模拟电路基础笔记 一、二极管 半导体 有些材料的导电性能结余导体和绝缘体之间,而且电阻不随问题的增加而增加,反而随温度的增加而减小,这种材料称为半导体。导电率为
~
.m;常用的半导体材料包括:素半导体,入硅(Si)、锗(Ge);化合物半导体,如砷化镓(GaAs);掺杂或制成其他化合物半导体材料,如硼(B)、磷(P)、铟(In)、锑(Sb). 半导体特性:热敏特性(纯锗),光敏特性(硫化镉光敏电阻),掺杂特性N型半导体:在本征半导体如(硅,锗)中掺入微量五价素,入砷,锑,磷等,可形成N型半导体。这种半导体主要靠电子导电。P型半导体:再本征半导体(硅,锗)中掺杂微量三价素,如铟,硼或铝,形成P型半导体。靠空穴导电PN结:把P型半导体和N型半导体结合,在P区和N区交界面的薄层区,一边带正电一边 是负电,这个薄层区称作PN结。薄层区两边形成电位差。硅材料制成的PN结电位差为0.5~0.7V,锗材料制成的PN结电位差为0.2~0.3V。PN结截止状态:PN结加反向电压时,回路中反向电流非常小,几乎等于零;PN结导通状态:PN结加正向电压,回路中将产生一个较大电流。一般而言PN结压降,硅材料为0.5~0.7V;PN结反向击穿电压:反向电压增大到某一值,PN结将被击穿。
P型和N型两块半导体之间构成一个电容量很小的电容,叫做极间电容,由于电容的容抗随着频率的增高二减小,所以PN结工作于高频时,高频信号容易被极间电容反馈二影响PN结工作。二低频或直流下工作,极间电容对此阻抗很大,股部影响PN结的工作性能。 2. 二极管电路 二极管整流电路 作用是将交流电转换成直流电
uo1只输出正半周期的单向脉动性直流电压 二极管串联限幅电路 限幅就是完成削去波形某一部分的电路,利用他对脉冲的波形进行变换或整形。
二极管并联限幅电路
二极管隔离电路
三只二极管中正极点位最高的先导通,VD1先导通,然后A点点位钳位在4.7(5V-0.3V)上。而VD2,VD3则不再导通。 二极管简单稳压电路 R限流保护电阻,四只串联二极管的压降基本不变,则A点电压保持基本不变(4*0.7)
稳压二极管 二极管如果工作在反向击穿区,当反向电流的变化量
I 较大时,二极管两端相应的电压变化量
U 却很小,说明其具有稳压特性 击穿并不意味着二极管损坏,只要在外电路上CIA去适当的限流措施,可以保证二极管处理击穿区而不至于损坏。
典型稳压管稳压电路
=
–
.当输入电压U增大时,输出电压
将上升,使稳压管ZD的反向电压略有增加,随之流过稳压管ZD的电流增加,于是
,限流电阻R上的压降将增大,是的
增量的大部分压降再R上。 二、三极管 三极管结构发射极:e,基极:b,集电极:c。发射极与基极间的PN结称为发射结;集电极与基极间的PN结称为集电结。NPN型三极管:两边是电子导电的N型区,中间是空穴导电的P型区。NPN型的发射极箭头向外PNP型三极管:略
2.放大 三极管放大作用:发射结加正向电压,集电结加反向电压,并且反向电压要高于正向电压两倍以上。 3.输出特性曲线 基极电流
为常数,输出电路(集电极电路)中的集电极电流
与集-射极电压
之间的关系曲线。 截止区:
<=0的区域成为截止区。当发射结反向偏置时,发射区不再向基区注入电子,三极管截止,在截止区,三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态
放大区:
一定时,Ic不随着Uce的而变化。在放大区,三极管发射结正向偏置,集电结反向偏置。 饱和区:当Uce较小时,三极管的集电极Ic基本不随着基极的电留Ib而变化。一般认为,
,即
=0时,三极管达到临界饱和状态。 3.电路 共发射极放大电路
单管共发射极放大电路
电阻:是三极管VT的基极偏置电阻,为VT提供合适的静态工作电流。电阻
: 是三极管VT的集电极负载电阻,其作用是为VT的集电极提供直流工作电压,将VT的集电极电流的变化转换为集电极电压的变化,然后传送到放大电路的输出端。电容
,C1是输入耦合电容,C2为输出耦合电容,主要起耦合信号的作用,可以让交流信号通过,而不让直流信号通过。电容
为电源滤波电容,对直流电压Vcc进行滤波。 多级放大电路 多级放大电路一般由前置级和功放级两部分组成。前置级由若干个放大电路组成,主要用作电压放大,以将微弱的输入电压放大到足够的幅度,然后推动功放级工作。功放级主要用以输出负载所需要的的功率。 再多级放大电路中,每两个单级放大电路之间的连接方式叫做耦合,实现耦合的电路称为级间耦合电路,其任务是将前级信号传送到后级。
三、场效应管放大信号 场效应管(Field Effect Transistor ,FET)可利用电场效应来控制电流,参与导电的只有一种极性载流子,场效应管也成单极性三极管。 1.结构源极S:对应三极管的E极;栅极G(对应三极管B极),漏极D(对应C极)。原理:场效应管事电压控制器件,他的输出电流取决于输入电压的大小,基本上不需要信号源提供电流,所以他的输入阻抗很高。特点:场效应管具有开关速度快、高频性好、热稳定性好、功率增益大、噪音小等优点。分类:结型场效应管、绝缘栅场效应管。
2.结型场效应管 很薄的N型区作为电流的通路,称为导电沟道。栅极G是来控制流过沟道的电流大小的。 当反向电压
变大时,耗尽层将边宽,导电沟道的宽度相应的减少,是沟道本身的电阻值增大。于是漏极电流Id将减小。
3.绝缘栅场效应管 结型场效应管的输入电阻是PN结的反向电阻,可达
以上,为了进一步提高其输入电阻,研制了一种G极与D,S极完全绝缘的场效应管,称其为绝缘栅场效应管。他是由金属(M)作电极,氧化物(O)作绝缘层和半导体(S)组成的金属-氧化物-半导体场效应管。所以被称为MOS管。绝缘栅场效应管利用
来控制 感应电荷 的多少,以改变由这些 感应电荷 形成的导电沟道的情况,达到控制漏极电流的目的。当
=0时,漏源之间已存在导电沟道,则称为耗尽型绝缘栅场效应管。当
=0时,漏源之间不存在导电沟道,则称为增强型绝缘栅场效应管。 N沟道增强型MOS管结构结构:一块掺杂弄滴较低的P型硅片做衬底,其表面覆盖一层二氧化硅的绝缘体,再在二氧化硅层刻出两个窗口,通过扩散形成两个高掺杂的N区(N+),分别引出源极S和漏极D。
原理:N沟道耗尽型MOS管在制作过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺杂大量正离子,因此即使栅极不加呀(Ugs=0),由于静电感应,这些正离子产生的电场也能在P型衬底中感应出足够多的负电荷,形成反型层,从而产生N型的导电沟道。给栅极加正电压(Ugs>0),沟道变宽,Id增大。
四、集成电路 集成电路按功能分:模拟集成电路—>用来产生、放大和处理各种模拟电信号;数字集成电路—>用来生产、放大、处理各种数字电信号。模拟信号:指幅度随时间连续变化的信号。如人对着话筒讲话。音频信号就是模拟信号数字信号:时间上和幅度上离散取值的信号。如电报电码信号。、 滤波器:滤波器是一种选频电路,他能使指定频率范围内的信号顺利通过,且衰减很小,而对其他频率的信号加以抑制,使其衰减。 五、功率放大器 按照三极管静态工作点的不同设置,功率放大电路主要分为:甲类(A)、乙类(B),甲乙类(A B)、丙类(C)功率放大器。常见的低频功放电路有OTL、OCL、BTL。 六、正弦波震荡电路 震荡电流:把开关扳倒电池组,给电容充电,稍后再扳倒线圈另一边,让电容器放点。会看到电流表的指针左右摆动,表明电路中产生了大小和方向做周期性变化的交变电流,把这样的交变电流叫做震荡电流
震荡电路中无阻尼自动震荡的周期和频率叫做震荡电路的固有周期和固有频率在自由震荡中,如果没有能量损失,震荡应该持续下去,震荡电流的振幅应该保持不变,这种震荡就做无阻尼震荡,也叫等幅震荡。 七、无线电 无线电波:电磁波是看不见的电场和磁场相互转换的一种运动形式,他不需要导线进行传播,所以称为无线电波电磁波:如果在空间某处存在不均匀变化的电场,就会在临近的空间引起变化的磁场,这个变化的磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场,接着又在更远的空间引起新的变化的池昌。这样由近及远的传播就形成了电磁波。
分类:地波:沿着地球表面空间传播的无线电波。因为波的衍射特性,当波长大于或相当于障碍物尺寸时,波可以绕道障碍物后面。地面障碍物一般不大,长波能很好的绕过他们,中波也可以,短波和微博不行。天波:依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。再地球表面大气层中,再50km到几百千米的范围内,一部分中性气体分子由于受到太阳光的照射而发生电离,分解为带正电的离子和自由电子,这层叫电离层。电离层对于长度小于10m的微波,能够穿透,飞翔宇宙;对于长度唱过3000m的长波,电离层基本吸收。对于中波和短波,波长越短,电离层对他吸收的越少反而反射的越多。电离层不稳定,夜晚电离度比白天低,因此电离层对中波的吸收减弱。直线传播:微波也叫超短波,传播方式类似光纤=线,直线传播。能量损耗小,接收信号较强,电视雷达一般都是微波。远距离传播需要中继站。
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