可編輯版/第一章半導體二極管一.半導體的基礎知識1.半導體導電能力介于導體和絕緣體之間的物質<如硅Si、鍺Ge>。2.特性光敏、熱敏和摻雜特性。3.本征半導體純凈的具有單晶體結構的半導體。4.兩種載流子帶有正、負電荷的可移動的空穴和電子統稱為載流子。5.雜質半導體在本征半導體中摻入微量雜質形成的半導體。體現的是半導體的摻雜特性。*P型半導體:在本征半導體中摻入微量的三價元素〔多子是空穴,少子是電子。*N型半導體:在本征半導體中摻入微量的五價元素〔多子是電子,少子是空穴。6.雜質半導體的特性*載流子的濃度多子濃度決定于雜質濃度,少子濃度與溫度有關。*體電阻通常把雜質半導體自身的電阻稱為體電阻。*轉型通過改變摻雜濃度,一種雜質半導體可以改型為另外一種雜質半導體。7.PN結*PN結的接觸電位差硅材料約為0.6~0.8V,鍺材料約為0.2~0.3V。*PN結的單向導電性正偏導通,反偏截止。8.PN結的伏安特性二.半導體二極管*單向導電性正向導通,反向截止。*二極管伏安特性同ＰＮ結。*正向導通壓降硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。*死區電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。3.分析方法將二極管斷開,分析二極管兩端電位的高低:若V陽>V陰<正偏>,二極管導通<短路>;若V陽<V陰<反偏>,二極管截止<開路>。1圖解分析法該式與伏安特性曲線的交點叫靜態工作點Q。2>等效電路法直流等效電路法*總的解題手段將二極管斷開,分析二極管兩端電位的高低:若V陽>V陰<正偏>,二極管導通<短路>;若V陽<V陰<反偏>,二極管截止<開路>。*三種模型微變等效電路法穩壓二極管及其穩壓電路*穩壓二極管的特性正常工作時處在PN結的反向擊穿區,所以穩壓二極管在電路中要反向連接。第二章三極管及其基本放大電路一.三極管的結構、類型及特點1.類型分為NPN和PNP兩種。2.特點基區很薄,且摻雜濃度最低；發射區摻雜濃度很高,與基區接觸面積較小；集電區摻雜濃度較高,與基區接觸面積較大。二.三極管的工作原理1.三極管的三種基本組態2.三極管內各極電流的分配*共發射極電流放大系數<表明三極管是電流控制器件式子稱為穿透電流。3.共射電路的特性曲線*輸入特性曲線同二極管。*輸出特性曲線<飽和管壓降,用UCES表示放大區發射結正偏,集電結反偏。截止區發射結反偏,集電結反偏。4.溫度影響溫度升高,輸入特性曲線向左移動。溫度升高ICBO、ICEO、IC以及β均增加。三.低頻小信號等效模型〔簡化hie輸出端交流短路時的輸入電阻,常用rbe表示；hfe輸出端交流短路時的正向電流傳輸比,常用β表示；四.基本放大電路組成及其原則1.VT、VCC、Rb、Rc、C1、C2的作用。2.組成原則能放大、不失真、能傳輸。五.放大電路的圖解分析法1.直流通路與靜態分析*概念直流電流通的回路。*畫法電容視為開路。*作用確定靜態工作點*直流負載線由VCC=ICRC+UCE確定的直線。*電路參數對靜態工作點的影響1改變Rb：Q點將沿直流負載線上下移動。2改變Rc：Q點在IBQ所在的那條輸出特性曲線上移動。3改變VCC：直流負載線平移,Q點發生移動。2.交流通路與動態分析*概念交流電流流通的回路*畫法電容視為短路,理想直流電壓源視為短路。*作用分析信號被放大的過程。*交流負載線連接Q點和VCC’點VCC’=UCEQ+ICQRL’的直線。3.靜態工作點與非線性失真〔1截止失真*產生原因Q點設置過低*失真現象NPN管削頂,PNP管削底。*消除方法減小Rb,提高Q。〔2飽和失真*產生原因Q點設置過高*失真現象NPN管削底,PNP管削頂。*消除方法增大Rb、減小Rc、增大VCC。4.放大器的動態范圍〔1Uopp是指放大器最大不失真輸出電壓的峰峰值。〔2范圍*當〔UCEQ－UCES＞〔VCC’－UCEQ時,受截止失真限制,UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。*當〔UCEQ－UCES＜〔VCC’－UCEQ時,受飽和失真限制,UOPP=2UOMAX=2〔UCEQ－UCES。*當〔UCEQ－UCES＝〔VCC’－UCEQ,放大器將有最大的不失真輸出電壓。六.放大電路的等效電路法靜態分析〔1靜態工作點的近似估算〔2Q點在放大區的條件欲使Q點不進入飽和區,應滿足RB＞βRc。放大電路的動態分析*放大倍數*輸入電阻*輸出電阻分壓式穩定工作點共射放大電路的等效電路法1．靜態分析2．動態分析*電壓放大倍數在Re兩端并一電解電容Ce后輸入電阻在Re兩端并一電解電容Ce后*輸出電阻八.共集電極基本放大電路1．靜態分析2．動態分析*電壓放大倍數*輸入電阻*輸出電阻3.電路特點*電壓放大倍數為正,且略小于1,稱為射極跟隨器,簡稱射隨器。*輸入電阻高,輸出電阻低。第三章場效應管及其基本放大電路一.結型場效應管〔JFET1.結構示意圖和電路符號2.輸出特性曲線〔可變電阻區、放大區、截止區、擊穿區二.絕緣柵型場效應管〔MOSFET分為增強型〔EMOS和耗盡型〔DMOS兩種。結構示意圖和電路符號三.場效應管的主要參數1.漏極飽和電流IDSS2.夾斷電壓Up3.開啟電壓UT4.直流輸入電阻RGS5.低頻跨導gm<表明場效應管是電壓控制器件>第四章多級放大電路級間耦合方式1.阻容耦合各級靜態工作點彼此獨立；能有效地傳輸交流信號；體積小,成本低。但不便于集成,低頻特性差。2.變壓器耦合各級靜態工作點彼此獨立,可以實現阻抗變換。體積大,成本高,無法采用集成工藝；不利于傳輸低頻和高頻信號。3.直接耦合低頻特性好,便于集成。各級靜態工作點不獨立,互相有影響。存在"零點漂移"現象。*零點漂移當溫度變化或電源電壓改變時,靜態工作點也隨之變化,致使uo偏離初始值"零點"而作隨機變動。二.單級放大電路的頻率響應1．中頻段<fL≤f≤fH>波特圖幅頻曲線是20lgAusm=常數,相頻曲線是φ=-180o。2．低頻段<f≤fL>‘3．高頻段<f≥fH>4．完整的基本共射放大電路的頻率特性三.分壓式穩定工作點電路的頻率響應1．下限頻率的估算2．上限頻率的估算四.多級放大電路的頻率響應1.頻響表達式2.波特圖第五章功率放大電路一.功率放大電路的三種工作狀態1.甲類工作狀態導通角為360o,ICQ大,管耗大,效率低。2.乙類工作狀態ICQ≈0,導通角為180o,效率高,失真大。3.甲乙類工作狀態導通角為180o~360o,效率較高,失真較大。二.乙類功放電路的指標估算1.工作狀態任意狀態：Uom≈Uim盡限狀態：Uom=VCC-UCES理想狀態：Uom≈VCC2.輸出功率3.直流電源提供的平均功率4.管耗Pc1m=0.2Pom5.效率理想時為78.5%三.甲乙類互補對稱功率放大電路問題的提出在兩管交替時出現波形失真——交越失真<本質上是截止失真>。2.解決辦法甲乙類雙電源互補對稱功率放大器OCL利用二極管、三極管和電阻上的壓降產生偏置電壓。動態指標按乙類狀態估算。甲乙類單電源互補對稱功率放大器OTL電容C2上靜態電壓為VCC/2,并且取代了OCL功放中的負電源-VCC。動態指標按乙類狀態估算,只是用VCC/2代替。四.復合管的組成及特點前一個管子c-e極跨接在后一個管子的b-c極間。類型取決于第一只管子的類型。3.β=β1·β2第六章集成運算放大電路一.集成運放電路的基本組成1.輸入級采用差放電路,以減小零漂。2.中間級多采用共射<或共源>放大電路,以提高放大倍數。3.輸出級多采用互補對稱電路以提高帶負載能力。4.偏置電路多采用電流源電路,為各級提供合適的靜態電流。二.長尾差放電路的原理與特點1.抑制零點漂移的過程當T↑→iC1、iC2↑→iE1、iE2↑→uE↑→uBE1、uBE2↓→iB1、iB2↓→iC1、iC2↓。Re對溫度漂移及各種共模信號有強烈的抑制作用,被稱為"共模反饋電阻"。2靜態分析1>計算差放電路IC設UB≈0,則UE=－0.7V,得2>計算差放電路UCE雙端輸出時單端輸出時<設VT1集電極接RL>對于VT1：對于VT2：3.動態分析1差模電壓放大倍數雙端輸出單端輸出時從VT1單端輸出：從VT2單端輸出：2差模輸入電阻3差模輸出電阻雙端輸出：單端輸出:三.集成運放的電壓傳輸特性當uI在+Uim與-Uim之間,運放工作在線性區域：理想集成運放的參數及分析方法1.理想集成運放的參數特征*差模輸入電阻Rid→∞；*差模輸入電阻Rid→∞；*輸出電阻Ro→0；*共模抑制比KCMR→∞；第七章放大電路中的反饋反饋概念的建立＊開環放大倍數－－－Ａ＊閉環放大倍數－－－Ａｆ＊反饋深度－－－１＋ＡＦ＊環路增益－－－ＡＦ：1．當ＡＦ＞０時,Ａｆ下降,這種反饋稱為負反饋。2．當ＡＦ＝０時,表明反饋效果為零。3．當ＡＦ＜０時,Ａｆ升高,這種反饋稱為正反饋。4．當ＡＦ＝－１時,Ａｆ→∞。放大器處于"自激振蕩"狀態。二．反饋的形式和判斷1.反饋的范圍本級或級間。2.反饋的性質交流、直流或交直流。直流通路中存在反饋則為直流反饋,交流通路中存在反饋則為交流反饋,交、直流通路中都存在反饋則為交、直流反饋。3.反饋的取樣電壓反饋：反饋量取樣于輸出電壓；具有穩定輸出電壓的作用。〔輸出短路時反饋消失電流反饋：反饋量取樣于輸出電流。具有穩定輸出電流的作用。〔輸出短路時反饋不消失4.反饋的方式并聯反饋：反饋量與原輸入量在輸入電路中以電流形式相疊加。Rs越大反饋效果越好。反饋信號反饋到輸入端串聯反饋：反饋量與原輸入量在輸入電路中以電壓的形式相疊加。Rs越小反饋效果越好。反饋信號反饋到非輸入端5.反饋極性瞬時極性法：〔1假定某輸入信號在某瞬時的極性為正〔用+表示,并設信號的頻率在中頻段。〔2根據該極性,逐級推斷出放大電路中各相關點的瞬時極性〔升高用+表示,降低用－表示。〔3確定反饋信號的極性。〔4根據Xi與Xf的極性,確定凈輸入信號的大小。Xid減小為負反饋；Xid增大為正反饋。三.反饋形式的描述方法某反饋元件引入級間〔本級直流負反饋和交流電壓〔電流串聯〔并聯負反饋。四.負反饋對放大電路性能的影響提高放大倍數的穩定性擴展頻帶減小非線性失真及抑制干擾和噪聲改變放大電路的輸入、輸出電阻*串聯負反饋使輸入電阻增加1+AF倍*并聯負反饋使輸入電阻減小1+AF倍*電壓負反饋使輸出電阻減小1+AF倍*電流負反饋使輸出電阻增加1+AF倍五.自激振蕩產生的原因和條件產生自激振蕩的原因附加相移將負反饋轉化為正反饋。產生自激振蕩的條件若表示為幅值和相位的條件則為：第八章信號的運算與處理分析依據"虛斷"和"虛短"基本運算電路反相比例運算電路R2=R1//Rf同相比例運算電路R2=R1//Rf反相求和運算電路R4=R1//R2//R3//Rf4.同相求和運算電路R1//R2//R3//R4=Rf//R5加減運算電路R1//R2//Rf=R3//R4//R5積分和微分運算電路積分運算微分運算第九章信號發生電路正弦波振蕩電路的基本概念產生正弦波振蕩的條件<人為的直接引入正反饋>自激振蕩的平衡條件:即幅值平衡條件：相位平衡條件：起振條件:幅值條件：相位條件:3.正弦波振蕩器的組成、分類正弦波振蕩器的組成<1>放大電路建立