模拟电路复习总结

1、努力学习，注意身体努力学习，注意身体 艰苦的历程已完成一多半了。艰苦的历程已完成一多半了。 基本器件 第 1 章 二极管 三极管 场效应管 一、两种半导体和两种载流子 两种载流 子的运动 电子 自由电子 空穴 价电子 两 种 半导体 N 型 (多电子) P 型 (多空穴) 二极管 单向 正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大( )。 )1e ( D SD T U u Ii )1e ( , 0 D SDD T U u Iiu 0 , 0 SD IIu iD O uD U (BR) I F URM 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 IR (IS

2、)(受温度影响) IS 3. 二极管的等效模型 理想模型 (大信号状态采用) u D iD 正偏导通 电压降为零 相当于理想开关闭合 反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开 恒压降模型 UD(on) 正偏电压 UD(on) 时导通 等效为恒压源UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开 UD(on) = (0.6 0.8) V 估算时取 0.7 V硅管： 锗管：(0.1 0.3) V0.2 V 折线近似模型 相当于有内阻的恒压源 UD(on) 4. 二极管的分析方法 图解法 微变等效电路法 5. 特殊二极管 工作条件主要用途 稳压二极管反 偏稳 压 发光二极管正 偏发 光 光敏二极管 反 偏

3、光电转换 判断电路中二极管工作状态的方法 1. 断开二极管，分析电路断开点的开路电压。 如果该电压能使二极管正偏，且大于二极管的死 区电压，二极管导通；否则二极管截止。 2. 如果电路中有两个二极管，利用方法1分别判 断各个二极管两端的开路电压，开路电压高的二 极管优先导通；当此二极管导通后，再根据电路 的约束条件，判断另一个二极管的工作状态。 对于图 a，经判断知，D1、D2两端的开路电 压分别为： D2反偏电压为5 V D1导通 AB = 0 V D2截止 V115 V 10 VV2 R2 kWUAB B + _ D2 A D1 (a) 10 V，5 V 对于图 b，经判断知，D1、 D2

4、两端的开路电压分别为 即 D1上的反偏电压为15 V D2优先导通 AB = 15 V D1截止 10 V，25 V D2导通后 V1 15 V 10 VV2 R2 kWUAB B + _ D2 A D1 (b) 如图，已知ui10sint(v)，试画出ui与uo的 波形。设二极管正向导通电压可忽略不计。 uO 1 0 ui (V) t u O t 例：如图，例：如图，E E6V6V，二极管正向压降忽略不计，二极管正向压降忽略不计， 画出画出 u uo o波形。波形。 E E V V1 1 u ui iu uO O 1010 u ui i (V) (V) tt 6 6 E E V V2 2 R

5、 R 6 6 u ui i E E，V V1 1导通，导通，V V2 2截止截止 u u0 0=E=6V=E=6V EuEui i E E ，V V1 1、V V2 2截止，截止， u u0 0=u=ui i u uO O tt 解：解： u ui i UB UE PNP： UC UB UE） 场效应管 1. 分类 按导电 沟道分 N 沟道 P 沟道 按结构分 绝缘栅型 (MOS) 结型 按特性分 增强型 耗尽型 uGS = 0 时， iD = 0 uGS = 0 时， iD 0 增强型 耗尽型 (耗尽型) 2. 特点 栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流 输入电阻高，工艺简单，易集成 由于

6、FET 无栅极电流，故采用转移特性和输出特性描述 不同类型 FET 转移特性比较 3. 特性 结型 N 沟道 uGS /V iD /mA O 增强型耗尽型 MOS 管 (耗尽型) 2 GS(th) GS DOD )1( U u Ii IDSS开启电压 UGS(th) 夹断电压 UGS(off) 2 GS(off) GS DSSD )1( U u Ii IDO 是 uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 例题： 例: (南京航空航天大学2000年研究生入学 试题)场效应管是( )控制元件，而双极 性三极管是( )控制元件。 答案：(电压)，(电流)。 例: (北京交通大学1997年研究生入

7、学试题) 在放大电路中，场效应管工作在( )区。 答案：(饱和区或恒流区)。 例: 一个场效应管的输 出特性如图所示，试分 析: (1)它是属于何种类型的 场效应管； (2)它的开启电压VT ( 或 夹断电压VP )大约是多 少？ (3)它的饱和漏极电流 DSS是 多少? 4812 16 2 6 8 0 Id(mA) 1v Vgs=0v -1v -2v 4 4 N沟道耗尽型场效应管 VP= -3V DSS6mA。 场效应管判定 一、晶体管电路的基本问题和分析方法 三种工作状态 状态电流关系 条 件 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

8、 集电结零偏临界 截止 IB U(th) 则导通 以 NPN为 例： UBE UB UE放大 UE UC UB饱和 PNP 管 UC UB UC U B 饱和 两个基本问题 静态 (Q ) 动态 (Au) 解决不失真的问题 “Q”偏高引起饱和失真 “Q”偏低引起截止失真 解决能放大的问题 两种分析方法 1. 计算法 1) 直流通路求“Q ” (从发射结导通电压UBE(on)出发) 2) 交流通路分析性能 交流通路画法 ：VCC 接地， 耦合电容短路 小信号 电路模型 + uce + ube ib icC B E rb e E ib ic ic + ube + uce B C EQ bbbe 2

9、6 )1( I rr is i s o s i o , RR R A u u A u u A uuu i i i i u R 0 s L o o o u R i u R 两种典型电路结构 偏置式 + us +VCC RC C1 C2 RL + + RB RS + uo 分压式 + us +VCC RC C1 C2 RL RE + + RB1 RB 2 RS + uo 求静态工作点； B )BE(onCC BQ R UV I E BEQBQ EQ R UU I 求性能指标； be L r R Au beBi /rRR Co RR Ebe L )1( Rr R Au )1(/ EbeBi RrRR

10、 Co RR 1、试分析下图所示各电路是否能够放大正弦交流信 号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视 为短路。 例题 例：例： 已知：已知：Rb1=40K , Rb2=20K , Rc=2.5K, Re=2K , Vcc=12V , UBE=0.7V , =40, RL=5K。试计算。试计算Q、Au、Ri、Ro。 Rb1 Rb2 Re Rc +Vcc Rs RL Us 解：解： 解题步骤解题步骤 UB UE IEQ ICQ IBQUCEQ UB = Rb2 Rb1 + Rb2 Vcc = 20 12 40 + 20 = 4V UE = UBUBE = 40.7 = 3.3V IEQ =

11、UE RE = 3.3 2 = 1.65mA ICQ IEQ = 1.65mA IBQ = ICQ = 1.65 40 = 41A UCEQ Vcc ICQ( Rc+RE ) = 121.65(2+2.5) = 4.575 V ui Rb1 RC RL ibic rbe ib uO Rb2 =0.946K 65. 1 26 )401 (300r be r R / R A be LC u 946.0 5/5 .2 40 18.70 K5 .2 RrC0 K0.946 r / R / R r be2b1b i 差分电路 1. 主要特点：放大差模信号，抑制共模信号(克服零点漂移) 2. 四种输入、输

12、出方式比较： 输入输 出方式 差模信号 uid共模信 号uic 差模电压放 大倍数 Aud 差模 Rid 差模 Rod 共模抑制比 KCMR 双入 双出 uid = ui uic = 0 单入 双出 uid = ui uic = 0 双入 单出 uid = ui uic = ui / 2 单入 单出 uid = ui uic = ui / 2 be L r R be L 2 1 r R 2 / L CL R RR LCL / RRR be 2r be r C 2R C R ic od c u u A u 很小 （1）直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是 。 A.电阻阻值有误差 B.晶体管参数的

13、分散性 C.晶体管参数受温度影响 D.电源电压不稳定 （2）集成放大电路采用直接耦合方式的原因 。 A.便于设计 B.放大交流信号 C.不易制作大容量电容 （3）集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以 。 A减小温漂 B. 增大放大倍数 C. 提高输入电阻 例题 反馈放大电路 第 4 章 反馈的判断方法 1. 有无反馈 2. 正反馈和负反馈 主要看信号有无反向传输通路。 采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。 对于串联负反馈，反馈信号与输入信号极性相同； 对于并联负反馈，反馈信号与输入信号极性相反。 3. 四种反馈组态 电压和电流反馈： 规则：RL 短路，反馈消失则为电压反馈，

14、反馈存在为电流反馈。 规律：电压反馈取自输出端或输出分压端； 电流反馈取自非输出端。 串联和并联反馈： 规则：串联负反馈uid = ui uf 并联负反馈iid = ii if 规律：反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈； 反馈信号与输入信号在同一个节点为并联反馈。 1、已知交流负反馈有四种组态： A电压串联负反馈 B电压并联负反馈 C电流串联负反馈 D电流并联负反馈 选择合适的答案填入下列空格内，只填入A、B、C或D。 （1）欲得到电流电压转换电路，应在放大电路中引 入 ； （2）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在 放大电路中引入 ； （3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负

15、载能力， 应在放大电路中引入 ； （4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应 在放大电路中引入 。 解：（1）B （2）C （3）A （4）D 例题 电压串联 交、直流负反馈 电流串联 直流负反馈 正反馈 例题 A2 ： 本级交、直流 电压串联负反馈 R2 ：级间正反馈 R3 ：电压并联交直流负反馈 R7 ：电压串联交直流负反馈 R4 ：级间电压并联交流负反馈 R2 ： 电压串联 交流负反馈 例题 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 例题 并联负反馈使输入电阻减小 二、负反馈对放大电路性能的影响 1. 提高增益的稳定性 2. 减

16、少失真和扩展通频带 3. 对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈使输入电阻增大 电压反馈使输出电阻减小(稳定了输出电压) 电流反馈使输出电阻增大(稳定了输出电流) 例: (南京航空航天大学2000年研究生入学试 题)电流串联负反馈放大器是一种输出端取样量 为，输入端比较量为的负反馈放大器， 它使输入电阻，输出电阻。 解：输出端取样量为电流； 输入端比较量为电压； 它使输入电阻增加； 输出电阻增加。 例题 例: (北京理工大学2000年研究生入学试题) 如图所示电路，已知A为理想运放， 试回答： (1)该电路的反馈组态； (2)电路能稳定； (3)电压放大倍数 (4)输出电阻Rof ； S Vf

17、 V V A 0 Rs R1 VS R of Vo R A 例题 例: (东南大学1999年研究生入学试题)如图所示，试 说： (1)F点分别接在 H、J、K三点时，各形成何种种反馈； 如果是负反馈，则对电路的输入阻抗、输出阻抗、 放大倍数又有何种影响； (2)求出F点接在 J点时的电压放大倍数的表达式。 R1 Rc1R3Rc2 C2 R2 Re1R4Re2 Rf C3 C1 vi Ce F Vo +Vcc H K J 解：解：(1)F(1)F点接在点接在H H点时，形成电压并联正反点时，形成电压并联正反 馈；馈；F F点接在点接在J J点时，形成电压串联负反馈使点时，形成电压串联负反馈使 输

18、入阻抗增大，输出阻抗减小，闭环电压增输入阻抗增大，输出阻抗减小，闭环电压增 益稳定；益稳定；F F点接在点接在 K K 点时，形成电压并联负点时，形成电压并联负 反馈使输入阻抗减小，输出阻抗减小，第二反馈使输入阻抗减小，输出阻抗减小，第二 级增益稳定。级增益稳定。 (2)F(2)F点接在点接在J J点时是电压串联负反馈，若放点时是电压串联负反馈，若放 大大 电路满足深度负反馈条件，则有：电路满足深度负反馈条件，则有： F A Vf 1 fe e RR R F 1 1 1 1 e f Vf R R A 三、负反馈放大电路的方框图和基本关系三、负反馈放大电路的方框图和基本关系 A id x o x

19、 i x 基本放大电路基本放大电路 f x F AF A A 1 f 负反馈方程负反馈方程 四、深度负反馈的特点四、深度负反馈的特点 11 AF 深度深度负反馈负反馈 串联负反馈：串联负反馈： fi uu 0 id u 虚短虚短 并联负反馈：并联负反馈： fi i i 0 id i 虚断虚断 五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例 ui +VCC RC uouf RC VEE I1 8 I2 RB RB Rf fi uu Bf o i o f 1 R R u u u u Au 电压串联负反馈 II ui +VCC uo RE 8 R1 Rf R IF1 i fi R u II 1 fi

20、f fo R Ru RIu 1 f f R R Au 电压并联负反馈 例 1 例 2 六、基本运算电路 1. 运算电路的两种基本形式 1 f f R R Au 1 f f 1 R R Au 同相输入 反相输入 2. 运算电路的分析方法 1) 运用“虚短”和“虚断”的概念分析电路中各电量间关 系。运放在线性工作时，“虚短”和“虚断”总是同时 存在。 虚地只存在于同相输入端接地的电路中。 2) 运用叠加定理解决多个输入端的问题。 例 1 uI1 uO 8 uI2 uI3 1 k 1 k 4 k 4 k 法 1： 4 14 1 14 I3I2 uu u 1 14 4 14 OI1 uu u u I3

21、I2OI1 44uuuu I1I3I2O 44uuuu 法 2： I1O1 4uu uuu5)41( O2I3I2 4uu I1I3I2o2O1O 44uuuuuu 例 2理想运放，写出 uO = f(uI) 的关系式。 R2 uI1 uO1 8 uI2 uI3 R1 R1 R3 uO 8 R4 C 解解 tu CR ud O1 4 O I3 11 2 I1I1 1 2 O1 ) / 1()(u RR R uu R R u I3 1 2 I1I1 1 2 ) 2 1()(u R R uu R R 【解】uo1 = ui Rf R1 uo2 = uo1 2R R 2Rf R1 = ui uo2

22、= uo2uo1 (东南大学2000年研究生入学试题)如图所示为两级比例运 算放大电路，求 uo与 ui 的关系。 2Rf R1 Rf R1 = ui + ui 3Rf R1 = ui 上一题下一题返 回练习题集 + + 2R ui uo2 + + Rf R1 R uo1 + uo R2R 2 3 图 10.04 信号产生电路 第 7 章 一、信号产生电路的分类： 正弦波振荡 非正弦波振荡： RC 振荡器 (低频) LC 振荡器 (高频) 石英晶体振荡器(振荡频率精确) 方波、三角波、锯齿波等。 二、正弦波振荡条件、电路结构和选频电路 1. 振荡条件 振幅平衡条件 2 FAAF n 相位平衡条

23、件 n = 0, 1, 2, 1 uuF A 判断电路是否起振采用瞬时极性法，即断开反馈网络， 加一信号，如果信号极性逐级变化后，返回后与原信号 同极性，则满足相位平衡条件。 例题 电路如图所示，试用相位平衡条件判断哪个电路 可能振荡，哪个不能，并简述理由。 （+） （-） （-） （-） 不满足相位平衡条件， 不能振荡。 满足相位平衡条件， 能振荡。 （+） （+） （+） 电压比较器 8 u I UREF O uI uO UZ UREF UZ 1. 单限电压比较器 8 u I UREF O uI uO UZ UREF UZ 特点： 1) 工作在非线性区 2) 不存在虚短 (除了uI = U

24、REF 时) 3) 存在虚断 门限电压 UT = UREF 传输特性 2. 迟滞比较器 (施密特触发器) 反相型迟滞比较器 uI R R1 8 UREF R2 R3 UZ uO O uI uO UT+UT UZ UZ 传输特性 门限电压的求法： 根据叠加定理求出同相端电压 uP 的表达式， 当输出状态变化时，与反相端电压uN 相等, 此时的输入电压uI即为门限电压UT+和UT 。 特点： uI 上升时与上门限比,uI 下降时与下门限比。 解：解： （1）门限电压）门限电压 （3）输出电压波形输出电压波形 例例 电路如图所示，试求门限电压，画出传输特性和图电路如图所示，试求门限电压，画出传输特性和图c所示输所示输 入信号下的输出电压波形。入信号下的输出电压波形。 （2）传输特性）传输特性 V5 21 OH2 21 REF1 T RR VR RR VR V