模拟电路

模拟电路知识总结，包括常用半导体器件、基本放大电路、信号的运算和处理、放大电路中的反馈和集成运算放大电路五部分内容。

模电

• 常用半导体器件
  • 半导体基础知识
    • 杂质半导体
      • N型半导体-5价
        • 多子-电子
        • 少子-空穴
      • P型半导体-3价
        • 多子-空穴
        • 少子-电子
      • 多子浓度=掺杂质原子的浓度(受温度影响小) 少子浓度=本征激发(受温度影响大)
    • PN结
      • 形成
        • 扩散运动(多子）
        • 空间电荷区（耗尽层）
        • 漂移运动（少子）
      • 单向导电性
        • 正向偏置
        • 反向偏置
      • 伏安特性
        • u>0的部分称为正向特性
        • u<0的部分称为反向特性
  • 半导体二极管
    • 伏安特性
      • 与PN结伏安特性的区别
      • 温度的影响
        • 温度升高，正向特性曲线将向左移；反向特性曲线将向下移
        • 温度每升高10度，反向电流增大一倍
    • 折线化得到的等效电路
      • 理想二极管（远远大于Uon）
      • 几倍大于Uon
      • 接近Uon
  • 晶体三极管
    • 结构
    • 符号
    • 电流分配关系（发射极IE=基极IB+集电极IC）
    • 电流放大系数（β=IC/IB）
    • 共射特性曲线
      • 输入特性曲线
      • 输出特性曲线
        • 截止区：发射结反偏，集电结反偏
        • 放大区：发射结正偏，集电结反偏
        • 饱和区：发射结正偏，集电结正偏
        • 温度升高，由于Ice，β增大，且输入特性左移，导致集电极电流增大
• 基本放大电路
  • 放大的概念和性能指标
    • 本质：能量的控制和转换
    • 基本特征：功率的放大
    • 前提:不失真
    • 性能指标
      • 放大倍数：Au=U0/Ui
      • 输入电阻：Ri=Ui/Ii
      • 输出电阻:R0
  • 基本共射放大电路组成
    • 三极管T
    • VCC：为JC提供反偏电压，一般几 ~ 几十伏
    • RC：将iC的变化转换为vo的变化，一般几K~几十K。 VCE=VCC-ICRC
    • VBB：为发射结提供正偏
    • Rb：一般为几十K~几千K， Rb ,Vbb 属基极回路
    • Cb1， Cb2：耦合电容或隔 直电容，其作用是通交流 隔直流。
  • 两种实用放大电路
    • 直接耦合放大电路
    • 阻容耦合放大电路：耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”
  • 放大电路的分析方法
  • 静态工作点的稳定
    • 方法
      • 引入直流负反馈
      • 温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。
• 信号的运算和处理
  • 比例运算电路
    • 反向比例运算电路
      • U0=-Rf/RUi(R与Rf相连）
    • 同向比例运算电路
      • U0=（1+Rf/R）Ui
    • 输入电阻=输出电阻，则U0=（Rf/R）Ui（R为与自己相连的电阻）
  • 有源滤波器（双级型管,单级型管，集成运放）
    • 低通滤波器（先通电阻在通电容）
    • 高通滤波器（先通电容在电阻）
    • 带通电阻（高通与低通串联）
    • 带阻电阻（高通与低通并联）
• 放大电路中的反馈
  • 负反馈放大电路一般表达式
  • 理想运放在线性区的特点
    • 虚短，虚断（Up=UN，Ip=IN=0）
• 集成运算放大电路
  • 多级放大电路的耦合方式
    • 直接耦合
      • 优点
        • 既能通过直流，也能通过交流
        • 易于将全部电路集成在一片硅片上
      • 缺点
        • 静态工作点相互影响
        • 存在零点漂移现象
    • 阻容耦合
      • Q点相互独立
      • 不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。
    • 变压器耦合
      • Q点相互独立，可以实现阻抗变化
      • 不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。
  • 集成运放电路的概述
    • 特点
      • 直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路
      • 用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性
      • 用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻
      • 采用复合管
    • 组成
      • 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
      • 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
      • 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
      • 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
    • 传输特性
    • 抑制温度漂移的方法
      • 在电路中引入直流负反馈
      • 采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消方大管的变化
      • 采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成差分放大电路
    • 消除失真的方法是设置合适的静态工作点