模拟电子技术电子电路分析与设计.pdf

Ch01-02模拟电子技术电子电路分析与设计电子教案V1.0 Mi cr oel ectr oni cs Ci r cui t Anal ysi s and Desi gn洪52h)入(4h)2Chapter 9 Ideal Oper ati onal Ampl i fi er s and Op-Amp Ci r cui ts(4h)i poi ar Juncti on Ir ansi storChapter基础、重点章(10h)Chapter 6 Basi c BJT Ampl i fi er sChapter 2 Di ode Ci r cui ts(4h)/Chapter 3 The Fi el d-Effect Tr ansi stor1 Chapter 4 Basi c FET Ampl i fi er s(4h)(4h)运放 内部电路(6h)Chapter 7 Fr equency Response较独立的分析任务(8h)(8h)Chapter 8 Output S tages and Power久mpl迨er s2Chapter 10 Integr ated Ci r cui t Bi asi ng and Acti v e Loads2Chapter 11 Di ffer enti al and Mul ti stage Ampl i fi er s2chapter 13 OpCIattUl i al Al l i pl i fi ui Ci i i ui ts2chApi OF 14 NuulUeal Effeitb iu Operational Ampli行cr Circuits2Chapter 12 Feedback and S tabi l i ty2Chapter”Appl i cati ons Desi gn of Integr ated Ci r cui ts2二极管及其电路、分析Chi.S emi conductor Mater i al s and Di odes1.1 S emi conductor Mater i al s and Pr oper ti es1.2 The PN Juncti on1.3 Di ode Ci r cui ts-DC Anal ysi s and Model s1.4 Di ode Ci r cui ts-AC Equi v al ent Ci r cui t1.5 Other Di ode TypesCh2.Di ode Ci r cui ts2.1 Recti fi er Ci r cui ts2.2 Zener Di ode Ci r cui ts2.3 Cl i pper and Cl amper Ci r cui ts2.4 Mul ti pl e-Di ode Ci r cui ts2.5 Photodi ode and LED Ci r cui ts问题1:二极管（PN结）主要特性是什么？其工程描述方法?问题2:二极管电路（非线性）的分析方法?最常用的是？问题3:常用的二极管电路及用熊算31.1 S emi conductor Mater i al s and Pr oper ti es1.1.1 Intr i nsi c S emi conductor sVal ence el ectr ons1.1.2 Extr i nsi c S emi conductor s1.1.3 Dr i ft and Di ffusi on Cur r ents1.1.4 Excess Car r i er s-S emi conductor Mater i al s原子结构简化模型S i l i con(S i),ger mani um(Ge),gal l i uui 漂移否I内电场阻止多子扩散一 是最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。精选课件12PN结的单向导电性1.2.2 Rev er se-Bi ased pn Juncti on1.2.3 For war d-Bi ased pn Juncti on只有在外加电压时才 定义：加正向电压，简称正偏扩散漂移大的正向扩散电流（多子）低电阻力正向导通扩散与漂移的动态平衡将 加反向电压，简称反偏漂移,扩散很小的反向漂移电流（少子）高电阻力反向截止13 精选课件1.2.3 For war d-Bi ased pn Juncti onS pace-char ge r egi on（Depl eti on r egi on）Pn Bui l t-i n potenti al bar r i er（九）I Ther mal equi l i br i um:（几i）=Densi ty gr adi entDepl eti on r egi on i s r educed,l ow r esi stance.x Major i ty car r i er s fl ow acr oss PN juncti on mor e easi l y.，DF ,DR，曲三岛一DR，DF外加正向偏置电压V%excess car r i er s精选课件141.2.2 Rev er se-Bi ased pn Juncti on1.Depl eti on r egi on i s i ncr eased,hi gh r esi stance.2.Major i ty car r i er s cannot cr oss the juncti on.3.Mi nor i ty car r i er s sweep acr ossPN easi l y.But:ZDF ZDR,iR=ZDR p 0S wi tchi ng Char acter i sti csVar actor Di ode4.Juncti on Capaci tanceDepl eti on Layer Capaci tance 腺，-char ges T（若/较高？）用来描述势垒区的空间电荷随外加电压变化 而变化的电容效应-势垒电容Cj1+弓Vbi-bui l d-i n v ol tageKJ精选课件151.2.4 Ideal Cur r ent-V ol tage Rel ati onshi p伏安特性曲线（对应图解法）PN结方程（理论计算仿真）PN结（二极管）特性描述方法1.2.5 pn Juncti on Di ode Temper atur e Effect Br eakdown Vol tage S wi tchi ng Tr ansi enta+Vd+vdI高速开关管铁封二极管开关二极管 如IN4148 稳压二极管ci r cui t symbol问题1:二极管（PN结）主要特性 是什么？其工程描述方法？Photo of r eal di ode精选课件二极管的伏安特性）vth=o.5v（硅）rth=o.i v（褚）硅：0.1|i i A;错：10|i i A注A息1.死区电压（门坎电压）2,反向饱和电流（J好）3.PN结方程（近似），反向击穿特性精选课件181.2.5 pn Juncti on Di ode温度升高时：正向特性曲线向左移动温度正向压降2.5mV温度对二极管特性曲线 的影响示意图反向特性曲线向下移动温度Ti oc,反向电流T 一倍精选课件1.2.5 pn Juncti on Di ode Br eakdown Vol tage I PN结的反向击穿反向击穿/br _ 0 0D S wi tchi ng Tr ansi entWhen for war d-bi as,excess car r i er i s stor ed i n both r egi ons.When swi tchi ng fr om for war d to r ev er se,i t need ti me to r emov e.S tor age ti me ts Tur n-off ti me t./、.斗士 r雪崩击穿 倍增效应V、i齐纳击穿-11-P N劣。哦3效应_/精选课件 _、S wi tchi ng Tr ansi entPN结电容用来描述势垒区的空间 电荷随外加电压变化而变 化的电容效应势垒电容CBPN;:e:;:;:!图2.1.9势垒电容与外加电压关系多数载流子的扩散运动是 形成扩散电容的主要因素1.2.5 pn Juncti on Di ode二极管的主要参数,咱 L最大整流电流4极限.2.最高反向工作电压腺乂直流 3.反向电流/r4.极间电容Cd父流5.最高工作频率/m图2.2.3楮二极管2Api5的伏安特性精选课件221.5 Other Di ode Types1.5.1 S ol ar Cel l1.5.2 Photodi ode1.5.3 Li ght-Emi tti ng Di ode1.5.4 S chottky Bar r i er Di ode Zener Di ode)ao-o kao-ok+ao-k反向截止状态 少子漂移电流特殊材料 正向导通发光 导通电压较大金属一N开关速度高-良|-反向击穿状态阅读资料，不做要求。但必须掌握“齐纳二极管”变容二极管 反向截止状态 利用势垒电容 见 1.2.2 Rev er se-Bi ased.Var actor Di ode.问题1:二极管（PN结）主要特性是痴祚其工程描述方法?231.3 Di ode Ci r cui ts-DC Anal ysi s and Model s1.3.0 Ideal Di ode1.3.1 Iter ati on and Gr aphi cal Anal ysi s techni ques1.3.2 Pi ecewi se Li near Model1.3.3 Computer S i mul ati on and Anal ysi s1.3.4 S ummar y of Di ode Model s1.4 Di ode Ci r cui ts-AC Equi v al ent Ci r cui t1.4.1 S i nusoi dal Anal ysi s1.4.2 S mal l-S i gnal Equi v al ent Ci r cui t问题1：二极管（PN结）主要特性是什么？其工程描述方法？问题2:二极管电路（非线性）的分析方法?最常用的是？.精选课件 1.3.4 S ummar y of Di ode Model s；丁 vd；t vd，D根据不同的工作条件和要求，在分 析精度允许的条件下，采用不同的模 型来描述非线性元器件的电特性。非线性分析方法（PN结方程，复杂）图解分析方法（麻烦）理想/实际/等效电路分析方法（转换为线性）理想模型折线模型 恒压降模型“BR硅二极管的 伏安特性2015105/)/m A0.2 0.4 0.6 0.8一一万，D折线模型CJ小信一一0D号模型iI A，d/40-30-20-10 0I-10-20-30-40zd 久 AvD/VA/ddBA%T-O0 7D D个问题2:二极管电路（非线性）的芳梆方法?最常用的是?25L3J Iter ati on and Gr aphi c1nA例1：已知伏安特性，求0、A。I联立求解,非线性：针名J可得/、/D1.21.00.80.40.2 0.4 0.6 0.8 1.0静态工作点Q图解法关键 z=画直线 刀又称为负载线图解法0直线与伏安特性的 交占八、r vd=.D=K/A=l mA I/D=(Vx-vD)/7?=0.9mA解i Tp 0.95mA r 二-、问题 1：匕=l OVsi n问题2:在D正向导通，则为b%=07V?问题3:可否用叠楣懈求八曲和心d?27 141 S i nusoi dal Anal ysi s例2:已知伏安特性，求h、/DoF0Po.7VZD 0.95mA匕=10V,匕=l Vsi ncotR=10kQViR=10kQ 4+|-=-o外一+UdD动态分析，d=，d+A，d静态分析+V1iovT+Kd立叠加原理“0,_ Avd d _ TV Ad5+C)R o-，D问题3:可否用叠加原理求A，d和人彩?u+28 精选课件141 S i nusoi dal Anal ysi s小信号模型二极管工作在正向特性的某一小范围内时 正向特性可以等效为：微变电阻 0=9?Ad根据得Q点处的微变电导Q 一匕 2amV_ 2p_。一七常温下（T=300K）特别注意：小信号模型中的微变电阻心与静态工作点。有关。该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且城吟。精选课件（.b/以 一t写 1 K4a29 141 S i nusoi dal Anal ysi siD/m A例2:已知伏安特性，求、玲。Fj=10V,匕=l Vsi ncotVi+R=10kQ-o+Ud静态分析斗=0+Vi iov TR=10kQH=t/g+Kd4=/口十八4)=0.95mA+0.l mAsi nd 0.4%=%+A20.7丫01.21.00.80.2 0.4 0.6 0.8 1.0 ud/V叠加原理小信号模型（小信号等效电路）D动态分析匕=0+立）RAz,d+ud又R，D+Aud+5030141 S i nusoi dal Anal ysi s例3:（小信号分析）例2中求八曲。Fj=10V,v l Vsi ncot解题步骤:Vi+R=10kQ/-o+UdD+()RAz,d+ud0静态分析（令匕=0）由恒压降模型得+iovT/pO.7V;30.93m限（2）动态分析（令匕=0）由小信号模型得R=10kQ!&H=+：KD Y31 141 S i nusoi dal Anal ysi s模型分析应用举例 直流通路、交流通路、静态、动态等小信号工作情况分析 概念，在放大电路的分析中非常重要。(1)求输出电压%的交流量和总量；(2)绘出”的波形。，d 卜,Id 融图示电路中，匕d=5V,A=5k。，恒压降模型的嘘=0.7V,vs=0.1si nVo解得:J+%=4.3+00994si n.%1.3.2 Pi ecewi se Li near Model问题：二极管状态判断方法?大信号模型：将指数模型分段线性化，得到二极管特性的等效电路。理想模型图2.4.1聊侬（a）VI雌 b）怏福恒压降模型(a)图2.42恒压降模型（a）（b）性研折线模型住）图24.3折或模型（a）LI雎（b）假砖yD=o.7v（硅）yD=o.2v（错）.。葡 问题2：二极管电路（非线性）B细析方法?最常用的是？33 2.模型分析法应用举例(2)静态工作情况分析(a)/d=10V 时理想模型恒压模型折线模型(b)&d=1V 时理想模型K=ov(b)RD+d,(A=10kQ)(a)图2.45例24.1的电路(a)简单二极管电路(h)习惯酰恒压模型折线模型QO4 A精选课件 34 1.3.4 S ummar y of Di ode Model s；丁 vd；t vd，D根据不同的工作条件和要求，在分 析精度允许的条件下，采用不同的模 型来描述非线性元器件的电特性。非线性分析方法（PN结方程，复杂）图解分析方法（麻烦）理想/实际/等效电路分析方法（转换为线性）理想模型折线模型 恒压降模型“BR硅二极管的 伏安特性2015105/)/m A0.2 0.4 0.6 0.8一一万，D折线模型CJ小信一一0D号模型iI A，d/40-30-20-10 0I-10-20-30-40zd 久 AvD/VA/ddBA%T-O0 7D D个问题2:二极管电路（非线性）的芳梆方法?最常用的是?351.3.2 Pi ecewi se Li near Model（状态判断）二极管分析方法小结小信号模型和叠加原理精选课件特殊情况：求人为（波动）口 a36 二极管分析方法小结（状态判断）例4:习题244试判断图题244中 二极管导通还是截止，为什么？习题243电路如下图所示,判断D的状态n精选课件37Ch2.Di ode Ci r cui ts2.1 Recti fi er Ci r cui ts2.1.1 Hal f-Wav e Recti fi cati on2.1.2 Ful l-Wav e Recti fi cati on2.1.3 Fi l ter s,Ri ppl e Vol tage and Di ode Cur r ent2.1.4 Detector s2.1.5 Vol tage Doubl er Ci r cui t分析任务：求为、rD目的1：确定电路功能，即信号匕传递到%,有何变化？目的2:判断二极管D是否安全。(1)Cl i pper and Recti fi er Ci r cui ts2.3.1 Cl i pper s(2)Recti fi er and Pr eci si on Recti fi er2.1.1 Hal f-Wav e Recti fi cati on2.1.2 Ful l-Wav e Recti fi cati on9.5.6 Nonl i near Ci r cui t Appl i cati on(3)带有电容的二极管电路(4)Zener Di ode Ci r cui ts2.2 Zener Di ode Ci r cui ts2.3 Cl i pper and Cl amper Ci r cui ts2.4 Mul ti pl e-Di ode Ci r cui ts2.5 Photodi ode and LED Ci r cui ts问题2:二极管电路（非线性）的分析方法?最常用的是?问题3:常用的二极管电路及功育盘课件(1)Cl i pper and Recti fi er Ci r cui ts假设D截止开路，则h=匕 理想模型：0 9 D导通今0=0Vj I|电路正常工作基本条件：%0（腺（阿）畲却精选课件47(3)带有电容的二极管电路2.1.4 Detector s2.1.3 Fi l ter s,Ri ppl e Vol tage and Di ode Cur r ent2.3.2 Cl amper s2.1.5 Vol tage Doubl er Ci r cui t精选课件精选课件492.1.3 Fi l ter s Ri ppl e Vol tage and Di ode Cur r ent当*(354时，VO=(1L2)V2电容滤波的特点A.二极管的导电角0，DD义,B分析任务：求为、iD目的1：确定电路功能，即信号匕传递到心,有何变化?目的2:判断二极管D是否安全。U瓠 问题3：常用的二极管电路监效能?Q+VoOQ3.4二极管基本电路及其分析方法讲课思路3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法图解分析2例-导出小信号模型(4)小信号模型(6)小信号工作情况分析3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法1.二极管片/特性的建模2.模型分析法应用举例(1)整流电路P印工工作盾现力所-(3)限幅电路(4)开关电路(5)低电压稳压电路FT 布肉工作盾况力神(1)理想模型(2)恒压降模型(3)折线模型F J日|奠基-(2)静态工作情况分析 二极管状态判断方法小结精选课件59