点设置过高*失真现象 -NPN管削底， PNP 管削顶。*消除方法 - 增大 Rb 、减小 Rc 、增大 VCC 。4. 放大器的动态范围精品资料_（ 1） Uopp- 是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。（ 2）范围*当（ UCEQ UCES ）（ VCC UCEQ ）时，受截止失真限制，

11、UOPP=2U OMAX =2I CQRL。*当（ UCEQUCES）（ V UCEQ）时，受饱和失真限制， UOPP=2UOMAX=2 （UCEQUCES）。CC*当（ UCEQ UCES ）（ VCC UCEQ ），放大器将有最大的不失真输出电压。六 . 放大电路的等效电路法1. 静态分析（ 1）静态工作点的近似估算（ 2） Q 点在放大区的条件欲使 Q 点不进入饱和区，应满足RB Rc 。2. 放大电路的动态分析精品资料_* 放大倍数* 输入电阻* 输出电阻七 . 分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1静态分析2动态分析*电压放大倍数精品资料_在 Re 两端并一电解电容Ce 后输入电

12、阻在 Re 两端并一电解电容Ce 后* 输出电阻八 . 共集电极基本放大电路1静态分析2动态分析* 电压放大倍数精品资料_* 输入电阻* 输出电阻3. 电路特点* 电压放大倍数为正，且略小于1，称为射极跟随器，简称射随器。* 输入电阻高，输出电阻低。第三章场效应管及其基本放大电路一 .结型场效应管（JFET）1. 结构示意图和电路符号2. 输出特性曲线（可变电阻区、放大区、截止区、击穿区）精品资料_转移特性曲线UP - 截止电压二 . 绝缘栅型场效应管（ MOSFET ）分为增强型（ EMOS ）和耗尽型（ DMOS ）两种。结构示意图和电路符号精品资料_2. 特性曲线*N-EMOS的输出特性

13、曲线* N-EMOS 的转移特性曲线式中， IDO 是 UGS =2 UT 时所对应的iD 值。* N-DMOS 的输出特性曲线注意： uGS 可正、可零、可负。转移特性曲线上iD =0 处的值是夹断电压UP ，此曲线表示式与结型场效应管一致。三 . 场效应管的主要参数1.漏极饱和电流IDSS2.夹断电压Up3.开启电压UT4.直流输入电阻RGS精品资料_5.低频跨导gm(表明场效应管是电压控制器件)四 . 场效应管的小信号等效模型E-MOS的跨导gm -五 . 共源极基本放大电路1.自偏压式偏置放大电路* 静态分析动态分析若带有 Cs，则2.分压式偏置放大电路精品资料_* 静态分析* 动态分

14、析若源极带有Cs，则六 .共漏极基本放大电路* 静态分析或精品资料_* 动态分析第四章模拟集成电路重点：差动放大电路基本差动放大电路在直接耦合放大电路中提到了零漂的问题，抑制零漂的方法一般有如下几个方面：（ 1）选用高质量的硅管。图基本差动式放大器（ 2）采用补偿的方法，用一个热敏元件，抵消 IC 受温度影响的变化。（ 3）采用差动放大电路。本节详细讨论差动放大器的工作原理和基本性能，如图3.2.1 所示。基本差动式放大器如图所示。T1 、T 2特性相同的晶体管。电路对称，参数也对称，如：VBE1 =VBE2 =VBE ，Rc1 =Rc2 = Rc，精品资料_Rb1 =Rb2=Rb， Rs1

15、=Rs2 =Rs，1=2= ；电路有两个输入端：b 1 端， b 2 端；有个输出端：c1 端， c2 端。在分析电路特性之前，必须熟悉两个基本概念共模信号和差模信号。1. 差放有两输入端，可分别加上输入信号 vs1、vs2若 vs1=-vs2 差模输入信号，大小相等，对共同端极性相反的两个信号，用vsd 表示。若 vs1 =vs2 共模输入信号，大小相等，对共同端的极性相同，按共同模式变化的信号，用 vsc 表示。实际上，对于任何输入信号和输出信号， 都是差模信号和共模信号的合成， 为分析简便，将它们分开讨论。考虑到电路的对称性和两信号共同作用的效果有：vvs1s11111vscvsdvs1

16、vs2vs1vs222222vvs21 v1 vs21 vs11 vs2vvsds2s1222sc22于是，此时相应的差模输入信号为：vsd =vs1 -vs2 差模信号是两个输入信号之差，即vs1 、 vs2 中含有大小相等极性相反的一对信号。共模信号： vsc =(vs1+vs2)/2 共模信号则是二者的算术平均值，即 vs1 、vs2 中含有大小相等，极性相同的一对信号。即对于差放电路输入端的两个任意大小和极性的输入信号vs1 和vs2 均可分解为相应的差模信号和共模输入信号两部分。例：如图所示， vs1 =5mV ， vs2 =1mV ，则 vsd =5-1=4mV ， vsc=0.5

17、(5+1)=3mV。精品资料_也就是说，两个输入信号可看作是vs1vsc1 vsd2vs2vsc1vsd2vs1=5mV 3mV+2mVvs2=1mV -3mV+2mV差模输入信号vsd =4mV和共模输入信号vsc =3mV 叠加而成。图 差动式放大电路2差模信号和共模信号的放大倍数放大电路对差模输入信号的放大倍数称为差模电压放大倍数AVD ： AVD =vo/vsd 。放大电路对共模输入信号的放大倍数称为共模电压放大倍数AVC ： AVC =vo/vsc。在差、共模信号同存情况下，线性工作情况中，可利用叠加原理求放大电路总的输出电压 vo 。vo =AVD vsd+AVC vsc例：设有一

18、个理想差动放大器，已知：vs1 =25mV ， vs2 =10mV ， AVD =100 ， AVC =0 。差模输入电压vsd =_mV ；共模输入电压vsc=_mV ；输出电压vo=_mV 。答案vsd =vs1 -vs2 =15mVvsc=( vs1 +vs2 )/2=35/2=17.5mV， vo=AVD vsd +AVC vsc=100 ×15+0 ×17.5=1500mV精品资料_差放电路的工作原理1静态分析， 因没有输入信号， 即 vs1= vs2 =0时，由于电路完全对称：ic1ic2ii c2Rc1ic1Rc2 ic2vovc1vc20所以输入为0 时，输

19、出也为 0。图 3.2.3差动式放大电路2. 加入差模信号时，即 vs1vs2vsd 。2从电路看： vb1增大使得 ib1增大，使 ic1 增大使得 vc1 减小。 vb2减小使得 ib2 减小，又使ic2 减小，使得vc2 增大。由此可推出：vo =vc1 -vc2=2 v（ v 为每管变化量） 。若在输入端加共模信号，即vs1 =vs2 。由于电路的对称性和恒流源偏置，理想情况下，vo =0 ，无输出。这就是所谓“差动”的意思：两个输入端之间有差别，输出端才有变动。3. 在差动式电路中，无论是温度的变化，还是电流源的波动都会引起两个三极管的ic及 vc 的变化。这个效果相当于在两个输入端

20、加入了共模信号，理想情况下，vo 不变从而抑制了零漂。 当然实际情况下，要做到两管完全对称和理想恒流源是比较困难的，但输出漂移电压将大为减小。综上分析， 放大差模信号，抑制共模信号是差放的基本特征。通常情况下， 我们感兴趣的是差模输入信号，对于这部分有用信号，希望得到尽可能大的放大倍数；而共模输入信号可能反映由于温度变化而产生的漂移信号或随输入信号一起进入放大电路的某种干扰信号，对于这样的共模输入信号我们希望尽量地加以抑制，不予放大传送。 凡是对差放两管基极作精品资料_用相同的信号都是共模信号。常见的有：（ 1）vi1 不等于 - vi2 ，信号中含有共模信号； （ 2）干扰信号 （通常是同时

21、作用于输入端） ；（ 3）温漂。i c1i c2i ci2vc1vc2VCCi c Rc静态估算：icii b1i b2i b2vb1vb2ib Rs差放电路的动态分析差放电路有两个输入端和两个输出端。同样，输出也分双端输出和单端输出方式。组合起来，有 4 种连接方式：双端输入双端输出、双入单出、单入双出、单入单出。1双入双出（ 1）输入为差模方式：vS1vS2vsd，若 ic1上升，而 ic2下降。电路完全对称时，则 |2ic1 | =| ic2 |因为 I 不变，因此ve =0 （ vo1=vc1， vo2 =vc2 ）。AVDvovo1vo22vo1vo1Rcvsdvs1vs22vs1v

22、s1Rsrbe即 AVC =A1（共发射单管放大电路的放大倍数） 。有负载 RL 时AVD 'RL 'Rsrbe（ RL 'Rc / RL / 2）精品资料_图差动放大器共模输入交流通路及其等效电路因为 RL 的中点是交流地电位，因此在其交流通路中，电路中线上各点均为交流接地，由此可画出信号的交流通路如图所示，由上面的计算可见，负载在电路完全对称，双入双出的情况下，AVD =A1，可见该电路使用成倍的元器件换取抑制零漂的能力。差模输入电阻Ri从两个输入端看进去的等效电阻Ri=2 rbe 。差模输出电阻Ro 的值为 Ro=2 RcRo、 Ri 是单管的两倍。（ 2）输入为

23、共模方式：vs1 =vs2 ，此时变化量相等，vc1 =vc2AVCvovo1 vo2vc1vc20vscvscvsc实际上，电路完全对称是不容易的，但即使这样，AVC 也很小，放大电路的抑制共模能力还是很强的。2双入单出对于差模信号：由于另一三极管的c 极没有利用，因此vo 只有双出的一半。11RL'AVDA12 2 Rs rbe（ RL ' Rc / RL ）差模输入电阻：精品资料_由于输入回路没变，Ri=2 r be差模输出电阻：Ro=Rc1 。对于共模信号，因为两边电流同时增大或同时减小，因此在e 处得到的是两倍的ie 。ve=2 ieRe ，这相当于其交流通路中每个射

24、极接2Re 电阻。（Re 恒流源交流等效电阻）vo1AVCvscRL 'Rsrbe(1)2ReRL '2 Re当 Re 上升，即恒流源越接近理想的情况，AVC 越小，抑制共模信号能力越强。3单入双出、单出若 vs1=vi 0，则 ic1 增大，使 ie1 也增大， ve 增大。由于 T2 的 b 级通过 Rs 接地，如图 所示， 则 vBE2 =0- ve=-ve，所以有 vBE2 减小， ic2 也减小。 整个过程， 在单端输入vs 的作用下，两 T 的电流为ic1 增加， i c2 减少。所以单端输入时，差动放大的T 1、T 2 仍然工作在差动状态。图Re 为等效电阻图 单

25、端输入、双端输出电路从另一方面理解：s1 =i，s2 =0 将单端输入信号分解成为一个差模信号vsd 和共模信号v vvvsdvs1vs2vivsc(vs1vs2 )vivsc22精品资料_将两个输入端的信号看作由共模信号和差模信号叠加而成，即：vscvsdvivivs1222vscvsdvivivs2222电路输出端总电压为：vo=AVC vsc+AVD vsd经过这样的变换后，电路便可按双入情况分析：AVC，RL0 AVDRsrbe（ 1）如为双端输出，则似双入双出中分析：(RLRc / 0.5RL )voAVD vsdAVD vi即可看为单入双出时的输出vo 与双入双出相同。（ 2）如为

26、单端输出（设从T 1，c 极输出），则似双入单出中分析AVCRsRL ' RL'rbe (1)2Re2Re(RL 'Rc / RL )AVDRL2(Rsrbe )voAVD vsdAVD viAVC viAVC vsc2（ 3）差模输入电阻：当 Re 很大时（开路） ，可近似认为Ri 与差动输入时相似Ri2 rbe（ 4）输出电阻：双出： Ro=2Rc单出： Ro=Rc注：对于单入单出的情况，从T 1 的 c 极输出，和从T2 的 c 极输出时输入，输出的相位关系是不同的。从 T 1 的 c 极输出如图所示。设 vi 的瞬时极性大于零，则ic1 增大， vc1 减小，所

27、以输出与输入电压相位相反，所以精品资料_AVD <0 。从 T 2 的 c 极输出如图所示。设 vi 的瞬时极性大于零，则 ic1 增大， ve 增大，使得 vBE2 减小，所以 ic2 减小， vc2 增大，输入输出相位相同。所以 AVD >0 。由以上分析可知在单入单出差放电路中，如果从某个三极管的b 极输入，然后从同一个 T 的 c 极输出， 则 vo 和 vi 反相；如果从另一T 的 c 极输出， 则 vo 和 vi 同相。顺便提一下，在单出的情况下，常将不输出的三极管的Rc 省去，而将T 的 c 极直接接到电源VCC 上。图从 T 1 的 c 极输出图 从 T2 的 c

28、极输出共模抑制比共模抑制比KCMR 是衡量差放抑制共模信号能力的一项技术指标。定义：KCMR| AVD |AVC有时用分贝数表示：K CMR201g | AVD | dBAVCAVD 越大， AVC 越小，则共模抑制能力越强，放大器的性能越优良，所以K 越大越好。在差放电路中，若电路完全对称，如图所示，则有：精品资料_图基本差动放大电路在共模输入时的交流通路（ 1）双端输出时， KCMR 趋于无穷（ AVC 0 ）。（ 2）单端输出时，K CMR | AVD| ReAVCRs rbe由此得，恒流源的交流电阻Re 越大， K 越大，抑制共模信号能力越强。voAVD vsdAVC vscAVD vsdAVDvscKAVD vsd (1vsc / vsd )K CMR由此知，设计放大器时，必须至少使KCMR >vsc/vsd 。例如：设 KCMR =1 000 ， vsc=1mV ，vsd =1 V，则 vsc / vsd1。K CMR这就是说，当 K=1000 时，两端输入信号差为1V 时所得输出 vo 与两端加同极性信号1mV 所得输出 vo 相等。若 KCMR =10 000 ，则后项只有前项1/10 ，再一次说明 K 越大，抑制共模信号的能力越强。例题一设长尾式差放电路中，c =30k ，Rs=5k ，Re=20k ，VCC =V