模拟电路技术基础期中复习

模拟电路技术基础期中复习21绪论一、电子电路中的信号：模拟信号和数字信号二、放大电路性能指标：1、电压放大倍数Au电压增益=20lg|Au|(dB)2、输入电阻ri3、输出电阻ro4、通频带5、失真：失真线性失真非线性失真：幅度失真::3半导体的性质：负温度系数、光敏特性、掺杂特性一、半导体与本征半导体：半导体的共价键结构惯性核价电子本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。载流子自由电子空穴本征激发复合本征半导体中电流由两部分组成：1.自由电子移动产生的电流。2.空穴移动产生的电流。动态平衡3二极管及其电路4二、杂质半导体P型半导体（空穴导电型半导体）：掺3价元素使用空穴浓度大大增加的杂质。N型半导体（电子导电型半导体）：掺5价元素使用自由电子浓度大大增加的杂质。施主原子（离子）多数载流子（多子）：自由电子，少数载流子（少子）：空穴。受主原子（离子）多子：空穴，少子：自由电子。三、PN结与半导体二极管51、PN结的形成过程：扩散接触形成空间电荷区内电场漂移动态平衡PN结空间电荷区、耗尽层、阻挡层、势垒区、PN结2、PN

结的最主要的特性——单向导电性：

PN结加正向电压导通，PN结加反向电压截止63、PN结的伏安特性：导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3VVBRVDIDIR=-IS死区电压硅管0.6V,锗管0.2V反向特性正向特性击穿特性反向击穿(电击穿)雪崩击穿和齐纳击穿正向特性反向特性击穿特性稳压二极管利用击穿特性4、PN结的电容效应：势垒电容CB

（PN结反偏）

和扩散电容CD

（PN结正偏）7PN二极管的电路符号：5、半导体二极管：主要参数:最大整流电流IFM、反向峰值电压URM、反向直流电流IR等分为：点接触型、面接触型、平面型。特殊二极管：稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、光电二极管、发光二极管、激光二极管等8四、二极管的基本电路及其分析方法1、图解分析法：RDVDDiD+vD-iDvDIDVDQVDDVDD/R2、简化模型分析法：简化模型：理想二极管模型、恒压降模型、折线模型、小信号模型应用简化模型分析：9（一）BJT的结构与工作原理:becNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BcePNP型bcebce发射结集电结一、BJT的结构、原理与特性4双极型三极管及放大电路基础两种类型：NPN型和PNP型。内部结构：发射区：掺杂浓度较高基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大为使发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的外部条件是：

a.发射结加正向电压(正向偏置):NPN管：Vbe>0；PNP管：Vbe<0

b.集电结加反向电压(反向偏置):NPN管：Vbc<0；PNP管：Vbc<02、载流子在基区的扩散与复合3、集电区收集载流子工作过程:1、发射区向基区扩散其多数载流子三个极（集电极c、基极b、发射极e）、三个区、两个PN结。11

IE=IEN+IEP

且有IEN>>IEP

IEN=ICN+IBN

且有IEN>>IBN

，ICN>>IBN

IC=ICN+ICBO

IB=IEP+IBN－ICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN

=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)IE=IC+IB电流关系式:12（二）BJT的V-I特性曲线1、输入特性：UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE。UCE=0VUCE=0.5V

死区电压，硅管，锗管。132、输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，UCE称为饱和区。此区域中:IB=0，IC=ICEO，UBE<死区电压，称为截止区。14输出特性三个区域的特点:放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：

IC=IB,且

IC

=

IB(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：VCEUBE

，

IB>IC，

硅管：VCE0.3V锗管：

VCE

(3)截止区：VBE<死区电压，IB=0，IC=ICEO

0

15（三）BJT的主要参数1.电流放大系数：α、β2、极间反向电流：（1）集-基极反向饱和电流ICBO（2）集-射极反向饱和电流ICEO3、极限参数：（1）集电极最大电流ICM（2）反向击穿电压：射-基反向极击穿电压U(BR)EBO集-基反向极击穿电压U(BR)CBO集-射反向击穿电压U(BR)CEO（3）集电极最大允许功耗PCM4、频率参数：16（四）温度对BJT参数及性能的影响T↑UBE↘↑ICEO↑U（BR）CBO↑U（BR）CEO↑17二、放大电路的组成及分析计算共射放大器、共集放大器、共基放大器直流通道：——提供放大的条件（静态）。交流通道：——进行交流信号的放大（动态）。放大器的性能指标：电压放大倍数、输入电阻ri、输出电阻ro、通频带（一）常用放大电路：18（二）放大器的分析方法A、图解法分析法：（1）近似估算Q点:RBVCCVBBRCCTΔVI+-ΔVO+-1、静态工作点的图解分析：19ICUCEQUCEQICQIBQUBEQQIBUBE直流负载线一般可认为:硅管UBEQ为，锗管为IBQ0.7V（2）图解法确定Q点:202、动态工作情况的图解法分析：图解法的步骤：1、确定静态工作点2、画直流负载线3、画交流负载线4、

作图：vi→iB→iC、vCE→vo5、求放大倍数：21ICUCE25354515552134563.32.72.11.50.9mAV假设uBE有一微小的变化uitiBtiCuCEttibtuce与ui反相直流负载线交流负载线UBEQIB2535450.680.70.72uAV15223、静态工作点对波形失真的影响:（1）Q点过低，信号进入截止区：产生截止失真（2）Q点过高，信号进入饱和区：产生饱和失真——放大器的动态范围23

iC

vCE

0

Q3

Q1

Q2

Q

RC：

电路参数对Q点的影响：

Rb：VCC：一般情况下，常采用改变Rb的办法，来调节静态工作点。Rb↗IBQ↘Q点下移（Q→Q1）。RC↘直流负载线的斜率变大（Q→Q2）。交流负载线要看RL而定。VCC变化，直流负载线发生平动，Q点变化情况比较复杂，在IB不变的情况下，VCC↘，Q→Q324B、小信号模型分析法1、BJT的h参数及其等效电路：vbehiehfeibibvce+-+-+-hrevcehoe1icibvcecbe+-vbe+-ichiehfeibibbcevbe+-vce+-252、用h参数小信号模型分析基本放大器步骤：1、画电路的交流通路。2、画电路的h参数等效电路（包括晶体管和外电路）。3、标出电压、电流的参考方向。4、计算：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、源电压放大倍数RBVCCVBBRCCTRLΔVI+-ibicvs+-vo+-RBR'LRSrbeβibbcevi+-vce+-静态：动态：h参数等效电路：+VCCui+-uo+-RBRCTC2C1RLrbeRBRCRL静态：动态：h参数等效电路：RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2rbeRCRLRE1R'B静态：动态：h参数等效电路：RB+VCCC1C2RERLuiuorbeRERLRB静态：动态：h参数等效电路：RBVCCC1C2REuiuoRB1RCRLCBVoREViRCRLrbeβibbceiBiE静态：动态：h参数等效电路：31耦合方式：阻容耦合；直接耦合；变压器耦合；光电耦合。耦合：即信号的传送方式。（三）多级放大器及其耦合方式1、阻容耦合：(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2)不能传输直流及低频信号。(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(5)总输入电阻ri

即为第一级的输入电阻ri1。(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。322、直接耦合:直接耦合可放大微弱的直流信号或变化缓慢的信号零点漂移

多级放大器的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等的计算比较复杂直流电平互相影响问题：——差分放大器温度漂移（温漂）33（四）放大电路的频率响应1、共射电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因,CE影响较大;三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因仅考虑C1的影响：仅考虑C2的影响：仅考虑CE的影响：ff-135°-180°fL0.1fL10fL3dB0-90°-225°-270°fL0.1fL10fH2.共基放大电路没有密勒电容，上限截止频率很高。3.共集放大电路密勒电容小，上限截止频率也较高。355场效应管放大电路一、场效应管的类型、结构、原理与特性：类型：

结型：N沟道P沟道绝缘栅型：增强型：N沟道P沟道耗尽型：N沟道P沟道１、结型：NPPG(栅极)D漏极S源极DGSDGSDGSP沟道N沟道36予夹断曲线vGS=0V-2V-1V-3V-4V-5V可变电阻区夹断区恒流区（饱和区）输出特性曲线iDvDS037382、绝缘栅型：N沟道P沟道增强型N沟道P沟道耗尽型PNNGSDPNNGSD++++++绝缘栅增强型N沟道P沟道绝缘栅耗尽型

N沟道P沟道40（1）夹断电压VP或开启电压VT：（2）饱和漏极电流IDSS:（3）直流输入电阻RGS（DC）：栅压除栅流3、主要参数：A、直流参数：（1）最大漏极电流IDM:（2）最大耗散功率PDM:（3）击穿电压：V（BR）DS、V（BR）GSB、交流参数：（1）低频跨导gm:（2）输出电阻rd:C、极限参数：详见p210表双极型三极管与场效应三极管的比较41双极型三极管场效应三极管结构与分类NPN型、PNP型结型N沟道P沟道绝缘栅增强型：N沟道P沟道耗尽型：N沟道P沟道使用C与E一般不可倒置使用D与S有的型号可倒置使用载流子多子扩散少子漂移多子漂移

输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源电压控制电流源噪声较大较小温度特性受温度影响较大较小，且有零温度系数点输入电阻几十到几千欧姆几兆欧姆以上静电影响不受静电影响易受静电影响集成工艺不易大规模集成适宜大规模和超大规模集成42二、场效应管放大电路及分析：（1）自偏置电路：2、共源放大电路：1、方法：（１）图解分析法：（２）小信号模型分析法：SSDＧgmVGSVGS43ID=IDSS[1－(VGS/VP)]2去掉CS:(2)分压式自偏压电路小信号等效电路443、共漏放大电路：Rg2Rg1Rg3RRLVDDCb2Cb1vivoRg1Rg2Rg3RRL+vi-+vo-gdsgmvgs+vgs-ID=IDSS[1－(VGS/VP)]2454、共栅放大电路：Ro≈Rd461、几个概念：差模输入信号：ui1=-ui2=uid/2大小相等，极性相反ui2+-uid+-共模输入信号：ui1=ui2=ui

C大小相等，极性相同ui2RC1R11T1RB1+VCCuoRC2R12T2RB2ui1+-+-+-RC1R11T1RB1+VCCuoRC2R12T2RB2ui1+-+-+-ui2uic+-6模拟集成电路一、差放电路：472、电路：（1）基本差分放大器：ui2+-uid+-ui2RC1R11T1RB1+VCCuoRC2R12T2RB2ui1+-+-+-IC1=IC2=IC=IB

VC1=VC2=VCC－IC×RC

VE1=VE2

=－IB×RB－VBE

VCE1=VCE2

=VC1－VE1（2）带RE差分放大器：uo+VCCRCT1RBRCT2RBRE–VEEuid+-ui2+-ui1-+48RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+VCCIC3-UEE（3）带恒流源的差分放大器：49uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1rod=2RC带负载：3、动态特性：uocRCT1RBRCT2RB2REuc1

uoc2

uoc1ic1ic2uc22RE共模信号通路:RCRB2REic1uc1uc2ib1ib1ie1rbe1AC

0rod=2RC514、差放电路的几种接法输入端接法双端单端输出端接法双端单端双端输入双端输出：Ad

=Ad1双端输入单端输出：52二、集成运算放大器2、原理框图：输入级中间级输出级偏置电路V-V+Vo输入级一般采用差动放大器输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力（ro小）对中间级的要求：足够大的电压放大倍数1、运放符号：＋－u－u+uo533、电流源电路：比例式电流源

多路电流源IREF+VDD-VSSRID2T1T254（1）开环差模电压放大倍数Aod一般在105107之间。理想运放的Aod为。（2）共模抑制比KCMMR理想运放为。（3）差模输入电阻ridri>1M,有的可达100M以上。理想运放为。（4）输出电阻roro

=几-几十。理想运放为0。3、主要参数：55三、变跨导式模拟乘法器：1、模拟乘法器电路：562、模拟乘法器的应用：（1）运算电路：乘方、开方、除等运算（2）压控放大器（VCA）：（3）调制和解调：(a)调制：载波信号vC＝ＶCc