模拟电路,从开始学起.ppt

1 半导体和PN结 根据物体导电能力 电阻率 的不同 来区分导体 绝缘体和半导体 导体 电阻率小于10 4次方 比如金Au 银Ag 铜Cu 铁Fe等绝缘体 电阻率大于10 9次方 比如玻璃 橡胶 塑料等半导体 介于两者之间 比如硅Si 锗Ge 砷化镓GaAs等是良好的导体 电阻率 是衡量物质导电性能好坏的一个物理量 以字母 表示 单位为欧姆 毫米平方 米 R L S 半导体特性 1 热敏性2 光敏性3 掺杂性 概念 1 本征半导体 杂质半导体 2 多数载流子 少数载流子 3 N型半导体 掺杂5价磷P元素 P型半导体 掺杂3价硼B元素 PN结形成原理 浓度差 多子扩散 掺杂离子形成空间电荷区 内电场 阻止多子扩散 促使少子漂移 动态平衡 所以PN实际是电荷区 又叫耗尽层特点 1 单向导电性2 光热敏 V I曲线 导通 击穿 结电容 2 半导体二极管 1 点接触型PN结面积小 结电容小 适合检波 变频等高频电路 结构 2 面接触型PN结面积大 适合工频大电流整流电路 3 平面型PN结面积可大可小 用于集成电路制造工艺中 多用于开关和高频整流电路 伏安曲线 半导体二极管实物图 特性参数 1 最大整流电流Rf 2 反向击穿电压VBR和反向电流Ir 反相饱和电流Is 3 导通电压Vf 或正向压降 一般硅管0 7V 锗管0 2V 4 极间电容或最高工作频率 3 特殊半导体二极管 2 变容二极管3 光电子器件 光电二极管 发光二极管LED 激光二极管等 1 稳压二极管A 稳压原理 稳压原理 利用二极管反向特性实现稳压 稳压状态 二极管工作在反向击穿区 同时说明电击穿是可逆的 齐纳击穿 雪崩击穿 而热击穿是不可逆的 B 特性参数1 稳定电压Vz 2 动态电阻Rz Vz Iz3 最大耗散功率Pzm Vz Iz4 最大稳定工作电流Izmax和最小稳定工作电流Izmin5 稳定电压的温度系数 C 典型应用电路和参数设计稳压条件 满足下列不等式 并注意功耗不能超过Pzm 需要设计一个6V的稳压电路 已知 Vi 12V Vz 6V Imax 20mA Imin 2mA问 R 合适 4 二极管在整流电路中的应用 半波整流电路 全波整流电路 桥式整流电路 5 思考题 练习1 1 请分析右图的D1 D2导通情况2 VA输出电压是多少 假设二极管导通管压降为0 7V 练习2 请分析右图电路的工作原理 假设U1 220V 变压器匝比50 1 Uo 6 半导体三极管的工作原理 1 实物和内部结构 2 工作条件和电流分配 发射区高掺杂 集电区低掺杂 面积大 基区很薄 最低掺杂 放大条件 发射结正偏集电结反偏 7 三极管的输入输出特性曲线 8 三极管的主要参数 9 三极管电路分析 图解法 饱和失真截止失真 10 三极管小信号等效电路 1 H参数小信号模型目的 简化分析 使非线型简化为线性分析 等效成流控电流源 使用范围 小信号 11 三极管放大电路的主要技术参数 1 放大倍数或放大增益反映放大电路在输入信号控制下 把供电电源能量转化为输出信号能量的能力 放大倍数 Av Vo Vi放大倍数 Avo Vo Vi 负载开路 放大增益 Av 20Lg Vo Vi dB问 放大0倍和0dB 那个大 2 输入电阻Ri Vi Ii3 输出电阻Ro Vt ItVs 0的时候还有温度特性和频率特性比如温漂 零漂 带宽 频响等 传递效率问题 真正到达负载上的电压 Vs Ri Rs Ri Avo RL Ro RL 所以 Ri越大越好 Ro越小越好 同时可以看出 RL的变化是影响整个电路最终的放大效果的 12 三极管放大电路分析 小信号等效电路法 H参数小信号模型分析最后结论 问 请推算以上结论是怎么得到的 13 放大电路工作点稳定问题 温度增加 会造成Ic上升 导致工作点漂移 造成放大参数不稳定 稳定原理 T升高 Ic增大 Ie增大 Ve增大 Vb基本不变 Vbe减小 Ib减小 Ic减小 Re取值越大 稳定能力越强B点电位基本不变条件 I1 Ib 一般5 10倍 此时Vb约等于Rb2 Rb1 Rb2 Vcc 14 三组态性能比较 15 多级放大器 多级放大器级间耦合 1 直接耦合优点 频带宽 适合集成电路工艺缺点 工作点关联2 阻容耦合优点 工作点不关联 设计简单缺点 低频特性差3 变压器耦合优点 阻抗匹配容易缺点 体积大 低频特性差 缓冲和隔离 为什么加这样一级 该级的电压放大倍数一般多少 16 放大器的频率响应 幅频特性 描述放大幅度与信号频率之间的关系相频特性 描述信号相位与信号频率之间的关系 上限频率 高频端下降3dB的频率点下限频率 低频端下降3dB的频率点带宽 高端 低端增益带宽积 增益 带宽 三极管是常数导致频率失真和相位失真的物理原因 内部 结电容 连线电感电容等外部 偏置中的电容 电感等 包括耦合用的等等 幅频特性波特图 17 一阶RC滤波器的幅频特性 1 一阶低通RC滤波器的幅频特性 2 一阶高通RC滤波器的幅频特性 最大倍数0dB fH是 3dB点 是多少倍 相位关系 输出滞后输入 最大90度 18 思考题 1 如何用万用表判断三极管的类型和极性 2 假设Vcc 6V T硅管的放大倍数100 问Rt Rc取值多少合适 19 场效应管 JFET 结型场效应管 MOSFET 金属氧化物半导体场效应管 俗称MOS管 MetalOxSemiconducterFieldEfiiciTransistor 问 符号中的箭头是指什么 20 结型场效应管 一 JFET 结型场效应管 特性参数 1 夹断电压Vp 2 饱和漏极电流IDSS 3 低频跨导gm Vgs对Id的控制作用 在转移曲线上可以求得 4 输出电阻Rd 5 直流输入电阻Rgs 10M以上 6 最大漏源电压VBRds 7 最大栅源电压VBRgs 8 最大漏极功率PDM 二 JFET特点 1 一种载流子参与导电 是单极性管 2 Vgs反偏 输入电阻很大 3 压控制电流源 开关速度高 4 预夹断前Vds与Id近似线性关系 预夹断后 Id饱和 进入恒流区域 三 JFET简单应用 21 直流稳压电源 7 1直流稳压电源的基本组成7 2整流电路7 3滤波电路7 4稳压电路 滤波电路的基本形式 串联型直流稳压电路 1 启动电路 2 基准电压电路 3 取样比较放大电路和调整电路 整流电路 2278L 型为输出电压固定的三端集成稳压器原理图 梦自己想梦的做自己想做的 认真敬业勤奋创造 脉冲调宽式开关型稳压电路示意图 根据开关稳压电源的控制方式不同 可分为脉冲宽度调制型 即开关工作频率不变 控制导通脉冲的宽度 脉冲频率调制型 即开关导通时间不变 控制开关的工作频率 和混合调制型 即脉冲宽度和开关工作频率均变化 以上3种类型的开关稳压器中 脉冲宽度调制型用得较多 典型产品有CW3420 CW3520 CW295和X63等