各章小结2012.ppt

1、试题类型（2011/2012-2）,一、选择题（每题1分，共10分） 二、填空题（每空2分，共20分） 三、综合计算题（70分，共45题）,小 结,第 1 章,半导体二极管及其应用,1.1.1 半导体的导电特性,1.本征半导体：,纯净的具有晶体结构的半导体。如单晶硅、锗。,2. 杂质半导体,通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素, 得到杂质半导体。,掺杂：,由于掺入的杂质不同，杂质半导体分为： N型 (Negative)，掺入五价元素 P型 (Positive) ，掺入三价元素,两 种 半导体,N 型,P 型,(多子:电子;少字:空穴),(多子:空穴;少字:电子),正向特性,反向击

2、穿,1.2.2 二极管的伏安特性及等效电路,反向特性,图1.2.2 二极管的伏安特性,开启电压Uon 硅管:0.5V 锗管:0.1V,反向饱和电流IS,反向击穿电压UBR,导通电压： 硅管:0.7V 锗管:0.3V,1.二极管的伏安特性,80,20,1.2 半导体二极管,温度升高时，开启电压Uon减小； 反向饱和电流 IS 将增大。,2. 二极管的等效电路,恒压降模型,Uon,正偏电压 Uon 时导通 等效为恒压源Uon,否则截止，相当于二极管支路断开,Uon = (0.6 0.8) V,估算时取 0.7 V,硅管：,锗管：,(0.1 0.3) V,0.2 V,特性, 单向导电,正向电阻小(理

3、想为 0)，反向电阻大()。,3. 二极管的主要参数,正向 最大平均电流 IF,反向 ,最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿),反向饱和电流 IS (受温度影响)。,流过二极管的正向电流计算：,注意使用条件：V UD,图1.2.4 二极管加正向电压的情况,1.2.4 二极管的应用,1、整流电路,整流:利用二极管单向导电性，把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电的过程。,利用二极管正向导通后压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）这一特性，在电路中把信号幅度限制在一定范围内。,2、限幅电路,例1.2.2,1、伏安特性,符号：,工作条件：反向击穿。在一定的电流范围内，端电压

4、几乎不变，表现出稳压特性。,1.3.1.稳压二极管,反向击穿是可逆 的,1.3 特殊用途的二极管,图1.3.1 稳压管电路,例1.3.1 在图1.3.2所示稳压管稳压电路中，已知 稳压管的稳定电压Uz=6V，最小稳定电流Izmin=5mA，最大 稳定电流IZmax=25mA；负载电阻RL=600。 求解限流电阻R的取值范围。,限流电阻?,1.3.2发光二极管,发光类型：,可见光：红、黄、绿,普通 LED,不可见光：红外光,点阵 LED,七段 LED,发光二极管LED (Light Emitting Diode),一种将电能转换为光能的电子器件。,显示类型：,1.发光二极管符号和特性,符号,例1

5、.3.2 电路如图1.3.4所示，已知发光二极管D1的正向导通电压UD为1.66 V，发光电流为520mA，电源电压V为5V。当开关S闭合时，若使发光二极管能正常发光，电路中R1的取值范围为多少?,图1.3.4 例1.3.1 电路图,由题意已知发光电流范围 即：IDmin = 5mA，IDmax = 20mA， 所以 :,电阻R1的取值范围为167668，实用中可取R1为510欧姆。,小 结,第 2 章,1. 形式与结构,NPN,PNP,三区、三极、两结,2. 特点：,基极电流控制集电极电流并实现放大。,放大条件：,外因：发射结正偏、集电结反偏,3. 电流关系,IE = IC + IB,IC

6、= IB,IE = (1 + ) IB,第2章半导体三极管及其放大电路,三种工作状态分析,放大,I C = IB,发射结正偏 集电结反偏,饱和,I C IB,两个结正偏,ICS = IBS 集电结零偏,临界,截止,IC = 0,两个结反偏,判断导通还是截止：,UBE Uon 则导通,以 NPN为 例：,UBE Uon 则截止,判断饱和还是放大：,电位判别法,NPN 管,UC UB UE,放大,UB UC UE,饱和,PNP 管,UC UB UE,放大,饱和,UB UC UE,例 现已测得某电路中几只NPN晶体管三个极的直流电位 如表所示，各晶体管b-e间开启电压Uon均为0.5V。 试分别说明

7、各管子的工作状态。,放大,饱和,放大,截止,2.2 单管共射放大电路的组成,图2.2.1 基本共射放大电路,iB,iC,uBE,uCE,地,放大元件iC=iB，工作在放大区，集电结反偏，发射结正偏。,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,阻容耦合共射放大电路,图2.2.2 阻容耦合共射放大电路,特点：具有隔直电容，信号源、负载不与放大器直连,耦合电容,作用：隔直流、通交流。隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,阻容耦合共射放大电路的Q点计算,(2.2.3a),(2.2.3b),(2.2.3c),UBEQ,IBQ,

8、ICQ,UCEQ,1. 设置静态工作点的必要性,1）静态工作点（Q）,IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ,当ui = 0时，其各极的电压和电流值称为静态工作点，记为：,UBEQ=,0.7v 硅,0.2v 锗,2.2.2 共射放大电路的工作原理,作用：在信号的整个周期中，使晶体管始终工作在线性放 大状态,假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,Q点位置合适，不产生非线性失真。,UCE与Ui反相！,2.3用图解法分析放大电路,输入信号 ui 过大，会形成输出“截幅失真”。,Q点偏低，工作点易进入截止区，当信号稍大时， 便会出现“截止失真”。,上,uce顶部失真,ib低部失

9、真,（二）Q 点偏低，首先出现“截止失真”,Q点位于输出负载线的底部，称为Q点偏低。,Q点偏高，工作点易进入饱和区，当信号稍大时， 便会出现“饱和失真”。,上,底部失真,（三）Q 点偏高，首先出现“饱和失真”,Q点位于输出负载线的上部，称为Q点偏高。,图2.4.2三极管的简化等效电路,rbe,uBE,iC,iB,uCE,iB,e,c,b,下页,上页,首页, ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关联的。,2.4 用简化微变等效电路法分析放大电路,2.4.2由简化等效电路求放大电路动态性能指标,利用等效电路可以求解放大电路的: 电压放大倍数（Au）、 输入电阻

10、（Ri）、 输出电阻（Ro）,A,归纳： 晶体三极管交流动态参数分析步骤 :, 分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。, 画电路的交流通路 。, 在交流通路上把三极管画成 简化等效模型。, 分析计算交流动态参数Au、Ri、Ro。,例2.4.1 在图2.2.1所示电路中，已知VCC=12V， Rb=280k，Rc=3k；晶体管的rbb=300，=50， 导通时的UBEQ=0.7V；RL=3k。 (1)求出电路的Au、Ri和Ro；,(2)若欲提高Au的值，可采用何种措施，应调整电路中的那些参数？,2.5.2、分压式静态工作点稳定电路,图示 给出了最常用的静态工作点稳定电路， 通常称为分压式工作点

11、稳定电路。,UBQ基本不变,下页,上页,首页,例2.5.1：已知晶体管的 = 60 ， rbe=1.8 k ， 信号源电压us =15 mV，内阻Rs = 0.6 k ， 其他参数已标在电路图中。求该放大电路的静态工作点； 求该放大电路的输入电阻和输出电阻； 试求输出电压 uo ； 若RF = 0， uo等于多少？,下页,上页,首页,基本共集放大电路,电路的组成:,电路,直流通路,交流通路,公共端,2.6 共集电极射极输出器电路,IBQ = (VBB UBEQ) / Rb +(1+ ) Re,IEQ = （1+ ）I BQ,UCEQ = VCC IEQ Re,1、静态分析,图2.6.2 基本共

12、集放大电路的交流等效电路,2、动态分析,1,同相，射极跟随器,大,IO,2）输入电阻,1）电压放大倍数,图2.6.3 基本共集放大电路输出电阻的求解,小,3）输出电阻,小 结,第 3 章,集成运算放大器基础,向各放大级提供合适的偏置电流,输入电阻高，能抑制温漂和干扰信号,输出电阻低，提供负载所需功率,提供电压放大倍数,3.2 集成运放大器的组成框图,下页,上页,首页,小 结,第 4 章,负反馈在放大器中的应用,4.1.2 反馈的极性,增强了放大电路外输入信号的作用，使输出量的变化增大的反馈。,削弱了放大电路外输入信号的作用，使输出量的变化减小的反馈。,正反馈:,负反馈:,1、正反馈与负反馈,2

13、.反馈极性的判断：瞬时极性法, 规定电路输入信号在某一瞬时时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；, 根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；, 若反馈信号增强了放大电路外输入信号的作用，则说明引入了正反馈； 若反馈信号削弱了放大电路外输入信号的作用 ，则说明引入了负反馈。,4.1.3、直流反馈和交流反馈,直流反馈：反馈量只含有直流量； 或者说，仅在直流通路中存在的反馈。,在很多放大电路中，常常是交、直流反馈兼而有之。,交流反馈：反馈量只含有交流量； 或者说，仅在交流通路中存在的反馈。,4.2.1. 负反馈在输出端的取样,根据反馈信号

14、在放大电路输出端采样方式的不同，分电压、电流反馈。,1.电压反馈:反馈取自输出端(或输出分压端) Uo; 2.电流反馈:反馈取自非输出端Uo。,4.2 负反馈电路的类型,3.电压负反馈与电流负反馈的判断：,令 UO = 0， 若反馈不存在了，则为电压反馈。,令 UO = 0，若反馈仍存在，则为电流反馈。,1.串联反馈:反馈信号与输入信号在不同节点上; 2.并联反馈:反馈信号与输入信号在同一个节点上。,根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端求和方式的不同，分为串联反馈和并联反馈。,4.2.2 反馈在输入端的接法,3.串联负反馈与并联负反馈的判断：,uD = uI uF,并联负反馈：输入信号与反馈

15、信号接在相同的输入端上。,iD = ii if,串联负反馈：输入信号与反馈信号接在不同的输入端上。,(1) 从输出端看，反馈量是取自,(2) 从输入端看，反馈量与输入量叠加,输出电流,输出电压,电流方式,电压方式,交流负反馈的四种组态：, 当反馈量取自输出电压时称为电压反馈，取自输出电流时称为电流反馈；,交流负反馈的四种组态:, 当反馈量与输入量以电压方式相叠加时称为串联反馈，以电流方式相叠加时称为并联反馈；,交流负反馈有四种组态或四种方式,电流串联,电压串联,电流并联,电压并联,四种组态电路的方框图,电压串联负反馈,电流串联负反馈,电压并联负反馈,电流并联负反馈,+,+,4.3 负反馈对放大

16、器性能的影响 (p78),4.3.负反馈放大器的方块图,图4.3.1 负反馈放大电路的方框图,方块图意义：为了研究负反馈放大电路的共同规律。,Xi,Xf,Xo,Xi,A,F,-,负反馈情况下，若：,则称为深度负反馈。,深度负反馈闭环放大倍数:,（6.2.2）,小 结,第 5 章,集成运算放大器的应用,Aod ,4) KCMR ,5) fH ,2) rid ,3) ro 0,在近似分析时，常把集成运放的各项技术指标理想化,5.1理想运放线性区和非线性区的特点,两种工作情况：,线性区域,非线性区域,什么是理想运放:,同相端输入电压uP,反相端输入电压uN,u P= uN 虚短,i+,1）两个输入端

17、电压差为零,5.1.1. 理想集成运放的线性工作区,2) 输入电流等于零,“虚短” 和“虚断” 是分析运算电路的基本出发点。,i-,iP = iN =0 虚断,1.理想运放在线性区的两个重要特点,为了实现输出电压与输入电压的某种运放关系，集成运算应工作在线性区。,电路中必须引入负反馈。,2、集成运放工作在线性区的电路特征,在运算电路中，uO=f(uI),特征：输出端到其反向输入端存在反馈通路。,1）输出电压uo只有两种可能： 或等于运放的正向最大输出电压+uOM, 或等于其负向最大输出电压-uOM。,5.1.2. 理想集成运放的非线性工作区,理想传输特性,uo Aod （ u+ - u- ）,

18、不再存在”虚短”现象,存在”虚断”现象,2) 输入电流等于零,1.理想运放工作在非线性区的特点,分析运算电路的步骤,1.列出关键节点的电流方程；如N、P点； 2.根据“虚短”、“虚断”的原则整理； 3.得出输入输出的运算关系。,5. 2 集成运放的三种输入方式,5. 2. 1、反相输入放大器,电压并联负反馈,为保持参数对称：R2 = R1 / RF,1.基本的反相比例运算电路,（5.2.2）,（5.2.3）,结论：,电路是深度电压并联负反馈电路，理想情况下， 反相输入端 “ 虚地”，共模输入电压低。,| Auf | 可大于 1、等于 1 或小于 1 。,3. 电路的输入电阻不高，输出电阻很低。,2. 实现了反相比例运算 。 |Auf| 取决于电阻 RF 和 R1 之比。 uO 与 uI 反相，,下页,上页,首页,分析运算电路的步骤：,1.列出关键节点的电流方程；如输入N、P