模电复习各章要点

1、1半导体二极管 1 本征半导体在本征激发后导电，载流子浓度与温度T有关。 2. P型半导体中多子为空穴，少子为电子； N型半导体中多子为电子，少子为空穴。 掺入杂质后，半导体的导电能力会有显著提高。 3. PN结又称空间电荷区、耗尽层、阻挡层、势垒区，有单向导电性：正向电阻很小，反向 电阻很大。 V 4. 二极管的伏安方程是：I ls（e Vt 1）, 其中：l s是二极管的反向饱和电流，与温度有关； VT是温度的电压当量，室温下为0.026mV。 V 二极管正偏时，I lse Vt，反偏时，I Is 5. 二极管反向偏置电压达到击穿电压Vbr时，其PN结发生电击穿（雪崩击穿和齐纳击穿）， 此

2、时电流变化很大而电压变化不大由此做成稳压管。 2晶体管 1. 晶体管（BJT ）是双极型电流控制器件，晶体管进行电流放大的前提是发射结正偏置、 集电结反偏置。 2. 晶体管的外部电流关系是Ic Ie、Ic Ib、Ie Ic Ib 3. 晶体管有三个工作区域：放大区、饱和区、截止区，晶体管通过电流控制实现信号放大 的条件是工作在放大区。 4. 晶体管处于正常放大状态时，发射结正偏置，集电结反偏置，为满足此条件，NPN型晶 体管的各极电位关系应该是 Vc Vb Ve ; PNP型晶体管的各极电位关系应该是Vc Vb Ve。 5 .当VBE Vth且We Vbe时，晶体管工作于放大区；当 Vbe V

3、th且Vce Vbe时，晶体管工作 于截止区；当Vbe Vth且Vce Vbe时，晶体管工作于饱和区。 6 .场效应管（FET ）是单极型电压控制器件，栅源电阻大。场效应管有三个工作区域：可 变电阻区、恒流区、击穿区，场效应管通过电压控制实现信号放大的条件是工作在恒流区。 7.放大器的直流栅源电压的偏置应保证场效应管能正常工作，以N沟道为例，结型场效应 管的Vgs 0后有iD , Vgs越负，iD越小；增强型绝缘栅场效应管的Vgs Vt （ Vt为正）后有 iD , Vgs越正，iD越大；耗尽型绝缘栅场效应管的 Vgs可正可负，Vgs越大，iD越大，Vgs Vp (Vp为负)时iD 0。 各种

4、场效应管的转移特性所在象限如下图所示 3模拟电子系统的基本问题 i电子系统中，任意一个电信号源可以用戴维宁等效或诺顿等效的形式来表达。 2. 模拟电子系统的基本分析方法是图解分析法和简化模型分析法。 3. 简化模型分析法用于模拟电子系统的近似估算，使用条件是非线性器件工作于线性区， 且为小信号情况工作状态，将非线性器件进行线性化处理后，利用叠加定理将模拟电子系统 的交、直流通道分开估算。 直流通道的画法：所有交流信号源置零，所有电容开路，电感短路，其余元器件保留， 所有电量大写； 交流流通道的画法： 所有直流信号源置零，所有电容短路，电感开路，其余元器件保留, 所有电量小写。 4. 二极管的直

5、流模型为： 理想模型 (a)特性曲线 (b)电路符号 正偏vD0 反偏iD Vd /D (b)电路符号 正偏Vd Vd，硅管为0.7V，锗管为0.2V 反偏iD 0 折线模型 正偏 VdVthi。S，对硅管来说 Vth0.5V, rd200 反偏i d 0 26mV Id (mA) rd是静态工作点Q上小信号工作范围内的二极管动态等效电阻：rd 4基本放大电路 由晶体管放大电路的交流通道可画出电 1由晶体管放大电路的直流通道可求出静态工作点; 路的微变等效模型。 2.晶体管放大电路的静态工作点设置不合理时，会使电路的输出波形发生失真：静态工作 点过高时为饱和失真（NPN管：表现为底部失真），过

6、低时为截止失真（NPN管：表现为顶 部失真）。 3.温度会引起晶体管的增加、ICBO增加、输入特性曲线左移，总的结果是使静态工作点 上移，容易发生饱和失真。解决的办法是引入直流负反馈（如射极偏置电路） 4. 晶体管的小信号等效模型是： 其中： rberbb（1）： 5晶体管放大电路有三种基本形式：共射电路（输入输出反相位） 相位）、共基电路（输入输出同相位） 共射电路： 、共集电路（输入输出同 + Vo 1 BQ VCC VBEQ Rb 1 CQ 1 BQ VcEQ Vcc I CQ Rc 动态性能指标: Av Rl rbe Avs Vo Vs R 反馈信号在输入端与输入信号以电流的形式相加减

7、，则称并联反馈。 5交流负反馈有四种基本形式：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。 6 在输入信号Xi不变的前提下，电压反馈稳定电压，使输出电阻降低； 在输入信号Xi不变的前提下，电流反馈稳定电流，使输出电阻增加； 串联反馈使输入电阻增加； 并联反馈使输入电阻减小。 7 负反馈放大器的方框图为： Af Xo A Xi 1 AF o 称：（1 AF）为反馈深度，AF为环路增益。 &负反馈可以从多方面改善电路的性能： 提高放大倍数的稳定性； 减少环内非线性失真； 抑制环内噪声； 扩展频带； 影响输入、输出电阻。 负反馈放大电路的性能改善是以牺牲放大倍数为代价的，反馈越

8、深，性能越好，闭环放 大倍数越低。 X1 9 1 AF 1时，为深度负反馈，此时 Af 一，即深度负反馈条件下有 Xid 0 , Xi F Xf Xi X. Xi Xf 0 运算放大器Vp Vn 、 BJI基本放大器ib 0 1并联反馈lid 0 V * 虚断 运算放大器ii 0 J （串联反馈vd 0 BJT基本放大器Vbe 0 ,虚短 10. 由集成运算放大器构成的反馈电路均可看作深度负反馈（因为A很大，1 AF1容易 满足）；由晶体管构成的反馈电路在参数得当时（基本放大器的放大倍数足够大）可以认为 是深度负反馈。 11. 中频区为改善电路性能引入的负反馈，在高（低）频区，如果AF的附加相

9、移达到1800, 则AF 1,电路发生自激振荡。 12若反馈网络为纯阻性（f o0）， 单级放大器构成的负反馈电路最大附加相移只有-900,不可能自激； 两级放大器构成的负反馈电路最大附加相移有-180 0, 般不会自激； 三级或三级以上放大器构成的负反馈电路最大附加相移将达到-2700以上，易自激。 13.工程上用增益裕度 G （附加相移达到1800时，20lg AF向下偏离横轴的分贝数）和相位 裕度m （ 20lg AF = 0dB时，附加相移偏离 1800的角度数）来表示负反馈的稳定程度，稳 定工作时要求 G 10dB, m 450。 f / Hz f /Hz 14若一个放大器的开环频率

10、响应表达式为Av，其幅频特性曲线为20lg Av，用它构成纯阻 性负反馈电路时，若 与20lg Av相交在20dB/十倍频段，则是稳定的，否则，电路 将自激振荡。 9信号的运算和处理 1 信号运算电路由理想运放和负反馈网络构成，运放工作于线性区，满足深度负反馈条件, 分析时利用“虚短”、“虚断”概念。 2.为了保证集成运放输入级差分式放大电路的对称性，在运放的两个输入端设置平衡电阻， 设置原则是：运放的两个输入端对地的外部直流等效电阻应该相等（RP Rn）。 3 .基本运算电路 反相比例： ifRf 同相比例: vRi vi vo v 反相求和运算电路: ZviRLVi2RLVi3) RR2R

11、3 同相求和运算电路: V。 Rf 差分比例运算电路: 积分电路: V。 VolV02 (V 2 -V i ) Vo 1 RC 微分电路: dt 对数和反对数运算电路: V。 Sin V IZR 乘方电路: 三次方运算电路 四次方运算电路 除法运算电路: Vo-R V1 （ Vi2 与 k 同符号） kRi Vi 2 开方运算电路： Vo Vo；kRi八Vi与k值符号相反） 4 对于信号频率具有选择性的电路称为滤波电路，滤波器中有一个电容则为一阶滤波器， 有两个电容为二阶滤波器 ；一阶滤波器过渡带的变化速率为20dB/十倍频，二阶滤波器 过渡带的变化速率为 40dB/十倍频 ；滤波器阶数越高，

12、过渡带越窄。 5. 有源滤波器 低通滤波器（LPF ） 一阶： V(s) Av(S)Vi(s) 1 SRC Rf 1 - Ri fp fo 1 2 RC 二阶: 高通滤波器（HPF）: o 2 P 孑 1 Q 1 RC Rl R1 3Avp 一阶: Av(s) AvpS s p 1邑 R 二阶: Av(s) AvpS2 2 P2 s S P Q 1 RC 1 R R1 3 AvP 带通滤波器（BPF） (丄)2 0 1 Q o Avp 3 Af Rt R Q A/f 1 RC 带阻滤波器(BEF) Av(s) 0 s 2s ()2(2 Avp)1 0 0 Avp Rf R4 1 0 RC 6.

13、 识别滤波器类型的方法： (1) 求出滤波电路的传递函数 Av(s)，由其形式判断滤波器类型。 (2) 若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数，频率趋于 时电压放大倍数为 0,则为 低通滤波器； 若信号频率趋于 时有确定的电压放大倍数，频率趋于零时电压放大倍数为0,则为高通 滤波器； 若信号频率趋于零和趋于时电压放大倍数均为 0,则为带通滤波器； 若信号频率趋于零和趋于时电压放大倍数有相同的确定的值，在某一频带范围电压放大 倍数趋于0,则为带阻滤波器。 10信号产生电路 1 正弦波振荡器的四个重要环节是：基本放大器、正反馈网络、选频网络、稳幅措施。 2 正弦波振荡器的稳定振荡条件是： 即 起振

14、条件是 AF 1 3正弦波振荡器是否满足相位平衡条件的判断方法：在反馈点处断开，并在反馈点处给基 本放大器加瞬时极性为“+” 、频率为fo的信号，由瞬时极性法判断a、 f，看是否满足 AF =1 AF 1 f 2n 0 4. RC桥式振荡器 振荡频率: 1 2 RC 起振条件: Rf 2Ri 5. LC振荡器 VfVb Vcc Rb2 Ci Rbi R, ( T ()? Vf N： c ()? C+ N1 振荡频率：f0 6.电感反馈式 LC振荡器 Vcc a* Rb2 Ci- ID T (+) Re 振荡频率: f01 2 VLC 1 2. (L1 L2 2M )C 7 电容反馈式LC振荡器

15、 Rl Vo C 丰(+) N2 (+) N1 L L I c l c Vo Vb o 1 Vc2 V 1 f (b)相量图 振荡频率：fo 1 2 . LC 1 LC1C2 C1C2 &石英晶体振荡器 并联型： 串联型: Vo 2 加单门限 11直流电源 1 小功率直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路构成 220V 50 Hz 2 单相桥式整流电路 整流 电路 滤波 电路 稳压 电路 V。 y c r vy半波整流 全波整流 VO (a)电路 (b)简化画法 V。 220V 50 Hz (c)波形分析 输出电压平均值：Vo (av ) 0.9V2 输出电流平均值：lo(AV)

16、Vo(AV ) Rl V2 0.9- Rl 流过二极管的平均电流: I D(AV ) 45蛙 I O(AV)Vo(AV) 22Rl 考虑到电网电压的波动范围为 压Vr的选择应满足： 10% ,整流二极管的最大整流平均电流I F和最高反向工作电 1.1V2V2 If 0.452 0.5 2(11.1.5) R_Rl .极管承受的最大反向电压: Vr 1.1 ,2V2 I.6V2 3.电容滤波电路 220V 50Hz D4 乂 八D2 =!l c 二 =Rl V2 * 1 (a)电路 (b)波形 输出电压平均值: Vo(av ) 1.2V2 电容 C: RlC(3 5)T2， 耐压值应大于 1.1 、2V2 二极管：冲击电流大, VRM 2V2 4稳压管稳压电路 V。 稳压管选择: I Zm 限流电阻选择： I ZM Vz Vo 式中Izm和IZM是稳压管的最大工作电流 5串联反馈式稳压电路 V Im ax I ZM VzVm ii R I O minI Zm inVz I O max R1 Vb 基准电压电路 比较放大 电路 调整管 T R2 R2 取样 电路 I。 Vo 訂屮i 纠i 1 1 1Ir 输出电压: