模拟电子技术3第1-10章复习

模拟电子技术复习主讲教师:赵旭才2012~2013学年第一学期2/5/20231第一章基本要求1.掌握基本概念和定义和原理。如：自由电子和空穴，扩散和漂移，复合，空间电荷区、PN结、耗尽层，导电沟道，二极管的单向导电性，稳压二极管的稳压作用，晶体管和场效应管的放大作用和三个工作区等。2.掌握二极管、稳压管、晶体管、场效应管的外特性和主要参数的物理意义。3.了解选用器件的原则。2/5/20232一、两种半导体和两种载流子两种载流子的运动电子—自由电子空穴—价电子两种半导体N型(多电子)P型(多空穴)二、二极管1.特性—单向导电正向电阻小(理想为0)，反向电阻大()。2/5/20233iDO

uDU(BR)IFURM2.主要参数正向—最大平均电流IF反向—最大反向工作电压U(BR)(超过则击穿)反向饱和电流IR(IS)(受温度影响)IS2/5/202343.二极管的等效模型理想模型(大信号状态采用)uDiD正偏导通电压降为零相当于理想开关闭合反偏截止电流为零相当于理想开关断开恒压降模型UD(on)正偏电压UD(on)

时导通等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开UD(on)=(0.60.8)V估算时取0.7V硅管：锗管：(0.10.3)V0.2V折线近似模型相当于有内阻的恒压源UD(on)2/5/202354.二极管的分析方法图解法、电路模型分析法5.特殊二极管工作条件主要用途稳压二极管反偏稳压发光二极管正偏发光光敏二极管反偏光电转换变容二极管反偏调谐电路2/5/20236二、晶体管放大的条件和本质1、晶体管能够放大的内部条件是：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，并且基区很薄，集电结面积比发射结大。

2、晶体管能够放大的外部条件是：发射结正偏，集电结反偏3、晶体管放大的本质：用较小的基极电流控制较大的集电极电流。2/5/20237三、场效应管1、场效应管放大的本质：用栅源电压控制漏极电流。是一种电压控制器件。2、最大的优点是输入电阻高，噪声小。3、三个工作区：夹断区、恒流区、可变电阻区。分别与晶体管的截止区、放大区、饱和区对应。4、参数：夹断电压：UGS（off），开启电压：漏极饱和电流：低频跨导：2/5/20238第二章基本要求1、正确理解放大的基本概念，放大电路的主要指标，掌握放大电路的组成特点。2、在放大电路的图解法，主要用来确定静态工作点，分析动态过程和波形失真。3、熟练掌握放大电路的等效电路法，会计算静态工作点，能用H参数微变等效电路计算放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻。4、掌握共源、共漏放大电路的工作原理和分析方法。5、了解复合管及组合放大电路。2/5/20239

晶体管单管放大电路的三种基本接法2.1基本共集电极放大电路

(射极输出器或射极跟随器)一、电路的组成2/5/202310二、动态指标分析1、交流通路2、微变等效电路2/5/2023112.2共基极放大电路一、求静态工作点Q交流通路交流等效电路2/5/2023122.5.3三种接法放大电路的比较AuRiRo共发射极放大(常用低频电压放大)

Rc共集电极(射极跟随器)（缓冲,隔离。常用在输入级和输出级）<11共基极放大（高频放大、振荡，常用于宽频带放大电路）Rc2/5/202313例：在下图所示的放大电路中，已知β=100，rbb’=100Ω，其他参数如图所示，试用微变等效电路法分别求：当Re=0和Re=200Ω时放大电路的Au、Ri、Ro。针对这两种情况，分析Re对电路性能的影响。2/5/202314

解：1.求IcQ

当Re=0时，IcQ=

==1.4mA

当Re=200Ω时，ICQ=≈1.16mA2.求rbeRe=0时，rbe=100+101≈2kΩ

Re=200Ω时，rbe=100+101≈2.4kΩ

2/5/202315Re=0时2/5/202316RE=200Ω2/5/202317

4.求Ri当Re=0时,Ri=Rb1//Rb2//rbe=1.63K当Re=200时,

Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re]=6.3K2/5/202318

5.求RoRe=0和Re=200时,Ro均为Ro=Rc=8.2K

通过上述计算看出,Re的存在将使Au显著减小,Ri增大。Re越大,其影响也越大。2/5/2023192.3基本共源极放大电路一、静态分析已知：求：Q点和Au、R0因为：IG=0所以：6V12V3K2/5/2023202.4基本共源极放大电路二、动态分析微变等效电路Ro=Rd=3k电压放大倍数不大，只有在要求输入电阻很高时才用共源放大电路2/5/202321复习

第3

章2/5/202322第三章基本要求1、熟练掌握直接耦合多级放大电路的工作原理、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算，正确理解阻容耦合放大电路的工作原理和电压放大倍数的计算，对变压器耦合仅作一般了解。2、正确理解直接耦合放大电路中零点漂移现象及其抑制措施。熟练掌握差动放大电路的工作原理、输入和输出方式以及各项指标的计算。

2/5/202323第三章多级放大器的分析方法2、静态工作点计算：分级计算。3、动态分析：注意：后级的输入电阻要作为前级的负载1、三种耦合方式：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。2/5/2023241.双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数

（2）共模电压放大倍数（3）差模输入电阻（4）输出电阻输入幅值不同，如何处理2/5/202325差模输入：2.双端输入单端输出2/5/202326共模输入信号：2/5/202327差分放大电路1.主要特点：放大差模信号，抑制共模信号(克服零点漂移)2.四种输入、输出方式比较：输入输出方式差模uid共模uic差模电压放大倍数Aud差模Rid差模

Rod共模放大倍数双入双出uid1

=-uid2uic1=

uic2

0单入双出uid

=uiuic=ui

/2双入单出uid1

=-uid2uic1=

uic2

单入单出uid

=ui

uic=ui

/2很小2/5/202328西北大学考研真题2003年2/5/202329差模电压放大倍数:共模放大倍数:2/5/2023302/5/202331考研真题（西安交大2004年）2/5/202332复习

第4

章2/5/202333第四章基本要求1、对集成运算放大器的内部电路仅作一般了解，应熟练掌握理想集成运放的特点和实际运放的主要参数。2、了解集成运放的种类，掌握选择和使用。2/5/202334一、集成运放的电路及各部分作用输入级：双端输入的高性能的差分电路，大大减少温漂。中间级：运放的主放大器，采用有源负载的共发射极电路，增益大，可达千倍以上，常采复合管。输出级：

互补对称输出电路，如OCL电路，带负载能力强。偏置电路：用镜像电流源，微电流源来设置各级放大电路的静态工作点。输入级偏置电路中间级输出级+uo

uid2/5/202335二、以电流源为有源负载的放大电路T1是放大管，T2、T3构成的镜像电流源充当集电极有源负载。1、有源负载共射放大电路2/5/2023362、有源负载差分放大电路2/5/202337第六章基本要求1、熟练掌握反馈的基本概念和分类，会判断反馈放大电路的类型和极性，熟练掌握负反馈对放大电路性能的影响、在深度负反馈下放大倍数的计算。正确理解反馈的引入。2、熟练掌握虚短、虚断的概念、闭环放大倍数的表达式。3、正确理解负反馈放大电路的自激条件，对消振措施作一般了解。2/5/202338一、反馈的判断方法1.有无反馈:2.正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。3.四种反馈组态电压串联负反馈AUFU电流串联负反馈AgFr电压并联负反馈

Ar

Fg电流并联负反馈

AiFi2/5/202339规则：RL短路，反馈消失则为电压反馈，反馈存在为电流反馈。规律：电压反馈取自输出端或输出分压端；电流反馈取自非输出端。电压反馈和电流反馈2/5/202340串联反馈和并联反馈规则：串联负反馈：uid

=

ui

uf并联负反馈：iid

=

ii

if反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈；反馈信号与输入信号在同一个节点为并联反馈。规律：2/5/202341R3：电压并联交直流负反馈R7：电压串联交直流负反馈R2平衡电阻电压串联交直流负反馈R4：级间电压并联交流负反馈2/5/2023422/5/2023432/5/202344并联负反馈使输入电阻减小二、负反馈对放大电路性能的影响1.提高增益的稳定性2.减少非线性失真和扩展通频带3.对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻增大电压反馈使输出电阻减小(稳定了输出电压)电流反馈使输出电阻增大(稳定了输出电流)2/5/202345三、负反馈放大电路的方框图和基本关系A基本放大电路F—

负反馈方程四、深度负反馈的特点—

深度负反馈串联负反馈：虚短并联负反馈：虚断2/5/202346五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例电压串联负反馈例1:VfRf2/5/202347电压并联负反馈例2:2/5/2023482/5/202349考研真题(西北大学2002年)+12V-12V设UCES为1V2/5/202350解:2/5/202351(2)应引入电压串联负反馈。2/5/202352该放大电路的放大倍数是:(3)2/5/202353第七章基本要求1、正确理解线性应用和非线性应用的特以及线性应用的分析方法。2、熟练掌握由集成运放组成的比例、求和、减法、积分、微分运算电路的工作原理以及输入和输出的关系，对模拟乘法器运算电路的工作原理以及输入和输出关系仅作一般了解，初步掌握模拟乘法器的应用。3、了解有源滤波电路的分析方法和设计方法。2/5/202354运算电路的分析方法运用“虚短”和“虚断”的概念分析电路中各电量

间关系。运放在线性工作时，“虚短”和“虚断”

总是同时存在。虚地只存在于同相输入端接地的电路中。2)

运用叠加定理解决多个输入端的问题。应熟练掌握2/5/202355一、基本运算电路1.运算电路的基本形式同相输入反相输入2/5/202356差分比例电路2/5/202357积分电路和微分电路2/5/202358二、模拟乘法器(属于非线性模拟集成电路)uO

=Kuxuy对于理想模拟乘法器，输入电压的波形、幅度、极性、频率为任意三、模拟乘法器的主要应用1.运算：乘法、平方、除法、平方根等2.电路：压控增益，调制、解调、倍频、混频等KXYXYuxuyuO2/5/202359考研真题（首都师大2002年）

如图所示的电路:1、运算放大器A1、A2、A3各组成什么电路形式？2、写出输出电压与输入电压之间的关系式。3、每个运算放大器各自采用的是什么反馈形式？U032/5/202360解:1、A1是反相求和电路,A2是差动比例电路,A3是电压跟随器;2/5/202361u03根据叠加原理：2/5/202362考研真题(西北大学2003年)如上所示的电路,若在t=0时刻ui由0跳变到-1V,试求输出uo由0V上升到+6V所需要的时间。设uO（0）=0V说明运放A1、A2各起什么作用？R1R2RfR3R4R5C2/5/202363解：2/5/202364考研真题(西北大学2003年)如上所示的电路,若在t=0时刻ui由0跳变到-1V,试求输出uo由0V上升到+6V所需要的时间。设t=0时，uO=0V说明运放A1、A2各起什么作用？R1R2RfR3R4R5C2/5/2023652/5/2023662、结论:

A1是差动比例,A2是同相积分电路。2/5/202367例题:求输出电压与输入电压的关系uiuo同相积分电路RRRRC2/5/202368基本要求1、熟练掌握正弦振荡电路的振荡条件。2、掌握RC正弦振荡电路的电路组成和工作原理。正确理解LC正弦振荡电路的组成和振荡条件，一般了解石英晶体振荡电路的工作原理。3、熟练掌握比较器的基本特性，正确理解非正弦波产生电路的组成及工作原理。2/5/202369信号产生电路(振荡器—Oscillators)分类：正弦波振荡:非正弦波振荡：RC振荡器(1Hz~数百kHz)LC振荡器(1MHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性能要求：输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定2/5/2023702.RC

桥式振荡电路1)组成：-2/5/2023712)振荡频率3)振荡条件Rf

不能太大，否则正弦波将变成方波应使：••••2/5/202372(二)变压器反馈式振荡电路LC+VCCVRERB1RB2CECB—满足相位平衡条件，振荡频率为：×起振条件:2/5/202373结论：在LC三点式正弦波发生电路中，为了满足产生振荡的相位平衡条件，同性质电抗的中间点必须接发射极，相反性质的电抗接基极和集电极。称为“射同基（集）反”原则熟练掌握构成LC三点式振荡器的原则2/5/2023743、电感三点式振荡电路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×M123•••2/5/202375优点：缺点：易起振(L

间耦合紧)；易调节(C

可调)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。2/5/2023764、电容三点式振荡电路考毕兹振荡器(Colpitts)×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123C3•••2/5/202377优点：波形较好缺点：2)V极间电容影响f0。1)

调整频率时易停振。串C3的改进+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123L克拉泼振荡电路2/5/202378(二)石英晶体谐振电路1.串联型

f=fs，晶体呈纯阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并联型fs<f

<

fp，晶体呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC共基极电路共射极电路2/5/202379四、石英晶体正弦波振荡电路

1、石英晶体的特点容性2、电路作用？哪种基本接法？工作在哪个区？感性阻性2/5/202380读图同铭端？判断该电路是否可能产生正弦波振荡改错使该电路可能产生正弦波振荡2/5/202381

运放的非线性应用1、电压比较器2、迟滞比较器过零比较器能将正弦波转化为方波。迟滞比较器能将三角波转化为方波。8uiUREFuIRR28UREFR1R3UZPuOR2R8uIUREFR1R3UZNPuO2/5/2023828.2.1电压比较器(Comparer)一、单限电压比较器功能：类型基本比较器简单比较器(单门限)窗口比较器(双门限)迟滞比较器(施密特触发器)比较电压信号(被测试信号与标准信号)大小8uIuOOuIuO1.过零电压比较器uI

<0uI

>0UOmax-UOmaxUOHUOL2/5/202383OuIuO2.同相输入单门限比较器8uIUREFUZUZUREFuI

<UREF-UZuI

>UREF门限电压UT特点:1)工作在非线性区2)不存在虚短

(除了uI=UREF

时)

3)存在虚断门限电压UT=UREF2/5/2023848.2.2双限比较器(窗口比较器)uOuO1uO288U1U2uIV1V2A1A22/5/202385设U1>U2，比较器采用单电源uIuO1uO2V1V2uO<U2-UOM

>U1U2<uI

<U1UOM截止导通UZUOM-UOM导通截止UZ截止截止0UZOuIuOU1U2-UOM-UOM电压传输特性2/5/2023861)电路和门限电压8.2.3滞回比较器1.反相滞回比较器正反馈当uI

>uP

时,uO

=-UZ当uI

<uP

时，uO

=+UZ当uI=uP

时，状态翻转uIRR28UREFR1R3UZPuO2/5/202387特点：2)传输特性RR28uIUREFR1R3UZPuOOuIuOUT+UT-UZ-UZ当uI

逐渐增大时

只要uI<UT+，则uO=UZ一旦uI>UT+，则uO=-UZ当uI

逐渐减小时只要uI>UT-，则uO=-UZ一旦uI<UT-，则uO=UZ上门限下门限U=UT+

-UT-U回差电压uI

上升时与上门限比较,uI

下降时与下门限比较。2/5/202388例：若UREF=0;

R1=15k,

R2

=30k

UZ=6V,求UT+和UT-。2/5/2023892.同相型滞回比较器R2R8uIUREFR1R3UZNPuO状态翻转时，uP=uN=UREF若UREF=02/5/202390传输特性OuIuOUT+UT-UZ-UZ2/5/202391第九章基本要求1、掌握功率放大电路的特点和主要研究对象。2、熟悉放大电路中晶体管的三种工作状态的特点，掌握互补电路的工作原理和指标计算。3、正确理解集成功率放大电路的原理及使用方法。4、掌握功放电路的读图。2/5/202392改进后的OCL准互补输出功放电路：

T1：电压推动级

T2、R1、R2：

UBE倍增电路为了消除交越失真.

T3、T4、T5、T6：

复合管构成的输出级准互补输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。+VCC-VCCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6

电路中增加复合管互补对称功率放大电路（OCL）2/5/202393例9.2.1OCL电路中，已知1、求解负载上可能获得的最大功率和效率；2、若输入电压为8V，负载上获得的功率是多大？效率：2/5/202394D1D2ui+VCCRLT1T2T3CRARe1Re2调节R,使静态UC3=0.5VCCD1

、D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真Re1

、Re2：电阻值1~2，射极负反馈电阻，也起限流保护作用b1b2

互补对称功率放大电路（OTL）电路的改进1、用一个电源供电的电路2/5/202395OCL功放电路和OTL功放电路的比较OCLOTL电源双电源单电源信号交、直流交流频率响应好fL

取决于输出耦合电容C电路结构较简单较复杂Pomax2/5/202396读图2/5/2023971.指出图中放大电路部分；2.说明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用；3.已知功放管的UCES；写出功放电路的最大不失真输出电压、最大不失真输出功率和效率的表达式；4.说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若有交流负反馈则说明其反馈组态；5.说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。2/5/202398分析1、此图为：低频功率放大电路，运放A是前置放大器，T3、T4复合为NPN管，T5、T6复合为PNP管，构