测控电路复习要点总结

1、第三章 半导体二极管及基本电路3.1 半导体的基本知识3.1.1 半导体材料导体(conductor)：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体(semiconductor)：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体(insulator)：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。3.1.2 本征半导体和杂志半导体本征半导体：完全纯净的

2、、结构完整的半导体晶体。成分：载流子、自由电子和空穴。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。杂质半导体：掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。包括P型半导体和N型半导体。3.2 PN结的形成及特性3.2.1 PN结的形成漂移运动：内电场越强，就使漂移(drift)运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散运动：扩散(diffusion)的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。PN结的形成：扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变

3、。3.2.2 PN结的特性PN 结的单向导电性：PN结(PN junction)正向偏置，内电场减弱，使扩散加强，扩散>飘移，正向电流大，空间电荷区变薄；PN结(PN junction)反向偏置，内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小，空间电荷区变厚。PN 结的电容效应：扩散电容CD和势垒电容CB。扩散电容，PN结处于正向偏置时，多子的扩散导致在P区（N区）靠近结的边缘有高于正常情况的电子（空穴）浓度，这种超量的浓度可视为电荷存储到PN结的邻域；势垒电容，势垒区是积累空间电荷的区域，当反向偏置电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，类似于平板电容器两极板上电荷的变化。

4、3.3 二极管3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构：在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1) 点接触型二极管：PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(2) 面接触型二极管：PN结面积大，用于工频大电流整流电路。(3) 平面型二极管：往往用于集成电路制造艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。3.3.2 二极管的参数最大整流电流 IF: 二极管长期运行时，允许流过二极管的最大正向平均电流。反向击穿电压VBR: 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手

5、册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。反向电流 IR: 指管子未击穿时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。二极管的极间电容（parasitic capacitance）: 二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容(barrier（depletion）capacitance)CB和扩散电容(diffusion capacitance)CD。微变电阻 rd: rd 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比.第四章 双极型三极管及放大电路基础4.1 半导体三极管（BJT双结晶体管）半导

6、体三极管: 是具有电流放大功能的元件。三极管分类：按频率：高频管、低频管；按功率：小、中、大功率管；按材料：硅管、锗管；按类型：NPN型、PNP型。4.1.1 基本结构BJT结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。三极管的基本接法：共发射极接法：e作为公共端；b为输入端，c为输出端；共集电极接法：c作为公共端；b为输入端，e为输出端；共基极接法：b作为公共端，e为输入端， c为输出端。BJT的电流分配和放大原理三极管放大的条件：在三极管内部：发射结正偏、集电结反偏；从外部的电位看：NPN管发射结正偏 ：VB>

7、;VE（EB来实现）集电结反偏：VC>VB （EC来实现）即 VC>VB>VE。PNP管发射结正偏 ， VB<VE集电结反偏 VC<VB即VC<VB<VEBJT的特性曲线4.1.2 BJT的电流分配和放大原理1. 输入特性曲线（以共射极放大电路为例）iB=f (vBE)½ vCE=常数(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。(2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反 偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。(3) 输入特性曲线的三个部分: 死区 非线性

8、区 线性区2. 输出特性输出特性曲线通常分三个工作区：(1)放大区在放大区有 iC=b iB ，也称为线性区，具有恒流特性。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。（2截止区iB 0 以下区域为截止区，有 iC =ICEO» 0 。在截止区发射结Je处于反向偏置，集电结Jc处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。（3）饱和区当vCE£ vBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，bIB ³IC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。 深度饱和时，硅管vCES » 0.3V，锗管vCES » 0.1V。输出特性三个区域的

9、特点:(1) 放大区：Je正偏，Jc反偏； IC=bIB , 且 D iC = b D iB；VC>VB>VE。(2) 饱和区:Je正偏， Jc正偏 ；即vCE<vBE ，vCE»0.3V ； iC < biB 。(3) 截止区:Je反偏或零偏 ，VBE< Vth» 0，iB=0 ， iC=ICEO »0 4.1.4 主要参数1. 电流放大系数b2. 极间反向电流1.集-基极反向截止电流 ICBO2.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEO3. 极限参数：1. 集电极最大允许电流 ICM2. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO3.

10、集电极最大允许耗散功耗PCM4. 2 放大电路的基本知识4.2.1 基本放大电路组成基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路,放大电路几个部分组成。放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。输入端口可以等效为一个输入电阻, 输出端口可以等效为一个输出电阻放大电路的主要性能指标电压放大电路的几种增益: 负载开路时的电压增益, 带负载的电压增益输入电阻输出电阻对数增益（放大倍数用分贝值表示）频率响应及带宽（频域指标）非线性失真4.3 共射极放大电路1. 电路组成2. 简化电路及习惯画法3. 放大工作原理4. 放大电路的静态

11、和动态5. 直流通路和交流通路6 放大电路的组成条件 4.4 放大电路分析方法1.图解分析法2 .动态工作情况分析3. BJT的三个工作区4.工作点不合适引起vo的失真，饱和失真4.5 小信号模型分析法1. BJT的小信号建模(1)BJT的H参数及小信号模型(2). BJT的小信号模型引出. 模型的简化. H参数的确定2.用H参数小信号模型分析 共射极基本放大电路,画出小信号等效电路4.5 放大电路静态工作点的稳定问题1.温度对工作点的影响2.放大电路指标分析静态工作点电压增益输入电阻3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较第5章 场效应管放大电路5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管5

12、.1.1 N沟道增强型MOSFET1. 结构（N沟道增强型） 绝缘栅场效应三极管(MOSFET)分为：增强型 N沟道、P沟道耗尽型 N沟道、P沟道耗尽型：vGS=0，iD 0增强型：vGS=0，iD0 2. 工作原理（N沟道增强型）（1）vGS对沟道的控制作用(vDS一定) ：当vGS=0时；当0<vGS <VT 时；当vGSVT 时。（2）vDS对沟道的控制作用(vGS一定) ：vDS较小时；当vDS增加到使VGD=VT时；当vDS增加到VGD<VT时。（3） vDS和vGS同时作用：vDS一定,vGS变化时,iD vGS曲线。 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1

13、）输出特性及大信号特性方程： 截止区； 可变电阻区； 饱和区（2）转移特性：5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET1. 结构和工作原理简述（N沟道）2. V-I 特性曲线及大信号特性方程5.1.3 P沟道MOSFET5.1.4 沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的5.1.5 MOSFET的主要参数一、直流参数 开启电压VGS(th) (或VT) 夹断电压VGS(off) (或VP) 饱和漏极电流IDSS 输入电阻RGS二、交流参数 低频跨导gm 三、极限参数 1. 最大漏极电流IDM 2. 最大耗散功率PDM= VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。 3. 最大漏源电压V（BR

14、）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS 5.2 MOSFET放大电路5.2.1 MOSFET放大电路1. 直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道增强型）（2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路（3）电流源偏置共源极放大电路2. 图解分析由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同 3. 小信号模型分析（1）模型（工作在饱和区）（2）放大电路分析（例5.2.5 共源电路）小结：交流参数归纳如下 共源极电路（对应共射电路）电压放大倍数：输入电阻：Ri=Rg1/Rg2 或 Ri=Rg+(Rg1/Rg2) 输出电阻 ：共漏极电路（对应共集电路）电压放大倍数：输入电阻 ：Ri=Rg+

15、(Rg1/Rg2) 输出电阻 ：共栅极电路（对应共基电路）电压放大倍数： 输入电阻 ：输出电阻 ：RoRd *5.2.2 带PMOS负载的NMOS放大电路本小节不作教学要求，有兴趣者自学 5.3 结型场效应管（JFET）5.3.1 JFET的结构和工作原理1. 结构 2. 工作原理（以N沟道JFET为例） vGS对沟道的控制作用（VDS不变）：当VGS=0时；当VGS0时 vDS对沟道的控制作用：当vGS=0时， vGS和vDS同时作用时5.3.2 JFET的特性曲线及参数 5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法 1、直流分析2、 JFET小信号模型3、动态指标分析*5.4 砷化镓金属

16、-半导体场效应管5.5 各种放大器件电路性能比较1、各种伏安特性曲线比较（P237）2、双极型和场效应型三极管的比较3、各种放大器件电路性能比较第八章 功率放大电路3.1功率放大电路的特点及分类 3.1.1 功放电路的特点 3.1.2 功率放大电路的分类3.2 乙类互补对称功放电路 3.2.1.乙类互补对称功放电路结构 互补对称功放电路工作原理 3.2.2 输出功率及效率的分析计算 3.2.3功率管的选择 最大管耗与输出功率的关系 互补对称功放电路晶体管参数的选择 3.2.4 甲乙类互补对称电路 3.2.5单电源互补对称电路3.3集成功率放大器集成功率放大器及其应用 第6章 模拟集成电路6.1

17、 模拟集成电路中的直流偏置技术· BJT电流源电路 · FET电流源6.1.1 BJT电流源电路6.1.2 FET电流源电路1. MOSFET镜像电流源2. MOSFET多路电流源3. JFET镜像电流源6.2 差分式放大电路6.2.1 差分式放大电路一般结构 1. 用三端器件组成的差分式放大电路2. 差模信号和共模信号的概念差模(difference mode)信号：大小相等相位相反的两个信号：vid 共模(common-mode)信号 ：大小相等相位相同的两个信号：vic 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 1.基本电路2.工作原理（静态分析、动态分析）3.主要技术指标

18、计算（1）差模电压放大倍数（2）共模电压放大倍数（3）共模抑制比6.2.3 源极耦合差分式放大电路 1.CMOS差分式放大电路2.JFET差分式放大电路6.3 差分式放大电路的传输特性6.4 集成电路运算放大器6.4.1 CMOS MC14573运算放大器6.4.2 BJTLM741集成运算放大器1.偏置电路2.输入级3.中间级4.输出级5.相位分析6.5 实际集成运算放大器的主要参数6.5.1 实际集成运放的主要参数1 .输入失调电压VIO：2.输入偏置电流IIB：3.输入失调电流 IIO ：4. 温度漂移输入失调电压温漂 ：输入失调电流温漂：5.开环差模电压增益 AVO和带宽BW ：6.差

19、模输入电阻rid和输出电阻ro 7.最大差模输入电压Vidmax 8.共模抑制比 KCMR ：KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)9.最大共模输入电压Vicmax 10.转换速率SR闭环状态时：第七章 反馈放大电路基本要求1.了解反馈的基本概念 2.掌握反馈放大电路中反馈极性和反馈组态的判断 3.掌握各种组态的负反馈对放大电路输入电阻、输出电阻、增益，和其它性能的影响 4.掌握深度负反馈条件下“虚短”和“虚断”的概念，并利用这两个概念近似计算电压串联负反馈放大电路的闭环电压增益 5.了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、条件，以及判断反馈放大电路稳定性的方法 7.1反馈的基本概

20、念与分类 7.1.1 反馈的基本概念1.反馈定义四层含义与相关判断2.反馈举例开环与闭环3.直流反馈直流通路中存在的反馈：直流反馈（稳定静态工作点）4.交流反馈交流通路中存在的反馈：交流反馈（改善交流性能） 7.1.2 四种类型的反馈组态 电压串联电压并联电流串联电流并联各种反馈类型的特点信号源对反馈效果的影响 7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 7.2.1 负反馈放大电路的方框图构成信号的单向化传输 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式 表达式推导 反馈深度的讨论 正、负反馈的作用效果7.3 负反馈对放大电路性能的改善 7.3.1 提高增益的稳定性7.3.2 减少非线性失

21、真 7.3.4 扩展频带 7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则7.4 负反馈放大电路的分析方法 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 深度负反馈的特点各种反馈组态的近似计算7.5 负反馈放大电路的稳定问题 引入正反馈 引入负反馈7.5.1负反馈的自激及稳定工作条件自激振荡现象产生原因自激振荡条件稳定工作条件负反馈放大电路稳定性分析第九章 信号处理与信号产生电路一、 滤波器1. 作用：滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分；2. 分类：（1）有源和无源； 无源滤波：由无源元件 ( R , C , L ) 组成 有源滤波：用工作在线性区的集成运放 和RC网络 组

22、成，实际上是一种具有特定频率响应的放大器。（2）模拟和数字；（3）低通，高通，带通，带阻，全通；相关参数：Avp: 通带电压放大倍数；fp: 通带截止频率；过渡带: 通带与阻带之间称为过渡带，越窄表明选频性能越好,理想滤波器没有过渡带；通带增益Avp：通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数；通带截止频率fp：其定义与放大电路的上、下限截止频率相同。（4）Butterworth , Chebyshev 和 Bessel等二、一阶有源RC滤波器（LPF）1. 电路构成组成：简单RC滤波器、同相放大器特点：Avp >0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差2. 性能分析： 传递函数通

23、带电压放大倍数通带截止频率三、简单二阶LPF 1. 电路构成：二阶RC网络，同相放大器 2. 性能分析： 传递函数通带电压放大倍数通带截止频率*3. 有源滤波电路的分析方法:1).电路图 电路的传递函数Av(s) ® 频率特性Av(jw)2).根据定义求出主要参数3).画出电路的幅频特性四、乘法器1. 分类：同相乘法器和反相乘法器2. 应用举例： 除法运算电路 开方运算电路 平方运算和正弦波倍频五、振荡电路1. 平衡条件：2. 起振的幅度条件：|AF|>13. 振荡电路的基本组成部分4. 振荡电路的分析方法：5. 正弦波振荡电路 （1）RC正弦波振荡器谐振频率：稳幅措施1 : Rf 采用负温度系数的热敏电阻R1采用正温度系数的热敏电阻稳幅措施2 : 利用非线性器件稳幅（2）LC正弦波振荡器LC正弦波振荡电路可产生1000MHz以上的正弦波信号，而一般运放频带较窄，高速运放价格昂贵，所以LC振荡电路中的放大器一般采用分离元件组成。 分类：变压器反馈式，电容三点式，电感三点式 等效阻抗谐振回路的选频性能主要取决于Q, Q越大,选频性能越好 变压器反馈式同名端的判断:先找出交流公共端,如果输出端与反馈端如果互为同名端则同相,否则反相； （3）石英晶体振荡器原理：压电效应> 压电谐振符号和等效电路优点：Q值很大，频率稳定度高六、非正弦波产生电路1. 电压