集美大学模电总结复习要点

最新模电复习要点详解第一章半导体二极管一.半导体的基础学问1.半导体---导电实力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。*N型半导体:在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度确定于杂质浓度，少子浓度及温度有关。*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。*转型---通过变更掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。7.PN结*PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。*PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。8.PN结的伏安特性二.半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。*二极管伏安特性----同ＰＮ结。*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的凹凸:若V阳>V阴(正偏)，二极管导通(短路);若V阳<V阴(反偏)，二极管截止(开路)。1）图解分析法该式及伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。2)等效电路法直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的凹凸:若V阳>V阴(正偏)，二极管导通(短路);若V阳<V阴(反偏)，二极管截止(开路)。*三种模型微变等效电路法稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。第一章重点驾驭内容：概念半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。半导体奇异特性：热敏性、光敏性、掺杂性。本征半导体：完全纯净的、结构完整的、晶格状的半导体。本征激发：环境温度变更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，所以称载流子。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，使导电实力大大加强，此类半导体，空穴为多数载流子（称多子）而电子为少子。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，使导电实力大大加强，此类半导体，电子为多子、而空穴为少子。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。二极管按材料分有硅管(Si管)和锗管(Ge管)，按功能分有一般管，开关管、整流管、稳压管等。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：Si管约0。5V，Ge管约为0。1 V， 其死区电压：Si管约0.5V，Ge管约为0.1 V。其导通压降：Si管约0.7V，Ge管约为0.2 V。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：=1\*GB3①加正向电压时，相当正向导通的二极管。（压降为0.7V，）=2\*GB3②加反向电压时截止，相当断开。=3\*GB3③加反向电压并击穿（即满意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。三极管复习完其次章再判）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。）其次章三极管及其基本放大电路一.三极管的结构、类型及特点1.类型---分为NPN和PNP两种。2.特点---基区很薄，且掺杂浓度最低；放射区掺杂浓度很高，及基区接触面积较小；集电区掺杂浓度较高，及基区接触面积较大。二.三极管的工作原理1.三极管的三种基本组态2.三极管内各极电流的安排*共放射极电流放大系数(表明三极管是电流限制器件式子称为穿透电流。3.共射电路的特性曲线*输入特性曲线---同二极管。*输出特性曲线(饱和管压降，用UCES表示放大区---放射结正偏，集电结反偏。截止区---放射结反偏，集电结反偏。4.温度影响温度上升，输入特性曲线向左移动。温度上升ICBO、ICEO、IC以及β均增加。三.低频小信号等效模型（简化）hie---输出端沟通短路时的输入电阻，常用rbe表示；hfe---输出端沟通短路时的正向电流传输比，常用β表示；四.基本放大电路组成及其原则1.VT、VCC、Rb、Rc、C1、C2的作用。2.组成原则----能放大、不失真、能传输。五.放大电路的图解分析法1.直流通路及静态分析*概念---直流电流通的回路。*画法---电容视为开路。*作用---确定静态工作点*直流负载线---由VCC=ICRC+UCE确定的直线。*电路参数对静态工作点的影响1）变更Rb：Q点将沿直流负载线上下移动。2）变更Rc：Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。3）变更VCC：直流负载线平移，Q点发生移动。2.沟通通路及动态分析*概念---沟通电流流通的回路*画法---电容视为短路,志向直流电压源视为短路。*作用---分析信号被放大的过程。*沟通负载线---连接Q点和VCC’点VCC’=UCEQ+ICQRL’的直线。3.静态工作点及非线性失真（1）截止失真*产生缘由---Q点设置过低*失真现象---NPN管削顶，PNP管削底。*消退方法---减小Rb，提高Q。（2）饱和失真*产生缘由---Q点设置过高*失真现象---NPN管削底，PNP管削顶。*消退方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC。4.放大器的动态范围（1）Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。（2）范围*当（UCEQ－UCES）＞（VCC’－UCEQ）时，受截止失真限制，UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。*当（UCEQ－UCES）＜（VCC’－UCEQ）时，受饱和失真限制，UOPP=2UOMAX=2（UCEQ－UCES）。*当（UCEQ－UCES）＝（VCC’－UCEQ），放大器将有最大的不失真输出电压。六.放大电路的等效电路法静态分析（1）静态工作点的近似估算（2）Q点在放大区的条件欲使Q点不进入饱和区，应满意RB＞βRc。放大电路的动态分析*放大倍数*输入电阻*输出电阻分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1．静态分析2．动态分析*电压放大倍数在Re两端并一电解电容Ce后输入电阻在Re两端并一电解电容Ce后*输出电阻八.共集电极基本放大电路1．静态分析2．动态分析*电压放大倍数*输入电阻*输出电阻3.电路特点*电压放大倍数为正，且略小于1，称为射极跟随器，简称射随器。*输入电阻高，输出电阻低。第三章场效应管及其基本放大电路

一.结型场效应管（JFET）

1.结构示意图和电路符号2.输出特性曲线（可变电阻区、放大区、截止区、击穿区）转移特性曲线UP-----截止电压二.绝缘栅型场效应管（MOSFET）分为增加型（EMOS）和耗尽型（DMOS）两种。结构示意图和电路符号2.特性曲线*N-EMOS的输出特性曲线*N-EMOS的转移特性曲线式中，IDO是UGS=2UT时所对应的iD值。*N-DMOS的输出特性曲线留意：uGS可正、可零、可负。转移特性曲线上iD=0处的值是夹断电压UP，此曲线表示式及结型场效应管一样。三.场效应管的主要参数1.漏极饱和电流IDSS2.夹断电压Up3.开启电压UT4.直流输入电阻RGS5.低频跨导gm(表明场效应管是电压限制器件)四.场效应管的小信号等效模型E-MOS的跨导gm---五.共源极基本放大电路1.自偏压式偏置放大电路*静态分析动态分析若带有Cs，则2.分压式偏置放大电路*静态分析*动态分析若源极带有Cs，则六.共漏极基本放大电路*静态分析或*动态分析第四章模拟集成电路重点：差动放大电路图3.2.1基本差动式放大器6图3.2.1基本差动式放大器在干脆耦合放大电路中提到了零漂的问题，抑制零漂的方法一般有如下几个方面：（1）选用高质量的硅管。（2）采纳补偿的方法，用一个热敏元件，抵消IC受温度影响的变更。（3）采纳差动放大电路。本节具体探讨差动放大器的工作原理和基本性能，如图所示。基本差动式放大器如图3.2.1所示。T1、T2——特性相同的晶体管。电路对称，参数也对称，如：VBE1=VBE2=VBE，Rc1=Rc2=Rc，Rb1=Rb2=Rb，Rs1=Rs2=Rs，β1=β2=β；电路有两个输入端：b1端，b2端；有个输出端：c1端，c2端。在分析电路特性之前，必需熟识两个基本概念——共模信号和差模信号。1.差放有两输入端，可分别加上输入信号vs1、vs2若vs1=-vs2——差模输入信号，大小相等，对共同端极性相反的两个信号，用vsd表示。若vs1=vs2——共模输入信号，大小相等，对共同端的极性相同，按共同模式变更的信号，用vsc表示。事实上，对于任何输入信号和输出信号，都是差模信号和共模信号的合成，为分析简便，将它们分开探讨。考虑到电路的对称性和两信号共同作用的效果有：vs1→vs2→于是，此时相应的差模输入信号为：vsd=vs1-vs2差模信号是两个输入信号之差，即vs1、vs2中含有大小相等极性相反的一对信号。共模信号：vsc=(vs1+vs2)/2共模信号则是二者的算术平均值，即vs1、vs2中含有大小相等，极性相同的一对信号。即对于差放电路输入端的两个随意大小和极性的输入信号vs1和vs2均可分解为相应的差模信号和共模输入信号两部分。例：如图所示，vs1=5mV，vs2=1mV，则vsd=5-1=4mV，vsc=0.5(5+1)=3mV。图3.2.2差动式放大电路也就是说图3.2.2差动式放大电路vs1=5mV→3mV+2mVvs2=1mV→-3mV+2mV差模输入信号vsd=4mV和共模输入信号vsc=3mV叠加而成。2．差模信号和共模信号的放大倍数放大电路对差模输入信号的放大倍数称为差模电压放大倍数AVD：AVD=vo/vsd。放大电路对共模输入信号的放大倍数称为共模电压放大倍数AVC：AVC=vo/vsc。在差、共模信号同存状况下，线性工作状况中，可利用叠加原理求放大电路总的输出电压vo。vo=AVDvsd+AVCvsc例：设有一个志向差动放大器，已知：vs1=25mV，vs2=10mV，AVD=100，AVC=0。差模输入电压vsd=___mV；共模输入电压vsc=___mV；输出电压vo=___mV。答案vsd=vs1-vs2=15mVvsc=(vs1+vs2)/2=35/2=17.5mV，vo=AVDvsd+AVCvsc=100×15+0×17.5=1500mV6.2.2差放电路的工作原理图3.2.3差动式放大电路1．静态分析，因没有输入信号，即vs1=vs2=0时，图3.2.3差动式放大电路所以输入为0时，输出也为0。2.加入差模信号时，即。从电路看：vb1增大使得ib1增大，使ic1增大使得vc1减小。vb2减小使得ib2减小，又使ic2减小，使得vc2增大。由此可推出：vo=vc1-vc2=2v（v为每管变更量）。若在输入端加共模信号，即vs1=vs2。由于电路的对称性和恒流源偏置，志向状况下，vo=0，无输出。这就是所谓“差动”的意思：两个输入端之间有差别，输出端才有变动。3.在差动式电路中，无论是温度的变更，还是电流源的波动都会引起两个三极管的ic及vc的变更。这个效果相当于在两个输入端加入了共模信号，志向状况下，vo不变从而抑制了零漂。当然实际状况下，要做到两管完全对称和志向恒流源是比较困难的，但输出漂移电压将大为减小。综上分析，放大差模信号，抑制共模信号是差放的基本特征。通常状况下，我们感爱好的是差模输入信号，对于这部分有用信号，希望得到尽可能大的放大倍数；而共模输入信号可能反映由于温度变更而产生的漂移信号或随输入信号一起进入放大电路的某种干扰信号，对于这样的共模输入信号我们希望尽量地加以抑制，不予放大传送。凡是对差放两管基极作用相同的信号都是共模信号。常见的有：（1）vi1不等于-vi2，信号中含有共模信号；（2）干扰信号（通常是同时作用于输入端）；（3）温漂。静态估算：6.2.3差放电路的动态分析差放电路有两个输入端和两个输出端。同样，输出也分双端输出和单端输出方式。组合起来，有4种连接方式：双端输入双端输出、双入单出、单入双出、单入单出。1．双入双出（1）输入为差模方式：，若ic1上升，而ic2下降。电路完全对称时，则|Δic1|=|Δic2|因为I不变，因此Δve=0（vo1=vc1，vo2=vc2）。即AVC=A1（共放射单管放大电路的放大倍数）。有负载RL时图3.2.4差动放大器共模输入沟通通路及其等效电路因为RL的中点是沟通地电位，因此在其沟通通路中，电路中线上各点均为沟通接地，由此可画出信号的沟通通路如图3.2.4所示，由上面的计算可见，负载在电路完全对称，双入双出的状况下，AVD=A1，可见该电路运用成倍的元器件换取抑制零漂的实力。差模输入电阻Ri——从两个输入端看进去的等效电阻Ri=2rbe。差模输出电阻Ro的值为Ro=2RcRo、Ri是单管的两倍。（2）输入为共模方式：vs1=vs2，此时变更量相等，vc1=vc2事实上，电路完全对称是不简单的，但即使这样，AVC也很小，放大电路的抑制共模实力还是很强的。2．双入单出对于差模信号：由于另一三极管的c极没有利用，因此vo只有双出的一半。差模输入电阻：由于输入回路没变，Ri=2rbe差模输出电阻：Ro=Rc1。对于共模信号，因为两边电流同时增大或同时减小，因此在e处得到的是两倍的ie。ve=2ieRe，这相当于其沟通通路中每个射极接2Re电阻。（Re——恒流源沟通等效电阻）当Re上升，即恒流源越接近志向的状况，AVC越小，抑制共模信号实力越强。3．单入双出、单出若vs1=vi＞0，则ic1增大，使ie1也增大，ve增大。由于T2的b级通过Rs接地，如图所示，则vBE2=0-ve=-ve，所以有vBE2减小，ic2也减小。整个过程，在单端输入vs的作用下，两T的电流为ic1增加，ic2削减。所以单端输入时，差动放大的T1、T2仍旧工作在差动状态。图3.2.52Re为等效电阻图3.2.6单端输入、双端输出电路将两个输入端的信号看作由共模信号和差模信号叠加而成，即：电路输出端总电压为：vo=AVCvsc+AVDvsd经过这样的变换后，电路便可按双入状况分析：（1）如为双端输出，则似双入双出中分析：即可看为单入双出时的输出vo及双入双出相同。（2）如为单端输出（设从T1，c极输出），则似双入单出中分析≈（3）差模输入电阻：当Re很大时（开路），可近似认为Ri及差动输入时相像Ri≈2rbe（4）输出电阻：双出：Ro=2Rc单出：Ro=Rc注：对于单入单出的状况，从T1的c极输出，和从T2的c极输出时输入，输出的相位关系是不同的。从T1的c极输出如图所示。设vi的瞬时极性大于零，则ic1增大，vc1减小，所以输出及输入电压相位相反，所以AVD<0。从T2的c极输出如图3.2.8所示。设vi的瞬时极性大于零，则ic1增大，ve增大，使得vBE2减小，所以ic2减小，vc2增大，输入输出相位相同。所以AVD>0。由以上分析可知在单入单出差放电路中，假如从某个三极管的b极输入，然后从同一个T的c极输出，则vo和vi反相；假如从另一T的c极输出，则vo和vi同相。顺便提一下，在单出的状况下，常将不输出的三极管的Rc省去，而将T的c极干脆接到电源VCC上。图3.2.7从T1的c极输出图3.2.8从T2的c极输出6.2.4共模抑制比共模抑制比KCMR是衡量差放抑制共模信号实力的一项技术指标。定义： 有时用分贝数表示：AVD越大，AVC越小，则共模抑制实力越强，放大器的性能越优良，所以K越大越好。在差放电路中，若电路完全对称，如图所示，则有：图3.2.9基本差动放大电路在共模输入时的沟通通路（1）双端输出时，KCMR趋于无穷（AVC→0）。（2）单端输出时，≈由此得，恒流源的沟通电阻Re越大，K越大，抑制共模信号实力越强。由此知，设计放大器时，必需至少使KCMR>vsc/vsd。例如：设KCMR=1

000，vsc=1mV，vsd=1µV，则。这就是说，当K=1

000时，两端输入信号差为1µV时所得输出vo及两端加同极性信号1mV所得输出vo相等。若KCMR=10

000，则后项只有前项1/10，再一次说明K越大，抑制共模信号的实力越强。例题一设长尾式差放电路中，Rc=30kΩ，Rs=5kΩ，Re=20kΩ，VCC=VEE=15V，β=50，rbe=4kΩ。本题电路如图3.2.10所示。（1）求双端输出时的AVD；（2）从T1的c极单端输出，求AVD、AVC、KCMR；（3）在（b）的条件下，设vs1=5mV，vs2=1mV，求vo；（4）设原电路的Rc不完全对称，而是Rc1=30kΩ，Rc2=29kΩ，求双出时的KCMR。解：图3.2.10长尾式差放电路（1图3.2.10长尾式差放电路（2）单出时，AVD为双出时的一半：（3）vs1=5mV，vs2=1mV则vsd=vs1-vs2=5-1=4mVvsc=0.5(vs1+vs2)=0.5×(5+1)=3mVvo=Avdvsd+Avcvsc=(-83.3×4)+(0.732×3)=-335.4mV（4）Rc1不等于Rc2，则所以 结果说明，在双出时，若参数有差别，由于利用了两个T的输出电压的相互抵消作用，因此|AVC|仍比单出时小得多；而|AVD|比单出大。所以KCMR比单出时高得多。第五章放大电路中的反馈反馈概念的建立＊开环放大倍数－－－Ａ＊闭环放大倍数－－－Ａｆ＊反馈深度－－－１＋ＡＦ＊环路增益－－－ＡＦ：1．当ＡＦ＞０时，Ａｆ下降，这种反馈称为负反馈。2．当ＡＦ＝０时，表明反馈效果为零。3．当ＡＦ＜０时，Ａｆ上升，这种反馈称为正反馈。4．当ＡＦ＝－１时，Ａｆ→∞。放大器处于“自激振荡”状态。二．反馈的形式和推断1.反馈的范围----本级或级间。2.反馈的性质----沟通、直流或交直流。直流通路中存在反馈则为直流反馈，沟通通路中存在反馈则为沟通反馈，交、直流通路中都存在反馈则为交、直流反馈。3.反馈的取样----电压反馈：反馈量取样于输出电压；具有稳定输出电压的作用。（输出短路时反馈消逝）电流反馈：反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用。（输出短路时反馈不消逝）4.反馈的方式-----并联反馈：反馈量及原输入量在输入电路中以电流形式相叠加。Rs越大反馈效果越好。反馈信号反馈到输入端）串联反馈：反馈量及原输入量在输入电路中以电压的形式相叠加。Rs越小反馈效果越好。反馈信号反馈到非输入端）5.反馈极性-----瞬时极性法：（1）假定某输入信号在某瞬时的极性为正（用+表示），并设信号的频率在中频段。（2）依据该极性，逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性（升高用+表示，降低用－表示）。（3）确定反馈信号的极性。（4）依据Xi及Xf的极性，确定净输入信号的大小。Xid减小为负反馈；Xid增大为正反馈。三.反馈形式的描述方法某反馈元件引入级间（本级）直流负反馈和沟通电压（电流）串联（并联）负反馈。四.负反馈对放大电路性能的影响提高放大倍数的稳定性扩展频带减小非线性失真及抑制干扰和噪声变更放大电路的输入、输出电阻*串联负反馈使输入电阻增加1+AF倍*并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍*电压负反馈使输出电阻减小1+AF倍*电流负反馈使输出电阻增加1+AF倍五.自激振荡产生的缘由和条件产生自激振荡的缘由附加相移将负反馈转化为正反馈。产生自激振荡的条件若表示为幅值和相位的条件则为：第六章功率放大电路一.功率放大电路的三种工作状态1.甲类工作状态导通角为360o，ICQ大，管耗大，效率低。2.乙类工作状态ICQ≈0，导通角为180o，效率高，失真大。3.甲乙类工作状态导通角为180o~360o，效率较高，失真较大。二.乙类功放电路的指标估算1.工作状态随意状态：Uom≈Uim尽限状态：Uom=VCC-UCES志向状态：Uom≈VCC2.输出功率3.直流电源供应的平均功率4.管耗Pc1m=0.2Pom5.效率志向时为78.5%三.甲乙类互补对称功率放大电路问题的提出在两管交替时出现波形失真——交越失真(本质上是截止失真)。2.解决方法甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL----利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压。动态指标按乙类状态估算。甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL----电容C2上静态电压为VCC/2，并且取代了OCL功放中的负电源-VCC。动态指标按乙类状态估算，只是用VCC/2代替。四.复合管的组成及特点前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间。类型取决于第一只管子的类型。3.β=β1·β2第七章信号的运算及处理分析依据------“虚断”和“虚短”基本运算电路反相比例运算电路R2=R1//Rf同相比例运算电路R2=R1//Rf反相求和运算电路R4=R1//R2//R3//Rf4.同相求和运算电路R1//R2//R3//R4=Rf//R5加减运算电路R1//R2//Rf=R3//R4//R5积分和微分运算电路积分运算微分运算三.集成运放的电压传输特性当uI在+Uim及-Uim之间，运放工作在线性区域：志向集成运放的参数及分析方法1.志向集成运放的参数特征*开环电压放大倍数Aod→∞；*差模输入电阻Rid→∞；*输出电阻Ro→0；*共模抑制比KCMR→∞；2.志向集成运放的分析方法1)运放工作在线性区:*电路特征——引入负反馈*电路特点——“虚短”和“虚断”:“虚短”---“虚断”---2)运放工作在非线性区*电路特征——开环或引入正反馈*电路特