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半导体的基本知识半导体材料导体 (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。本征半导体和杂志半导体本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导

2、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。PN 结的形成及特性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、。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

4、器两极板上电荷的变化。二极管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。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

5、坏。 手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半导体三

6、极管( BJT 双结晶体管)半导体三极管: 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、错管；按类型：NPN型、PNP型。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

7、；从外部的电位看： NPN 管发射结正偏 ： VBVE (EB 来实现)集电结反偏： VCVB (EC 来实现 ) 即 VCVBVE 。 PNP 管发射结正偏 ， VBVE 集 电结反偏 VCVB 即 VCVB 1V时，vCB= vCE - vBE0 ,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。输入特性曲线的三个部分: 死区 非线性区 线性区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= 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

8、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， IB IC ，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,错管vCES 0.1V。输出特性三个区域的特点 :(1)放大区：Je 正偏，Jc反偏；IC= IB，且 D iC = D iB ; VCVBVE。(2)饱和区:Je正偏，Jc 正偏;即 vCE vBE , vCE 0.3V ; iC iB。(3)截止区:Je 反偏或零偏,VBE Vth 0, iB=0 , iC=ICEO 04

9、.1.4 主要参数电流放大系数极间反向电流 TOC o 1-5 h z .集-基极反向截止电流ICBO.集-射极反向截止电流(穿透电流 )ICEO. 极限参数：集电极最大允许电流ICM集-射极反向击穿电压U(BR)CEO集电极最大允许耗散功耗PCM2 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:

10、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 共射极放大电路电路组成简化电路及习惯画法放大工作原理放大电路的静态和动态直流通路和交流通路放大电路的组成条件4放大电路分析方法.图解分析法.动态工作情况分析. BJT的三个工作区.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BJT的小信号建模（1）BJT的H参数及小信号模型）. 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.温度对工作点的影响.放大

11、电路指标分析静态工作点电压增益输入电阻.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金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管场效应管的分类:MOSFETr绝缘栅型FET场效应管T上 JFET 结型.r增强型L型:N沟道L p沟道r N沟道L p沟道N沟道P沟道耗尽型）N沟道增强型 MOSFET.结构（N沟道增强型）N耗尽P口碎林底CTr绝缘栅场效应三极管(MOSFET)分为：口增强型 一N沟道、P沟道耗尽型 一N沟道、P沟道11时好耗尽型：VGS=0, iD 半0, I |二增强型：VGS=0 , iD=0.工作原理(N沟道增强型)VGS对沟道的控制作用(VDS一定)：当VGS=0时；

12、当0VGS Vt时；当VGSHt 时。Q耗尽层P衬底引线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。N咽。感上)沟道P1B河1氐引9戈心迅速增大VDS和VGS同时作用：VDS 一定,VGS变化时,iD -VGS曲线。央新X p衬底小线3. V-I特性曲线及大信号特性方程地夹断临界点轨迹(1)输出特性及大信号特性方程：iDf(VDS)vGS const.截止区；可变电阻区；饱和区颈夹断临界.点:轨迹(2)转移特性:ip f (Vgs) Vds const.俺央断临界点轨迹5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET1.结构和工作

13、原理简述(N沟道)4b衬底引线一不计二1/ft?掺杂后具有正fd 离子的绝层 /r衬底B2.V-I特性曲线及大信号特性方程4V5.1.4沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的N型沟道P=l*nK小张十曲和K5.1.3 P 沟道 MOSFET增强型电路符号性尽型电路用心饱和汨机电的z夹断也压K/69 L2 L5 tftM/V5.1.5 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.最大漏极电流IDM.最大耗散功率Pdm= Vds Id决定，与双极型三极管的 Pcm

14、相当.最大漏源电压V (BR) DS.最大栅源电压V (BR) GS5.2 MOSFET放大电路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)共源极放大电路直流通路(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oil Jfij吨”口3.小信号模型分析（1）模型（工作在饱和区）,门=氏（士七片一 V T=K*（ * GQ + 1，、一 %产 KJ（1GQ j-工）11=K“（V J + 2K（七“-%）7 +勺%非线 性失 真项+皿，,即 +静态值动态值（直流）（交流）当/2

15、（Jrs. - ）时（必须满足的小信号条件）（2）放大电路分析（例5.2.5共源电路）解：例工2. 2的直流分析已求得:=2 x 0.3 x (2 1 )mSHTJQ=ImSPd 上IO- S + + +(gm.JR = %、(1 + gmR) = gm Rd二U凡2K &v v aa -= a博4r * 马q_JL_居+ 4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：AvogmRLVi输入电阻：Ri=RgiRg2或Ri=Rg+(RgiRg2)输出电阻：Ro Rd % Rd共漏极电路（对应共集电路）电压放大倍数：A vogmRLVi1 gmRL输入电阻：Ri=Rg+（RgiR

16、g2）输出电阻：Ro1R1(1/gm) R- gm共栅极电路（对应共基电路）电压放大倍数： A vogmVgs(Rd/R)gm(RdR) gmRLviVgs输入电阻：Rvgsvgsg mvgsgm1 R/-gm输出电阻：Ro玉d*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Vgsi匕二片1屋1二1对于BJT有飞上对于FET有立= 1其他特点 见表3.6.1 和我5.3.1典型电路共射极电路 共源

17、极电路共集电极电路 共热极电路共基极电踣共栅极电珞用途电压悻亘高，输入电阻和输入电容均较X.适用于多级放大电珞中间康输人电阻高、的出电IW最可作阻抗 交奏，用于输入铁、输出纸或接神以辐入电阻小，输入电容小,适用 于高频 宽带电路组态对应关系:电压增益：BJTFET TOC o 1-5 h z CECSCCCDCBCGCE：CC：RJT（4II&）。+十）（/?|附1）% +（1）（4| 公）CB：FETCS： -“（小 & II R。彩.（uJI RII 公）CD： 1 + *1na、|K|K）（gm -4）（l II R（） CG： % ” .FETCS：很高CD：很高CG： II；SnsC

18、S：小&CD-分II尤II上ft mCG：BJTCE；CC；凡 llk+(l+阿IIAjCB：凡侏输出电阻CE： 4cd四呸Fvv* fU i+#CB： 4第八章功率放大电路功率放大电路的特点及分类功放电路的特点功率放大电路的分类乙类互补对称功放电路.乙类互补对称功放电路结构互补对称功放电路工作原理输出功率及效率的分析计算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甲乙类互补对称电路单电源互补对称电路集成功率放大器集成功率放大器及其应用第6章模拟集成电路模拟集成电路中的直流偏置技术? BJT电流源电路? FET电流源BJT电流源电路L tiH象！流源(“i【ml sum

19、 vpn )T与T参数完全相同T1对T.具有倍度朴偿作用LdTJ幡怅降1-Jj于1lHEF. 2/口2 .微 电流 源铸 id I current sowm)利用发射结电压对集电极电流的影响作用n 丁工的射极中机 使就发射结电压减小.从而减小其集电极电流。工+r ccS,高输出阻抗电流源威尔逊电流源电器利用电流负反馈原 理来进一步提高愤像输出电流的温度 稳定件和增大动态箱出电阻v 一 -V +rI _ 3 BEJ BB EEREFRJ1口 二九 二4FET电流源电路MOSFET镜像电流源MOSFET多路电流源JFET镜像电流源差分式放大电路差分式放大电路一般结构.用三端器件组成的差分式放大电路

20、加差分放大电路一般有两个输入端;双端输入一从两输入瑞同时加信号单端输入一仅从一个输入端对地加信号尢差分放大电路可以有两个输出端: 双端输出一从17H和心输出 雌端输出一从15或“心对地输出共楔 檎入 电流电流.差模信号和共模信号的概念差模(difference mode)B号：大小相等相位相反的两个信号：vid共模(common-mode言号：大小相等相位相同的两个信号：vic.2.2射极耦合差分式放大电路|*-oo-*+.基本电路.工作原理(静态分析、动态分析).主要技术指标计算(1)差模电压放大倍数(2)共模电压放大倍数(3)共模抑制比衡量差分式放大电路抑制共模侑号的能力，差分式放大小露双

21、端输出时二2ER为无穷大二单端输出时工4加1力（I十 人CMR6.2.3源极耦合差分式放大电路.CMOS差分式放大电路.JFET差分式放大电路.3差分式放大电路的传输特性线性 动画演示6.4集成电路运算放大器6.4.1 CMOS MC14573 运算放大器偏置电路.4.2 BJTLM741集成运算放大器.偏置电路.输入级.中间级.输出级.相位分析6.5实际集成运算放大器的主要参数实际集成运放的主要参数人Vo VI 0.输入失调电压 VI。： VIo (110)mVAvo1.输入偏置电流IIB： I旧一(IBN IBP) 2.输入失调电流II。： II。 Ibn IBP.温度漂移输入失调电压温漂

22、：VIO/T输入失调电流温漂：II。输入失调电1长温漂在规定匚作温度范围内,输入失调电冰.的温度的变化 量与温度变伐量之比值愉入失调电流温源在规定:作温，范围内,输入失调电流肺温度的变化依 与温度变化量之比值几个g片C.开环差模电压增益 Avo和带宽BW :2始人小小Vidmax:KcMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)Vicmax.差模输入电阻m和输出电阻ro.最大差模输入电压.共模抑制比Kcmr.最大共模输入电压.转换速率SR闭环状态时：Srdvo(t)第七章反馈放大电路基本要求.了解反馈的基本概念.掌握反馈放大电路中反馈极性和反馈组态的判断.掌握各种组态的负反馈对放大电路输入

23、电阻、输出电阻、增益，和其它性能 的影响.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.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 定性的方法反馈的基本概念与分类反馈的基本概念.反馈定义四层含义与相关判断.反馈举例开环与闭环.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）.交流反馈交流通路中存在的反馈：交流反馈（改善交流性能）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负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式负反馈放大电路的方框图构成信号的单向化传输

24、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、负反馈的作用效果负反馈对放大电路性能的改善提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带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负反馈放大电路的分析方法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负反馈放大电路的稳定问题引入正反馈引入负反馈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.作用：滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分；.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

25、作在线性区的集成运放 和RC网络组成，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；下限截止频率相同通带截止频率fp：其定义与放大电路的上、Butterworth , Chebyshev 和 Bessel等、一阶有源RC滤波器(LPF).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.性能分析：

26、传递函数通带电压放大倍数通带截止频率三、简单二阶LPF.电路构成：二阶RC网络，同相放大器.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：.电路图电路的传递函数Av(s)频率特性Av(jw).根据定义求出主要参数.画出电路的幅频特性一.分类：同相乘法器和反相乘法器.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:厂中异+平= 2门支 相位平衡条件振荡平衡条件:工 L AF =1幅度平衡条件四、乘法器.起振的幅度条件：|AF|1.振荡电路的基本组成部分(1)放大电路 没有放大，不可能产生振荡. 要保证电路具有放大功能(2)反馈网络一形

27、成正反馈，以满足相位平衡条件(3)选频网络以产生单一频率的正弦波(IU 】.)(4)稳幅电路 以保证输出端得到不失真的正弦波.振荡电路的分析方法:a.分析电路的组成部分h将电路在放大器输入端断开，利用瞬时极性法 判断电路是否满足相位平衡条件c.分析是否满足振荡产生的幅度条件. 一般AF应略大于I5.正弦波振荡电路RC正弦波振荡器当= 一!一时电路产生谐振 选幅1代谐振步蟀：祁2C1C2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

28、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n.谓北钝工四小壶叁*另Fb.图损时的等效阻抗“后= 枭Q四路吊眼因数，用来甘价回路损耗的大小，般为儿卜到几百0丑也LR eaRC A VC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；判断能否产生振序的股方法和步弊;立检查电路的组成部分h.将电路在放大器输入端断开，利用瞬时 极性法判断电跻是否淌足相位平衡条件.分析是否满足振着产生的幅度条件.股入方应略大于1L 电容三点式11 C电感三点式(3)石英晶体振荡器原理：压电效应一一 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.电压比较器(1)功能：比较两个电压的大小