模电基础知识

模拟电路基础复习资料一、填空题1．在P型半导体中，多数载流子是（空隙），而少数载流子是（自由电子）。2．在N型半导体中，多数载流子是（电子），而少数载流子是（空隙）。3．当PN结反向偏置时，电源的正极应接（N）区，电源的负极应接（P）区。4．当PN结正向偏置时，电源的正极应接（P）区，电源的负极应接（N）区。4.1、完全纯净的具有晶体结构完整的半导体称为本征半导体，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。4.2、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。4.3、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，锗二极管的死区电压约为0.1V、导通压降约为0.2V。5、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。5.1、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（正向）偏置，集电结应（反向）偏置。5.2、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。共射放大电路无电压放大作用，但可放大电流。共基极放大电路具有电压放大作用，没有倒相作用。且共基接法的输入电阻比共射接法低.5.3、共射电极放大电路又称射极输出器或电压跟随器,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。5.4单管共射放大电路中，1.交直流并存，2.有电压放大作用，3.有倒相作用。5.5微变等效电路法适用条件：微小交流工作信号、三极管工作在线性区。5.6图解法优点:1.即能分析静态,也能分析动态工作情况；2.直观形象；3.适合分析工作在大信号状态下的放大电路。缺点:1.特性曲线存在误差；2.作图麻烦,易带来误差；3.无法分析复杂电路和高频小工作信号。5.7微变等效电路法优点:1.简单方便；2.适用于分析任何基本工作在线性范围的简单或复杂的电路。缺点:1.只能解决交流分量的计算问题；2.不能分析非线性失真；3.不能分析最大输出幅度。6．根据理论分析，PN结的伏安特性为,其中被称为（反向饱和）电流，在室温下约等于（26mV）。7．BJT管的集电极、基极和发射极分别与JFET的三个电极（漏极）、（栅极）和（源极）与之对应。7.1.场效应管是电压控制元件，三极管是电流控制元件。场效应管输入电阻非常高，三极管输入电阻较小。场效应管噪声小，受外界温度及辐射的影响小,存在零温度系数工作点。场效应管的制造工艺简单,便于集成。存放时,栅极与源极应短接在一起。焊接时,烙铁外壳应接地。7.2共漏极放大电路又称源极输出器或源极跟随器。7.3多级放大电路的耦合方式：阻容耦合，优点:各级Q点相互独立,便于分析、设计和调试。缺点:不易放大低频信号无法集成。直接耦合，优点:可放大交流和直流信号;便于集成。缺点:各级Q点相互影响;零点漂移较严重。变压器耦合，优点：有阻抗变换作用，各级静态工作点互不影响。缺点：不能放大直流及缓慢变化信号；笨重；不易集成。7.4由于放大电路对不同谐波成分的放大倍数的幅值不同，导致uo的波形产生的失真，称为幅频失真。由于不同谐波通过放大电路后产生的相位移不同，造成uo波形产生的失真，称为相频失真。频率失真是由于放大电路对不同频率的信号响应不同而产生的；而非线性失真是由放大器件的非线性特性产生的。7.5根据fβ的定义，所谓共射截止频率，并非说明此时三极管已经完全失去放大作用，而只是共射电流放大系数的幅频特性下降了3dB。特征频率:|β|值下降到1时的频率,用符号fT表示。特征频率是三极管的一个重要参数，当f>fT时，三极管已失去放大作用，所以，不允许三极管工作在如此高的频率范围。7.6通常将值下降为低频时α0的0.707倍时的频率定义为共基截止频率，用符号fα表示。三极管的频率参数也是选用三极管的重要依据之一。通常，在要求通频带比较宽的放大电路中，应该选用高频管，即频率参数值较高的三极管。如对通频带没有特殊要求，则可选用低频管。多级放大电路总的相位移为：上线频率 下线频率7.7功放电路中电流、电压比较大；输出功率Po尽可能大。即注意提高电路的效率（?）；电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真；电路工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用图解分析法。晶体管工作于乙类或甲乙类方式。甲类工作状态：晶体管在输入信号的整个周期都导通，静态IC较大，波形好,管耗大效率低。乙类工作状态：晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。甲乙类工作状态：晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC?0，一般功放常采用。变压器耦合功率放大电路--乙类推挽电路，单电源供电，笨重，效率低，高、低频特性差。OTL电路（接地），单电源供电，存在交越失真，需要大电容（几千微法），大电容特性不稳定，电路低频特性差，不易集成。OCL电路（接-Vcc），双电源供电，效率高，低频特性好，省去了大电容，既改善了低频响应，又有利于实现集成化，应用更为广泛。如果静态工作点失调或电路内元器件损坏，将造成一个较大的电流长时间流过负载，可能造成电路损坏。为了防止出现此种情况，实际使用的电路中，常常在负载回路接入熔断丝作为保护措施。BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出，管子多、损耗大，效率低。7.8复合管组成原则：电流方向一致，电压极性正确,即前后两个三极管均为发射结正偏，集电结反偏，使两管都工作在放大区。8．在放大器中，为稳定输出电压，应采用（电压取样）负反馈，为稳定输出电流，应采用（电流取样）负反馈。9．在负反馈放大器中，为提高输入电阻，应采用（串联－电压求和）负反馈，为降低输出电阻，应采用（电压取样）负反馈。10.放大器电路中引入负反馈主要是为了改善放大器（的电性能）。11．在BJT放大电路的三种组态中，（共集电极）组态输入电阻最大，输出电阻最小。（共射）组态即有电压放大作用，又有电流放大作用。12.在BJT放大电路的三种组态中，（共集电极）组态的电压放大倍数小于1，（共基）组态的电流放大倍数小于1。13．差分放大电路的共模抑制比KCMR＝（），通常希望差分放大电路的共模抑制比越（大）越好,电路的抗干扰能力就强.差分电路的主要作用：抑制零点漂移。14．从三极管内部制造工艺看，主要有两大特点，一是发射区（高掺杂），二是基区很（薄）并掺杂浓度（最低）。14.1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。15．在差分放大电路中发射极接入长尾电阻后，它的差模放大倍数将（不变），而共模放大倍数将（减小），共模抑制比将（增大）。16．多级级联放大器中常用的级间耦合方式有（阻容），（变压器）和（直接）耦合三种。17．直接耦合放大器的最突出的缺点是（零点漂移）。次缺点:各级工作点互相影响18，集成运放主要由（输入级），（中间放大级），（输出级）和（偏置电路）4部分组成。19．BJT三极管的直流偏置电路通常有（固定基流）电路和（分压式）电路两种。20．负反馈放大电路增益的一般表达式,当时，这种反馈称为（负反馈）；当时，这种反馈称为（正反馈）。21．集成运放两个输入端之间的电压通常接近0，即，将这种现象称为（虚短）。22．集成运放两个输入端的电流通常接近0，即，将这种现象称为（虚断）。U-=U+=0这种现象称为(虚地).反相比例运算电路:电路是深度电压并联负反馈电路，理想情况下，反相输入端“虚地”，共模输入电压低,|Auf|可大于1、等于1或小于1,电路的输入电阻不高，输出电阻很低.同相比例运算电路:电路是一个深度的电压串联负反馈电路。“虚短”,不“虚地”，共模输入电压高。U0与Ui同相，Auf大于1或等于1。输入电阻高，输出电阻低。差分比例运算电路:共模输入电压高，“虚短”，但不“虚地”。输入电阻不高，输出电阻低，元件对称性要求高。反相输入求和电路:优点：调节灵活方便；共模电压很小；实际工作中应用广泛。同相输入求和电路、积分电路，应用：波形变换、移相。微分电路，应用：波形变换、移相。22.1由于集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端和一个输出端。共模抑制比Kcmr用以衡量集成运放抑制温漂的能力。KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。集成运放的基本组成:输入级(克服零点漂移)、中间级（提供电压放大倍数）、输出级（提供负载所需功率及效率）、偏置电路（向各放大级提供合适的偏置电流）22.2偏置电路类型1.镜像电流源，优点:结构简单，有温度补偿作用。２、比例电流源，优点:结构简单，有温度补偿作用。缺点:Vcc变化时，IC2按同样规律变化；无法产生微安极电流。３、微电流源,在镜像电流源的基础上接入电阻Re。优点:１）VCC变化时，RE负反馈的作用，IC2变化很小，提高了恒流源对电源变化的稳定性；２）温度升高时，UBE1下降，对IC2增加有抑制作用，提高了恒流源对温度变化的稳定性；３）RE引入了电流负反馈，输出电阻增大。22.3长尾式差分放大电路：引入共模负反馈，降低单管零点漂移，提高了共模抑制比。补偿Re上的直流压降，提供静态基极电流。恒流源式差分放大电路：用恒流三极管代替阻值很大的长尾电阻Re，既可有效抑制零漂，又便于集成。恒流源式差放的交流通路与长尾式电路的交流通路相同，二者的差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻均相同。单端输入、单端输出：抑制零漂能力较强,可使输入、输出电压反相或同相。集成运放的输出级基本上都采用各种形式的互补对称电路，为了避免产生交越失真，实际上通常采用甲乙类的OCL或OTL互补对称电路。22.4专用型集成运放的特点：高精度型、低功耗型、高阻型、高速型、高压型、大功率型。23、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。23.1集成功放优点，主要有温度稳定性好，电源利用率高，功耗较低，非线性失真较小等，还可以将各种保护电路也集成在芯片内部，使用更加安全。集成功放从用途划分，有通用型功放和专用型功放。从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放。24、反馈：将放大电路的输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部，通过一定的方式，反送到输入回路中。正反馈：引入的反馈信号增强了外加输入信号的作用，从而使放大电路的放大倍数提高。负反馈：引入的反馈信号削弱了外加输入信号的作用，从而使放大电路的放大倍数降低。判断方法：瞬时极性法。直流反馈：反馈信号中只包含直流成分。交流反馈：反馈信号中只包含交流成分。电压反馈：反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。电流反馈：反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。判断方法：可假设将输出端交流短路（即令输出电压等于零），若反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就是电流反馈。串联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和。并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和。24.1、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。串联负反馈可提高输入电阻。并联负反馈降低输入电阻。24.2、 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。24.3、 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。24.4负反馈对放大电路性能的影响:提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真和抑制干扰、展宽频带、改变输入电阻和输出电阻。25.什么是集成运算放大器？答：集成的、高增益、高输入电阻、低输出电阻的、直接耦合的、多级放大电路。26．什么是零点漂移？产生的主要原因是什么？答：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生，温度变化引起。常用的抑制零漂措施:引入直流负反馈以稳定Q点、利用热敏元件补偿放大管的温漂、利用差分放大电路。27．衡量一个电路抑制零点漂移的能力的指标是什么？答：共模抑制比28.在信号处理电路中，当有用信号频率低于10Hz时，可选用?低通滤波器；有用信号频率高于10kHz时，可选用?高通滤波器；希望抑制50Hz的交流电源干扰时，可选用?带阻滤波器；有用信号频率为某一固定频率，可选用?带通滤波器。29.产生自激振荡条件是：常用的校正措施：电容校正（又称为主极点校正），降低放大电路的主极点频率，来破坏自激振荡的条件此方法简单方便，但通频带将严重变窄。RC校正，将使通频带变窄的程度有所改善，即改善了高频响应校正网络应加在极点频率最低的放大级（时间常数最大）30.放大电路产生自激振荡的条件可表示为所以产生正弦波振荡的条件是：AF=1(带点)。负反馈放大电路产生自激振荡的条件是：AF=-1(带点),两种情况下反馈的极性不同31.正弦波振荡电路的组成：放大电路：实现能量控制。选频网络：确定电路的振荡频率。正反馈网络：使输入信号等于反馈信号。稳幅电路：使输出信号幅值稳定。分类：RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路、石英晶体正弦波振荡电路。32.RC正弦波振荡电路:RC串并联网络振荡电路（文氏电桥振荡电路），负反馈的作用：改善振荡波形，减小放大电路对选频特性的影响，提高振荡电路的带负载能力。调频方便,便于加负反馈稳幅电路,输出波形良好。RC移相式振荡电路：电路结构简单经济;选频较差,调频不方便,输出波形较差，适用于频率固定,波形要求不高的轻便测试设备中。双T选频网络振荡电路：特点：选频特性好，输出信号的频率稳定性较高，应用较广泛，但调频困难，适用于产生单一频率的振荡波形。以上三种电路的振荡频率均与RC成反比，一般用来产生几赫~几百千赫的低频信号。33.LC正弦波振荡电路：电路的品质因数Q愈大，选频特性愈好。变压器反馈式振荡电路、变压器反馈式振荡电路、电感三点式振荡电路、电容三点式振荡电路、电容三点式改进电路。并联型石英晶体振荡电路、串联型石英晶体振荡电路。34.矩形波发生电路:RC充放电回路、滞回比较器。滞回比较器的两种不同输出使RC电路进行充电或放电，电容上的电压将升高或降低，电容上的电压又作为滞回比较器的输入电压，从而使RC电路由充电过程变为放电过程或相反，如此反复，在滞回比较器的输出端可得到矩形波。35.三角波发生电路：滞回比较器、积分电路。在积分电路的输出端得到三角波。36.锯齿波发生电路：在三角波发生电路基础上，用VD1、VD2和Rw代替原来的积分电阻，使充电和放电回路分开，即成为锯齿波发生器。37.单相整流电路：对直流电源的主要要求：能够输出不同电路所需要的电压和电流；直流输出电压平滑，脉动成分小；输出电压的幅值稳定；交流电变换成直流电时的转换效率高。直流电源一般包括四个组成部分，即电源变压器、整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。滤波器：尽可能地将单向脉动电压中的脉动成