模电课件12月25日

主要内容第9章、第10章信号发生电路直流稳压电源模电课程学习方法（回顾与总结）各章基本内容复习提问与练习题基本概念基本电路（电路模型）计算题1.基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路传递函数定义时，有其中——模，幅频响应——相位角，相频响应时延响应信号处理与信号产生电路2.分类低通（LPF）高通（HPF）

滤波电路的基本概念与分类2.分类带通（BPF）带阻（BEF）全通（APF）滤波器应用信号的调制解调调制解调传递m(t)vo(t)m(t)c(t)低频信号高频载波已调信号y(t)=m(t)×c(t)信号的调制解调调制解调传递m(t)vo(t)m(t)低频信号已调信号vo(t)滤波y(t)x(t)解调

信号c(t)高频载波还原

信号滤波器应用信道的频分复用在一个带宽有限的信道内同时传递多路信息。信道滤波器应用信道的频分复用调制器1vo1(t)调制器2调制器3信道m1(t)m2(t)m3(t)解调器1vo2(t)解调器1vo3(t)解调器1滤波器应用信道的频分复用调制器1vo1(t)调制器2调制器3信道m1(t)m2(t)m3(t)解调器1vo2(t)解调器1vo3(t)解调器1滤波器应用信道的频分复用调制器1vo1(t)调制器2调制器3信道m1(t)m2(t)m3(t)解调器1vo2(t)解调器1vo3(t)解调器1滤波器应用信道的频分复用调制器1vo1(t)调制器2调制器3信道m1(t)m2(t)m3(t)解调器1vo2(t)解调器1vo3(t)解调器1引入－正弦波振荡电路能自行产生正弦波输出的电路称为正弦波振荡电路，或正弦波振荡器、正弦波发生器，其结构是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。引入－正弦波振荡电路正弦信号可以直接用作测试信号或控制信号，也可以作为源信号经变换后产生方波、三角波等重要信号，高频正弦信号还可以作为载波来实现信息的传递，因此正弦波振荡电路在电子电路中应用非常广泛。一、振荡条件一、振荡条件（振幅平衡）

令：则：因：（相位平衡）一、振荡条件

令：则：理解振荡条件即：满足相位

平衡，且不能稳定振荡一、振荡条件

令：则：理解振荡条件即：满足相位

平衡，且不能稳定振荡一、振荡条件

令：则：理解振荡条件即：满足相位

平衡，且能够稳定振荡1.

电路组成反馈网络兼做选频网络RC桥式振荡电路反馈系数2.

RC串并联选频网络的选频特性幅频响应又且令则相频响应RC正弦波振荡电路或RC桥式振荡电路的选频兼反馈网络三、RC正弦波振荡电路RC桥式振荡电路的基本结构三、RC正弦波振荡电路RC桥式振荡电路（文氏桥）起振条件起振和稳幅

#振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声以及电源接通扰动

当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。

噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。

稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从回到起振条件2.

起振和稳幅

#振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声以及电源接通扰动

当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。

噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。

稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从回到1.工作原理单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性输入交流电输出直流电当输入端是上正下负时，电流流经绿色二极管:+–D4D1D3D2电流由负载的上方流向下方+–D1D2D3D4当输入端是上负下正时，电流流经橙色二极管:输入交流电输出直流电电流由负载的上方流向下方单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性单相桥式整流电路2.VL和IL例题与基本概念复习什么是模拟信号？什么是数字信号？从模拟信号到数字信号例题与基本概念复习什么是模拟信号？什么是数字信号？运算放大器的两种代表符号？模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。运算放大器的两种代表符号半导体基本概念漂移运动：在电场作用引起的载流子的运动称为______？扩散运动：由载流子浓度差引起的载流子的运动称为____？半导体基本概念漂移运动：在电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。扩散运动：由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动。

半导体材料

根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。

半导体材料

根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单晶体形态。空穴——共价键中的空位。电子空穴对——由热激发而产生的自由电子和空穴对。空穴的移动——空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对半导体基本概念1.N型半导体

因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。

在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。

提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为施主杂质。2.P型半导体

因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。

在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。

空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。3.2.4PN结的反向击穿

当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。热击穿——不可逆

雪崩击穿

齐纳击穿

电击穿——可逆详细见教材。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、面接触型两大类。(1)点接触型二极管(a)点接触型

二极管的结构示意图PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。例3.4.1电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。解：由电路的KVL方程，可得即是一条斜率为-1/R的直线，称为负载线

Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点例3.4.1电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD。求负载线

2.求电路的工作点3.4.2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模

将指数模型分段线性化，得到二极管特性的等效模型。（1）理想模型（a）V-I特性（b）代表符号（c）正向偏置时的电路模型（d）反向偏置时的电路模型注意代表符号的区别3.4.2二极管电路的简化模型分析方法1.二极管V-I特性的建模（2）恒压降模型（a）V-I特性（b）电路模型（3）折线模型（a）V-I特性（b）电路模型模型分析法应用举例小信号工作情况分析图示电路中，VDD=5V，R=5k，恒压降模型的VD=0.7V，vs=0.1sinwtV。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。

直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。3.4.2二极管电路的简化模型分析方法2．模型分析法应用举例（1）整流电路（b）vs和vo的波形？（输入正弦信号）3.4.2二极管电路的简化模型分析方法2．模型分析法应用举例（1）整流电路（a）电路图（b）vs和vo的波形静态工作情况分析理想模型（R=10k）

当VDD=10V时，恒压模型（硅二极管典型值）折线模型（硅二极管典型值）设（a）简单二极管电路（b）习惯画法限幅电路

电路如图，R=1kΩ，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI=6sintV时，绘出相应的输出电压vO的波形。限幅电路

电路如图，R=1kΩ，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI=6sintV时，绘出相应的输出电压vO的波形。限幅电路

电路如图，R=1kΩ，VREF=3V，二极管为硅二极管。分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI=6sintV时，绘出相应的输出电压vO的波形。3.3.3二极管的主要参数——概念（提问）(1)最大整流电流IF(2)反向击穿电压VBR(3)反向电流IR(4)正向压降VF(5)极间电容CJ（CB、CD）教材71页工作电压与击穿电压的关系

半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。BJT的结构简介(a)NPN型管结构示意图(b)PNP型管结构示意图(c)NPN管的电路符号(d)PNP管的电路符号为电流放大系数它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般

=0.90.99

。90%以上发射区发射的载流子到达了集电区三极管的第一个参数电流分配关系——第二个参数

是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般

>>1。3.三极管的三种组态共集电极接法，集电极作为公共电极共基极接法，基极作为公共电极共发射极接法，发射极作为公共电极BJT的三种组态问题：标出图中各点的电位的高低

共射极放大电路的工作原理

基本共射极放大电路的组成（画出直流通路）基本共射极放大电路基本共射极放大电路的工作原理1.静态(直流工作状态)

输入信号vi＝0时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。直流通路VCEQ=VCC－ICQRc

画出基本共射极放大电路的交流通路

动态

输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。此时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。

交流通路1.BJT的H参数及小信号模型H参数小信号模型根据可得小信号模型BJT的H参数模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT双口网络1.BJT的H参数及小信号模型模型的简化hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。

BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为BJT双口网络3.求电压增益根据则电压增益为bebiriv=bcIi=b)//(LccORRiv-=beLcbebLcbbebLcciO)//()//()//(rRRriRRiriRRivvAV-=-=-==bb

RbRcRLRiiVbIcIOVbIRbRcRLRovi4.求输入电阻ibeb//rRiiivR==5.求输出电阻令0i=v0=bi0b=ibRo=Rc所以RbRcRLRiiVbIcIOVbIRbRcRLRovi4.5.1共集电极放大电路1.静态分析画出直流通路共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器4.5.1共集电极放大电路1.静态分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器由得直流通路画出小信号等效电路4.5.1共集电极放大电路2.动态分析①小信号等效电路4.5.1共集电极放大电路2.动态分析4.5.2共基极放大电路1.静态工作点

画出直流通路4.5.2共基极放大电路1.静态工作点

直流通路与射极偏置电路相同2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路小信号等效电路画出小信号等效模型①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路

图解分析法1.静态工作点的图解分析列输入回路方程？

列输出回路方程（直流负载线）？

首先，画出直流通路直流通路

图解分析法1.静态工作点的图解分析列输入回路方程

列输出回路方程（直流负载线）

VCE=VCC－iCRc

首先，画出直流通路直流通路在输出特性曲线上，作出直流负载线VCE=VCC－iCRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ

和ICQ。在输入特性曲线上，作出直线

，两线的交点即是Q点，得到IBQ。共射极放大电路

放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。解：（1）

例题共射极放大电路

放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。解：（1）静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。

例题共射极放大电路

放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（2）当Rb=100k时，其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：，所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），

例题共射极放大电路

放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k

，Rc=2k，VCC=+12V，求：（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（2）当Rb=100k时，其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：，所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），

例题（1）稳定工作点原理

目标：温度变化时，使IC维持恒定。

如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。T稳定原理：

ICIE

VE、VB不变

VBE

IBIC（反馈控制）1.基极分压式射极偏置电路画出直流通路？b点电位基本不变的条件：I1>>IBQ，此时，VBQ与温度无关VBQ>>VBEQRe取值越大，反馈控制作用越强一般取I1=(5~10)IBQ，VBQ=3~5V

1.基极分压式射极偏置电路（1）稳定工作点原理1.基极分压式射极偏置电路（2）放大电路指标分析①静态工作点②电压增益画小信号等效电路（2）放大电路指标分析②电压增益<A>画小信号等效电路（2）放大电路指标分析②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：<A>画小信号等效电路<B>确定模型参数已知，求rbe<C>增益（2）放大电路指标分析③输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻（2）放大电路指标分析④输出电阻输出电阻求输出电阻的等效电路

网络内独立源置零

负载开路

输出端口加测试电压其中则当时，一般（）（2）放大电路指标分析①小信号等效电路例题：共集电极放大电路2.动态分析②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般，则电压增益接近于1，电压跟随器即。例题：共集电极放大电路2.动态分析③输入电阻当，时，输入电阻大例题：共集电极放大电路④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻当，时，输出电阻小例题：共集电极放大电路共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻大，对电压信号源衰减小◆输出电阻小，带负载能力强。例题：共集电极放大电路4.5.2共基极放大电路1.静态工作点

直流通路与射极偏置电路相同2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：交流通路