模电复习2011

1、第第1 1章章 常用半导体器件常用半导体器件 1.2 半导体二极管 1.3 双极型晶体管 基本概念 1.1半导体基础知识 1 1.1 .1 半导体基础知识半导体基础知识 1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体 1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体 1.1.3 PN 1.1.3 PN结结 单向导电性单向导电性: :PNPN结加正向电压时结加正向电压时，PNPN结变窄结变窄，正向电阻很正向电阻很 低低，正向电流大正向电流大，PNPN结导通结导通。PNPN结加反向电压时结加反向电压时，PNPN结变宽结变宽 ，反向电阻很大反向电阻很大，PNPN结截止结截止。这种特性称为单向导电性单向导电

2、性。 一、一、N N 型半导体：本征半导体内掺入五价元素型半导体：本征半导体内掺入五价元素 自由电子数自由电子数空穴数空穴数 自由电子数自由电子数= =空穴数。温度越高空穴数。温度越高, ,数量越多。数量越多。 二、二、P P型半导体：本征半导体中掺入三价元素型半导体：本征半导体中掺入三价元素 空穴数空穴数自由电子数自由电子数 1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 1.2.2 1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 1.1.正向特性正向特性 2.2.反向特性反向特性 3.3.反向击穿反向击穿 二极管电流方程二极管电流方程 )1( eI IU U S T 1.2.5 1.2.5 稳压管

3、稳压管 稳压管工作在反向击穿区。稳压管工作在反向击穿区。 1.3 1.3 双极型晶体管双极型晶体管 1.3.3 1.3.3 晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线 输出特性曲线输出特性曲线 1.1.截止区：截止区： 特点：特点：J Je e、J Jc c均反偏；均反偏；I IB B=0=0， I IC CIICEO CEO0 0； U UCE CE=V =VCC CC-I -IC CR RC CVVCC CC 晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系 晶体管是一个电流控制元件晶体管是一个电流控制元件 I IE E=I=IC C+I+IB B U i i CE B C 常数 | 3.3.饱和区

4、饱和区: : 特点：特点：发射结发射结J Je e、集电结、集电结J JC C均正偏；均正偏； u uCE CE=U =UCES CES; ; I IC C=I=IB B不成立不成立,I,IC C=I=ICS CS=(V =(VCC CC-U -UCES CES)/R )/RC C, , 1.3.5 1.3.5 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响 上移Q UI U I T CEC BE CBO | 特点：特点：发射结发射结J Je e正偏，集电结正偏，集电结J Jc c反偏。反偏。I IC C的大小受的大小受 I IB B控制，控制，I IC CI IB B即即有电流放大有电流放大；

5、i iC C基本上不受基本上不受u uCE CE的控 的控 制，制，u uCE CE升高， 升高，i iC C基本不变，基本不变，具有恒流特性具有恒流特性。 2.2.放大区：放大区： 求输出电压求输出电压。设二极管正向导通电压。设二极管正向导通电压 可忽略不计。可忽略不计。 基本题型 UO1 V 在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的对在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的对 地静态电位如图所示，试判断各晶体管的类型（地静态电位如图所示，试判断各晶体管的类型（NPNNPN、PNPPNP、 硅、锗）；并注明电极硅、锗）；并注明电极e e、b b、c c的位置；各晶体管工作在何种的

6、位置；各晶体管工作在何种 工作状态。工作状态。 2.7V ( c ) 5V2V 1.3V 4.3V2V 5V5V 1V ( a )( b ) 解：解：（a a）NPNNPN，硅，左起，硅，左起e e、b b、c c；放大状态。；放大状态。 （b b）PNPPNP，硅，左起，硅，左起 c c、b b、e e；放大状态。；放大状态。 （c c）PNPPNP，锗，左起，锗，左起 c c、e e、b b。放大状态。放大状态。 3：现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流：现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流 如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际 方向

7、，并在圆圈中画出管子。且分别求出他们的方向，并在圆圈中画出管子。且分别求出他们的 电流放大系数。电流放大系数。 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 1.放大电路和测得的信号电压波形如图所示，试问该放大电放大电路和测得的信号电压波形如图所示，试问该放大电 路产生了路产生了 （A饱和失真，饱和失真，B截止失真），为了减截止失真），为了减 小失真小失真， 应应 （A增大，增大，B减小）减小） b R A A t uo Rb vo vi C2 C1 RC 2k 1. 测得测得放大电路放大电路电压波形如图所示，试问该放大电路产生电压波形如图所示，试问该放大电路产生 了了 （A饱和失真，饱和失真，B

8、截止失真），为了减小失真截止失真），为了减小失真 Rb应应 （A增大，增大，B减小）减小） AA 例如：已知基本共射放大电路例如：已知基本共射放大电路 当静态工作点从当静态工作点从Q Q1 1移到移到Q Q2 2、从、从Q Q2 2移到移到Q Q3 3、从、从Q Q3 3移到移到Q Q4 4 时，分别是因为电路的哪个参数变化造成的？这些参数是时，分别是因为电路的哪个参数变化造成的？这些参数是 如何变化的？如何变化的？ 当电路的静态工作点分别为当电路的静态工作点分别为Q Q1 1Q Q4 4时，哪种情况下最时，哪种情况下最 易产生截止失真？哪种情况下最易产生饱和失真？哪种情易产生截止失真？哪种情

9、况下最易产生饱和失真？哪种情 况下最大不失真输出电压况下最大不失真输出电压U Uom om最大 最大? ?其值约为多少？其值约为多少？ 电路的静态工作点为电路的静态工作点为Q Q4 4时，集电极电源时，集电极电源V VCC CC的值为多 的值为多 少伏？集电极电阻少伏？集电极电阻R RC C为多少千欧？为多少千欧？ Rc +VCC C2 C1 RL 10k (+15V) RiRo Rb 6.2k1M ui uo 已知图示电路中晶体管的已知图示电路中晶体管的 100， 100 bb r UBEQ0.7V，电容的容量足够大，对交流信号可视为短路。，电容的容量足够大，对交流信号可视为短路。 估算电路

10、静态时的估算电路静态时的 BQ I CQ I CEQ U 求求 be r 画出微变等效电路，并画出微变等效电路，并 求电压放大倍数求电压放大倍数 u A 输入电阻输入电阻 i R 输出电阻输出电阻 o R 例题：求静态工作点和交流性能指标例题：求静态工作点和交流性能指标 mA IIBQCQ 43. 13 .14100 V RIVUCCQCCCEQ 134. 62 . 643. 115 K I mv rr EQ bbbe 9182. 1 26 )1 ( 5 .199 )/( r RR U U A be LC i o u kkk rRRbebi 9182. 19182. 1/1000/ k RRc

11、o 2 . 6 例题：求静态工作点和交流性能指标例题：求静态工作点和交流性能指标 分压式静态工作点稳定电路分压式静态工作点稳定电路 V RR R U CC bb b BQ 21 1 )( R RIV Ue CCQCC CEQ R U R UU R U II e BQ e BEQBQ e EQ CQEQ II I CQEQ BQ 1 求静态工作点求静态工作点 解：解： 画微变等效电路（画微变等效电路（H参数等效模型）参数等效模型） Au Rr R R Ir I R I U U A ebe L e E Bbe L B i o u )1 ( r R U U A be L i o u Au 无旁路电容

12、C求： Ri、Ro： Ri=Rb1/ Rb2/rbe+(1+)Re RoRC 有旁路电容C求： Ri、Ro： Ri=Rb1/ Rb2/rbe RoRC R / RRLCL R / RRLCL 第第3 3章章 多级放大电路多级放大电路 3.1 3.1 多级放大电路的级间耦合方式多级放大电路的级间耦合方式 直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合 3.3.2 3.3.2 差分放大电路差分放大电路 抑制温漂的抑制温漂的方法方法采用特性相同的管子，使它们的温漂相互采用特性相同的管子，使它们的温漂相互 抵消，构成抵消，构成“差分放大电路差分放大电路”。 双入、双出

13、双入、双出 双入、单出双入、单出 单入、双出单入、双出 单入、单出单入、单出 如右图所示差分放大电路，其参数理想对称。如右图所示差分放大电路，其参数理想对称。12， rbe1rbe2rbe。求：。求： 画出差模信号作用下的等效电路。画出差模信号作用下的等效电路。 写出写出RW滑动端在中间位置时差模放大滑动端在中间位置时差模放大 倍数倍数Ad、Ri、 Ro的表达式。的表达式。 Wco RRR 2 be W i o d r R Rc u u A ) 2 ( 1. 画出差模信号作用下的等效电路：画出差模信号作用下的等效电路： bei rR2 例例3 3：ui1=5mv,ui2=3mv, ,把此信号分

14、成差模部分和共模部分。把此信号分成差模部分和共模部分。 处理方法：处理方法： uid1=(ui1-ui2)/2=(5-3)/2=1mv=-uid2 uic1=uic2= (ui1+ui2)/2=(5+3)/2=4mv uid=uid1-uid2=2uid1 第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 应掌握的内容：应掌握的内容： 能够正确判断电路中能够正确判断电路中是否有反馈，是否有反馈，是是直流还是直流还是 交流交流反馈，是反馈，是正反馈还是负反馈正反馈还是负反馈；如为交流负反馈，；如为交流负反馈， 是哪种是哪种组态的反馈组态的反馈等。等。 能够估算深度负反馈条件下的能够估算深度负反馈条

15、件下的F F，A Af f， ， A Aufuf 。 。 掌握负反馈四种组态对放大电路性能的影响，掌握负反馈四种组态对放大电路性能的影响， 并能够根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈。并能够根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈。 i o f u u A uu uO1 R4 R3 R2 50k 100k R5 100k Rif 100k R5 R6 R3 1k 10k R1 1k R2 R4 1k 1k 10k ( a ) 100k Rof Rif Rof uo ui A1 A2 A1 A2 uo ui R1 由集成运放由集成运放A1、A2等元器件组成的两级反馈放大电路如图所示，等元器件

16、组成的两级反馈放大电路如图所示， 设设A1、A2均为理想运放。均为理想运放。 试判断级间反馈的组态；试判断级间反馈的组态； 试计算其闭环电压放大倍数试计算其闭环电压放大倍数 输入电阻输入电阻Rif ，输出电阻，输出电阻Rof 。 111 6 5 i o f R R u u Auu 0 of R if R i o f u u Auu 练习：由集成运放练习：由集成运放A A和晶体管和晶体管T T等元器件组成的反馈放大等元器件组成的反馈放大 电路如图所示，设电路如图所示，设A A为理想运放。试写出下列性能指标的为理想运放。试写出下列性能指标的 表达式：表达式： f i R of R 分）（ 解： 2

17、1. 1 1 2 R R u u A i o u 分）（ 分）（ 20. 3 2. 2 R R of if 6.5 6.5 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 一、使放大倍数降低了一、使放大倍数降低了 倍倍)1 (AF 二、放大倍数的稳定性提高了二、放大倍数的稳定性提高了 倍倍 )1 (AF 三、减小非线性失真三、减小非线性失真 四、抑制干扰和噪声四、抑制干扰和噪声 (1)AF五、频带展宽了五、频带展宽了 倍倍 六、对输入电阻和输出电阻的影响六、对输入电阻和输出电阻的影响 对输入电阻的影响对输入电阻的影响 串联反馈：串联反馈： 输入电阻增加输入电阻增加)1 (AF RRiif

18、 并联反馈：并联反馈： 输入电阻减小输入电阻减小 )1 (AF RRiif 对输出电阻的影响对输出电阻的影响 电压反馈：电压反馈：输出电阻减小输出电阻减小)1 (F ARRooof 电流反馈：电流反馈：输出电阻增加输出电阻增加 )1 (F ARRSoof （1 1）为了稳定静态工作点为了稳定静态工作点，应引入应引入 当信号源为恒流源，为减小电路的输入电阻，应引入当信号源为恒流源，为减小电路的输入电阻，应引入 为了稳定放大倍数为了稳定放大倍数，应引入应引入 直流负反馈直流负反馈 交流负反馈交流负反馈 （2 2）当信号源为恒压源时，为增大电路的输入电阻，应引入）当信号源为恒压源时，为增大电路的输入

19、电阻，应引入 串联负反馈串联负反馈 并联负反馈。并联负反馈。 电路设计时，引入负反馈的一般原则电路设计时，引入负反馈的一般原则 （3 3）当负载需要稳定的电压信号时，应引入）当负载需要稳定的电压信号时，应引入 电压负反馈；电压负反馈； 当负载需要稳定的电流信号时，应引入当负载需要稳定的电流信号时，应引入 电流负反馈。电流负反馈。 （4 4）根据四种组态反馈电路的功能，）根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信在需要进行信 号变换时，选择合适的组态号变换时，选择合适的组态。例如。例如: : 若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入 电压并联负反

20、馈；电压并联负反馈； 若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入 电流串联负反馈电流串联负反馈 第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理 7.2 7.2 基本运算电路基本运算电路 一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路 二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路 I I F o u R R uI I F o )1 (u R R u )( I3 3 F I2 2 F I1 1 F O u R R u R R u R R u )( 3 3 2 2 1 1 0i f i f i f N P u R R u R R u R R R R U 三、反

21、相求和运算电路三、反相求和运算电路 四、同相求和运算电路四、同相求和运算电路 ) )( 2 2 1 1 4 4 3 3 i f i f i f i f N P O u R R u R R u R R u R R R R u 五、加减运算电路五、加减运算电路六、积分运算电路六、积分运算电路 )( 1 1 2 1 tudt t t u RC u OiO uO A1 A3 20k 100k A2 uI2 uI1 R 16.7k 20k 120kR1 R2 R3 R4 R3 R4 uO1 u O2 已知已知uI1，uI2，uI3，uI4，求电，求电 压压u 、 、u 、 、u 的值。 的值。 A1 u

22、o1 10K uI1 uI2 uI3 10K 10K 2.5K 10K uo A2 uo2 uI4 A3 20K 30K 30K Vu uuuu VuU VuuuU O OOOO IO IIIO 14 30/ )(30/ )( 4 6)( 221 42 3211 练习：理想集成运算放大器构成如图所示的电路。试写出练习：理想集成运算放大器构成如图所示的电路。试写出 u uo o与与u ui i的关系表达式。的关系表达式。 解：解： IOO IO U R R R R U R R U U R R U )1 ()1 ( 3 4 1 2 1 3 4 1 2 1 第八章第八章 波形的发生和信号的转换波形的

23、发生和信号的转换 8.18.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 8.1.18.1.1 正弦波振荡电路的基础知识正弦波振荡电路的基础知识 一、一、 产生正弦波的振荡条件产生正弦波的振荡条件 1 AFFA ）、 210(2nn FArgAArgFAArg FA 幅值条件幅值条件 相位条件相位条件 二、正弦波振荡电路的组成及分类二、正弦波振荡电路的组成及分类 组成：组成： 放大电路；放大电路； 选频网络；选频网络； 正反馈网络；正反馈网络； 稳幅环节稳幅环节 包括：包括：变压器反馈式变压器反馈式、电感反馈式电感反馈式、 电容反馈式电容反馈式。 产生产生H HZ Z MHMHZ Z 的 的低频信号低频信

24、号。 包括：包括：RCRC串并联振荡器串并联振荡器、RCRC移相式振荡器移相式振荡器。 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 产生产生MHZ MHZ 以上的以上的高频信号高频信号。 分类分类 RC f O 2 1 振荡频率：振荡频率： 8.1.28.1.2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 3 1 F 稳幅条件稳幅条件 31 1 R R U U A f f O u 1 2RR f 8.2 8.2 电压比较器电压比较器 8.2.2 8.2.2 单限比较器单限比较器8.2.3 8.2.3 滞回比较器滞回比较器 OH U 画电压传输特性，必须求出三个要素：画电压传输特性，必须求出三个要素： 输出

25、电压高电平和低电平的数值输出电压高电平和低电平的数值 和和 。 OL U 阈值电压的数值阈值电压的数值 T U 当当 变化且经过变化且经过 时，时， 跃变的方向，即是从跃变的方向，即是从 跃变为跃变为 ，还是，还是 从跃变为从跃变为 。 I U T U o u OH U OL UOL U OH U 书书P P475 475 8.14 8.14 试分别求解图试分别求解图P8.15P8.15所所 示各电路的电压传输特性。示各电路的电压传输特性。 练习：为使图（练习：为使图（a）所示电路具有图（）所示电路具有图（b）所示的电压传输特性，）所示的电压传输特性， 限幅电路中稳压管的稳定电压限幅电路中稳压管的稳定电压UZ应为应为 V，正向导通电压，正向导通电压 UD V；基准电压；基准电压UREF应为应为 V。请在图（。请在图（a）中标出集）中标出集 成运放的同相输入端成运放的同相输入端()和反相输入端和反相输入端()，并在方框内画出稳，并在方框内画出稳 压管。压管。 第十章第十章 直流电源直流电源 10.1 10.1 直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用 一、电源变压器一、电源变压器 利用变压器降压得到比较合适的交流电压再进行转换。利用变压器降压得到比较合适的交流电压再进行转换