模拟电路期末复习速成

模拟电路知识要点电信学院电路与系统教研室2第一章常用半导体器件1.1、教学要求本章主要内容包括PN结的形成及特性；二极管的恒压降模型与微变等效模型；稳压二极管的应用；三极管内部载流子运动特点与输入输出特性曲线。1、理解：本征半导体的产生两种载流子的本征激发及其复合现象；空穴导电本质是价电子的移动；杂质半导体的简化模型、PN结的形成过程；PN结单向导电性和反向击穿区稳压现象；三极管内部载流子运动。2、掌握：利用PN结单向导电性分析二极管的工作状态；二极管的恒压降模型与微变等效模型；稳压管稳压电路的限流电阻，输出电压计算；三极管共射放大电路的输入与输出特性曲线；3、应用：利用三极管三种工作状态的条件和特点，分析三极管放大电路中的直流电压与电流。1.2、重要知识点三极管共射放大电路的输入与输出特性曲线cIBIEIEPIENIBNICBOICNIbcEbeEBRBBVCCVCR三极管共射放大电路的输入输出特性曲线需结合内部载流子运动理解输入特性曲线考查iB与uBE的关系，其中UCE为参变量UBEUON,UCE=0时输入特性曲线就是一个二极管的UI曲线。随着UCE增加，集电结电场变强，集电区吸收自由电子能力变强，基区复合减弱，在UBE不变的条件下，UCE增加，IB减小。输入曲线右移。UCE增加到一定值后，几乎所有自由电子收集到集电区，输入曲线重合。3三极管三个工作区的条件与特点工作状态条件特点截止区UBEUONIC=IB=0；实际电路进入截至区UCE很大，接近VCC放大区be结正偏UBEUONbc结反偏UCEUBEIC=IB电流控制电流源，UCE适中饱和区be结正偏UBEUONbc结正偏UCEUBE随着IB和UCE的增加，IC迅速增加实际放大电路进入饱和区UCE很小1.3、典型习题例1：电路如图1所示，稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=25mA试求：1）、UI分别为10V、15V、35V时UO=？2）、若UI=35V时负载开路，则会出现什么现象？为什么？分析：本题考查稳压管的稳压条件。1、IZIZmin则DZ反向截止；2、IZIZmax则DZ可能因过流过热烧毁；3、IZminIZIZmax稳压状态。解题思路：假设DZ稳压，由于负载RL固定，便可求出IZ=IZmax时对应的输入电压UImaxIZ=IZmin时对应的输入电压UImin当UIUImaxDZ过流过热烧毁；当UIUIminDZ截止,UO为电阻串联分压；输出特性曲线考查iC与uCE的关系，其中iB为参变量1、UBEUON，管子截止IC=IB=0；2、UBEUON,UCEUBE时，UCE足够大，IC只受IB控制，与UCE无关，IC=IB，管子处于线性区；3、UBEUON,UCEUBE此时，发射区发射载流子有余，而集电结正偏，电场不够强，收集载流子能力不足，表现为IB增加而IC基本不变。4UIminUIUImaxDZ稳压UO=UZ解：（1）假设DZ稳压，则IRZUUUZIminZminZ6()(5)16230.5LUUIRUVRZImaxZmaxZ6()(25)16430.5LUUIRUVR故当I10V15VU、时LZOILDRUURR，工作在反向截止区O3.33V5VU分别为和当UI＝35V时，UO＝UZ＝6V（2）RUUI)(ZIDZ29mA＞IZmax＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。例2：电路如图所示，T为硅管，β=50，UCES=0.7V,当VBB＝0V、1V、3V时，求T分别工作在何种状态及相应的UO=？分析：本题考查共射放大电路中三极管工作状态的条件和特点。若UBEUON,T截止；否则先由输入回路求出基极电流，然后假设T处于放大状态，从而求出集电极电流，后由输出回路求得UCE(即UO)，如果UCEUCES则假设成立，管子工作在放大区UO=UCE，如果UCEUCES则假设不成立，管子处于饱和区0UOUCES解：（1）：BBONBCO0;0;0;12CCVUTIIVVU；截止(2）：VBB＝1V;假设T处于放大状态BBBEBBCBOCc10.760A53A12391V=CECCVUIRIImUUVIR发射结正偏，集电结反偏，T处于放大状态(3）：VBB＝3V;假设T处于放大状态BBBEBBCBOCc30.70.46A523A12231=11VCCVUImRIImUVIR电路采用单一+12V供电，UO不可能为负电压，故T已处于饱和区，5CBO=0.7VCESUIIU；；不成立。法2：一旦UBEUON,T导通，只可能处于放大区或饱和区，先求出T处于临阶饱和时的集电极饱和电流ICS，后假设T处于放大区，再求出IC，若ICICS则T处于饱和区，否则处于放大区。T处于临界饱和状态时UCE=UBE=0.7VCCCECSC120.711.3A1VUImRKVBB＝3V时CBCS23A11.3IImImA故T已处于饱和区,CBO=0.7VCESUIIU；；不成立。6例3：电路如图所示，已知ui＝5sinωt(V)，二极管导通电压UD＝0.7V,R取值合适。分析讨论在输入信号的整个变化过程中，D1、D2的导通情况及输出电压uO，画出ui与uO的波形，并标出幅值。1)先定最下面的节点为参考点（地）；由电路可知，D1的N区电位为3V；D2的P区电位为-3V；要使二极管能够导通，P区电位至少高于N区电位0.7V;2)分区讨论D1，D2的导通情况，以确定输出电压a）当ui3.7V时:D1正向导通,D2反偏截止（D2支路相当于断开）,ui=3.7V;b）当ui-3.7V时:D2正向导通,D1反偏截止（D1支路相当于断开）,ui=-3.7V;c）当-3.7Vui3.7V时:D1,D2均不足以导通，（D1，D2支路均相当于断开）,电路中无回路，无电流，uo=ui;该电路为双向限幅电路，通过改变两个直流电压，可以调节不同的输出限制幅度7第二章基本放大电路2.1、教学要求本章主要内容包括放大器的性能指标；放大器的构成；放大器的直流与交流通路；放大器的图解法与等效电路法。1、了解：放大器的通频带，非线性失真系数，最大输出功率与效率。2、理解：放大的基本概念和本质；放大器输入、输出电阻的概念及其实验求法；三种基本组态的放大电路的特点。3、掌握：放大器静态工作点的估算；放大器的交、直流通路的画法；图解法分析放大器失真及其消除方法；估算直接耦合放大器（带载与空载）、阻容耦合放大器（带载与空载）的最大不失真输出电压有效值。3、应用：利用三极管的h参数模型，定量计算三极管共射放大器的放大倍数，动态输入电阻，输出电阻。2.2、重要知识点1、放大器中的直流电源为负载提供能量，同时为管子提供合适的偏置，使得在输入信号的整个变化范围内，管子都处于放大状态。2、放大器中的实际信号为交、直流共存，交流信号叠加在直流（静态）之上，不便分析。但管子工作在放大区（线性区）时，可利用线性电路的叠加定理将交、直流信号分开分析，直流信号在直流通路中分析，交流信号在交流通路中分析。3、图解法分析放大器最大不失真输出电压有效值Uom估算BBBVRCCVCCVQQCESUCEQUCEQUA、直接耦合放大电路空载时，交直流负载线重合，斜率为C1Rom1min{}2CEQCCCEQCESUUUVU,B、直接耦合放大电路带负载后，交直流负载线重合，但是Q点相对不8带负载时左移，且斜率变为C11//LLRRRom1min{}2CEQCCCEQCESUUUVU,CCVQCESUCEQU(//)CEQCQCLUIRRC、阻容耦合放大电路空载时，交直流负载线重合，斜率为C1Rom1min{}2CEQCCCEQCESUUUVU,D、阻容耦合放大电路带负载后，Q点不变，直流负载线斜率为C1R，但交流负载线斜率变为C11//LLRRRom1{}min2CCECQSQLEUUUIR,4、等效电路法分析放大器动态参数步骤：A、先画直流通路，估算静态工作点，并根据bebbTCQrrβUI，求出ber；B、判断管子静态，合适，则画交流通路，并将BJT用h参数模型代替；C、根据交流等效电路，求解Ri、Ro、Au。*注意：放大器输入电阻、输出电阻均指动态交流电阻Ri与信号源内阻无关，Ro与负载RL无关2.3、典型习题例1：电路和晶体管输出特性如图所示，静态时UBEQ=0.7V，用图解法分别求出空载和RL=3K时静态工作点和最大不失真输出电压有效值Uom。9分析：本题考察图解法分析直接耦合共射放大电路最大不失真输出电压有效值。无论带负载与否，输入回路不变，故静态基极电流IBQ不变，管子又工作在放大区，从而ICQ=βIBQ也不变，但是带上负载RL后，由于RL上也有直流电流，从而导致流过RC的电流变大，UCEQ=VCC–IRCRC减小。即带负载后，直接耦合放大电路的静态工作点，在输出特性曲线上向左移。解：先求IBQBBBEQBQBCQBQ10.720A152AVUIRKIIm①、当不带负载时，CQ12236CEQCCCUVIRVom1min{}2CEQCCCEQCESUUUVU,om15.3min{60.7126}22UV,②、当带上负载时，CQ621.53LCEQCCIVUVR由戴维南定理有6//1.5LCCLLCLCCCVVRVRRRKRRom1min{}2CEQCCCEQCESUUUVU,om0.712.3min3632{}2UV,CCVLR4mA12QQCESU6320A2mA10例2：如图电路中，设静态时ICQ=2mA,晶体管饱和管压降UCES=0.6V,分别求空载和带3K负载时电路的最大不失真输出电压有效值Uom各为多少？C1i+-uo+12V3KCCVCRuuCE0iC12QCESU62mAC2BR3KLR分析：本题考察图解法分析阻容耦合共射放大电路最大不失真输出电压有效值。由于耦合电容在直流中相当于开路，使得无论带负载与否，故静态工作点（IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ）不变，直流负载线斜率为-1/RC；只是不带负载时，交直流负载线重合，斜率均为-1/RC，带负载后，交流负载线斜率为-1/R’L。解：先求解静态（ICQ已知，只需求出UCEQ即可）CQ12236CEQCCCUVIRV①、不带负载时，om1min{}2CEQCCCEQCESUUUVU,om15.3min{60.7126}22UV,②、带上负载时，om1{}min2CCECQSQLEUUUIR,om0.713min21.5262{}UV,例3：如图电路中，晶体管的β=80，rbb'=100Ω，UBEQ＝0.7V,分别求空载和带3K负载Q点、Ri、Ro、Au、Aus？CCVCRbRLRsR分析：本题考察等效电路法定量分析直接耦合共射放大电路静态和动态参数。先画直流通路，求解静态Q点，若管子静态设置合适，处于放大区，再画交流等效模型电路，从而分析动态参数。特别注意：1）、求静态时，交流信号源Us置零（电压源置零，短路），RS要保留，由电路可知，be结正偏，故RS的直流压降为UBEQ=0.7V；2）、直接耦合放大电路带负载后，输入回路不变，IBQ、ICQ、UBEQ均不变，但UCEQ减11小，静态工作点向左平移；（带负载时，利用戴维南定理等效求UCEQ更简洁）3）、输入电阻Ri与信号源内阻无关，输出电阻RO与负载RL无关。解：画空载和带载时直流电路，并标出电流。+15V5KCCVCRbR56KsR3K3K1I2IBQICQICCVLRbR56KsR3K1I2IBQICQI15V++15V5KCCVCRbR56KsR3K1