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模电总结复习资料


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第一章 一.半导体的基础知识

半导体二极管

1.半导体---导电能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: *N 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) 。 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---多子浓度决定于杂质浓度,少子浓度与温度有关。 *体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型---通过改变掺杂浓度,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高低: 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 该式与伏安特性曲线 的交点叫静态工作点 Q。

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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高低: 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

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微变等效电路法

三. 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。

第二章 一. 三极管的结构、类型及特点 1.类型---分为 NPN 和 PNP 两种。

三极管及其基本放大电路

2.特点---基区很薄,且掺杂浓度最低;发射区掺杂浓度很高,与基区接触 面积较小;集电区掺杂浓度较高,与基区接触面积较大。 二. 三极管的工作原理 1. 三极管的三种基本组态

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2. 三极管内各极电流的分配

* 共发射极电流放大系数 (表明三极管是电流控制器件

式子 3. 共射电路的特性曲线 *输入特性曲线---同二极管。

称为穿透电流。

* 输出特性曲线 (饱和管压降,用U CES 表示 放大区---发射结正偏,集电结反偏。 截止区---发射结反偏,集电结反偏。 4. 温度影响 温度升高,输入特性曲线向左移动。 温度升高I CBO 、 I CEO 、 I C 以及β均增加。 三. 低频小信号等效模型(简化)

h ie ---输出端交流短路时的输入电阻, 常用r be 表示; h fe ---输出端交流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、 V CC 、 R b 、 R c 、C 1 、C 2 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. 直流通路与静态分析 *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V CC =I C R C +U CE 确定的直线。 *电路参数对静态工作点的影响

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1)改变R b :Q点将沿直流负载线上下移动。 2)改变R c :Q点在I BQ 所在的那条输出特性曲线上移动。 3)改变V CC :直流负载线平移,Q点发生移动。 2. 交流通路与动态分析 *概念---交流电流流通的回路 *画法---电容视为短路,理想直流电压源视为短路。 *作用---分析信号被放大的过程。 *交流负载线--- 连接Q点和V 直线。 3. 静态工作点与非线性失真
CC

’点 V

CC

’= U CEQ +I CQ R L ’的

(1)截止失真 *产生原因---Q 点设置过低 *失真现象---NPN 管削顶,PNP 管削底。 *消除方法---减小 Rb,提高 Q。 (2) 饱和失真 *产生原因---Q 点设置过高 *失真现象---NPN 管削底,PNP 管削顶。 *消除方法---增大R b 、减小Rc、增大V CC 。 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(U CEQ -U CES )>(V CC ’ - U CEQ )时,受截止失真限制,U OPP =2U OMAX =2I CQ R L ’。

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*当(U CEQ -U CES )<(V CC ’ - U CEQ )时,受饱和失真限制,U OPP =2U OMAX =2 (U CEQ -U CES ) 。 ,放大器将有最大的不失真输出电压。 *当(U CEQ -U CES )=(V CC ’ - U CEQ ) 六. 放大电路的等效电路法 1. 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,应满足R B >βRc 。
2.

放大电路的动态分析

* 放大倍数

* 输入电阻

* 输出电阻

七. 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

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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
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* 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

U P ----- 截止电压

二. 绝缘栅型场效应管(MOSFET) 分为增强型(EMOS)和耗尽型(DMOS)两种。 结构示意图和电路符号

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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,I DO 是U GS =2U T 时所对应的i D 值。 * N-DMOS 的输出特性曲线

注意:u GS 可正、可零、可负。转移特性曲线上i D =0 处的值是夹断电压U P ,此曲线表示式与结型 场效应管一致。 三. 场效应管的主要参数 1.漏极饱和电流 IDSS 2.夹断电压U p 3.开启电压U T 4.直流输入电阻R GS 5.低频跨导g m (表明场效应管是电压控制器件)

四. 场效应管的小信号等效模型

E-MOS 的跨导g m --? ?

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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
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* 静态分析



* 动态分析

第四章 一. 级间耦合方式

多级放大电路

1. 阻容耦合----各级静态工作点彼此独立;能有效地传输交流信号;体积小,成本低。但不便 于集成,低频特性差。 2. 变压器耦合 ---各级静态工作点彼此独立,可以实现阻抗变换。体积大,成本高,无法采用 集成工艺;不利于传输低频和高频信号。 3. 直接耦合----低频特性好,便于集成。各级静态工作点不独立,互相有影响。存在“零点漂 移”现象。 *零点漂移----当温度变化或电源电压改变时,静态工作点也随之变化,致使 uo 偏离初始 值“零点”而作随机变动。 二. 单级放大电路的频率响应 1.中频段(fL≤f≤fH)

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波特图---幅频曲线是 20lgAusm=常数,相频曲线是φ=-180o。

2.低频段(f ≤fL)



3.高频段(f ≥fH)

4.完整的基本共射放大电路的频率特性

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三. 分压式稳定工作点电路的频率 1.下限频率的估算

响应

2.上限频率的估算

四.

多级放大电路的频率响应

1. 频响表达式

2. 波特图

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第五章 1.甲类工作状态

功率放大电路

一. 功率放大电路的三种工作状态 导通角为 360o,I CQ 大,管耗大,效率低。 2.乙类工作状态

I CQ ≈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 ? ? ? 任意状态:Uom≈Uim 尽限状态:Uom=V CC -U CES 理想状态:Uom≈V CC

2. 输出功率 3. 直流电源提供的平均功率

4. 管耗

P c1m =0.2P om

5.效率
理想时为 78.5% 三. 甲乙类互补对称功率放大电路 1. 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. 解决办法 ? 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。 ? 并且取代了OCL 甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL----电容 C 2 上静态电压为V CC /2, 功放中的负电源-V CC 。 动态指标按乙类状态估算,只是用V CC /2 代替。 四. 复合管的组成及特点 1. 前一个管子 c-e 极跨接在后一个管子的 b-c 极间。 2. 类型取决于第一只管子的类型。 3.

β=β 1 ·β

2

第六章 一. 集成运放电路的基本组成

集成运算放大电路

1.输入级----采用差放电路,以减小零漂。 2.中间级----多采用共射(或共源)放大电路,以提高放大倍数。 3.输出级----多采用互补对称电路以提高带负载能力。 4.偏置电路----多采用电流源电路,为各级提供合适的静态电流。 二. 长尾差放电路的原理与特点 1. 抑制零点漂移的过程---当T↑→ i C1 、i C2 ↑→ i E1 、i E2 ↑→ u E ↑→ u BE1 、u BE2 ↓→ i B1 、i B2 ↓→ i C1 、i C2 ↓。

Re 对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用,被称为“共模反馈电阻” 。
2 静态分析 1) 计算差放电路I C 设U B ≈0,则U E =-0.7V,得 2) 计算差放电路U CE ? ? ? 双端输出时 单端输出时(设VT1 集电极接R L ) 对于VT1:

对于VT2:

3. 动态分析 1)差模电压放大倍数 ? ? 双端输出

? ?

?

?

单端输出时 从 VT1 单端输出 :

从 VT2 单端输出 :

2)差模输入电阻 3)差模输出电阻 ? ? 三. 双端输出: 单端输出: 集成运放的电压传输特性

当u I 在+U im 与-U im 之间,运放工作在线性区域 :

四. 理想集成运放的参数及分析方法 1. 理想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. 理想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 * 电路特点—— 输出电压的两种饱和状态: 当u + >u - 时,u o =+U om 当u + <u - 时,u o =-U om 两输入端的输入电流为零:

i + =i - =0

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第七章 一. 反馈概念的建立

放大电路中的反馈

*开环放大倍数---A *闭环放大倍数---A f *反馈深度---1+AF *环路增益---AF: 1.当AF>0时,A f 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,A f 升高,这种反馈称为正反馈。 4.当AF=-1时 ,A f →∞ 。放大器处于 “ 自激振荡”状态。 二.反馈的形式和判断 1. 反馈的范围----本级或级间。 2. 反馈的性质----交流、直流或交直流。 直流通路中存在反馈则为直流反馈,交流通路中存 在反馈则为交流反馈,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。 (输出短路时反馈消失) 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失) 4. 反馈的方式-----并联反馈:反馈量与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:反馈量与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)根据该极性,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)根据X i 与X
f

的极性,确定净输入信号的大小。X id 减小为负反

馈;X id 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)直流负反馈和交流电压(电流)串 联(并联)负反馈。
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四. 负反馈对放大电路性能的影响 1. 提高放大倍数的稳定性

2. 3. 扩展频带 4. 减小非线性失真及抑制干扰和噪声 5. 改变放大电路的输入、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. 自激振荡产生的原因和条件 1. 产生自激振荡的原因 附加相移将负反馈转化为正反馈。 2. 产生自激振荡的条件

若表示为幅值和相位的条件则为:

第八章 分析依据------ “虚断”和“虚短” 一. 基本运算电路 1. 反相比例运算电路

信号的运算与处理

R 2 =R 1 //R f

2. 同相比例运算电路

R 2 =R 1 //R f

3. 反相求和运算电路

R 4 =R 1 //R 2 //R 3 //R f

4.

同相求和运算电路

R 1 //R 2 //R 3 //R 4 =R f //R 5

5. 加减运算电路
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R 1 //R 2 //R f =R 3 //R 4 //R 5

二. 积分和微分运算电路 1. 积分运算

2. 微分运算

第九章 一. 正弦波振荡电路的基本概念

信号发生电路

1. 产生正弦波振荡的条件(人为的直接引入正反馈) 自激振荡的平衡条件 : 即幅值平衡条件: 相位平衡条件: 2. 起振条件: 幅值条件 : 相位条件: 3.正弦波振荡器的组成、分类 正弦波振荡器的组成 (1) 放大电路-------建立和维持振荡。 (2) 正反馈网络----与放大电路共同满足振荡条件。 (3) 选频网络-------以选择某一频率进行振荡。 (4) 稳幅环节-------使波形幅值稳定,且波形的形状良好。 * 正弦波振荡器的分类 (1) RC 振荡器-----振荡频率较低,1M 以下; (2) LC 振荡器-----振荡频率较高,1M 以上; (3) 石英晶体振荡器----振荡频率高且稳定。 二. RC 正弦波振荡电路 1. RC 串并联正弦波振荡电路

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2. RC 移相式正弦波振荡电路

三. LC 正弦波振荡电路 1. 变压器耦合式 LC 振荡电路 判断相位的方法: 断回路、引输入、看相位

2. 三点式 LC 振荡器 *相位条件的判断------“射同基反”或 “三步曲法” (1) 电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)

(2)

电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路)

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(3)

串联改进型电容反馈三点式振荡器(克拉泼电路)

(4) 并联改进型电容反馈三点式振荡器(西勒电路)

(5) 四. 石英晶体振荡电路 1. 并联型石英晶体振荡器

2. 串联型石英晶体振荡器

第十章 一. 直流电源的组成框图

直流电源

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电源变压器:将电网交流电压变换为符合整流电路所需要的交流电压。 整流电路:将正负交替的交流电压整流成为单方向的脉动电压。 滤波电路:将交流成分滤掉,使输出电压成为比较平滑的直流电压。 稳压电路:自动保持负载电压的稳定。 二. 单相半波整流电路

1.输出电压的平均值U O(AV)

2.输出电压的脉动系数 S

3.正向平均电流I D(AV)

4.最大反向电压U RM 三. 单相全波整流电路 1.输出电压的平均值U O(AV)

2.输出电压的脉动系数 S

3.正向平均电流I D(AV)

4.最大反向电压U RM

四. 单相桥式整流电路

U O(AV) 、S、I D(AV)
与全波整流电路相同,

U RM 与半波整流电路相同。
五. 电容滤波电路 1. 放电时间常数的取值

2.输出电压的平均值U O(AV)

3.输出电压的脉动系数 S
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4 .整流二极管的平均电流I

D(AV)

六.

三种单相整流电容滤波电路的比较

七. 并联型稳压电路 1. 稳压电路及其工作原理 *当负载不变,电网电压 变化时的稳压过程:

*当电网电压不变,负载变化时的稳压过程 :

2.

电路参数的计算 常取U Z =U O ;I ZM = (1.5~3)I Omax

* 稳压管的选择 * 输入电压的确定 一般取U I(AV) = (2~3)U O * 限流电阻 R 的计算

R的选用原则是:I Zmin <I Z < I Zmax 。 R 的范围是:

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