资源描述
第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1 .半导体一 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅Si、错Ge）。2 .特性-光敏、热敏和掺杂特性。3 .本征半导体-纯净的具有单晶体结构的半导体。4 .两种载流子-带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。5 .杂质半导体-在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性*P型半导体：在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）*N 型半导体：在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）6. 杂质半导体的特性* 载流子的浓度-多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。* 体电阻一通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。* 转型 通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。7. PN 结* PN 结的接触电位差 一 硅材料约为0.60.8V ,错材料约为 0.20.3V。* PN 结的单向导电性 一正偏导通，反偏截止。8. PN结的伏安特性二.半导体二极管* 单向导电性正向导通，反向截止。* 二极管伏安特性-一 同PN结。* 正向导通压降硅管0.60.7V ,错管0.20.3V* 死区电压 硅管0.5V ,错管0.1V。3.分析方法 将二极管断开，分析二极管两端电位的高低若V阳V阴（正偏），二极管导通（短路）；若V阳V阴（反偏），二极管截止（开路）。1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。（a）二极管电路2) 等效电路法直流等效电路法*总的解题手段-若V阳V阴(若V阳V阴(*三种模型将二极管断开，分析二极管两端电位的高低正偏反偏，二极管导通(短路); ,二极管截止(开路)出(b)恒乐源模型% ,M折线模型微变等效电路法(d)小信号模型.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性一正常工作时处在 PN结的反向击穿区,所以稳压二极管在电路中要反向连稳压管的伏安特性第二章三极管及其基本放大电路一.三极管的结构、类型及特点1 .类型 分为NPN和PNP两种。2 .特点-基区很薄，且掺杂浓度最低；发射区掺杂浓度很高，与基区接触面积较小；集电区掺杂浓度较高，与基区接触面积较大。三极管的工作原理1.三极管的三种基本组态向共集电极组态|再共二发力寸极组态共基极组态C2 .三极管内各极电流的分配fc=/cN +，CBO /e=/bn+A：N =1b + Ic汽- 7cBG*共发射极电流放大系数 （表明三极管是电流控制器件）A7BO=/7b+/cfo -/Zb式子Fceo = （1 MHcro 称为穿透电流。3 .共射电路的特性曲线*输入特性曲线-同二极管3测试电路A220 MVUO输入构性曲线除）输出特性曲线简化的H著数等效电路*输出特性曲线（饱和管压降，用 UCes表示放大区-发射结正偏，集电结反偏。截止区-发射结反偏，集电结反偏。4.温度影响温度升高，输入特性曲线向左移动。温度升高I CB6 I CEO、 I C以及0均增加3 .低频小信号等效模型（简化）hie-输出端交流短路时的输入电阻，常用5表示；hfe-输出端交流短路时的正向电流传输比, 常用B表示；4 .基本放大电路组成及其原则1 . VT、 Vx R、 R、C、C2 的作用。2 .组成原则-能放大、不失真、能传输。五.放大电路的图解分析法1 .直流通路与静态分析* 概念一直流电流通的回路。* 画法一电容视为开路。* 作用一确定静态工作点* 直流负载线-由VCc=IcR+Ue确定的直线。*电路参数对静态工作点的影响(a)改变端(b)度变&(c)改变片c1 )改变R : Q点将沿直流负载线上下移动。2 )改变R : Q点在I bq所在的那条输出特性曲线上移动。3 )改变Vcc：直流负载线平移，Q点发生移动。2 .交流通路与动态分析* 概念一 交流电流流通的回路* 画法一 电容视为短路，理想直流电压源视为短路。* 作用一分析信号被放大的过程。* 交流负载线 一 连接Q点和V cc点 V cc = UCeq+I ccR l的直线。3 .静态工作点与非线性失真，(皿仲+ is (uA)W扬阳特性阳解法3)输入特性国解法(1)截止失真* 产生原因一Q点设置过低* 失真现象-NPN管削顶，PNP管削底。* 消除方法一减小Rb,提高Q。(2)饱和失真* 产生原因一Q点设置过高* 失真现象-NPN管削底，PNP管削顶。* 消除方法一 增大R、减小RC、增大Vcc o4.放大器的动态范围(1)UOpp-是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。(2)范围* 当(UCel UCes) ( Vcc Uceq )时，受截止失真限制，UOpp=2UOma=2I cqRL(h)输出特性用解法CG输入特性图髀法1 .静态分析(1)静态工作点的近似估算_ J CC -BEQ“一现%Q胃尸BQf/CEQ = f CC/CQ公(2) Q点在放大区的条件欲使Q点不进入饱和区，应满足2. 放大电路的动态分析itio一年+ i +1j 中;Tvi - -二IT0+IT0+Ktt小出如明+Y% &Hut0 -(ft)基本共射放大电路(h)直流逋路B Rc。 iV1A i & a &卜U欣启加|&*当(U=eq Uses) ma=2( U=eq Jes)*当(Uceq- Uses) = ( Vcc Uceq ),放大器将有最大的不失真输出电压。六.放大电路的等效电路法fG交流通路* 放大倍数j =%=他 口 iHje* 输入电阻/?. =Ll=LiA1飞八十仃山m* 输出电阻& -丁k七.分压式稳定工作点共射放大电路的等效电路法1.静态分析(b)微变等效电路j . 4 . 为 =坨 阳屯-国+居”-7?b/rbeIt 1t%；凡:11 - Y口片皿口D -JL DJ J十 Kh Zf B -f BEQ R-7cq 丹，-j* uH+ 叫心0, Y1J_i m-稳定工作点放大器 1j&4 q严 IgQ 用W一lxVT痴力更力CEQ - CC - FcQ(& +g)ta)直流地路微变等效电路(h)共集电极基本放大电路Cb) H参数等效电路2.动态分析*电压放大倍数A =%= 明吟 rbe+(l + m在Re两端并一电解电容 ce后41 号=41 小国+ 2输入电阻3=尺6】尺匕2卜be + Q+在Re两端并一电解电容 Ce后=7?bl/fib2/rbe*输出电阻g八.共集电极基本放大电路1 .静态分析_ ere 一1HKQ84+。+70小】CQ ” “BQ2 .动态分析* 电压放大倍数A &- 口十白冰口 M rbe+(l + /7)/f* 输入电阻叫二琉口+(1 +用(我/1)1* 输出电阻/7 1 + /3.电路特点电压放大倍数为正，且略小于1,称为射极跟随器，简称射随器。* 输入电阻高，输出电阻低。第三章场效应管及其基本放大电路一. 结型场效应管（JFET ）1.结构示意图和电路符号N4FET结柄及电路符号Cb） P-JI I；丁结构及电踣符号2.输出特性曲线（可变电阻区、放大区、截止区、击穿区）,p Mi我即轨迹O/inA 越3I -IVH _-5Vo 安 止区 us=r bi 输阳特性转移特性曲线UP -截止电压妙口做止区 。=11冈 Wis/v 一 $7 TS4 口以0V输出特性（b）转移特性二.绝缘栅型场效应管（MOSFET分为增强型（EMOS和耗尽型（DMOS两种 结构示意图和电路符号VTDMd（a） EMOS结构及电路符号场效雨管微变等效电路2.特性曲线*N-EMOS的输出特性曲线jlt /（R）增强型输出特性do2V 4V Mcs/v（b）噜播型转移特性疳=7DO（-1）2* N-EMOS的转移特性曲线1T式中，Ido是UG=2UT时所对应的i d值。* N-DMOS的输出特性曲线（e）耗尽型瑜出特性（d）耗尽型粕移特性注意：UGS可正、可零、可负。转移特性曲线上 场效应管一致。i d=0处的值是夹断电压UP,此曲线表示式与结型.场效应管的主要参数1 .漏极饱和电流I DSS2 .夹断电压UP3 .开启电压UT4 .直流输入电阻RGs5 .低频跨导gm （表明场效应管是电压控制器件 ）m a心“ds=常数四.场效应管的小信号等效模型五.共源极基本放大电路1.自偏压式偏置放大电路*静态分析(a)原理电路/1f；DSQ =1DD -DQ（Kd +J?s）动态分析= _ Nii致U -五一1+ .瓦若带有Cs,则/?j g2.分压式偏置放大电路*静态分析Q =11(1-等或DQ =1口。等产f DSQ = %口/DQ(Kd 十改等)(a)原理电路*动态分析；_ o_ _ -gm致“方一口疏耳若源极带有Cs,则/?i=Kg+K犀 /J?4r20C)微变等效电路六.共漏极基本放大电路*静态分析DQ =/口4(1-)1 p丽小。毕了或(a)电路组成I DSQ = 1 DD -DQ&*动态分析八 1 + Hm瓯舄二Rg+Rgi /?g2(b)微变等效电路第四章多级放大电路一.级间耦合方式1 .阻容耦合-各级静态工作点彼此独立；能有效地传输交流信号；体积小，成本低。但不便于集成，低频特性差。2 .变压器耦合-各级静态工作点彼此独立，可以实现阻抗变换。体积大，成本高，无法采用集成工艺；不利于传输低频和高频信号。3 .直接耦合-低频特性好，便于集成。各级静态工作点不独立，互相有影响。存在“零点漂 移”现象。* 零点漂移-当温度变化或电源电压改变时，静态工作点也随之变化，致使uo偏离初始值“零点”而作随机变动。二.单级放大电路的频率响应1.中频段(f Lf H)(2高频段般合兀参数等效电路四1 201gpk|ouVl0 JA A iQ/t ioryL4.完整的基本共射放大电路的频率特性dB 2皿曲|完整的基本共射放大电路的频响曲线(1+Mh)一 口 斗勿L)(l + 川H)三.分压式稳定工作点电路的频率1.下限频率的估算响应分距式共射电路低频段混合立参数普效电路第六章集成运算放大电路/广1无下证;2.上限频率的估算+1 x L1 fII分乐式共射电路高频段混合”参数等效电路四.多级放大电路的频率响应1 .频响表达式叫4曰噪|41卜碰|同小+叫4n卜 2。引 k-ln尹=的+中2+.，, + p忡=稣 k = l2 .波特图心1或1 +仙+K2Clg|/dB4 3 IE叫3 也3吗:单级网级功放电路的工作状态一.功率放大电路的三种工作状态1 .甲类工作状态导通角为360, Icq大，管耗大，效率低。2 .乙类工作状态Ic广0,导通角为180,效率高，失真大。3 .甲乙类工作状态导通角为180360,效率较高，失真较大。二.乙类功放电路的指标估算1 .工作状态任意状态：Ubm Uim尽限状态：Ubm=V：c- UCES理想状态：Ubm V2.输出功率om3.直流电源提供的平均功率4.管耗Pc1m=0.2Pm电/叫小儿明也5.效率%Rec。比盘cc理想时为78.5%三.甲乙类互补对称功率放大电路1 .问题的提出在两管交替时出现波形失真一一交越失真（本质上是截止失真）2. 解决办法甲乙类双电源互补对称功率放大器 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 功放中的负电源-VCc。动态指标按乙类状态估算，只是用四.复合管的组成及特点OCL-利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏OTL-电容G上静态电压为 VC/2，并且取代了 OCLV72代替。1 .前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间2 .类型取决于第一只管子的类型。3. 0=01.02一.集成运放电路的基本组成1 .输入级一 采用差放电路，以减小零漂。2 .中间级一 多采用共射（或共源）放大电路，以提高放大倍数。3 .输出级一多采用互补对称电路以提高带负载能力。4 .偏置电路-多采用电流源电路，为各级提供合适的静态电流。二.长尾差放电路的原理与特点1 .抑制零点漂移的过程 -当 T T f i C1、 i C2 T f i E1、 i E2 T f UE T f UBE1、 UBE2 J f i B1、 i B2 J f i C1、 i C2 J。R e对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用，被称为“共模反馈电阻”。2静态分析1）计算差放电路Ic设 UB 0,则 U= 0.7V ,ZC1 = 总E1 =【诂”-得+ 2%2）计算差放电路UCe? 双端输出时?一一一一 I- 一 ： 口相 一? 单端输出时（设VT1集电极接R）对于VT1: cc j C1 = 7p+1Cl，1CEl = Cl - r E = Cci + d7对于VT2:工工2 _ J，UCE2 - UC2 UE lCC0公 +。*73.动态分析1）差模电压放大倍数? 双端输出?,_ （ _ -郑燃曲/d _ An _ 小一及+”+（1+创跖? 单端输出时从VT1单端输出：11 2 2Rs +rbe+（l + /?XV2J从VT2单端输出：_ 4.双/俅工）12 血25+%+。+用（/2）2）差模输入电阻3）差模输出电阻%=即曷+% + +/?）生1集成运放的电用传输特性输入1输出反馈放大器组成方框图?双端输出：/产2殳?单端输出：心好飞三.集成运放的电压传输特性当UI在+Um与-Um之间，运放工作在线性区域oodiod(w+- M-)四.理想集成运放的参数及分析方法1 .理想集成运放的参数特征* 开环电压放大倍数 Aod-8；* 差模输入电阻 Rd -8;* 输出电阻Rof0;* 共模抑制比KCMR8;2 .理想集成运放的分析方法1) 运放工作在线性区：* 电路特征一一引入负反馈* 电路特点一一“虚短”和“虚断”：+=-“虚短”-/+=7_=0“虚断”一2)运放工作在非线性区* 电路特征一一开环或引入正反馈* 电路特点一一输出电压的两种饱和状态 ：当 U+U时，Uo= + Um当 U+ 0时，A f下降，这种反馈称为负反馈2 .当AF=O时，表明反馈效果为零。3 .当A F 0时，A f升高，这种反馈称为正反馈。4 .当AF= 1时，Af-8 。放大器处于“自激振荡”状态。二.反馈的形式和判断1 .反馈的范围-本级或级间。2 .反馈的性质-交流、直流或交直流。直流通路中存在反馈则为直流反馈，交流通路中存 在反馈则为交流反馈，交、直流通路中都存在反馈 则为交、直流反馈。3. 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）4 .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）5 .反馈极性-一瞬时极性法：（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，降低用一表示）。（3）确定反馈信号的极性。（4）根据X与X f的极性，确定净输入信号的大小。Xd减小为负反馈；Xid增大为正反馈。三.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。4 .负反馈对放大电路性能的影响1 .提高放大倍数的稳定性1相位条件：入=江3 .正弦波振荡器的组成、分类正弦波振荡器的组成(1)放大电路建立和维持振荡。正反馈网络-与放大电路共同满足振荡条件。(3)选频网络以选择某一频率进行振荡。 稳幅环节 使波形幅值稳定，且波形的形状良好。*正弦波振荡器的分类 RC振荡器一-振荡频率较低，1M以下； LC振荡器- 振荡频率较高，1M以上；石英晶体振荡器-振荡频率高且稳定。2 .RC正弦波振荡电路1. RC串并联正弦波振荡电路Ch)文氏电桥振荡器K潼相式提瞽帑3 .LC正弦波振荡电路1 .变压器耦合式 LC振荡电路判断相位的方法：断回路、引输入、看相位m电路图3.正向平均电流I D(AV)4.最大反向电压UAmLohv) = 3；亚七血wd 渐= 7T71_OfAV) _ f O(AV) 0.45g D(AV)=- rm i=(RM2 =2 6 U2四.单相桥式整流电路UO(AV)、S、I D(AV)五.电容滤波电路1.放电时间常数的取值T 7P-5)-2.输出电压的平均值UO(av)tyO(AV) =(L18 1.27)U2 用f d(av) (l-T/4RC)UOmax 4RhCJT-l4 .整流二极管的平均电流I D(AV)口 fAV)d(avi -AV)(b)用锯齿波估算参数三.单相全波整流电路1 .输出电压的平均值UO(AV)与全波整流电路相同,Jm与半波整流电路相同E (*)原理电路3.输出电压的脉动系数SA(b)蔺化画法六.三种单相整流电容滤波电路的比较并联型稳压电将电路名称输出电瓦平均值口CHA、)每个整流管的 最大反向电压匕1+1每个整流 管的平均 阻流/叫+)纯整流 屯路带电容谑波孔开路带有l纯整流电路带电容滤波m波*45%立力心茂巴24附/(XAV全波4的tau22立%2立内Fchavi/2桥式必叫Bh1.22Eh/oJ*当电网电压不变，负载变化时的稳压过程：1J匕J I J-。2. 电路参数的计算* 稳压管的选择常取 U=UO； IZM= (1.53) lomax* 输入电压的确定一般取 U(av)= (23) UO* 限流电阻R的计算R的选用原则是： I ZminI Z I ZmaxoR 的范围是：E Im ax - Z r R y ,Imin -Zmax LminZmin +-Lm ait
展开阅读全文