模拟电子技术(电气工程师培训)

1.半导体及二极管•1.1掌握二极管和稳压管特性和参数•1.2了解载流子的扩散、漂移；PN结形成2放大电路基础•2.1掌握基本放大电路、静态工作点、直流负载和交流负载(线)•2.2掌握放大电路的基本分析方法•2.3了解放大电路频率特性和主要指标•2.4了解反馈概念、类型和极性；电压串联负反馈分析计算•2.5了解正负反馈特点；其他类型分析；对性能影响；自激原因和条件•2.6了解消除自激方法，去耦电路3集成运算放大器及其应用•3.1掌握放大电路计算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，静动态计算，输入输出相位关系，集成参数含义•3.2掌握集成运放特点和组成；了解多级放大的耦合方式；零漂抑制原理；了解复合管的正确接法及等效参数计算；恒流源作有源负载和偏置电路3集成运算放大器及其应用•3.3了解多级放大器的频率响应•3.4掌握理想运放的虚短、虚地、虚断概念及其分析方法；反相、同相、差动输入比例器及电压跟随器工作原理，传输特性；积分、微分电路工作原理•3.5掌握实际运放电路的分析；了解对数和指数运算电路工作原理，输入输出关系；应用乘法器（平方、均方根、除法）3集成运算放大器及其应用•3.6了解模拟乘法器的工作原理4信号处理电路•4.1了解滤波器的概念、种类和幅频特性；比较器的工作原理，传输特性和阀值，输入输出波形关系•4.2了解一阶和二阶低通滤波器电路分析；主要性能，传递函数，带通截止频率，电压比较器的分析法；检波器、采样保持电路工作原理•4.3了解高通、低通、带通电路和低通电路的对偶关系、特性5信号发生电路•5.1掌握自激振荡条件，RC文氏电桥振荡器起振条件，频率计算；LC振荡器工作原理、相位关系；了解矩形、三角、锯齿波发生电路工作原理，振荡周期计算•5.2了解文氏电桥振荡器的稳幅措施；石英晶体振荡器工作原理；各种振荡器适用场合；压控振荡器组成，原理，频率估算，输入输出关系6功率放大电路•6.1掌握功率放大电路的特点；了解互补推挽功放电路工作原理，输出功率和转换功率计算•6.2掌握集成功率放大器内部组成；了解功率管的选择、晶体管的几种工作状态•6.3了解自举电路；功放管的发热7直流稳压电源•7.1掌握桥式整流及滤波电路工作原理、电路计算；串联型稳压电路工作原理，参数选择，电压调节范围，三端稳压块的应用•7.2了解滤波电路外特性；硅稳压管稳压电路限流电阻选择•7.3了解倍压整流电路原理；集成稳压电路工作原理及提高输出电压和扩流电路工作原理二极管伏安特性•OA段正向特性•OB段反向特性•BC段击穿特性•VD死区电压(硅0.6-0.7V,锗0.1-0.2V)•VB击穿电压(额定电压=VB/2)VBiD(mA)vD(V)(μA)oAVDBC返回硅稳压管伏安特性•稳压管工作在反向电击穿区•VZ稳定电压(IW=IWmin-IWmax)IW稳定电流•电击穿-可恢复•热击穿-不可恢复-VZiD(mA)vD(V)o-IWmax-IWmin电击穿区热击穿区返回载流子运动与PN结形成•P型材料-多子空穴,少子电子•N型材料-多子电子,少子空穴•扩散-多子浓度差产生的载流子定向运动•漂移-少子受电场作用产生的定向运动•PN结-扩散与漂移动态平衡(势垒,耗尽层)PN空间电荷区漂移扩散返回基本放大电路•三种组态-共射，共集，共基•三极管放大条件-内部,外部VCCRBRCRECICO++TvbvcVCCRB1RECICO++TRB2CBVCCRB1RECICO++TRB2RC返回共发射极放大器共集电极放大器共基极放大器IVIVIVOVOVOV静态工作点及其估算•1.直流通路和直流负载•直流通路-直流电流流通路径(电容开路)•直流负载-三极管集电极直流电阻•2.固定偏置和射极偏置VCCRB1REIBICTRCI2VCCRB1REIBICTRB2RC返回固定偏置电路EBBECCBRRVVI)1()(BCII)(ECCCCCERRIVVVCCRBREIBICTRC返回射极偏置电路I2VCCRB1REIBICTRB2RCCCBBBBVRRRV212EBEBERVVI)()(ECECCCERRIVV返回交流通路和交流负载•1.交流通路-交流电流的通路(耦合傍路电容短路,直流恒压源短路电流源开路)•2.交流负载-三极管集电极交流电阻R'LOVIVVCCRBRCRECICO++TRLRLRBRCRETIVOVR'L=RC//RL返回放大电路基本分析方法•1.图解分析法•——非线性电路的一般分析方法，需要非线性曲线求解精度不高•2.微变等效电路分析法•——在静态工作点处线性展开，适合小信号分析返回图解分析法•直流负载线－ＭＮ直线•交流负载线－过Ｑ点斜率等于-1/R'L直线vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流负载线交流负载线α返回微变等效电路分析法•1.画放大器交流通路•2.用三极管微变等效模型替代三极管•3.由所得线性电路求解放大器动态指标•共发、共集、共基放大电路RLRBRCRETIVOVRLRBRCRErbeİbβİb返回EbeLIOVRrRVVA)1(])1(//[//EbeBiBiRrRRRRCORR共集电极放大电路•共集放大电路又称射极跟随器，隔离级•A=1，输入电阻大，输出电阻小VCCRB1RECICO++TRB2IVOVRLR'BREİbβİbrbeIVOVRLR'BRETIVOVLbeLIOVRrRVVA)1(])1(//[////21LbeBBiBiRrRRRRR1SbeORrR返回放大电路频率特性•1频率响应•幅频特性-放大倍数与频率关系•相频特性-输入输出相位移与频率关系)()(jVeAAffLfHAVM0.707AVM)(jAVfH上限频率fL下限频率通频带BW=fH–fLAVM中频放大倍数返回电压放大电路主要指标•电压放大器主要技术指标有：•1。电压放大倍数AV=ΔVO/ΔVI|RL=C•2。输入电阻Ri=ΔVI/ΔII|RL=C•3。输出电阻RO=ΔVO/ΔIO|RL=∞•放大器等效电路+-r0RL-+～放大器riRS返回放大器等效电路•放大器对信号源而言是一负载，用ri等效•对负载RL而言，放大器等效为信号源Eo和ro+-r0RL-+～放大器riRSSEiV0E0ViIOILiOVORVVACRIVrLiiiCRRIVrSLOOO,iVOOVAE返回反馈概念•反馈-放大器输出信号反送到输入端，从而影响放大器性能•正反馈（使净输入增加）和负反馈（使净输入减小）•直流反馈（稳定工作点）和交流反馈（改善交流特性）•局部反馈（影响局部性能）和级间反馈（影响整体性能）返回四种反馈类型•电压反馈：XO=VO，Xf∝VO；电流反馈：XO=IO，Xf∝IO•串联反馈：Xf=Vf，并联反馈：Xf=If•反馈一般表达式：Af=A/(1+AF)基本放大器反馈网络+–FAfXdiXoXiX1。电压串联负反馈2。电流串联负反馈3。电压并联负反馈4。电流并联负反馈返回反馈框图电压串联负反馈•共集放大器，同相比例运算电路都是电压串联反馈fVdiVoViV基本放大器反馈网络FAFOVVVVIOVFVVFFAAVVA11OVFVFVdiVOVAV返回放大电路基础例一返回四种反馈类型电压串联负反馈分析计算•电路分析：1。两级电容耦合NPN放大电路（负电源）2。级间反馈元件引入电压串联反馈3。瞬时极性判定为负反馈4。反馈信号是RE1上电压Vf正比于输出电压Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf=4.7kvOvI10μF10μF10μF100μF33μF-VCCRE1T1T2S深度负反馈分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf=(RE1+Rf)/RE1返回1电压串联负反馈返回2放大电路基础电压并联负反馈•集基偏置电路，反相比例运算电路都是电压并联反馈基本放大器反馈网络FAiIfIdiIoVFOGGiOFIVFFAAIVA11OFVFISFSioSoVSFRARIVVVA返回电流串联负反馈•射极偏置共发电路（微变等效电路中RE≠0）是电流串联负反馈基本放大器反馈网络FAOIiVfVdiVfoGGioGFVIFFAAVIA11ofIFVLGFiLoioVFRAVRIVVA返回电流并联负反馈•电流并联负反馈电路基本放大器反馈网络FAoIiIfIdiIfoIIIIioIFIIFFAAIIA11oIfIFISLIFSiLoSoVSFRRARIRIVVA返回电压并联负反馈电路电流串联负反馈电路电流并联负反馈电路负反馈对放大电路性能影响•1.闭环放大倍数稳定性提高•2.减小环路内非线性失真•3.闭环带宽增大•4.对输入输出电阻影响：•电压反馈输出电阻减小•电流反馈输出电阻增大•串联反馈输入电阻增大•并联反馈输入电阻减小AAAFAAFF11返回差动放大器基本概念•直流放大器零漂问题•差模(输入)信号vi1=-vi2=vid/2•共模(输入)信号vi1=vi2=vic•差模放大倍数Avd=vod/vid•共模放大倍数Avc=voc/vic•共模抑制比KCMR(CMRR)=Avd/Avc放大器vi1vi2vivovo2vo1RRvid=vi1-vi2vic=(vi1+vi2)/2零漂问题和抑制零漂的差动原理•采用直接耦合以放大极低频率及直流信号。但因温度变化前级工作点状态变化被后级作为信号而加以放大,造成零输入而非零输出现象—零点漂移•利用差动原理可抑制零漂vi2vo2Av2vi1vo1Av1vivovi1vo1Av1vo=vo1-vo2=Av1vi1-Av2vi2=Av1vid=Av2vid=Avdvid返回差放基本概念返回集成运放典型差放动态和静态分析•长尾电路和带恒流源差放静态计算•典型差放动态计算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcEWCCEWbBECCEC2RRV)2Rβ)(R(1R))(Vβ)(V(1IIBECCCCECCEVRIVVVVvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RbARbRcRcRb2Rb1T3EBE3CCb2b1b2E1C3)/RVVRRR(2II返回典型差放动态分析•双端输出：Avd=Av1(R'L=Rc//(RL/2)),Ro=2Rc,Rid=2Ri1•单端输出：Avd=Av1(R'L=Rc//RL)/2,Ro=Rc,Rid=2Ri1•Avc=A'v1(R'L=Rc//RL)vi1vO1T1RW/2RbRcvi1vO1T1RW/2RbRc2RE2)1(WbebLVdRrRRAELWEbebLVcRRRRrRRA2)22)(1(恒流源电路用替代RE3cer返回差放动静态分析返回集成运放)2)1((221WbebiidRrRRR集成运放主要参数•开环(差模)电压放大倍数Avd(Avo)•(差模)输入电阻Ri(d)和输出电阻Ro•共模抑制比KCMR•输入失调电压VIO和输入失调电流IIO•基极电流IB•开环带宽BW和单位增益带宽BWG•最大差模输入电压Vidmax•最大共模输入电压VIcmax等返回集成运放特点和组成•特点：三极管参数一致性好；电阻为沟道电阻，大电阻需外接；PN结电容，大电容需外接；恒流源作偏置电路和有源负载•四部分组成：差动输入级，中间电压放大级，（功率）输出级和偏置