模拟电子技术总复习课件.ppt

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1、模拟电子技术模拟电子技术期末总复习期末总复习模拟电子技术模拟电子技术1题型：题型：一、填空题（一、填空题（12、14分）分）二、选择题（二、选择题（16分）分）三、分析题（三、分析题（18、16分）（分）（3、2题）题）四、计算题（四、计算题（44分）分）（5题）题）五、设计题（五、设计题（10分）分）（1题）题）期中前约期中前约 50%期中后约期中后约50%21 1 绪论绪论一、电子电路中的信号：一、电子电路中的信号：模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号二、放大电路性能指标：二、放大电路性能指标：1 1、电压放大倍数、电压放大倍数Au电压增益电压增益=20lg|Au|(dB)2、输入电阻、输

2、入电阻ri3、输出电阻、输出电阻ro4、通频带、通频带5、失真：、失真：失真失真线性失真线性失真非线性失真：非线性失真：幅度失真幅度失真:相位失真相位失真:3半导体半导体的性质：负温度系数、光敏特性、掺杂特性的性质：负温度系数、光敏特性、掺杂特性一、半导体与本征半导体：一、半导体与本征半导体：半导体的共价键结构：半导体的共价键结构：惯性核价电子3 3 二极管及其电路二极管及其电路+4+4+4+4+4+4+4+4+44本征半导体：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。载流子载流子自由电子自由电子空穴空穴本征激发本征激发复合复合本征半导体中本征半导体中电流

3、电流由两部分组成：由两部分组成：1.1.自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。2.2.空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。动态平衡动态平衡5二、二、杂质半导体杂质半导体P 型半导体型半导体（空穴空穴导电型半导体）导电型半导体）：掺：掺3 3价元素使用价元素使用空穴空穴浓度大大增加的杂质。浓度大大增加的杂质。N 型半导体型半导体（电子导电型半导体）（电子导电型半导体）：掺：掺5 5价元素使用自由价元素使用自由电子浓度大大增加的杂质。电子浓度大大增加的杂质。施主原子（离子）施主原子（离子）多数载流子（多子）：多数载流子（多子）：自由电子，自由电子，少数载流子（少子）：少数载流子（少子

4、空穴空穴。受主原子（离子）受主原子（离子）多子：多子：空穴空穴，少子：，少子：自由电子自由电子。61、PN结的形成过程：结的形成过程：三、三、PN结与半导体二极管结与半导体二极管扩散扩散接触接触形成空间电荷区形成空间电荷区内电场内电场漂移漂移动态平衡动态平衡PN结结空间电荷区、耗尽层、阻挡层、势垒区、空间电荷区、耗尽层、阻挡层、势垒区、PN结结2、PN 结的最主要的特性结的最主要的特性单向导电性：单向导电性：PN 结加结加正向正向电压电压导通导通，PN 结加结加反向反向电压电压截止截止73、PN结的伏安特性：结的伏安特性：导导通通压压降降:硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3VVB

5、RVDIDIR=-IS死死区区电电压压 硅硅 管管 0.6V,锗管锗管0.2V反反向向特性特性正正向向特性特性击穿击穿特性特性反向击穿反向击穿(电击穿电击穿)雪崩击穿雪崩击穿和和齐纳击穿齐纳击穿正向特性正向特性反向特性反向特性击穿特性击穿特性稳压二极管利用击穿特性稳压二极管利用击穿特性4、PN结的电容效应：结的电容效应：势垒电容势垒电容CB（PN结反偏）结反偏）和和扩散电容扩散电容CD（PN结正偏）结正偏）8PN二极管的电路符号：二极管的电路符号：5、半导体二极管：半导体二极管：主要参数主要参数:最大整流电流最大整流电流 IFM、反向峰值电压、反向峰值电压URM、反、反向直流电流向直流电流 I

6、R 等等分为：分为：点接触型、面接触型、平面型点接触型、面接触型、平面型。特殊二极管：特殊二极管：稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、光电二极管、发光二极管、激光二极管等光电二极管、发光二极管、激光二极管等特别是特别是稳压二极管稳压二极管，利用其，利用其反向击穿反向击穿效应效应9四、四、二极管的基本电路及其分析方法二极管的基本电路及其分析方法1、图解分析法：、图解分析法：RDVDDiD+vD-iDvDIDVDQVDDVDD/R2、简化模型分析法：、简化模型分析法：简化模型：简化模型：理想二极管模型、恒压降模型、理想二极管模型、恒压降模型、折线模型、小信号

7、模型折线模型、小信号模型应用简化模型分析：应用简化模型分析：10（一）（一）BJT的结构与工作原理的结构与工作原理:becNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基基极极发射极发射极BcePNP型型bcebce发射结发射结集电结集电结一、一、BJT的结构、原理与特性的结构、原理与特性4 4 双极型三极管及放大电路基础双极型三极管及放大电路基础两种类型：两种类型：NPN型和型和PNP型。型。11内部结构：内部结构：发射区：发射区：掺杂浓度较高掺杂浓度较高 基区：基区：较薄，掺杂浓度低较薄，掺杂浓度低 集电区：集电区：面积较大面积较大 为使发射区发射电子，集电区收集电子，

8、必须具备为使发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的的外部条件外部条件是：是：a.发射结发射结加加正向正向电压电压(正向偏置正向偏置):NPN管：管：Vbe0；PNP管：管：Vbe0 b.集电结集电结加加反向反向电压电压(反向偏置反向偏置):NPN管：管：Vbc0；PNP管：管：VbcIEP IEN=ICN+IBN 且有且有IEN IBN ，ICNIBN IC=ICN+ICBO IB=IEP+IBNICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO)IE=IC+IB电流关系式电流关系式:13（二）（二）BJT的的V-I特性曲线特性曲线1 1

9、输入特性：、输入特性：UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：工作压降：硅管硅管UBE 0.60.7V,锗管锗管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE=0.5V 死区电压，死区电压，硅管硅管0.5V，锗管锗管0.2V。142 2、输出特性、输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满足此区域满足IC=IB称为称为线性区（放线性区（放大区）。大区）。此区域中此区域中UCE UBE,集电结集电结正偏，正偏，IBIC，UCE 0.3V称称为饱和区。为饱和区。此区域中此区域中:IB=0，IC=ICE

10、O，UBEIC，硅管：硅管：VCE 0.3V 锗管：锗管：VCE 0.1V(3)截止区：截止区：VBE1M,有的可达有的可达100M 以上。以上。理想运放为理想运放为。（4）输出电阻）输出电阻roro=几几-几十几十。理想运放为理想运放为0。3、主要参数：主要参数：57三、变跨导式模拟乘法器：三、变跨导式模拟乘法器：1、模拟乘法器电路：、模拟乘法器电路：582、模拟乘法器的应用：、模拟乘法器的应用：（1）运算电路：）运算电路：乘方、开方、除等运算乘方、开方、除等运算（2）压控放大器（）压控放大器（VCA）：）：（3）调制和解调：）调制和解调：(a)调制：调制：载波信号vC CcosCtvO1带

11、通滤波器调制信号vS ScosSt单边带信号输出vo Vcos(C -C)t(b)解调：解调：vC CcosCtvO2低通滤波器vA cos(S-C)tvo VOcosSt59四、四、放大电路的噪声与干扰放大电路的噪声与干扰1、放大电路的噪声：、放大电路的噪声：(1)(1)电阻的热噪声电阻的热噪声:(2)(2)三极管的噪声三极管的噪声:热噪声、散粒噪声、闪烁噪声热噪声、散粒噪声、闪烁噪声热噪声的功率频谱密度：热噪声的功率频谱密度：热噪声的电压密度：热噪声的电压密度：（3 3）放大电路的噪声指标）放大电路的噪声指标噪声系数：噪声系数：602、放大电路中的干扰：、放大电路中的干扰：（1 1）杂散电

12、磁场干扰）杂散电磁场干扰:(a)(a)合理布局合理布局:(b)(b)屏蔽屏蔽:（2 2）由直流电源电压波动引起的干扰）由直流电源电压波动引起的干扰:（3 3）由交流电源串入的干扰）由交流电源串入的干扰:(a)(a)多级放大电路的接地多级放大电路的接地:(b)(b)电子设备共同端的正确连接电子设备共同端的正确连接:（4 4）由接地点安排不正确而引起的干扰和正确接地：）由接地点安排不正确而引起的干扰和正确接地：61一、概念：一、概念：虚短虚短虚断虚断虚地虚地二、基本电路：二、基本电路：ViRf Rp R1I1IfVo1 1、反向放大器：、反向放大器：2 2 运算放大器运算放大器622 2、同向比例

13、电路：、同向比例电路：ViRf Rp R1I1IfVoViVo电压跟随器电压跟随器:633 3、减法电路、减法电路Vi1R4 R3R1I1I4VoVi2R2由由虚短虚短和和虚断虚断的性质，可得：的性质，可得：64Vi1Rf1 Rp1R1I1If1Vo1Vi2Rf2 Rp2 R2I2If2Vo654 4、加法运算电路、加法运算电路VoVi1Rf Rp R1I1IfVi2R2I2-R1RF+ui1uoR21R22ui266viC Ri1ifvov=v+=05 5、积分运算：、积分运算：6 6、微分运算：、微分运算：v=v+=0viC Ri1ifvo677 7、对数运算电路、对数运算电路8 8、指数

14、运算电路、指数运算电路687 7 反馈放大电路反馈放大电路一、基本概念：一、基本概念：二、反馈的基本类型：二、反馈的基本类型：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈电压并联负反馈、电流并联负反馈正负反馈的判断：正负反馈的判断：瞬时极性法瞬时极性法 电压电流的判断方法：电压电流的判断方法：输出端交流短路，反馈电压为输出端交流短路，反馈电压为0，则为，则为 电压反馈，否则，为电流反馈电压反馈，否则，为电流反馈 串联并联的判断方法：串联并联的判断方法：假设输入端交流短路，反馈信号不存在，假设输入端交流短路，反馈信号不存在，则为并联反馈，否则，为

15、串联反馈则为并联反馈，否则，为串联反馈 反馈、反馈通路、开环、闭环、反馈、反馈通路、开环、闭环、正反馈和负反馈、交流反馈、直流反馈正反馈和负反馈、交流反馈、直流反馈开环放大倍数、闭环放大倍数、反馈系数、反馈深度开环放大倍数、闭环放大倍数、反馈系数、反馈深度69例例1 1：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uiuc1ube=ui-ufuc2ub2ufuoufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+VCCuoui+T1T2Rf此电路是电压串联负反此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。馈，对直流不起作

16、用。70例例2 2：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+VCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uiucub此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。71例例3 3：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈uiuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+VCCiE2uE2uB172例例4：判断如图电路中判断如图电路中RE3的负反馈作用。的负反馈作用。+VCCT1

17、T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3uiufube1=uiufuc2uc1ib2电流串联负反馈。电流串联负反馈。ib3ie373ViRf Rp R1I1IfVoVFViRf Rp R1I1IfVo|+R1（b）RFRPR2RLvi+vo-74基本放大基本放大电路电路Ao反馈回路反馈回路F+输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号三、负反馈的方框图和一般表达式：三、负反馈的方框图和一般表达式：75四、负反馈对放大器性能的改善四、负反馈对放大器性能的改善提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性扩展通频带宽度扩展通频带宽度改善非线性的失真改

18、善非线性的失真抑制噪声抑制噪声五、负反馈对放大器输入、输出电阻的影响五、负反馈对放大器输入、输出电阻的影响串联负反馈使电路的输入电阻增加串联负反馈使电路的输入电阻增加并联负反馈使电路的输入电阻减小并联负反馈使电路的输入电阻减小电压负反馈使电路的输出电阻减小电压负反馈使电路的输出电阻减小电流负反馈使电路的输出电阻增加电流负反馈使电路的输出电阻增加76六、深度负反馈条件下的近似计算六、深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈：深度负反馈：1+AF1例：例：（1）判断反馈类型：）判断反馈类型：电压串联负反馈（深度）电压串联负反馈（深度）（2）反馈系数：）反馈系数：（3）闭环放大倍数：）闭环放大倍数：Vi

19、Rf Rp R1I1IfVoVF77七、七、负反馈放大电路的设计负反馈放大电路的设计一般步骤：一般步骤：（1）确定反馈类型）确定反馈类型（2）确定反馈系数的大小）确定反馈系数的大小（3）确定反馈电路的参数）确定反馈电路的参数（4）从理论上检验、判断）从理论上检验、判断（5）电路安装、调试）电路安装、调试788 8 功率放大器功率放大器功率放大电路通常是在大信号状态下工作，功率放大电路通常是在大信号状态下工作，是以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得是以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得一定的不失真的输出功率。一定的不失真的输出功率。要求：要求：输出功率尽可能大；输出功率尽可能大；效率要高

20、效率要高；非线性失真要小；非线性失真要小；考虑管子的散热问题。考虑管子的散热问题。79一、射极输出器一、射极输出器甲类放大甲类放大Rbuo UCCuiibREuotuoibQicuceUCCUCEQ=UCC2静态工作点：静态工作点：80uotuoibQicuceUCCRbuo UCCuiibRE81二、乙类双电源互补对称功率放大电路二、乙类双电源互补对称功率放大电路ic1ic2ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL死区电压死区电压uiuououo tttt交越失真交越失真821、输出功率：、输出功率：、管耗、管耗PT：总的管耗：总的管耗：PT=PT1+PT2=2PT1833.电源功率电源功

21、率P直流电源提供的功率包括负载得到的功率和直流电源提供的功率包括负载得到的功率和T1,T2管消耗的功率两部分。管消耗的功率两部分。4效率效率当当Vom=VCC 时效率最大，时效率最大，=/4=78.5。845、功率管的选择：、功率管的选择：（）管耗：（）管耗：（2）击穿电压）击穿电压V（BR）CEO：|V（BR）CEO|2VCC（3）最大集电极电流）最大集电极电流ICM：ICMVCC/RL85三、甲乙类互补对称功率放大电路三、甲乙类互补对称功率放大电路R1D1D2R2+UCC-UCCULuiiLRLT1T21、OCL准互补准互补输出功放电路输出功放电路计算参照乙类计算参照乙类862、甲乙类单电

22、源互补对称电路（、甲乙类单电源互补对称电路（OTL电路）电路）ic1ic2交越失真交越失真RLuiT1T2+UCCCAUL+-0.5USCuit计算参照乙类，但直流电源减半计算参照乙类，但直流电源减半87实用实用OTL互补输出功放电路互补输出功放电路调节调节R,使静态使静态UAQ=0.5USCD1、D2使使b1和和b2之间的电之间的电位差等于位差等于2个二极管正向个二极管正向压降，克服交越失真。压降，克服交越失真。Re1、Re2：电阻值：电阻值12，射极负反馈电阻，也起限射极负反馈电阻，也起限流保护作用。流保护作用。D1D2ui+UCCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A889 9 信

23、号的处理与信号产生电路信号的处理与信号产生电路一、一、滤波电路：滤波电路：低通低通高通高通带通带通带阻带阻891、一阶有源滤波器、一阶有源滤波器RR1RFC+-+902、高阶有源滤波器高阶有源滤波器RR1RFC+-+CRP03dB91二、正弦振荡电路：二、正弦振荡电路：1、自激振荡条件：、自激振荡条件：振幅平衡条件：振幅平衡条件：相位平衡条件：相位平衡条件：n是整数是整数|AF|1，且，且 A+F=2n 起振条件：起振条件：2、振荡电路的基本组成：、振荡电路的基本组成：放大电路、反馈网络、选频环节、稳幅环节。放大电路、反馈网络、选频环节、稳幅环节。923、RC振荡电路振荡电路（1）文氏电桥电路

24、文氏电桥电路:uo_+R2RCRCR1反馈网络在反馈网络在 fo 处：处：基本放大器：基本放大器：93（2）RC移相式正弦波振荡器移相式正弦波振荡器ViRf Rp R1VoRRRCCC放大器放大器:A=1800三级三级RC网络网络:00 F 2700总存在某一频率总存在某一频率,使使:F=1800从而使从而使:A+F=3600944、LC振荡电路振荡电路（1）LC 选频网络：选频网络：CLR通常通常R RwcUOMuo0t-UOM105反向积分电路反向积分电路方波发生器方波发生器+RR1R2C+uc-+RR2Cuo3、锯齿波发生器、锯齿波发生器uo0uo1tUom-Uom106+A1A2uo

25、uo1R02R01RCR2R1+E-ERW+A1A2uouo1R02R01RCR2R1107-+R2R1+RR2CuoR+10810 10 直流稳压电源直流稳压电源一、直流稳压电源的组成和功能一、直流稳压电源的组成和功能109n电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流变为合适的交流电压电压u2。n整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。n滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流转变为平滑的直流电压电压u4。n稳压电路稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保保持输出电压

26、持输出电压uo的稳定。的稳定。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo1101、整流电路：、整流电路：半波、全波、桥式整流半波、全波、桥式整流u1u2TD4D2D1D3RLuou2uD4,uD2uD3,uD11112、滤波电路、滤波电路滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联，或电感与并联，或电感与负载负载RL串联。串联。（1）电容滤波电路）电容滤波电路桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+112u2tuotau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+电容滤波电路适用于电容滤波电路适用于输出电压较高，负载输出电压较高，负载电流较小且负载变动电流较小且负载变动不大的场合。不大的场合。113（2）电感滤波电路）电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路u2u1RLLuo适用于低电压大电流适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合。的场合。1143、串联反馈式稳压电路、串联反馈式稳压电路 典典型型的的串串联联反反馈馈式式稳稳压压电电路路，由由基基准准电电压压、比比较较放放大大、调整、取样调整、取样几个部分组成。几个部分组成。VIVOVfVO1VCEVO115三端集成稳压器三端集成稳压器二、二、开关型稳压电源（略）开关型稳压电源（略）116