模拟电子技术(注册电气工程师考试培训资料)

1、1.半导体及二极管 1.1掌握二极管和稳压管特性和参数 1.2了解载流子的扩散、漂移；PN结形成2放大电路基础 2.1掌握基本放大电路、静态工作点、直流负载和交流负载(线) 2.2掌握放大电路的基本分析方法 2.3了解放大电路频率特性和主要指标 2.4了解反馈概念、类型和极性；电压串联负反馈分析计算 2.5了解正负反馈特点；其他类型分析；对性能影响；自激原因和条件 2.6了解消除自激方法，去耦电路3集成运算放大器及其应用 3.1掌握放大电路计算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，静动态计算，输入输出相位关系，集成参数含义 3.2掌握集成运放特点和组成；了解多级放大的耦合方式；零漂抑制

2、原理；了解复合管的正确接法及等效参数计算；恒流源作有源负载和偏置电路3集成运算放大器及其应用 3.3了解多级放大器的频率响应 3.4掌握理想运放的虚短、虚地、虚断概念及其分析方法；反相、同相、差动输入比例器及电压跟随器工作原理，传输特性；积分、微分电路工作原理 3.5掌握实际运放电路的分析；了解对数和指数运算电路工作原理，输入输出关系；应用乘法器（平方、均方根、除法）3集成运算放大器及其应用 3.6了解模拟乘法器的工作原理4信号处理电路 4.1了解滤波器的概念、种类和幅频特性；比较器的工作原理，传输特性和阀值，输入输出波形关系 4.2了解一阶和二阶低通滤波器电路分析；主要性能，传递函数，带通截

3、止频率，电压比较器的分析法；检波器 、采样保持电路工作原理 4.3了解高通、低通、带通电路和低通电路的对偶关系、特性5信号发生电路 5.1掌握自激振荡条件，RC文氏电桥振荡器起振条件，频率计算；LC振荡器工作原理、相位关系；了解矩形、三角、锯齿波发生电路工作原理，振荡周期计算 5.2了解文氏电桥振荡器的稳幅措施；石英晶体振荡器工作原理；各种振荡器适用场合；压控振荡器组成，原理，频率估算，输入输出关系6功率放大电路 6.1掌握功率放大电路的特点；了解互补推挽功放电路工作原理，输出功率和转换功率计算 6.2掌握集成功率放大器内部组成；了解功率管的选择、晶体管的几种工作状态 6.3了解自举电路；功放

4、管的发热7直流稳压电源 7.1掌握桥式整流及滤波电路工作原理、电路计算；串联型稳压电路工作原理，参数选择，电压调节范围，三端稳压块的应用 7.2了解滤波电路外特性；硅稳压管稳压电路限流电阻选择 7.3了解倍压整流电路原理；集成稳压电路工作原理及提高输出电压和扩流电路工作原理二极管伏安特性 OA段正向特性 OB段反向特性 BC段击穿特性 VD死区电压(硅0.6-0.7V,锗0.1-0.2V) VB击穿电压(额定电压= VB / 2)VBiD(mA)vD(V)(A)oAVDBC返回硅稳压管伏安特性 稳压管工作在反向电击穿区 VZ稳定电压(IW = IWmin- IWmax) IW稳定电流 电击穿-

5、可恢复 热击穿-不可恢复-VZiD(mA)vD(V)o-IWmax-IWmin电击穿区热击穿区返回载流子运动与PN结形成 P型材料-多子空穴,少子电子 N型材料-多子电子,少子空穴 扩散-多子浓度差产生的载流子定向运动 漂移-少子受电场作用产生的定向运动 PN结-扩散与漂移动态平衡(势垒,耗尽层)PN空间电荷区漂移扩散返回基本放大电路 三种组态-共射，共集，共基 三极管放大条件-内部,外部VCCRBRCRECICO+TvbvcVCCRB1RECICO+TRB2CBVCCRB1RECICO+TRB2RC返回共发射极放大器共集电极放大器共基极放大器IVIVIVOVOVOV静态工作点及其估算 1.直

6、流通路和直流负载 直流通路-直流电流流通路径(电容开路) 直流负载-三极管集电极直流电阻 2.固定偏置和射极偏置VCCRB1REIBICTRCI2VCCRB1REIBICTRB2RC返回固定偏置电路EBBECCBRRVVI)1()(BCII)(ECCCCCERRIVVVCCRBREIBICTRC返回射极偏置电路I2VCCRB1REIBICTRB2RCCCBBBBVRRRV212EBEBERVVI)()(ECECCCERRIVV返回交流通路和交流负载 1.交流通路-交流电流的通路(耦合傍路电容短路,直流恒压源短路电流源开路) 2.交流负载-三极管集电极交流电阻RLOVIVVCCRBRCRECIC

7、O+TRLRLRBRCRETIVOVRL=RC/RL返回放大电路基本分析方法 1.图解分析法 非线性电路的一般分析方法，需要非线性曲线求解精度不高 2.微变等效电路分析法 在静态工作点处线性展开，适合小信号分析返回图解分析法 直流负载线直线 交流负载线过点斜率等于-1/RL直线vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流负载线交流负载线返回微变等效电路分析法 1.画放大器交流通路 2.用三极管微变等效模型替代三极管 3.由所得线性电路求解放大器动态指标 共发、共集、共基放大电路RLRBRCRETIVOVRLRBRCRErbeİbİb返

8、回EbeLIOVRrRVVA)1 ()1 (/EbeBiBiRrRRRRCORR共集电极放大电路 共集放大电路又称射极跟随器，隔离级 A=1，输入电阻大，输出电阻小VCCRB1RECICO+TRB2IVOVRLRBREİbİbrbeIVOVRLRBRETIVOVLbeLIOVRrRVVA)1 ()1 (/21LbeBBiBiRrRRRRR1SbeORrR返回放大电路频率特性 1频率响应 幅频特性-放大倍数与频率关系 相频特性-输入输出相位移与频率关系)()(jVeAAffLfHAVM0.707AVM)(jAVfH上限频率fL下限频率通频带BW= fH fLAVM中频放大倍数返回电压放大电路主要

9、指标 电压放大器主要技术指标有： 1。电压放大倍数AV = VO / VI |RL=C 2。输入电阻Ri = VI / II|RL=C 3。输出电阻RO = VO / IO|RL= 放大器等效电路+-r0RL-+放大器riRS返回放大器等效电路 放大器对信号源而言是一负载，用ri等效 对负载RL而言，放大器等效为信号源Eo和ro+-r0RL-+放大器riRSSEiV0E0ViIOILiOVORVVACRIVrLiiiCRRIVrSLOOO,iVOOVAE返回反馈概念 反馈-放大器输出信号反送到输入端，从而影响放大器性能 正反馈（使净输入增加）和负反馈（使净输入减小） 直流反馈（稳定工作点）和交

10、流反馈（改善交流特性） 局部反馈（影响局部性能）和级间反馈（影响整体性能）返回四种反馈类型 电压反馈：XO=VO ， Xf VO；电流反馈：XO= IO ， Xf IO 串联反馈：Xf=Vf，并联反馈：Xf=If 反馈一般表达式： Af=A/(1+AF)基本放大器反馈网络+FAfXdiXoXiX1。电压串联负反馈2。电流串联负反馈3。电压并联负反馈4。电流并联负反馈返回反馈框图电压串联负反馈 共集放大器，同相比例运算电路都是电压串联反馈fVdiVoViV基本放大器反馈网络FAFOVVVVIOVFVVFFAAVVA11OVFVFVdiVOVAV返回放大电路基础例一返回四种反馈类型电压串联负反馈分

11、析计算 电路分析：1。两级电容耦合NPN放大电路（负电源）2。级间反馈元件引入电压串联反馈3。瞬时极性判定为负反馈4。反馈信号是RE1上电压Vf正比于输出电压Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf =4.7kvOvI10F10F10F100F33F-VCCRE1T1T2S深度负反馈分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf = (RE1+Rf)/RE1返回1电压串联负反馈返回2放大电路基础电压并联负反馈 集基偏置电路，反相比例运算电路都是电压并联反馈 基本放大器反馈网络FAiIfIdiIoVFOGGiOFIVFFA

12、AIVA11OFVFISFSioSoVSFRARIVVVA返回电流串联负反馈 射极偏置共发电路（微变等效电路中RE0）是电流串联负反馈基本放大器反馈网络FAOIiVfVdiVfoGGioGFVIFFAAVIA11ofIFVLGFiLoioVFRAVRIVVA返回电流并联负反馈 电流并联负反馈电路基本放大器反馈网络FAoIiIfIdiIfoIIIIioIFIIFFAAIIA11oIfIFISLIFSiLoSoVSFRRARIRIVVA返回电压并联负反馈电路电流串联负反馈电路电流并联负反馈电路负反馈对放大电路性能影响 1.闭环放大倍数稳定性提高 2.减小环路内非线性失真 3.闭环带宽增大 4.对输

13、入输出电阻影响：电压反馈输出电阻减小电流反馈输出电阻增大串联反馈输入电阻增大并联反馈输入电阻减小AAAFAAFF11返回差动放大器基本概念 直流放大器零漂问题 差模(输入)信号vi1= -vi2 = vid /2 共模(输入)信号vi1= vi2 = vic 差模放大倍数Avd= vod / vid 共模放大倍数Avc= voc / vic 共模抑制比KCMR ( CMRR )= Avd / Avc放大器vi1vi2vivovo2vo1RRvid = vi1 -vi2 vic = ( vi1 +vi2 )/ 2零漂问题和抑制零漂的差动原理 采用直接耦合以放大极低频率及直流信号。但因温度变化前级

14、工作点状态变化被后级作为信号而加以放大,造成零输入而非零输出现象零点漂移 利用差动原理可抑制零漂vi2vo2Av2vi1vo1Av1vivovi1vo1Av1vo = vo1- vo2= Av1 vi1- Av2 vi2= Av1 vid= Av2 vid = Avd vid 返回差放基本概念返回集成运放典型差放动态和静态分析 长尾电路和带恒流源差放静态计算 典型差放动态计算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcEWCCEWbBECCEC2RRV)2R)(R(1R)(V)(V(1IIBECCCCECCEVRIVVVVvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi

15、2RbARbRcRcRb2Rb1T3EBE3CCb2b1b2E1C3)/RVVRRR(2II返回典型差放动态分析双端输出： Avd = Av1(RL = Rc / (RL /2), Ro = 2Rc , Rid=2Ri1单端输出： Avd = Av1 (RL = Rc / RL) /2, Ro = Rc , Rid=2Ri1 Avc = Av1 (RL = Rc/RL)vi1vO1T1RW/2RbRcvi1vO1T1RW/2RbRc2RE2)1 (WbebLVdRrRRAELWEbebLVcRRRRrRRA2)22)(1 (恒流源电路用 替代RE 3cer返回差放动静态分析返回集成运放)2)1

16、 (221WbebiidRrRRR集成运放主要参数 开环(差模)电压放大倍数Avd(Avo) (差模)输入电阻Ri(d)和输出电阻Ro 共模抑制比KCMR 输入失调电压VIO和输入失调电流IIO 基极电流IB 开环带宽BW和单位增益带宽BWG 最大差模输入电压Vidmax 最大共模输入电压VIcmax等返回集成运放特点和组成 特点：三极管参数一致性好；电阻为沟道电阻，大电阻需外接；PN结电容，大电容需外接；恒流源作偏置电路和有源负载 四部分组成：差动输入级，中间电压放大级，（功率）输出级和偏置电路 新旧符号+-+vPvNvO+-vPvNvO返回恒流源电路 恒流源具有静态电阻小动态电阻大的特点

17、有三极管恒流源，镜像恒流源和微电流源+VCCT1IoT2RIREF2IBEBE3CCb2b1b2o)/RV(VRRRIREFREFBECCoII2RVV2IREIO+VCCTRb1Rb2D返回复合管 NPN+NPN复合 NPN+PNP复合 PNP+NPN复合 PNP+PNP复合T1T2IC1IC2ICIB1IBIE2IET1T2IBIEICIEIBT1T2ICIBT1T2ICIE211)1 (bebeberrr21返回理想运算放大器及其分析法 理想运放条件： AVO，Ri ， Ro 0，KCMR，BW 运放线性应用特点： VP=VN，Ii=0 ， “虚短”+-+vPvNvO)(NPVOOVVA

18、V返回反相比例运算 因为Ii=0，所以VP=0 因为VN=VP=0，所以N点地电位“虚地” R平衡电阻+-+vivORR1RFI1IiIF11RvIi1IIFiFFFOvRRIRv1FRRR/1返回同相比例运算 因为Ii=0，所以VP=vi 因为运放输入端电流为0，所以反相端“虚断” R平衡电阻FRRR/1返回+-+vivORR1RFIiiPvvOFNvRRRv11iFOvRRRv11差动运算 利用迭加原理和虚短虚断概念+-+vi1vOR1RFIiR2R3vi20iI2323iPvRRRvOFiFFNvRRRvRRRv111111232311iFiFOvRRvRRRRRRvNPvv返回电压跟随

19、器+-+vOIiviiOvv返回积分、微分电路 积分电路，时间常数=RC要大于T vi=E，Vo=0时+-+vivORCii)0(110CtitiCVdtvRCdtiCv)0(10otiCoVdtvRCvvtRCEvotvivoRC越大三角波幅度越小返回微分电路 微分电路时间常数=RC要小于T/2+-+vivORCiiiCvvqvCCdtdvCdtdqiiidtdvRCRiviiOtvivo返回对数、反对数运算 对数运算+-+vivORiEiFTbeTbeVvESVvESEeIeIi/) 1(TiVvESEOeRIRiv/ 反对数运算+-+vivORiCiTbeVvESECeIiii/ESTi

20、TOIVRvVvlnln都与温度有关返回模拟乘法器及应用 乘法器符号 乘法器应用注意负反馈,运放线性应用vXvYvO=K vX vY+-+vi1vORv2Rvi2OivKvv2221iiOKvvv+-+vivORv2R0222vvi22OKvv KvviO返回二象限除法vi2大于0负电压开方有源滤波器概念 传递函数 频率特性(幅频和相频) 理想特性)(sH)(sVI)(sVO)()()(sVsVsHIO)()()(jejHjHHLLH0LH)(jH)(jH)(jH)(jH返回一阶低通滤波器 其中 是通带内放大倍数 是上限截止角频率 +-+236RvOR1vICRFHjAjH1)(0101RRA

21、FRCH1A00.707A0H20dB/10倍频RCsAsVsVsHIO1)()()(0返回二阶低通滤波器 二阶压控电压源有源低通滤波器 二阶有源低通滤波器 相似的频率特性(幅频特性)+-+vOvIRRCCR1RF+-+RvORvIC2C1HHQjAjH2)(1)(0HHQjjH2)(11)(RCH1031AQ101RRAF21HCCR121CC21Q 返回二阶低通滤波器幅频特性 等效品质因素Q对幅频特性影响 Q=0.707时有最大平坦通频带 衰减特性40dB/10倍频程 Q越大峰值越大A00.707A0HQ=5Q=2Q=0.707Q=0.5返回信号处理电路返回二阶低通滤波器比较器及其传输特性

22、 运放开环(非线性)应用电压传输特性 迟滞比较器电压传输特性V0+vIV0-线性范围+-+vIvO+-+vIvOVREFvIV0+V0-VREF返回迟滞比较器及其传输特性 正向阈值V+和反向阈值V电压 回差电压VH = V+-V 应用：波形变换R2+-+vIvOR1RDZvRORVRRRVRRRV211212ORVRRRVRRRV211212vIV0+=VZV0-=-VZV+V-返回比较器返回信号处理电路迟滞比较器波形变换 电压增大时与V+比较 电压减小时与V比较 电压介于V+和V之间输出保持原先值tvivoV+VVO+VO返回迟滞比较器返回比较器返回信号处理电路自激振荡条件 自激振荡-无输入

23、信号电路自动输出一定频率和幅度的信号 正弦波振荡器-输出为正弦信号的振荡器 振荡条件 相位平衡条件 幅度平衡条件 起振条件1FA1FA1FAnFA2放大器选频网络iVfVOVAF相位平衡条件决定能否振荡及振荡频率返回RC选频特性和(电桥)振荡器 单级RC电路移相090度(超前或滞后) RC串并联网络选频特性RRCCfVOVCsRCsCsRZ111RCsRCsRCsRZ11122212)(31RCsRCsRCsZZZVVFOf)(3100jF3001tgFRC100F+90900F1/3返回文氏电桥振荡器 运放和R1 RF组成同相放大器A=(R1 + RF)/R1 A =0 由相位平衡条件必须F

24、=0,得振荡频率 由幅度和起振平衡条件,A必须略大于3 D起稳幅作用18kR28.2k12kRW2.7k+-+236vOR3D1D2RRCC6.8kABR1RF返回RC振荡器返回信号产生电路LC选频特性和LC振荡器 LC选频特性(谐振) 相位条件转化为瞬时极性(正反馈) 变压器反馈LC振荡器 三点式振荡器(结构判别)T1VCCRB1RE+C1C2L* *+RB2A =0(共基),F =021210,21CCCCCLCf返回三点式振荡器 Z1和Z2同电抗性质 Z3和Z2 (Z1)不同电抗Z1+-+Z2Z30321ZZZT1VCCRB1RE+C1C2L+RB2T1VCCRB1RE+C L+RB2L

25、1L2电容三点式电容三点式电感三点式电感三点式21210,21CCCCCLCfMLLLLCf2,21210返回LC振荡器返回信号发生电路非正弦波振荡器 滞廻比较器加延时环节 改变时间常数RC改变频率 改变VR改变频率(压控振荡) R并联D充放电时间不同占空比不同R2+-+vO1R1RDZvRCvO2返回V+VVo+VovO1vO2vO1积分石英晶体振荡器 石英晶体振荡器特性 石英晶体振荡电路 工作于串联谐振频率fS和并联谐振频率fP之间 调节C可微调输出频率fO电容性电感性Xff S fPO+-+vOR1XC返回功放电路的特点 大信号电压电流大 可输出交流功率大小 电源效率问题(甲类功放乙类功

26、放等) 失真问题(甲乙类功放) 器件极限参数 (安全)问题返回互补对称功放电路 双电源互补对称功放电路,静态VA=0 单电源互补对称功放电路,静态VA=VCC/2 T1 , T2轮流工作,各导电(T/2)180度(乙类) 指标计算vIvO+VCCRLT1T2A-VCCvIvO+VCCRLCLT1T2A+返回乙类功放指标计算 最大不失真输出功率Pomax 最大电源效率max 最大管耗PTmax 单电源用VCC/2替代公式中VCCLOmORVP22vIvO+VCCRLT1T2A-VCCLCCORVP22maxCCOmEOVVPP2%5 .784maxmax2 . 0OCMPPLCCCMRVI/CCCEOVBV2OETPPP2返回互补对称功放返回功率放大电路甲乙类功放 T1组成推动(激励)级，T2、T4和T3、T5分别构成复合功放管，组成互补对称输出级。仅从输出级考虑，OTL功率放大器的下限频率fL主要由偶合电容CL和负载电阻RL决定 vIvO+VCC2200FIC4T1DC2RW1100k3.9kRLC