模拟电子技术知识思维导图

这是一篇关于模拟电子技术知识原理的思维导图，可以快速掌握模拟电子技术知识，很好的学习，可以节省很多时间。

模拟电子技术

常用半导体器件

半导体基础知识

本征半导体

定义

将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成单晶体，即为本征半导体

自由电子

如果温度升高，少数价电子将挣脱共价键束缚成为自由电子

空穴

在原来的共价键位置留下一个空位，称之为空穴

杂质半导体

N型半导体

在4价的硅或锗中掺入5价的杂质元素

主要依靠电子导电，又称为电子型半导体

电子的浓度远远大于空穴的浓度

P型半导体

在硅或锗晶体中掺入少量3价元素

主要依靠空穴导电，又称为空穴型半导体

空穴的浓度远高于自由电子的浓度

PN结

单向导电性

加正向电压

PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小

加反向电压

反向电流非常小，PN结处于截止(cut-off)状态

结论

PN结具有单向导电性：正向导通，反向截止

伏安特性

u>0,正向特性；u<0,反向特性

图示

电容效应

势垒电容 Cb

由PN结的空间电荷区形成，又称结电容

反向偏置时起主要作用

扩散电容 Cd

由多数载流子在扩散过程中的积累引起

正向偏置时起主要作用

半导体二极管

常见结构

从材料分

硅二极管

锗二极管

从管子的结构分

点接触型二极管

面接触型二极管

平面型二极管

伏安特性

正向特性

当正向电压超过死区电压后二极管导通,电流与电压关系近似指数关系

反向特性

反偏时，反向电流值很小，反向电阻很大，反向电压超过UBR则被击穿

图示

总结

二极管具有单向导电性，正向导通，反向截止

主要参数

最大整流电流 IF

二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流

最高反向工作电压 UR

二极管工作时允许外加的最大反向电压

反向电流 IR

二极管二极管未击穿时的反向电流

最高工作频率 fM

二极管工作的上限频率

二极管应用

整流

开关

稳压二极管

稳定电压UZ

稳压管工作在反向击穿区时的工作电压

稳定电流Iz

稳压管正常工作时的参考电流

动态内阻rz

稳压管两端电压和电流的变化量之比

rz=ΔU/ ΔI

电压的温度系数αU

稳压管电流不变时，环境温度对稳定电压的影响

额定功耗Pz

电流流过稳压管时消耗的功率

双极型晶体管

结构

三个区

发射区

杂质浓度很高

基区

杂质浓度低且很薄

集电区

无特别要求

三个电极

发射极 e

基极 b

集电极 c

两个PN结

发射结

集电结

类型

NPN型

PNP型

晶体管的电流放大作用

发射

发射区大量电子向基区发射

复合和扩散

电子在基区中复合扩散

收集

将扩散过来的电子收集到集电极

同时形成反向饱和电流ICBO

场效应管

分类

结型场效应管

N沟道

P沟道

绝缘栅场效应管

增强型

N沟道

N沟道

耗尽型

N沟道

P沟道

特性曲线

输出特性

函数关系

ID=f（UDS）|UGS=常数

图示

转移特性

函数关系

图示

主要参数

直流参数

饱和漏极电流IDSS

夹断电压UP

开启电压UT

直流输入电阻RGS

交流参数

低频跨导gm

极间电容

极限参数

漏极最大允许耗散功率PDM

漏源击穿电压U（BR）DS

栅源击穿电压U（BR）GS

基本放大电路

基本概念

放大的概念

放大的对象

变化量

放大的本质

能量的控制

放大的特征

功率放大

放大的基本要求

不失真——放大的前提

性能指标

放大倍数

输出量与输入量之比

输入电阻

输入电压与输入电流有效值之比

输出电阻

将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻

通频带

衡量放大电阻对不同频率信号的适应能力

最大不失真输出电压

交流有效值

最大输出功率和效率

功率放大电路的参数

工作原理

组成原则

必须根据所用放大管的类型提供直流电流，以便设置合适的静态工作点，并做为输出的能源

电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流

输入信号必须能够作用于放大管的输入回路

当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压

常见的两种共射放大电路

直接耦合共射放大电路

阻容耦合共射放大电路

分析方法

直流通路和交流通路

直流通路

①Us=0，保留Rs

②电容开路

③电感相当于短路

交流通路

①大容量电容相当于短路

②直流电源相当于短路

图解法

静态分析

输入回路的图解分析

输出回路的图解分析

电压放大倍数分析

波形非线性失真的分析

截止失真

因晶体管截止而产生的失真

波形分析

输入回路

输出回路

饱和失真

饱和失真是输出回路产生失真

波形分析

输入回路

输出回路

等效电路法

直流模型

适用于Q点的分析

晶体管的h参数等效模型

交流等效模型

共射放大电路动态参数的分析

电压放大倍数Au

输入电阻Ri

输出电阻Ro

静态工作点的稳点

温度对静态工作点的影响

晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线

静态工作点稳定的典型电路

直接耦合电路

阻容耦合电路

前两种所示电路的直流通路

稳定静态工作点的方法

引入直流负反馈

温度补偿

晶体管放大电路的三种接法

种类

共射

共集

共基

接法比较

场效应管放大电路

三种接法

共源

共栅

共漏

设置Q点的方法

基本共源放大电路

自给偏压电路

分压式偏置电路

多级放大电路与集成运算放大电路

多级放大电路

耦合方式

直接耦合

阻容耦合

变压器耦合

光电耦合

动态分析

多级放大电路的电压放大倍数

直接耦合放大电路

零点漂移

产生原因

由温度变化所引起的半导体器件参数的变化

抑制方法

引入直流负反馈

温度补偿

差分放大电路

双端输入、双端输出

双端输入、单端输出

单端输入、双端输出

单端输入、单端输出

直接耦合互补输出级

基本电路

交越失真

消除交越失真方法

利用二极管消除交越失真

UBE倍增电路

直接耦合多级放大电路

举例

集成运算放大电路

概述

组成

输入级

中间极

输出级

偏置电路

电路方框图

符号

电压传输特性

函数

图示

集成运放中的电流源电路

基本电流源电路

镜像电流源

比例电流源

微电流源

改进型电流源电路

加射级输出器的电流源

威尔逊电流源

多路电流源电路

集成运放的主要性能指标

开环差模增益

差模输入电阻

共模抑制比

输入失调电流

UIO的温漂

输入失调电流

最大共模输入电压

最大差模输入电压

-30dB带宽

转换速率

放大电路的频率响应

概述

基本概念

高通电路

电路

频率响应

低通电路

电路

频率响应

波特图

在画频率特性曲线时常采用对数坐标，称为波特图

高通电路波特图

低通电路波特图

晶体管的高频等效电路

混合π模型

完整的混合π模型

结构示意图

模型示意图

简化的混合π模型

单向化后的混合π模型

电流放大倍数的频率响应

电流放大系数的定义

波特图

晶体管的频率参数

共射截止频率

共基截止频率

特征频率

集电结电容

放大电路的频率响应

单管共射放大电路的频率响应

中频电压放大倍数

低频电压放大倍数

高频电压放大倍数

单管共射放大电路的波特图

多级放大电路的频率响应

定性分析

电压放大倍数

波特图

截止频率

下线频率

上限频率

放大电路中的反馈

反馈概念的建立

组成方框图

表达式

当AF＞０时，Ａf下降，这种反馈称为负反馈

当AF＝０时，表明反馈效果为零

当AF＜０时，Ａf升高，这种反馈称为正反馈

当AF＝－１时，Ａf→∞；放大器处于“ 自激振荡”状态

反馈的形式和判断

反馈的范围

本级或级间

反馈的性质

交流

交流通路中存在反馈则为交流反馈

直流

直流通路中存在反馈则为直流反馈

交直流

交、直流通路中都存在反馈则为交、直流反馈

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

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

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Xi与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

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

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

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

自激振荡产生的原因和条件

产生自激振荡的原因

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

信号的运算和处理

基本运算电路

反相比例运算电路

电路图

公式

R2 =R1//Rf

同相比例运算电路

电路图

公式

R2 =R1//Rf

反相求和运算电路

电路图

公式

R4=R1//R2//R3//Rf

同相求和运算电路

电路图

公式

R1//R2//R3//R4=Rf//R5

加减运算电路

电路图

公式

R1//R2//Rf=R3//R4//R5

积分和微分运算电路

积分电路

电路图

公式

微分运算

电路图

公式

信号发生电路与功率放大电路

信号发生电路

正弦波振荡电路的基本概念

产生正弦波振荡的条件

自激振荡的平衡条件

起振条件

幅值条件

相位条件

RC正弦波振荡电路

RC串并联正弦波振荡电路

RC移相式正弦波振荡电路

LC正弦波振荡电路

变压器耦合式LC振荡电路

集电极调谐

发射极调谐

基极调谐

三点式LC振荡器

电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)

电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路)

串联改进型电容反馈三点式振荡器（克拉泼电路）

并联改进型电容反馈三点式振荡器（西勒电路）

石英晶体振荡电路

并联型石英晶体振荡器

等效电路

串联型石英晶体振荡器

功率放大电路

功率放大电路的三种工作状态

甲类工作状态

导通角为360°，ICQ大，管耗大，效率低

乙类工作状态

ICQ≈0， 导通角为180°，效率高，失真大

甲乙类工作状态

导通角为180°~360°，效率较高，失真较大

乙类功放电路的指标估算

工作状态

任意状态

Uom≈Uim

尽限状态

Uom=VCC-UCES

理想状态

Uom≈VCC

输出功率

直流电源提供的平均功率

管耗

Pc1m=0.2Pom

效率

理想时为78.5%

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)

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

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

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

β=β1·β2

直流电源

方框图

整流电路

单相半波整流电路

工作原理

电路图

波形图

主要参数

输出电压平均值

输出电流平均值

脉动系数

定义

整流输出电压的基波峰值与输出点啊平均值之比

表达式

半波整流电路

单项桥式整流电路

工作原理

电路图

波形图

主要参数

输出电压平均值

输出电流平均值

脉动系数

滤波电路

电容滤波电路

工作原理

电路图

理想波形

考虑内阻时波形

主要参数

输出电压平均值

输出电流平均值

导通角

RLC的值越大，滤波效果越好，导通角越小

输出特性

滤波特性

倍压整流电路

电路图

多倍压整流电路

电路图

电感滤波电路

电路图

复式滤波电路

LC滤波电路

LCπ型滤波电路

RCπ型滤波电路

各种滤波电路性能对比

稳压电路

稳压二极管电路

工作原理

电路图

主要参数

稳压系数Sr

定义

输出电压相对变化量与其输入电压相对变化量之比

表达式

输出电阻Ro

定义

输出电压变化量与输入电流变化量之比

表达式

串联型稳压电路

方框图

开关型稳压电路

分类

按调整管与负载的连接方式

串联型

并联型

按稳压的控制方式

脉冲宽度调制PWM

脉冲频率调制PFM

混合调制

按调整管是否参与振荡

自激式

他激式

按使用开关管的类型

晶体管

VMOS管

晶闸管