模拟电路

本导图不是模拟电子所有知识的概览，只是简单的提取注册电气工程师专业考试中的重点知识点，以实用为主，有很多不完善的地方希望大家批评指正，之后随着学习的深入，我会继续更新这个导图。另外蓝色圈出来的是记忆重点，一起加油努力！！！

模拟电路

• 半导体和二极管
  • 半导体
    • 分类
      • 本征半导体（纯度为99.9999999%九个九）
      • 杂质半导体（有杂质，主要掺杂Si和Ge）
        • N型半导体（Negative）
          • 多子为自由电子（带负电）
        • P型半导体（Position）
          • 多子为空穴（带正电）
      • 呈电中性
    • PN结
      • 形成
        • 扩散运动：由于浓度差自发的从高浓度向低浓度运动
        • 漂移运动：因为电场作用产生的运动
      • PN结的别称
        • 空间电荷区
        • 耗尽层（无载流子）
        • 阻挡层（阻止多子扩散）
        • 势垒区（N区比P区高一个点位）
      • 单向导电性
        • 正偏：P区接正电压，N区接负电压
          • PN结导通
          • 有较大的扩散电流（多子）
        • 反偏：N区接正电压，P区接负电压
          • PN结截止
          • 有较小的漂移电流（少子）
  • 二极管
    • 规定
      • 直流信号：大写字母，大写下标
      • 交流信号：小写字母，小写下标
      • 交直流叠加：小写字母，大写下标
    • 伏安特性
      • 导通电压U_on
        • 硅Si，0.7V
        • 锗Ge，0.3V
      • 表达式
        • ，26mV
        • 正偏
        • 反偏
      • 温度上升
        • 对于正偏，载流子运动速度增大，管压降下降，电流增大
        • 对于反偏，少子浓度上升截止电流增大
        • 正特性左移，反特性下移
    • 等效电路模型
      • 直流等效模型
        • 理性二极管
        • 硅管（Si）
        • 锗管（Ge）
        • 假设截止法 假设二极管处于截止状态
          • • 重点
      • 微变等效模型
        • ，通过二极管的直流电流
    • 稳压二极管
      • 工作于击穿区
• 三极管
  • 基本结构和类型
    • NPN型
      • 发射结电流流出晶体管
    • PNP型
      • 发射结电流流入晶体管
  • 参数
    • 直流参数
      • ，集电结反向饱和电流
      • ，集电结反向穿透电流
      • 看角标o代表开路，其他两个字母代表位置 这两个数值受温度影响很大 两个电流使三极管性能变差，越小越好
    • 交流放大系数与直流放大系数基本相等
    • 极限参数
      • ,集电极最大允流
      • ,集电极最大允许耗散功率
    • 温度对三极管的影响
      • • 温度升高10℃，数值增加一倍，两者表达式相同
      • 输入特性曲线
        • 每升高1℃，u_BE下降2.5mV
      • 输出特性曲线
        • 输出特性曲线上移，间距增大
  • 放大时电压与电流关系
    • 内部要求
      • 集电区，面积大收集面积大
      • 基区，面积小消耗小（复合概率小）
      • 发射区，掺杂浓度高，载流子多
    • 外部要求
      • 发射结正偏
      • 集电结反偏
  • 特性曲线
    • 三种接法
      • 共发射极
      • 共集电极
      • 共基极
      • 共极接地，电位最低
    • 输入特性曲线
      • 当U_CE>0时，相当于发射结（二极管）正向伏安特性曲线。
      • 当UCE增大时，特性曲线右移
      • 随着电压升高变化不大，通常用0V曲线代替整组曲线
    • 输出特性曲线
      • 截止区
        • 发射结电压小于开启电压且集电结反向偏置
      • 放大区
        • 发射结电压大于开启电压且集电结反向偏置
        • i_C只由i_b决定，与U_CE无关
      • 饱和区
        • 发射结电压大于开启电压且集电结正向偏置
        • i_C不只由i_b决定，且随着U_CE增大而增大
        • 时，称为临界饱和状态
  • 题型
    • 判断晶体管类型找出中间电压作为V_BB
    • 三极管放大时电压和电流关系
      • 发射结正向电压u_BE对各极电流的控制作用 i_E，i_B，i_C，与u_BE呈指数关系
      • 集电结反偏电压u_cB对各极电流的影响（基区宽度调制效应） i_C增大
    • 三极管放大时电流分配关系
      • • b,电流放大倍数
      • 基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性
    • 判断三极管的工作状态
    • 重点
• 放大电路分析
  • 单级放大电路分析
    • 静态分析，计算Q点 输入：I_B、U_BE 输出：I_C、U_CE
      • 估算法
        • 固定基流偏置电路
          • 直流通路（交流源置零，电容处开路）
          • 根据回路列KCL
          • 积极电流与集电极电流关系
          • 根据回路列KVL
        • 基极分压式偏置电路（工程近似计算）
          • 直流通路
          • 忽略基极电流，根据分压公式有
          • R_E与R_B2并联，计算i_E
          • 基极电流
      • 图解法
        • 求解
          • 直流通路
          • 根据输入回路,用估算法计算出输入电流
          • 根据输出回路,列出直流负载线方程
          • 读出交点Q处的I_CQ 、 U_CEQ即得静态工作点
        • 影响Q因素
          • 当R_B↓时，Q点上移
          • 当R_C↓时，Q点右移
          • 电阻与Q值负相关
          • 当U_cc↓时，Q点下移
          • 当b↓时，Q点下移
          • 与Q值正相关
    • 动态分析
      • 微变等效法 求：r_i，r_o，A_u
        • 共射极电路
          • 交流通路（直流电源置零，电容短路）
          • 微变等效模型（三极管用电阻和受控源代替）
          • 参数
            • 输入电阻
            • 输出电阻（计算时i_B等于0，受控电流源没有电流）
            • 放大倍数
              • 负号表示输出电压的相位与输入相反
              • A_u与R_L'有关
        • 共集极电路（射极跟随器）
          • 微变等效电路
          • 参数
            • 输入电阻
              • 阻值大带负载能力强
            • 输出电阻（根据KCL电流比等于电阻反比用r_be的串联电阻表示受控源 电阻）
              • 阻值小损耗较小
            • 放大倍数
              • 小于1，约等于1
        • 输入电阻，输出电阻含义
          • 计算输出电阻（信号源置零，输出电阻开路）
          • 计算输入电阻
          • 方框图法
      • 图解法
        • 失真
          • 现象
            • Q点过低，截止失真
            • Q点过高，饱和失真
          • 判断方法
            • 最大不截止失真幅度
            • 最大不饱和失真幅度
            • 最大不失真幅度
        • 影响Q因素方法相同，但最好不用R_C
  • 其他放大电路
    • 多级放大电路
      • 放大方式
        • 直接耦合
          • 优点：简单，便于集成化
          • 缺点：存在零点漂移
        • 阻容耦合
          • 优点：静态工作点独立互不影响
          • 缺点：需要大电容，电路体积大不变用户集成
        • 变压器耦合
          • 以前用现在不用
      • 多级电路方框图法
        • 放大倍数
          • 放大倍数换算
        • 输入电阻（第一级的输入电阻）
        • 输出电阻（最高级的输出电阻）
    • 差分电路
      • 零点漂移（温漂）
        • 产生原因：温度
        • 差分电路抑制条件
          • 采用双端输出
          • 电路尽可能对称
      • 基本概念
        • 输入方式
          • 双端输入，从两输入端同时加信号
          • 单端输入，仅从一个输入端对地加信号
        • 输出方式
          • 双端输出，从C1和C2间引输出
          • 单端输出，从C1或C2对地引输出
        • 差模信号（单独作用）
          • 差模电压增益
          • R_E中无电流流过，发射极虚地
        • 共模信号（单独作用）
          • 共模电压增益
          • R_E中流过两倍电流，故
        • 输出总电压，共模抑制比
  • 反馈电路
    • 基本概念
      • 理想运算放大器
        • 特点
          • 输入级：差分放大电路，共模抑制比（K_CMR）和输入电阻（r_i）高
          • 中间级：多级共射电路，起电压放大作用
          • 输出级：互补对称放大电路和共集放大电路，输出电阻（r_o）很小，带负载能力强
        • 符号
    • 反馈类型
      • 负反馈
        • 方框图解
        • 闭环增益表达式
          • 开环增益
          • 反馈系数
          • 闭环增益
          • 反馈深度
            • 一般负反馈
            • 深度负反馈
            • 正反馈
            • 自激振荡
        • 对电路性能影响
          • 提高增益稳定性
          • 抑制环内噪声，一开始的噪声抑制不了
        • 对输入输出电阻影响
          • 电压负反馈，输出电阻减小（并联）
          • 电流负反馈，输出电阻增大（串联）
          • 并联负反馈，输入电阻减小
          • 串联负反馈，输入电阻增加
      • 正反馈
      • 区分方法：瞬时极性法 在输入端加正信号然后顺着回路走一圈看返回的是什么信号
        • 瞬时极性，根据下式记
          • 差分放大电路两个集电极极性相反
          • 集电极与基极极性相反
          • 基极与发射极极性相同
          • 集电极与发射极极性相同
      • 反馈信号与输入信号（输入信号正极性端）
        • 并联反馈（同点相连）
          • 计算方式
          • 反馈信号与输入信号极性相同为正反馈，反之为负反馈
        • 串联反馈（非同点相连）
          • 计算方式
          • 反馈信号与输入信号极性相同为负反馈，反之为正反馈
      • 反馈信号与输出信号（输出信号正极性端）
        • 电压反馈
          • 输出稳定电压
        • 电流反馈
          • 输出稳定电流
  • 理想运算放大器
    • 模型
      • 输入电阻
        • 得信号能力强
      • 输出电阻
        • 电压损失小
      • 开环电压增益
    • 伏安特性曲线
      • 非线性区
        • 条件：无负反馈电路
        • 电压比较器
        • 最大值最小值为V_cc
      • 线性区
        • 条件：有负反馈电路
        • 虚短路成立
      • 虚断路恒成立
    • 典型集成运算电路 不背，但是要会推 计算时，先虚断路后虚断路
      • 反相比例运算电路
        • 为了提高精度，电阻要对称（想成两个输入端为差分电路的输入端而不是三极管）
      • 同相比例运算电路
      • 加法电路
      • 积分电路
      • 微分电路
      • 电容电压电流换算关系
  • 一阶滤波电路
    • 分类
      • 作用
        • 高通
        • 低通
        • 加直流，看能不能得到信号 不能，加高频交流看能不能得到信号
        • 带通
        • 带阻
      • 构成器件
        • 有源滤波
        • 无源滤波
    • 低通滤波器
      • 传递函数
    • 高通滤波器
      • 传递函数
    • 一般有源K_P大于1 无源等于1
• 波形产生电路
  • 正弦波产生电路
    • RC正弦波
      • 反馈网络、选频网络
      • 震荡频率
      • 起振条件
      • 维持震荡
      • 幅频响应
      • 稳幅措施
        • 将R_f换为负温度系数的热敏电阻
        • 用二极管
    • LC正弦波
      • 电感三点式
        • 固有频率
      • 电容三点式
        • 固有频率
      • 固有频率 只跟三点处电容电感有关
  • 方波产生电路
    • 电压比较器
      • 过零电压比较器
      • 限幅电压比较器
        • 电压输出范围
      • 滞回电压比较器
        • 输入信号由小到大上升时，在大门限翻转
        • 输入信号由大到小下降时，在小门限翻转
      • 概要
        • 信号从反相输入端输入，跃变的斜率为负
        • 信号从同相输入端输入，跃变的斜率为正
        • 本图电压与大地相比，如果非信号段连接其他电压则与该电压相比
    • 矩形波发生电路
      • 上图是电容电压 下图为输出波形
      • 门电压计算
      • 调解占空比
        • 二极管后用两个不同的电阻
• 功率放大电路
  • 分类
    • 结构
      • 变压器输出电路
      • OTL（Output Transformer Less）电路无输出变压器
      • OCL（Output Capacitance Less）电路无输出电容
    • 管子导通角
      • 甲类360°
      • 乙类180°
      • 甲乙类180~360°
  • 参数
    • 乙类单电源 OTL（Output Transformer Less）电路无输出变压器
      • 最大可能输出功率
    • 乙类双电源 OCL（Output Capacitance Less）电路无输出电容
      • 最大可能输出功率
    • 最大输出效率
• 直流稳压电路
  • 整流电路
    • 单相半波整流电路
      • 输出电压
      • 输出电流
      • 二极管电流
      • 二极管极限电压
    • 桥式整流电路
      • 输出电压
      • 输出电流
      • 二极管电流
      • 二极管极限电压
  • 滤波电路
    • 桥式整流滤波电路
      • 输出电压
      • 输出电流
      • 二极管电流
      • 二极管极限电压
      • 滤波电容选择
  • 稳压电路
    • 串联反馈型稳压电路
      • 输出电压
        • 最大值
        • 最小值
    • 三端集成稳压器
      • 78条列输出正电压
      • 79条列输出负电压

假设二极管处于截止状态

• 根据电路求解二极管的阳极电位，阴极电位
  • 计算
    • 大于V_on，二极管导通
      • 有一个以上的二极管
        • 值最大者导通
      • 只有一个二极管
        • 理想二极管
        • 硅管（Si）
        • 锗管（Ge）
    • 小于V_on二极管截止，停止计算
    • 计算完成，求解其他参数

找出中间电压作为V_B

• 找出与V_B相差0.3左右（Ge）或者0.7左右（Si）作为V_E
  • 判断Si/Ge管
  • V_E>V_B，三极管为为PNP
  • V_E<V_B，三极管为NPN
  • 判断PNP/NPN

去掉直流电源，留下输入电源

• 放大的信号可以输入到三极管
  • 放大的信号可以从电路中输出
    • 去掉交流，加直流电源 对发射结判断
      • 发射结截止，三极管工作于截止区
      • 发射结导通 假设工作于放大区 计算C极电位
        • 假设正确 集电结反偏
          • 三极管放大
        • 假设错误 集电结正偏
          • 三极管饱和
• 三极管不工作