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1、模拟电路期末总复习,2013年12月,一、两种半导体和两种载流子,两种载流 子的运动,电子,自由电子,空穴,价电子,两种 半导体,N型 (多电子),P型 (多空穴),二、二极管,1. 特性, 单向导电性,正向电阻小（理想为0）,反向电阻大（）,2. 主要参数,正向 最大平均电流 IF,反向,最大反向工作电压U(BR) (超过则击穿),反向饱和电流IR (IS)(受温度影响),第一章 半导体器件,基本概念的理解,三、硅稳压管,在反向击穿区，流过稳压管的电流发生很大变化，两端电压基本不变。,1、稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压,2、稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流,3、最大耗散功率
2、 PZM：允许的最大功率，PZM= IZM UZ,4、动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rzU / I,伏安特性,符号,1. 形式与结构,NPN,PNP,三区三极两结,2. 特点,基极电流控制集电极电流并实现放大,放大 条件,内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大,外因：发射结正偏、集电结反偏,3. 电流关系,IE = IC + IB,IC = IB+ ICEO,IE =(1+) IB + ICEO,IE = IC + IB,IC = IB,IE = (1+ ) IB,四、双极型半导体三极管（晶体三极管 BJT）,4. 特性,死区电压Uth：,0.5V(硅管),0.1V(锗管),工作电
3、压UBE(on)：,0.6 0.8V 取 0.7V (硅管),0.2 0.3V 取0.3V (锗管),放大区,饱 和 区,截止区,放大区特点：,1）iB决定iC,2）曲线水平表示恒流,3）曲线间隔表示受控,5. 参数,特性参数,电流放大倍数, = /（1 ）, = /（1 + ),极间反向电流,ICBO,ICEO,极限参数,ICM,PCM,U（BR）CEO,ICM,U(BR)CEO,PCM,安全工作区,= ( 1 + ) ICBO,第二章 放大电路的基本原理,共射极、共集电极，共基极三种组态的判定、性能比较； 直流通路、交流通路的作用及画法； 中频微变等效电路的画法、 电压放大倍数、输入电阻、
4、输出电阻、 频率响应、波特图、频带宽度、增益带宽积,晶体管电路的基本问题和分析方法,三种工作状态,放大,I C = IB,发射结正偏 集电结反偏,饱和,I C IB,两个结正偏,ICS = IBS,临界,截止,IB U (th) 则导通,以NPN为例：,UBE UB UE,放大,UE UC U B,饱和,PNP管,UC UB UC U B,饱和,两个基本问题,静态 (Q ) ,动态 (Au) ,解决不失真的问题,“Q”偏高引起饱和失真,“Q”偏低引起截止失真,解决能放大的问题,两种分析方法,1. 计算法,1) 直流通路求“Q ”,(从发射结导通电压UBE（on）出发),2) 交流通路分析性能,
5、交流通路画法 ：,VCC 接地， 耦合电容短路,小信号电路模型,2. 图解法,观察失真 计算U omax,直流负载线：,uCE = VCC iC RC,Vcc,直流负载线,1/RC,交流负载线： 过 Q 点, 斜率为 1/RL,交流负载线,1/RL,Uom1,Uom2,Uomax = min Uom1, Uom2,三种基本组态,判定： 交流输入和输出的公共极, 为共极电路,共射电路：基极输入 ，集电极输出; 电压、电流都放大,共集电路：基极输入，发射极输出; 电流放大，电压不放大,共基电路：发射极输入 ，集电极输出；电压放大，电流不放大,共集电路：,Au 1，,R i 高，,Ro低；,输入、输
6、出级 、隔离级,两种典型电路结构,偏置式,分压式,求静态工作点；,求性能指标；,图中IEQ = 1 mA， = 99, rbb= 300 , 试计算以下电路的输入电阻和电压放大倍数。,（1）电压放大倍数,（2）输入电阻,（3）输出电阻,考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理!,第3章 多级放大电路,长尾式差分放大电路,四种接法的比较：电路参数理想对称条件下,输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。,输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。,T3：恒流管,作用：能使 iC1、iC
7、2基本上不随温度的变化而变化，从而抑制共模信号的变化。,恒流源式差分放大电路,差分放大电路：利用两半电路和器件的参数对称性抑制零点漂移。用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。,通常分为长尾式和恒流源式两类，后者抑制温漂的能力更强。,静态分析,当I2IB3时， R2 上的电压为,动态分析,由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻，它的作用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放大倍数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。,差模电压放大倍数,差模输入电阻,差模输出电阻,1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。
8、,差分放大电路的改进,加调零电位器RW,集成运放电路四个组成部分的作用,输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高，静态电流小。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力，常采用复合管做放大管，以恒流源做集电极负载。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大，非线性失真小。,偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。,第4章 集成运放,第5章 放大电路的频率响应,定性分析：,中频段：各种电抗影响忽略，Au 与 f 无关；,低频段： 隔直电容压降增大，Au 降低。与电路中电阻构成 RC 高
9、通电路，产生090o的附加相位移；,高频段：三极管极间电容并联在电路中， Au 降低。而且，构成 RC 低通电路，产生090o的附加相位移。,单管共射放大电路的频率响应,幅频特性,相频特性,级数越多，增益越高。,级数越多，相移越大。,多级放大电路的频率响应,一、反馈的判断方法,1. 有无反馈,2. 正反馈和负反馈,主要看信号有无反向传输通路，并由此影响了放大电路的净输入。,采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号,第6章 放大电路中的反馈,负反馈种类的判别； 负反馈对电路性能的影响； 深度负反馈条件下放大倍数的估算,反馈极性与输入极性叠加后，若净输入量正反馈，若净输入量负反馈。,3. 四
10、种反馈组态,电压和电流反馈：,规则：RL 短路，反馈消失则为电压反馈，存在为电流反馈。,规律：电压反馈取自输出端或输出分压端；电流反馈取自非输出端。,串联和并联反馈：,规则：,串联负反馈：uid = ui uf,并联负反馈：iid = ii if,规律：反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈；反馈信号与输入信号在同一个节点为并联反馈。,uF,电压串联负反馈,电流并联负反馈,电流串联负反馈,电压串联负反馈,二、负反馈放大电路的方框图和基本关系, 负反馈方程,三、负反馈对放大电路性能的影响,1. 提高增益的稳定性,2. 减少失真和扩展通频带,3. 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈使输入电阻增
11、大,电压反馈使输出电阻减小（稳定了输出电压）,并联负反馈使输入电阻减小,电流反馈使输出电阻增大（稳定了输出电流）,四、深度负反馈的特点, 深度负反馈,串联 负反馈：,虚短,并联 负反馈：,虚断,_,+,+,该电路为电流串联负反馈，在深度负反馈条件下，虚短：,该电路为电压串联负反馈,在深度负反馈条件下,另：在深度负反馈条件下，虚短，虚断：,一. 运算电路的分析方法,1 运用 “虚短”和“虚断”的概念分析电路中各电量间关系。运放在线性工作时， “虚短”和“虚断”总是同时存在。 虚地只存在于同相输入端接地的电路中。,2 运用迭加定理解决多个输入端的问题。,第七章 信号的运算和处理,二、 比例运算电路
12、,反相输入,同相输入,“虚断”：iN = 0,i1 + i2 + i3 = iF,“虚地”：uN = uP= 0,所以：,当 R1 = R2 = R3 = R 时，,方法一：利用虚短，虚断求解,三、求和电路,1、反相输入求和电路,方法二：利用叠加原理首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所有结果相加，即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。,2、同相输入求和电路,方法一：利用虚短，虚断求解 参见课本和课件,方法二：利用叠加原理 计算麻烦，参见课件,四、加减运算 利用求和运算电路的分析结果,设 R1 R2 Rf R3 R4 R5,实现了差分放大电路,一、有源滤波器,1. 滤波电路的分类
13、,低通滤波器 LPF,高通滤波器 HPF,带通滤波器 BPF,带阻滤波器 BEF,2. 有源滤波电路的构成,RC 高通电路 + 运算放大器 = 有源高通滤波,RC 低通电路 + 运算放大器 = 有源低通滤波,3. 滤波电路的性能,一阶滤波：阻带幅频以20 dB/ 十倍频下降,二阶滤波：阻带幅频以40 dB/ 十倍频下降，为了提升截止 频率附近的幅频特性，电路中可引入适当的正反馈。,RC 低通 与 RC 高通串联 + 运算放大器 = 有源带通滤波,有源低通滤波 + 有源高通滤波 = 有源带通滤波,直流电源的滤波,阻容耦合,通信电路,抗已知频率的干扰,信号处理电路,一、信号产生电路的分类：,正弦波
14、振荡,非正弦波振荡：,RC振荡器 (低频),LC振荡器 (高频),石英晶体振荡器(振荡频率精确),方波、,三角波、,锯齿波等,二、正弦波振荡条件、电路结构和选频电路,1. 振荡条件, 振幅平衡条件, 相位平衡条件,n=0,1,2,判断电路是否起振采用瞬时极性法，即断开反馈网络，加一信号，如果信号极性逐级变化后，返回后与原信号同极性，则满足相位平衡条件。,第8章 波形发生电路,2. 振荡电路的两种结构,3. 选频电路及其特性,1) RC串并联式,幅频特性,相频特性,当 = 0 =1/RC 时, = 0,电路,2) LC并联谐振回路,阻抗幅频特性,电路,阻抗相频特性,谐振频率,谐振阻抗,回路品质因
15、数,振荡频率,起振条件,f = f0 时，,相位条件：,AF = A+ F =2n,幅度条件：,F = 0,三、正弦波振荡电路,1. RC桥氏振荡电路,2. LC 振荡电路,变压器反馈式,电感三点式,电容三点式,会用瞬时极性法判断是否满足相位条件，能否振荡,1. 电压比较器的描述方法 :电压传输特性 uOf (uI),电压传输特性的三个要素： （1）输出高电平UOH和输出低电平UOL； （2）阈值电压UT ：当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压； （3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向。,四、电压比较器,2、电压比较器的分析方法： （1）写出 uP、uN的表达式，令uP uN，求解出的 uI即为UT； （2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平； （3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。,3. 单限电压比较器,特点:,1) 工作在非线性区,2) 不存在虚短 (除了uI=UREF时),3) 存在虚断,门限电压 UT = UREF,传输特性,4. 迟滞比较器 (施密特触发器),反相型迟滞比较器,同相型迟滞比较器,传输特性,门限电压的求法：,根据迭加定理求出同相端电压uP 的表达式，当输出状态变化时，与反相端电压uN相等，此时的输入电压uI即为门限电压UT+和UT 。,
