模电ppt概念总结_电功率概念总结

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 周期信号的频谱由直流分量、基波分量和无穷多项高次谐波分量所组成，频谱表现为一系列离散频率上的幅值，随着谐波次数的递增，幅值逐渐减小。

 运用傅里叶变换可将非周期信号表达为一连续频率函数形式的频谱，它包含了所有可能的频率(0＜)成分。

 非周期信号随角频率上升到一定程度，其频谱函数总趋势是衰减的。选择适当的截止角频率时，不会影响信号的特性，通常把保留的部分称为信号的带宽。

时间连续、数值连续信号：模拟信号 时间离散、数值离散信号：数字信号

 “隔离”放大，即放大电路的输入与输出电路(包括供电电源)相互绝缘，输入与输出信号之间不存在任何公共参考点。

放大电路的频率响应所指的是，在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应

电压增益20lgAV电流增益20lgAI功率增益10lgAP dBdBdB

VjAVjoVijAVAV  为信号的角频率，AV()表示电压增益的模与角频率之间的关系，称为幅频响应；而()表示放大电路的输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系，称为相频响应，二者综合起来可全面表征放大电路的频率响应。

增益下降3dB的频率点，其输出功率约等于中频区输出功率的一半，通常称为半功率点

 把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽，即

BWfHfL

 fH是频率响应的高端半功率点，也称为上限频率，而fL则称为下限频率。

 理论上许多非正弦信号的频率范围都延伸到无穷大，而放大电路的带宽却是有限的，并且相频响应也不能保持常数。基波增益较大，而二次谐波增益较小，于是输出电压波形产生了失真，这叫作幅度失真。

 当放大电路对不同频率的信号产生的相移不同时，也产生失真，称为相位失真。 幅度失真和相位失真总称为频率失真，它们都是由于线性电抗元件所引起的，所以又称为线性失真。

当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，这个空位叫做空穴

电子和空穴都要从浓度高的地方向着浓度低的地方扩散。

 半导体中的离子虽然带电，但由于物质结构的关系，它们不能任意移动，因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，集中在P区和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是PN结。

 在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此空间电荷区有时又称为耗尽区。扩散越强，空间电荷区越宽。

 漂移运动的结果是使空间电荷区变窄，其作用正好与扩散运动相反。 当漂移运动达到和扩散运动相等时，便处于动态平衡状态。

 N区的电位要比P区高，高出的数值用V0表示，这个电位差称为接触电位差，一般为零点几伏。

又把空间电荷区称为势垒区  少数载流子由本征激发产生，其数值决定于温度，几乎与外加电压VR无关。在一定温度T下，由于热激发而产生的少数载流子的数量是一定的，电流的值趋于恒定，反向电流IR就是反向饱和电流，用Is表示。

iDISeIS eVDVTVDqkT11

 雪崩、齐纳击穿过程是可逆的，当加在PN结两端的反向电压降低后，PN结可以恢复原来的状态。但要求反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率，超过了就会因为热量散不出去而使PN结温度上升，直到过热而烧毁，这种现象就是热击穿。

二极管的参数

1.最大整流电流IF：长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。

2.反向击穿电压VRR：反向击穿时的电压值。一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半。

3.反向电流IR：未击穿时的反向电流，值愈小，单向导电性愈好。4.极间电容：(1)势垒电容CB；

(2)扩散电容CD

硅管的门坎电压Vth约为0.5V；锗管的Vth约为0.1V

恒压降模型

 基本思想是当二极管导通后，其管压降认为是恒定的，且不随电流而变，典型值为0.7V。不过，这只有当二极管的电流iD近似等于或大于l mA时才是正确的。

齐纳二极管又称稳压管

Vz表示反向击穿电压，即稳压管的稳定电压

 光电二极管

 器件的PN结在反向偏置状态下运行，反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流与照度成正比，灵敏度的典型值为0.1A/lx数量级。

 场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。

 发射极的总电流与发射结的电压vBE成指数关系

iEIESeiCiEVBE/VT1

式中VT为温度的等效电压kT/q，IES为发射结的反向饱和电流，它与发射区和基区的掺杂浓度、温度等因素有关，也与发射结的面积成比例。

iEiCiBiCiE1iE1iB

iCiEiEiCiBiCiE1iE1iB

基区宽度调制效应

 由共射极电路可知，vCE= vCB + vBE，当vCE增加时，由于vBE变化较少(例如硅管的vBE为0.7V左右)，故vCB(集电结反向偏压)随之增加。

 vCB的增加使集电结的空间电荷区的宽度增加，致使基区有效宽度减小，这样在基区内载流子的复合机会减少，使电流放大系数增大，在iB不变的情况下，iC将随vCE增大，特性曲线向上倾斜，这种现象称为基区宽度调制效应。

vo(vce)与vi相位相反，称为放大电路的反相作用，共射极放大电路又叫做反相电压放大器。

饱和现象的产生是由于工作点上移，使vCE减小到一定的程度后，集电结收集载流子的能力被减弱，发射极发射有余，而集电极收集不足。BJT工作在饱和状态时的管压降称为饱和压降，对硅管可取0.3V，对锗管取0.1V

 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路。

 模拟集成电路一般是由一块厚约0.2-0.25mm的P型硅片制成，称为基片。基片上可以做出包含有数十个或更多的BJT或FET、电阻和连接导线的电路。

在模拟集成电路中，电流源是一种广泛地使用单元电路，它为放大电路提供稳定的偏置电流，或作放大电路的有源负载。

镜像电流源

当BJT的较大时

当不够大时，IC2与IREF就存在一定的差别，为了弥补这一不足，接入T3。

 镜像电流源电路适用于工作电流较大(mA)的场合，若需减少IC2的值(A)，要求R的值很大,这在集成电路中难以实现。

微电流源

由于VBE的数值小,故用阻值不大的Re2即可获得微小的工作电流VBE1VBE2VBEIE2Re2IC2IE2 VBERe2 由于电流源具有直流电阻小，而交流电阻很大的特点，在模拟集成电路中，常把它作为负载使用，称为有源负载

 电流源的交流电阻很大，在共射电路中，可使每级的电压增益达103甚至更高。 电流源亦常用作射极负载。

差分式放大电路

AVD是差分式放大电路的差模电压增益

voAVDvi1vi2

基本差分式放大电路

 零点漂移(简称零漂)：当放大电路的输入端短路时，输出端还有缓慢变化的电压产生。

 在直接耦合多级放大电路中，当第一级电路的Q点稍有偏移时，其输出电压将发生微小的变化，并会被逐级放大，使电路输出端产生较大的漂移电压。

 当漂移电压的大小可以和信号电压相比时，就无法分辨是信号电压还是漂移电压，严重时漂移电压甚至把有效信号电压淹没了。 在差分式电路中，温度变化和电源电压的波动都会引起两管集电极电流和集电极电压相同的变化，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号，由于电路的对称性和恒流源偏置，可使输出电压不变，从而抑制了零点漂移。

IC1的增加量等于IC2的减小量，所以流过恒流源的电流I0不变

 当从两管集电极作双端输出时，其差模电压增益与单管放大电路的电压增益相同，即

AVD vovvo22vRo1o1cvidvi1vi22vi1rbe

 当集电极c1、c2两点间接入负载电阻RL时

AVD'RL'rbeRL'Rc||RL2

 如输出电压取自其中一管的集电极(vo1或vo2)，则称为单端输出。 由于只取出一管的集电极电压变化量，所以这时的电压增益只有双端输出时的一半,即

 当放大电路的输入电路有一端接地，即vi1=vid，vi2=0，这种输入方式称为单端输入。两电路中作用于be结上的信号分量基本上一致，即单端输入时，电路的工作状态与双端输入时近似一致。如r0足够大，由双端输出时，其差模电压增益与双端输入近似一致，其他指标也与双端输人电路相同

 单端输出的共模电压增益表示两个集电极任一端对地的共模输出电压与共模输入信号之比，即

AVC112roAVC1

voc1vRcoc2vicvicrbe12rorbe,1  ro越大，即恒流源Io越接近理想情况，AVC1越小，说明它抑制共模信号的能力越强。Rc2ro共模抑制比

放大电路差模电压增益AVD与共模电压增益AVC之比的绝对值

KCMRAVDAVCKCMR20lgAVDdBAVC

双端输出共模电压增益AVC0，其共模抑制比KCMR将是一个很大的数值。

KCMR1若从单端输出 AVD1roAVC1rbe

AVD2vo21gmRdvid2

iC1和iC2与vid关系的传输特性

 扩大传输特性的线性工作范围，可在两管发射极上分别串接电阻Rel=Re2=Re来改善，利用Re的电流负反馈作用，使传输特性曲线斜率减小(即gm减小)，线性区扩大，如图中的虚线所示。

输入失调电压VIO

 实际上，差分输入级很难做到完全对称，通常在输入电压为零时，存在一定的输出电压。

 在室温(25℃)及标准电源电压下，输入电压为零时,为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做输入失调电压VIO。

实际应用时，失调电压为输入电压VI=0时，输出电压VO折合到输入端的电压的负值，VIO=-(VO|VI=0)/AVO

输入偏置电流IIB

 任何电阻即使不与电源接通，其两端仍有电压，这是由构成传导电流的自由电子随机的热运动而引起的。在某一瞬时向一个方向运动的电子有可能比向另一个方向运动的电子数目为多，这一电流流经电路就产生一个正比于电路电阻的电压，称为热噪声电压。

反馈就是在电子系统中把输出回路的电压或电流馈送到输入回路的过程。

 通过外接电路元件来实现反馈,称为外部反馈。

Re两端的压降只反映集电极电流直流分量Ic的变化，称为直流反馈

Re两端的压降同时反映了集电极电流交/直流分量，对交流信号亦起反馈作用，称为交流反馈。

放大电路有四种类型，即电压放大、电流放大、互阻放大和互导放大

(1)电压串联负反馈；(2)电流并联负反馈；(3)电压并联负反馈；(4)电流串联负反馈

 在判断电压反馈时，根据反馈信号与输出电压所成的比例关系，设想将放大电路的负载RL两端短路，短路后如使vF =0(或iF=0)，就是电压反馈。

 比较简便的判断方法就是将负载RL开路，致使iO=0，从而使iF =0，即由输出引起的反馈信号消失了，从而确定为电流反馈。

信号为电流源is，假设内阻Rs很高，故略去。在静态情况下，is =0(开路)IB

VCEVBEVCERfRf

1AF1AFA

即引入反馈后，增益增大了，这种反馈一般称为正反馈。

1AF ：反馈深度

 负反馈对放大电路性能的改善与反馈深度有关。

Xi0 VaVOAVbFVO

环路增益

 1.2.3.4.5.负反馈虽然使放大电路的增益下降，但能从多方面改善放大电路的性能。提高增益的恒定性 减少非线性失真 抑制反馈环内噪声 扩展频带

对输入电阻和输出电阻的影响 VbVaAF

反馈很深时

1AF1AF XoXiA11AFF

放大电路增益只决定于反馈网络，而与基本放大电路几乎无关。反馈网络一般是由一些性能比较稳定的无源线性元件(如R、C等)所组成，因此引入负反馈后增益恒定。

提高增益的恒定性

AFA1AFdAFdA1AF2dAF1dA1AFAAF

减少非线性失真

反馈放大电路的增益近似为，与基本放大电路(开环)的增益几乎无关，电压放大电路的闭环传输特性曲线可近似为一条直线

为了提高电路的信-噪比，增加一无噪声的增益为AV2的前置级，整体电路加一反馈系数为

FV的反馈网络 

则

S|Vs|VoVsVn|AV2|N1AV1AV2FV1AV1AV2FV|Vn| AV1AV2AV1

扩展频带

放大电路的高频响应

AjAM1jH

反馈网络的反馈系数与频率无关的实数F AFjAjAM1AMF1FAj1jH1AMF

上限角频率变为HFH1AMF，LFL1AMF  下限角频率变为对输入电阻的影响

 在反馈电路中，不论取样对象（）如何，其输入电阻取决于反馈网络与基本放大电路输入端的连接方式。

 在串联负反馈的情况下，由于在输入回路中彼此串联，且极性相反，其结果导致输入电流的减小,从而引起输入电阻Rif比无反馈时的输入电阻Ri增加。反馈愈深，Rif增加愈甚。

 并联负反馈的情况下，由于输入电流的增加，致使Rif减小。反馈愈深，Rif减小愈多。

对输出电阻的影响

 电压串联负反馈能维持闭环电压增益基本恒定，电压并联负反馈能维持闭环互阻增益基本恒定。当输入电压或电流一定时，它们的输出电压都趋向于维持恒定。输出电压恒定与输出电阻低是密切相关的。输出电阻Rof比无反馈时的输出电阻Ro小。反馈愈深，输出电阻减小愈多。

 电流串联负反馈能维持闭环互导增益基本恒定；电流并联负反馈能维持闭环电流增益基本恒定。

当输入电压或输入电流一定时，它们的输出电流趋向于维持恒定。输出电流恒定与输出电阻高是密相关的。反馈愈深，输出电阻将增加愈多。

分析方法

 从工程实际出发，先讨论在深度负反馈的条件下，近似计算反馈电路的增益，然后用小信号模型分析法分析。

 在深度负反馈的条件下，反馈信号与输入信号接近相等，或者说基本放大电路净输入信号减小到几乎为零：

称做运放两输入端的虚假短接或称虚短 因运放的输入电阻很高(如1M以上)，则有Iid0，叫做运放两输入端的虚假断路或称虚断。

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