模电各章重点内容及总复习

《模电》第一章重点掌握内容：一、概念1、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。2、半导体奇妙特性：热敏性、光敏性、掺杂性。3、本征半导体：完全纯净的、结构完整的、晶格状的半导体。4、本征激发：环境温度变化或光照产生本征激发，形成电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。它们在外电场作用下均能移动而形成电流，所以称我流壬。5、P型半导体：在纯净半导体中掺入三价杂质元素，便形成P型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，空穴为多数载流子（称多子）而电子为少子。6、N型半导体：在纯净半导体中掺入五价杂质元素，便形成N型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，电子为多子、而空穴为少子。7、PN结具有单向导电性:P接正、N接负时（称正偏），PN结正向导通，P接负、N接正时（称反偏），PN结反向截止。所以正向电流主要由多子的扩散运动形成的，而反向电流主要由少子的漂移运动形成的。8、二极管按材料分有硅管（S〔管）和错管（Ge管），按功能分有普通管，开关管、整流管、稳压管等。9、二极管由一个PN结组成，所以二极管也具有单向导电性：正偏时导通，呈小电阻，大电流，反偏时截止，呈大电阻，零电流。其死区电压：S『管约0。5V，G&管约为0。1V，其死区电压：S.管约0.5V，G管约为0.1—厂6其导通压降：S1管约07V，G管约为0.2V。这两组数也是判材料的依据。10、稳压管是工作在反向击穿状态的：加正向电压时，相当正向导通的二极管。（压降为0.7V，）加反向电压时截止，相当断开。加反向电压并击穿（即满足U>UZ）时便稳压为UZ。11、二极管主要用途：整流、限幅、继流、检波、开关、隔离（门电路）等。二、应用举例：（判二极管是导通或截止、并求有关图中的输出电压U0。三极管复习完第二章再判）(f)©(h)参考答案：a、因阳极电位比阴极高，即二极管正偏导通。是硅管。b、二极管反偏截止。f、因V的阳极电位比阴极电位高，所以二极管正偏导通，（将二极管短路）使输出电压为U0=3V。G、因V1正向电压为10V，V2正向电压13V，使V2先导通，（将V2短路）使输出电压U0=3V，而使V1反偏截止。h、同理，因V1正向电压10V、V2正向电压为7V，所以V1先导通（将V1短路），输出电压U0=0V，使V2反偏截止。（当输入同时为0V或同时为3V，输出为多少，请同学自行分析。）三、书P31习题：1-3、1-4、1-6、1-8、1-13、1-161、《模电》第二章重点掌握内容：(f)©(h)一、概念1、三极管由两个PN结组成。从结构看有三个区、两个结、三个极。（参考P40）三个区：发射区一一掺杂浓度很高，其作用是向基区发射电子。基区一一掺杂浓度很低，其作用是控制发射区发射的电子。集电区一一掺杂浓度较高，但面积最大，其作用是收集发射区发射的电子。两个结：集电区——基区形成的PN结。叫集电结。（JC）基区一一发射区形成的PN结。叫发射结。（Je）三个极：从三个区引出的三个电极分别叫基极氏发射极E和集电极C（或用a、b、c）对应的三个电流分别称基极电流IB、发射极电流％、集电极电流IC。并有：IE=IB+】c2、三极管也有硅管和错管，型号有NPN型和PNP型。（参考图A。注意电路符号的区别。可用二极管等效来分析。）3、三极管的输入电压电流用UBE、IB表示，输出电压电流用UCE、IC表示。即基极发射极间的电压为输入电压Ube，集电极发射间的电压为输出电压UCE。（参考图B）三极管具有电流电压放大作用.其电流放大倍数片IC/IB（或IC=PIB）和开关作用.4、三极管的输入特性（指输入电压电流的关系特性）与二极管正向特性很相似，也有：死区电压：硅管约为0.5V,错管约为0.1V。导通压降：硅管约为0.7V，错管约为0.2V。（这两组数也是判材料的依据）5、三极管的输出特性（指输出电压UCE与输出电流IC的关系特性）有三个区：饱和区:特点是UCE<0.3V,无放大作用,C-E间相当闭合.其偏置条件JCJe都正偏.截止区:特点是UBE兰0,IB=0,IC=0,无放大.C-E间相当断开..其偏置条件JC，」&都反偏.放大区：特点是ube大于死区电压,uce>1V,IC=pIB.其偏置条件Je正偏』^反偏.所以三极管有三种工作状态，即饱和状态，截止状态和放大状态,作放大用时应工作在放大状态，作开关用时应工作在截止和饱和状态.6、当输入信号I.很微弱时，三极管可用H参数模型代替（也叫微变电路等效电路）（参考图B）7、对放大电路的分析有估算法和图解法估算法是：⑴先画出直流通路（方法是将电容开路，信号源短路，剩下的部分就是直流通路），求静态工作点IbQ>【cq、Uceq。⑵画交流通路，H参数小信号等效电路求电压放大倍数AU输入输出电阻RI和R0。（参考P58图2.2.5）图解法：是在输入回路求出IB后，在输入特性作直线，得到工作点Q，读出相应的IbQ、Ubeq而在输出回路列电压方程在输出曲线作直线，得到工作点Q，读出相应的IcQ、Uceq加入待放大信号u.从输入输出特性曲线可观察输入输出波形，。若工作点Q点设得合适，（在放大区）则波形就不会发生失真。（参考P52图2.2.2）8、失真有三种情况：⑴截止失真：原因是IB、IC太小，Q点过低，使输出波形后半周（正半周）失真。消除

办法是调小RB，以增大IBIC，使Q点上移。⑵饱和失真：原因是IBic太大，Q点过高，使输出波形前半周（负半周）失真。消除办法是调大Rb，、以减小IBIC，使Q点下移。⑶信号源US过大而引起输出的正、负波形都失真，消除办法是调小信号源。2.二、应用举例说明：图A：三极管有NPN型和PNP型，分析三极管的工作状态时可用二极管电路来等效分析。图B：三极管从BE看进去为输入端，从CE看进去输出端。可用小信号等效电路来等效。其三极管的输入电阻用下式计算：rbe=200+（1+0）26/IEQ=200+26/IBQIC=PIB-图C的图1因发射结正偏，集电结反偏，所以是放大；图2因发射结电压为3伏，所以管烧；图3因发射结集电结都正偏，所以是饱和；图4因发射结正偏，集电结反偏，所以是放大。图D：a图为固定偏置电路，b图为直流通路，c图为H参数小信号等效电路。（其计算在下一章）三、习题：P812-1、2-2、2-4abc、2-9《模电》第三章重点掌握内容：一、概念1、放大电路有共射、共集、共基三种基本组态。（固定偏置电路、分压式偏置电路的输入输出公共端是发射极，故称共发射极电路）。共射电路的输出电压U0与输入电压Uj反相，所以又称反相器。共集电路的输出电压U0与输入电压Uj同相，所以又称同相器。2、差模输入电压U.d=U.]-U.2指两个大小相等，相位相反的输入电压。（是待放大的信号）共模输入电压u'c=U.1=U.2指两个大小相等，相位相同的输入电压。（是干扰信号）差模输出电压U：d是指在U.d作用下的输出电压。共模输出电压u0C是指在U.C作用下的输出电压。差模电压放大倍数Ad=U0d//U.d是指差模输出与输入电压的比值。共模放大倍数A=U0C/U.C是指共模输出与输入电压的比值。（电路完全对称时A三0）共模抑制比KCQ=Aud/A：是指差模共模放大倍数的比值，电路越对称KcrmE电路的抑制能力越强。3、差分电路对差模输入信号有放大作用，对共模输入信号有抑制作用，即差分电路的用途：用于直接耦合放大器中抑制零点漂移。（即以达到Uj=0,U0=0的目的）4、电压放大器的主要指标是电压放大倍数AU和输入输出电阻R.，R0功率放大器的主要指标要求是（1）输出功率大，且不失真；（2）效。率要高，管耗要小，所以功率放大电路通常工作在甲乙类（或乙类）工作状态，同时为减小失真，采用乙类互补对称电路。为减小交越失真采用甲乙类互补对称电路。5、多级放大电路的耦合方式有：直接耦合：既可以放大交流信号，也可以放大直流信号或缓慢变化的交流信号；耦合过程无损耗。常用于集成电路。但各级工作点互相牵连，会产生零点漂移。阻容耦合：最大的优点是各级工作点互相独立，但只能放大交流信号。耦合过程有损耗，不利于集成。变压器耦合：与阻容耦合优缺点同，已少用。二、电路分析。重点掌握以下几个电路：1、固定偏置电路；如图D-a（共射电路）A）会画直流通路如图D-b，求工作点Q。（即求JBQ、JCQ、UCEQ）艮即1bq=（Ucc—Ube）/RbjCQ=PjB-UCEQ=UCCjCQRCB）会画微变等效电路，，如图D-c，求电压放大倍数和输入输出电路：Au、R.、RO。艮即AU=—pRl〃rbe，R.=RB〃rbe，RO=Rc设：Rb=470KQ，RC=3KQ,RL=6KQ，UCC=12V，p=80，UBE=0.7V，试求工作点Q和A。、R.、RO

2、分压式偏置电路；如图E-a（为共射电路）A）会画直流通路如图E-b,求工作点Q。（即求IBQ、ICQ、UCEQ）即：Vb=Rb2*UcJ（Rbi+Rb2）ICQ^IEQ=（VB—UBE）/REUCEQ=UCCICQ（Rc+Re）CEQCCCQCEB）会画微变等效电路，如图E-c,求电压放大倍数和输入输出电路：Au、R.、Ro即：Au=一pRl〃rbe,Ri=Rbi〃Rb2〃血，Ro=Rc设：Rb1=62KQ,RB2=16KQ,Rc=5KQ,Re=2KQ,Rl=5KQ,Ucc=20V,p=80,Ube=0.7V,试求工作点（Q）【bq'Jcq、UCEQ和Au、Ri、RO。+Vcc—ibic+Vcc（请同学一定要完成上两道题，并会画这两个电路的直流通路和微变等效电路。）3、射极输出器，如图F-a（为共集电路，又称同相器、跟随器）+Vcc—ibic重点掌握其特点：电压放大倍数小于近似于1,且UO与U.同相。输入电阻很大。1输出电阻很小，所以带负载能力强。了解其电路结构，直流通路（图F-b）和微变等效电路（图F-c）的画法。5.《模电》第四章重点掌握内容：一、概念1、反馈是指将输出信号的一部分或全部通过一定的方式回送到输入端。2、反馈有正反馈（应用于振荡电路）和负反馈（应用于放大电路）之分。3、反馈有直流反馈，其作用：稳定静态工作点。有交流反馈，其作用：改善放大器性能。包括：①提高电压放大倍数的稳定度；②扩展通频带；③减小非线性失真；④改善输入输出电路。4、反馈放大电路的基本关系式：Af=A/（1+AF），其（1+AF）称反馈深度，当（1+AF）远远大于是1时为深度负反馈，其Af=1/F，即负反馈后的放大倍数大大下降，且仅由反馈网络参数就可求放大倍数，而与运放器内部参数无关。5、负反馈有四种类型：电压串联负反馈；电压反馈可减小输出电阻，从而稳定输出电压。电压并联负反馈；。电流串联负反馈；电流反馈可增大输出电阻，从而稳定输出电流。电流并联负反馈。串联反馈可增大输入电阻。并联反馈可减小输入电阻。6、对集成运算放大器反馈类型的经验判断方法是：当反馈元件（或网络）搭回到反相输入端为负反馈；搭回到同相输入端为正反馈。当反馈元件（或网络）搭回到输入端为并联反馈，搭回到输入端的另一端为串联反馈。当反馈元件（或网络）搭在输出端为电压反馈，否则为电流反馈。而一般的判断方法：若反馈信号使净输入减少，为负反馈，反之为正反馈。（用瞬时极性判断）若满足Ui=Uid+Uf为串联反馈，满足Ii=Iid+If为并联反馈。若反馈信号正比输出电压，为电压反馈，反馈信号正比输出电流，为电流反馈。如（a）图经验判断：反馈元件搭回到反如（a）图经验判断：反馈元件搭回到反Qi02馈；+Uo^端，所以是负D反馈元件搭回到输入端，，所以是并联反馈;反馈元件搭在输出端，所以是电压反馈，所以图是电压并联负反馈。如（B）图，由瞬时极性判得电路有两级的电流并联负反馈。反馈元件为Rf（因Rf搭在输入端，所以是并联，但不是搭在输出端，所以是电流反馈，即If是正比于输出电流IC2）二、练习并掌握书中图4.1.4a.、4.1.5a、4.1.6二、1、掌握反相比例器、同相比例器、反相加法器，减法器，积分微分器输出电压的计算。6.《模电》第五章重点掌握内容:2..有源滤波器电路的组成及频率计算及通带增益的计算。《模电》第六章重点掌握内容：1、掌握模拟乘法器的概念及符号2、掌握模拟乘法器的应用：乘法、除法、平方、开方、立方、立方根。3、了解倍频、混频、调幅、解调（检波）原理。《模电》第七章重点掌握内容：信号产生电路包括正弦波振荡器和非正弦波振荡器。正弦波振荡器有RC、LC振荡器和石英振荡器；LC振荡器又分为变压器反馈式、电感三点式和电容三点。正弦波振荡器的起振条件和平衡条件是：会求振荡频率。会用瞬时极性判是否满足相位平衡条件（是否为正反馈）石英晶振的电路符号，压电效应，等效电路：晶振串联谐振时等效为一个很小的电阻，并联谐振时等效为电感。电压比较器用途，单门限电压比较器电路组成及电路分析。《模电》第八章重点掌握内容：掌握单相半波整流、桥式、全波整流电路工作原理，输入输出波形的画法以及输出电压u0、【0、【D、URE振十的计算：A、半波整流：Uo=O.45U2（U2为输入电压的有效值）B、半波整流滤波：Uo=U2C、桥式整流：U0=0.9U2D、桥式整流滤波：U0=1.2U2E、桥式整流滤波：U0=1.4U2（空载）掌握串联型稳压电路的组成框图，稳压原理，会求输出电压的变化范围。掌握三端固定集成稳压器的型号、含义，管脚接线。4.030V连续可调电路稳压电路及电路分析。7.模拟电子技术小测：（2010・6）一、判断与问答：TOC\o"1-5"\h\z1、射极输出器的输出电阻很大，所以带负载能力强。（）2、直接耦合多级放大电路只能放大交流信号。（）3、差动放大电路中的Re对差模信号不起作用。（）

4、互补对称功放电路工作在甲乙状态，可以消除零点漂移.（）5、共模抑制比Kcmr越大，电路的抗干扰能力就强。（）6、理想运放器U=U=0称为虚断.（）7、桥式整流滤波电路白的输入电压有效值为20V，输出电压应是18V。（）1、什么是半导电性半导体、本征半导体、半导体的主要特性是；2、P型半导体中多数载流子是：少子是：N型半导体中多数载流子是：少子是3、二极管的特性：二极管的用途：4、三极管的三种工作状态是：所对应的特点是：5、三极管放大电路主要有三种组态。6、直流负反馈的作用是：交流负反馈的作用是：具体是指：。7、直接耦合多级放大电路主要存在的问题与解决办法是：8、参考图1各电路,二极管导通电路应是（0图（）.9、参考图2,三极管处于放大状态的是（0图（）。10、参考图3,集成运放电路称为反相器。（）.11、参考图4,具有交流放大的电路是（a）（）TOC\o"1-5"\h\z12、在基本放大电路中，RB的作用是稳定Q点。（）。13、、从放大电路实验进一步证明，负载电阻R变小，电压放大倍数小。（）。14、、射极输出器电压放大倍数A小于1（L）。15、、采用交流电流并联负反馈可'减小输入电阻，稳定输出电压。（）16、桥式整流滤波后的输出电压0.9U（）17、测得放大电路某三极管三个电极的电压分别是3.5V,2.8V,12V,可判定该管为PNP型。（）二、分析计算题1.会画固定偏置电路、分压式偏置电路，射极输出器等交流放大电路的直流通路和微变等效电路。会求静态工作点、电压放大倍数和输入输出电阻。2..会求各种电流源的基准电流和电流IO。会分析基本差分析电路，乙类功放电路工作原理。会计算集成运放组成反相比例器、同相比例器，跟随器、反号器、反相加法器、减法器、积分微分器等的输出电压U0及电路特点。5..会分析单门限比较器、画传输特性。6会分析由集成模拟乘法器组成的乘法、除法、平方、开方运算。7.会分析各种整流、滤波、稳压电路及U0、I0、IDURM的计算。模拟电子技术复习1、完全纯净的具有晶体结构完整的半导体称为本征坐易体，当掺入五价微量元素便形成N型半导体，其电子为多数载流子，空穴为少数载流子。当掺入三价微量元素便形成P型半导体，其空穴为多子，而电子为少子。1、二极管的正向电流是由多数载流子的扩散运动形成的，而反向电流则是由少子的漂移运动形成的。2、二极管有一个PN结，它具有单向导电性，它的主要特性有:掺杂性、热敏性、光敏性。可作开关、整流、限幅等用途。硅二极管的死区电压约为0.5V，导通压降约为0・7V，错二极管的死区电压约为0・1V、导通压降约为0・2V。3、三极管具有三个区：放大区、截止区、饱和区，所以三极管工作有三种状态:工作状态、饱和状态、截止状态，作放大用时，应工作在放大状态，作开关用时，应工作在截止、饱和状态。4、三极管具有二个结：即发射结和集电结。饱和时：两个结都应正偏；截止时：两个结都应反偏。放大时：发射结应正偏，集电结应反偏。5、直耦合放大电路存在的主要问题是:A、各级工作点互相影响B、产生零点漂移。6、射极输出器又称跟随器，其主要特点是电压放大倍数小于近似于1、输入电阻很大、输出电阻很小。7、三极管放大电路主要有三种组态，分别是：共基极电路、共集电极电路、共发射极电路。8、多级放大器耦合方式有变压器耦合、直接耦合、电容耦合三种。后两种的主要优缺点是：9、三极管属电流控制器件，而场效应管属电压控制器件。10、场效应管又称单极型三极管，按其结构不同可分为结型和绝缘栅型两种，其绝缘栅型又分为NMOS管PMOS管两种。电路符号分别为：11、了解差分电路的结构特点，掌握电路的主要作用：抑制零点漂移，Re的作用及共模信号、差模信号、共模抑制比kcmr等概念。kcmr越大，电路的抗干扰能力就强。12、电流源电路有比例型电流源、镜像电流源、多路电流源及二极管温度补偿电路等，其电路及计算：13、功率放大器对指标的要求：输出功率要大、效率要高、管耗要小、失真要小。所以，工作在甲乙类状态的互补对称功放电路，既可以获得较大的功率、较高的效率，又可以消除乙类放大时所产生的交越失真。14、直流负反馈的作用是稳定工作点，交流负反馈的作用是改善放大器的性能：如减少非线性失真；提高电压放大倍数的稳定度；扩展通频带。电压负反馈还可减少输出电阻、稳定输出电压；电流负反馈可以提高输出电阻、稳定输出电流；而串联负反馈可以提高输入电阻；并联负反馈可以减小输入电阻。其1+AF称反馈深度。15、理解理想运放器虚断、虚短、虚地的概念及表达式。16、振荡电路的起振条件是什么，RC振荡器、LC振荡器的振荡频率是：17、整流电路的主要作用：主要有哪几种整流电路。18、滤波电路的主要作用：稳压电路的作用：稳压管哪种情况下能稳压。19、串联型稳压电源主要由哪几部分组成；它们的作用：20、会判断二极管的工作状态，稳压管的工作状态，三极管的工作状态、放大电路的工作状态、复合管的对错，以及反馈类型的判断、振荡电路能否起振的判断。21、掌握几个基本放大电路的分析及计算。（画直流通路，微变等效电路）22、掌握集成反相比例器、同相比例器，跟随器、反号器、反相加法器、减法器的电路特点及计算。23、掌握整流、滤波电路图、输入输出波形画法及输出电压U0的计算。半导体的特性：呈电中性、热敏性、湿敏性、掺杂性。半导体的分类：本征半导体、杂质半导体。纯净的不含其他杂质的半导体称为本征半导体，其导电能力很弱。半导体中存在两种载流子：带负电的自由电子和带正电的空穴。载流子的特点：多子扩散，少子漂移常温下，由于热激发使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为“自由电子”，同时在原来的共价键中留下一个空位，称为“空穴”。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即电子空穴对”。半导体的导电能力取决于载流子的浓度，但本征激发产生的载流子浓度很低。本征半导体中载流子的浓度决定因素：材料本身性质和温度（呈指数关系）。温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。杂质半导体：在本征半导体中掺入微量的杂质，会使半导体的导电性能发生显著的变化。其原因是掺杂后的半导体，某种载流子的浓度会大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N（加入+5价杂质施主原子）型半导体（电子型半导体，多子是自由电子，少子是空穴，杂质越多，自由电子越多，导电能力越强）使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P（+3价受主原子）型半导体（空穴型半导体）。载流子的运动：多子扩散，少子漂移。两者分别受浓度和温度的影响。扩散运动：由于载流子的浓度差而产生的运动。漂移运动：载流子在电场的作用下而产生的运动。在同一片半导体基片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在两种半导体的交界面将形成PN结。PN结是多子扩散和少子漂移达到动态平衡的结果。扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，使空间电荷区的宽度不再变化，即形成了PN结（空间电荷区）。由于空间电荷区内缺少可以自由运动的载流子，所以又称为耗尽层。内电场的方向是：N区指向P区，其作用是阻止多子扩散、促进少子漂移。在PN结上外加一个正向电压，正极接P区，称为正向偏置。反之称为反向偏置。外电场对内电场的作用：正向削弱，反向增强。对电荷区的影响：正向变窄。PN结的单向导电性。正向偏置:多子的扩散加强，形成较大的正向电流。反向偏置:少子的漂移加强，但只能形成很小的反向电流双极型三极管在放大区的条件：内部条件：发射区高掺杂，基区很薄，集电极面积宽；外部条件:发射结正偏，集电结反偏。（NPN:Uc>Ub>Ue）温度上升10°C，Ic升高（Icbo增加一倍，Iceo=（1+0）Icbo）.截止区：发射结和集电结反偏。饱和区：发射结和集电结正偏。导通电压：死区电压：放大电路放大的本质是：能量的控制和转换。前提是：保征。单管共发射极放大电路，基极偏置电路的作用是：隔直通交。一些电子设备在常温下能够正常工作，但当温度升高时，性能就可能不稳定，产生这种现象的主要原因，是电子器件的参数受温度影响而发生改变。温度升高时，静态工作点移近饱和区，使输出波形产生严重的饱和失真。单管共集电路（射极跟随器）的特点：①电压放大倍数小于1但接近1,输出电压与输入电压极性相同。②输入阻抗高③输出阻抗低④有电流放大作用，也有功率放大⑤输出与输入隔离效果好。Ai=Uo/Ui（电压放大倍数，输出电压与输入电压之比）Ri=Ui/Ii（输入电阻，描述放大电路对信号源索取电流的大小）Ro（输出电阻，表征放大电路带负载的能力）一、集成运放的电路结构特点1.直接耦合2.差动放大作输入级3.采用电流源4.采用复合管5.用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。差模信号：两个输入信号大小相等、在输入端极性相反。Kcmrr=IAud/Aucl（共模抑制比，差动放大器抑制共模的能力）Kcmrr=20LoglAud/Aucl单位：分贝集成运放，是具有高放大倍数的集成电路。它的内部是直接耦合的多级放大器，整个电路可分为偏置电路、输入级、中间级、输出级三部分。输