5讲义(频率响应)《模拟电子技术基础》童诗白,华成英南京理工大学
模拟电子技术基础(第四版)第五章 童诗白主编
Fundamentals of Analog Electronics
华成英、童诗白 主编
—多媒体教学课件
华北科技学院 电子信息工程学院
主讲人:林亭生
第5章 放大电路的频率响应
重点:
1.频率响应的基本概念、波特图。 2.晶体管(场效应管)的高频等效模型
(混合模型)。 3.单管放大电路的频率响应。 4.多级放大电路的频率响应。
小结
(1)电路的截止频率决定于电容所在回路的时间 常数τ ,即决定了fL和fH。
(2)当信号频率等于fL或fH放大电路的增益下降 3dB,且产生+450或-450相移。
(3)近似分析中,可以用折线化的近似波特图 表示放大电路的频率特性。
5.2 晶体管的高频等效模型
5.2.1 晶体管的混合 模 型
20lg Au / dB
对数幅频特性:
0
0.1 fH fH 10 fH
f
3dB
20
20dB/十倍频
40
对数相频特性:
在高频段, 0
低通电路产生
45º
0~ 90°的滞后
相移。
90º
0.1 fH fH 10 fH
f
5.71º
45º/十倍频
5.71º
图 5.1.3(b) 低通电路的波特图
二、简化的混合模型 通常情况下,rce远大于c--e间所接的负载电
阻,而rb/c也远大于Cμ 的容抗,因而可认为rce和 rb/c开路。
Cμ 跨接在输入与输出回路之间,电路分析变得相当复杂。 常将Cμ 等效在输入回路和输出回路,称为单向化。单向 化靠等效变换实现。
因极型为总图负C(π载C>)电>。阻CRu/// L,,且C一u//般中情的况电下流。可C忽u// 略的不容计抗远,大得于简集化电模
《模拟电子技术基础》教材-童诗白解读
ni:自由电子的浓度
pi:空穴的浓度
K1:系数(与半导体材料有关)
T :绝对温度
k:波尔兹曼常数
EG:价电子挣脱共价键所需能量, 又叫禁带宽度
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§1.1.2 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可 使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主 要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称 为杂质半导体。
感谢同学们的支持和鼓励 课程总学时: 60 (十五周结束); 课 程 学 分 : 4.0 ; 课 程 类 型 :专业必修课。
任课教师:马俊成
2020/3/1
1
本课程的任务是: 介绍常用半导体器件的特性与参数,重点讨论模拟电
路中的基本单元电路,研究电路工作原理与基本分析方 法,掌握半导体器件的基本运用。
自由电子
Si
Si
P
Si
原子是不能移动的带正电的离子。每个磷原子给 出一个电子,称为施主杂质(donor impurity)。
B). 电路功能多,涉及知识面广、灵活性大。 本课程存在的问题:
内容多、教材太精炼、学时少、入门难。
2020/3/1
4
二 .电子技术的发展历程 电子技术的发展以电子器件的更新换代为标志!
电子学近百年发展史上三个重要里程碑: ☆ 1904年电子管发明(真正进入电子时代); ☆ 1947年晶体管问世; ☆ 1959年集成电路出现(SSI、MSI、LSI、VLSI)。
高温掺杂
晶体管
I
半导体
U
mA
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§1.1.1 本征半导体
一. 本征半导体
完全纯净、结构完整的半导体晶体。称为本征半 导体。
《模拟电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编,高等教育
《模拟电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编,高等教育《模拟电子技术基础》(第三版)童诗白华成英主编,高等教育出版社 2001教材评述该教材是面向21世纪课程、“九五”国家级重点教材,第一、第二版分别获得国家教委优秀教材一等奖和国家级优秀教材奖。
在保留第二版理论体系的基础上,精炼了基础部分,适当拓宽了知识面,新增了自测题,并力图在文字叙述方面更具有启发性,有利于学生创新意识的培养。
该教材在多年课程改革经验的指导下,既保持了多年以来形成的体系,又面向新世纪的发展;既符合该门课程的基本要求,又引进了电子技术中的新器件、新技术、新方法;既可以使学生掌握基础知识,又可以培养他们的定性分析能力、综合应用能力和创新意识;既有利于教师对教材的灵活取舍,又有利于学生对教材内容的主动学习和思考。
主要有以下一些特点:(1)、顺序安排合理,先器件后电路、先小信号后大信号、先基础后应用,并以读图作为全书内容的复习和总结。
为了适应21世纪的需要,在应用方面书中围绕信号的放大、运算、处理、转换和产生来介绍。
(2)、使难点分散,每章只有一个或两个主干,每节只有一个或两个难点,有利于学生学习。
(3)、每章内容按“提出问题,突出主干,理顺思路,启发引导,总结规律,举一反三”的原则编排内容,能使读者主动思考,找出解决问题的方法。
(4)、由于电子电路分析和设计方法的现代化和自动化,使定量计算更准确和精确,因此该教材更多地讲述电子电路的组成,更加注重电路结构的构思,突出定性分析。
使读者能知道来龙去脉,从中获得启迪,并进一步提高创新意识。
(5)、各种内容在基础之上还有提高和引申,可以扩展读者知识面。
并且对例题和习题做了修改,题型多样化,难度有所提高。
并且引入了近些年来电子技术的新器件、新技术、新方法,如EDA软件、开关电容技术等等。
有利于读者了解电子技术的新发展。
本书主要内容包括:常用半导体器件、基本放大电路、多级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放大电路中的负反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的变换、功率放大电路、直流电源和模拟电子读图。
模拟电子技术基础(第四版)童诗白、华成英 教材5
图5.2.2 简化混合 π 模型的简化 简化混合 型的简化 (b)单向化后的混合 π模型 单向化后的混合
图5.2.2 简化混合 π 模型的简化 简化混合 型的简化 (C) 忽略 //μ的混合 π模型 忽略C
第五章
等效电容的求法
密勒定理: 密勒定理: 用两个电容来等效 Cμ 。分别接在 b′、e 和 c、e 两端。 ′ 、 两端。
fH 称为上限截止频率
ɺ 则: A u =
1 1 + j ωτ
=
H
1 f 1+ j fH
f 1+ fH f ϕ = −arctan f H
ɺ Au =
1
2
第五章
ɺ 20 lg Au / dB
对数幅频特性: 对数幅频特性: 幅频特性
0.1 fH 3dB
fH
10 fH
/ /
第五章
Ub′e
(b)混合π 模型 )混合π
图5.2.2 混合 π 模型的简化 (a)简化的混合 π 模型 型的简化 简化的 简化的混合
第五章 Cμ跨接在输入与输出回路之间,电路分析变得相当复杂。 跨接在输入与输出回路之间,电路分析变得相当复杂。 常将C 等效在输入回路和输出回路,称为单向化 单向化。 常将 μ等效在输入回路和输出回路,称为单向化。单向 化靠等效变换实现。 化靠等效变换实现。 因为C 且一般情况下。 因为 π>> C u ,且一般情况下。 C u 的容抗远大于集电 // / , 极总负载电阻R 中的电流可忽略不计, 极总负载电阻 L C u 中的电流可忽略不计,得简化模 型图( ) 型图(C)。
ɺ Ic ɺ β= ɺ Ib
U ce =C
第五章
求共射接法交流短路电流放大系数β
童诗白《模拟电子技术基础》笔记和课后习题详解(放大电路的频率响应)
题 4.3 图
解:共射电路在中频带的相移为-180°,由波特图可看出中频放大倍数为 100,下限
频率为 1Hz 和 10Hz,上限频率为 250kHz。故电压放大倍数为:
Au
(1
1 jf
100 )(1 10)(1
jf
j
2.5
f 105
)
(1
jf
)(1
10 f 2 j f )(1 10
表 4-1-2 放大管高频等效电路
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三、单管放大电路的频率响应 1.频率响应 典型单管放大电路如图 4-1-1(a)所示,中频段交流等效电路如图(b),低频段如图 (c),高频段如图(d)。
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f
fL )(1 j
f
的折线化波特图如图 4-1-2 中
)
jf
fH
fL
fH
实线所示,虚线为实际曲线。
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图 4-1-2 单管共射放大电路折线化波特图 折线图中,截止频率为拐点,在截止频率处,增益与中频段相比下降 3dB,相移+45° 或-45°。Βιβλιοθήκη 3.放大电路频率特性的改善•
•
(1)高频特性改善:一定条件下,增益带宽积|Aumfbw|或|Ausmfbw|约为常量。要改善高
频特性,首先选择截止频率高的放大管,然后选择参数,使 Cπ′所在回路等效电阻尽量小。
(2)低频特性改善:应采用直接耦合的方式。
四、多级放大电路的频率响应(见表 4-1-3)
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《模拟电子技术基础》(童诗白、华成英第四版)习题解答
模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确,用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素,可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子,所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时,结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管,集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压,才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零,则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时,空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时,发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时,能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值,设二极管导通电压U D=0.7V。
童诗白《模拟电子技术基础》(第版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(5-8章)【圣才出品】
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时间常数,从而降低下限频率。然而这种改善是很有限的,因此在信号频率很低的使用场合, 应考虑采用直接耦合方式。
(2)“带宽增益积”为中频放大倍数与通频带的乘积,即
晶体管选定后,增益带宽积近似常量。当 fH fL 时, fbw f H ,由此可知,fH r 的提高与|Ausm|的增大是相互矛盾的。改善高频特性的根本办法是选择 bb 和 Cob 均小的管
5.1 在图 5.1 所示电路中,已知晶体管的 rbb’、Cμ、Cπ,Ri≈rbe。 填空:除要求填写表达式的之外,其余各空填入①增大、②基本不变、③减小。 (1)在空载情况下,下限频率的表达式 fL= 。当 Rb 减小时,fL 将 ;当带上负载 电阻后,fL 将 。 (2)在空载情况下,若 b-e 间等效电容为 C’π,则上限频率的表达式 fH= ;当 Rs 为零 时,fH 将 ;当 Rb 减小时,gm 将 ,C’π将 ,fH 将 。
子,同时尽量减小 C 所在回路的总等效电阻。 (3)场效应管的增益带宽积为
场效应选定后,增益带宽积近似常量。因此,改善高频特性的根本办法是选择 Cgb 小
的管子并减小 rg 的阻值。
四、多级放大电路的频率响应 1.多级放大电路频率特性的定性分析 设N级放大电路各级的电压放大倍数分别为Aul,Au2,…,AuN,则电路电压放大倍数:
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2.低通电路
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低通电路及其频率响应如图 5.2 所示。
图 5.2 低通电路及其频率响应
设输出电压Uo 与输入电压Ui
之比为
Au
,下限截止频率
模拟电电子技术基础第5章(第四版)童诗白 华成英
模拟电子技术基础
放大电路的频率特性包括两部分: 幅度频率特性
幅频特性是描绘输入信号幅度 固定,输出信号的幅度随频率变化 而变化的规律。即 i ∣= ∣Vo /V∣= f ( ) ∣A
相位频率特性
相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。即 ∠A ∠Vo ∠Vi f ( )
Ic gm jC bc 所以 I b 1/rbe j (C be C bc )
Ib
Rb
Ic I b Rc
RL VO
Rb >> rbe
固定偏流共射极放大电路
100Hz
1kHz 10kHz 100kHz 1MHz
79.62
7.962 0.796 0.08 0.008
f Xc1 Ib AV f <100Hz Xc1 与rbe = 863 不能短路 f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路
当输入信号的频率等于上限频率或下限频率时,放大电路的 增益比通带增益下降3dB,或下降为通带增益的0.707倍,且 在通带相移的基础上产生-45°或+45°的相移.
3. 工程上常用折线化的近似波特图表示放大电路的频率响应。
模拟电子技术基础
5 放大电路的频率响应
5.1频率响应概述 5.2晶体管的高频等效模型
s s 1/ R2C2
AVL 1 1 ( fL / f ) 2
幅频响应
相频响应
H arctg ( fL / f )
输出超前输入
模拟电子技术基础
RC低通电路的幅频响应
RC高通电路的幅频响应
RC低通电路+ RC高通电路的幅频响应?
《模拟电子技术基础》详细习题答案童诗白,华成英版,高教版)章 信号的运算和处理题解
精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第七章信号的运算和处理自测题一、判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果。
(1)运算电路中一般均引入负反馈。
()(2)在运算电路中,集成运放的反相输入端均为虚地。
()(3)凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。
()(4)各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。
()解:(1)√(2)×(3)√(4)×二、现有电路:A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
(1)欲将正弦波电压移相+90O,应选用。
(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压,应选用。
(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用。
(4)欲实现A u=-100的放大电路,应选用。
(5)欲将方波电压转换成三角波电压,应选用。
(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压,应选用。
解:(1)C (2)F (3)E (4)A (5)C (6)D三、填空:(1)为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器,应选用滤波电路。
(2)已知输入信号的频率为10kHz~12kHz,为了防止干扰信号的混入,应选用滤波电路。
(3)为了获得输入电压中的低频信号,应选用滤波电路。
(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小,保证负载电阻变化时滤波特性不变,应选用滤波电路。
解:(1)带阻(2)带通(3)低通(4)有源四、已知图T7.4所示各电路中的集成运放均为理想运放,模拟乘法器的乘积系数k 大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
图T7.4解:图(a )所示电路为求和运算电路,图(b )所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为I3142O 2O43'O 43I 12O2O1O I343421f 2I21I1f O1 )b (d 1)1()( )a (u R kR R R u ku R R u R R u R R u t u RCu u R R R R R R R u R u R u ⋅=⋅-=-=-=-=⋅+⋅+++-=⎰∥习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
模拟电子技术基础(第三版)童诗白
PNJunction
半导体的导电机理不同于其它物质,所以它 具有不同于其它物质的特点。例如:
当受外界热和光的作用时,
它的导电能力明显变化。
光敏器件
往纯净的半导体中掺入某些杂质,
会使它的导电能力和内部结构发生
版 童 诗 白
5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的?场效 应管是通过什么方式来控制漏极电流的?为什么它 们都可以用于放大?来自1.1 半导体的基础知识
一、导体、半导体和绝缘体
导体:自然界中很容易导电的物质称为导体,金属 一般都是导体。
绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。
康华光主编,《电子技术基础》 模拟部分 第三版,高教出版社
陈大钦主编,《模拟电子技术基础问答:例题 • 试题》,华工出版社
.
目录
1 常用半导体器件
2 基本放大电路
3 多级放大电路
4 集成运算放大电路
5 放大电路的频率响应
6 放大电路中的反馈
第
三
7 信号的运算和处理
版
8 波形的发生和信号的转换
童
诗
9 功率放大电路
本征锗的电子和空穴浓度:
n = p =2.38×1013/cm3 .
小结
1. 半导体中两种载流子
带负电的自由电子 带正电的空穴
2. 本征半导体中,自由电子和空穴总是成对出现, 称为 电子 - 空穴对。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度用 ni 和 pi 表示,显然 ni = pi 。
4. 由于物质的运动,自由电子和空穴不断的产生又 不断的复合。在一定的温度下,产生与复合运动 会达到平衡,载流子的浓度就一定了。
《模拟电子技术基础》详细习题答案童诗白,华成英版,高教版)章 模拟电子电路读图题解
精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第十一章 模拟电子电路读图习 题11.1 电路如图P11.1所示,其功能是实现模拟计算,求解微分方程。
(1)求出微分方程; (2)简述电路原理。
图P 11.1解:(1)设A 1、A 3的输出电压分别为u O 1、u O 3。
由于每个集成运放均引入了负反馈,根据“虚断” 和“虚短”可得下列关系式及微分方程:0)(d d )d (1 d 1)(I 41365742O 863O O 7865623I 134O14O O 78656O3O323I 13O1=-++⋅+⋅+--=-=-+=--=⎰⎰u CR R R C R R R R R u R R R t u t u R R R R R R R u R R C R t u CR u u R RR R R u u R Ru R R u(2)当参数选择合适时,输入合适u I ,便可在输出得到模拟解u O 。
11.2图P11.2所示为反馈式稳幅电路,其功能是:当输入电压变化时,输出电压基本不变。
主要技术指标为(1)输入电压波动20%时,输出电压波动小于0.1%;(2)输入信号频率从50~2000Hz变化时,输出电压波动小于0.1%;(3)负载电阻从10kΩ变为5 kΩ时,输出电压波动小于0.1%。
要求:(1)以每个集成运放为核心器件,说明各部分电路的功能;(2)用方框图表明各部分电路之间的相互关系;(3)简述电路的工作原理。
提示:场效应管工作在可变电阻区,电路通过集成运放A3的输出控制场效应管的工作电流,来达到调整输出电压的目的。
图P11.2解:(1)A1:反相比例运算电路;A2:半波精密整流电路;A3:二阶低通滤波器;T:等效成可变电阻。
(2)图P11.2所示电路的方框图如解图P11.2所示。
解图P 11.2(3)当参数选择合适时,若u i 幅值增大导致u O 增大,则r d s 减小,使得u O 1、u O 2减小,从而使u O 减小,趋于原来数值。
《模拟电子技术基础》详细习题答案童诗白,华成英版,高教版)章 放大电路的频率响应题解
精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第五章 放大电路的频率响应自 测 题一、选择正确答案填入空内。
(1)测试放大电路输出电压幅值与相位的变化,可以得到它的频率响应,条件是 。
A.输入电压幅值不变,改变频率B.输入电压频率不变,改变幅值C.输入电压的幅值与频率同时变化(2)放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 ,而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。
A.耦合电容和旁路电容的存在B.半导体管极间电容和分布电容的存在。
C.半导体管的非线性特性D.放大电路的静态工作点不合适(3)当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时,放大倍数的值约下降到中频时的 。
A.0.5倍B.0.7倍C.0.9倍 即增益下降 。
A.3dBB.4dBC.5dB(4)对于单管共射放大电路,当f = f L 时,o U 与iU 相位关系是 。
A.+45˚B.-90˚C.-135˚当f = f H 时,o U 与iU 的相位关系是 。
A.-45˚ B.-135˚ C.-225˚ 解:(1)A (2)B ,A (3)B A (4)C C二、电路如图T5.2所示。
已知:V C C =12V ;晶体管的C μ=4pF ,f T = 50MHz ,'bb r =100Ω, β0=80。
试求解:(1)中频电压放大倍数smu A ; (2)'πC ;(3)f H 和f L ;(4)画出波特图。
图T5.2解:(1)静态及动态的分析估算:∥178)(mA/V2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV26)1(V 3mA 8.1)1(Aμ 6.22c m bee b'i s ismTEQ m b be i e b'bb'be EQe b'c CQ CC CEQ BQ EQ bBEQCC BQ -≈-⋅+=≈=Ω≈=Ω≈+=Ω≈+=≈-=≈+=≈-=R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u ββ(2)估算'πC :pF1602)1(pF214π2)(π2μc m 'μTe b'0μπe b'0T ≈++=≈-≈+≈C R g C C C f r C C C r f πππββ(3)求解上限、下限截止频率:Hz14)π(21kHz 175π21567)()(i s L 'πH s b b'e b'b s b b'e b'≈+=≈=Ω≈+≈+=CR R f RC f R r r R R r r R ∥∥∥(4)在中频段的增益为dB 45lg 20sm ≈u A频率特性曲线如解图T5.2所示。
模拟电子技术___童诗白版
Cb
由于 PN 结 宽度 l 随外加 电压 u 而变化,因此势垒电容 Cb不是一个常数。其 Cb = f (U) 曲线如图示。
O
图 1.1.11(b)
u
莆田学院三电教研室--模拟电路多媒体课件
2. 扩散电容 Cd 是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。
在某个正向电压下,P 区中的电子浓度 np(或 N 区的空穴浓度 PN 结 pn)分布曲线如图中曲线 1 所示。 当电压加大,np (或 pn)会升高, 如曲线 2 所示(反之浓度会降低)。 N P
莆田学院三电教研室--模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
本征半导体掺入 5 价元素后,原来晶体中的某些
硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子,其中 4 个与硅构成共价键,多余一个电子只受
自身原子核吸引,在室温下即可成为自由电子。
莆田学院三电教研室--模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
第一章 常用半导体器件
综上所述:
PN 结总的结电容 Cj 包括势垒电容 Cb 和扩散电容
第一章 常用半导体器件
3. 空间电荷区产生内电场 空间电荷区正负离子之间电位差 Uho —— 电位壁垒; —— 内电场;内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。 4. 漂移运动 内电场有利 于少子运动—漂 移。 少子的运动 与多子运动方向 相反
阻挡层 空间电荷区
P
N
内电场
Uho
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+4
图 1.1.4
P 型半导体
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说明:
第一章 常用半导体器件
2024年度《模拟电子技术》课程整体教学设计
14
网络教学资源介绍
1 2
国家级精品资源共享课网站
提供丰富的模拟电子技术课程教学资源,包括课 程介绍、教学大纲、电子教案、多媒体课件、实 验指导、习题库等。
MOOC学习平台
中国大学MOOC、网易云课堂等平台上提供模拟 电子技术在线课程,学生可自主选择学习。
3
课程学习网站
如“模拟电子技术网”等,提供模拟电子技术学 习资料、在线测试、疑难问题解答等。
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团队合作机制建立和优化
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建立团队合作机制
明确团队成员的角色和职责,建立有效的沟通和协作机制,促进 团队成员之间的合作和交流。
优化教学资源配置
根据教学需求和教师特长,合理配置教学资源,发挥教师的优势, 提高教学效果。
激励和评价机制
建立合理的激励和评价机制,鼓励教师积极参与团队合作和教学改 进,提高教师的工作积极性和满意度。
观看与课程内容相关的视 频教程,加深对知识点的 理解。
思考问题
针对预习内容,思考并提 出问题,带着问题进入课 堂。
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课后复习巩固方法
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复习笔记
01
回顾并整理课堂笔记,巩固记忆重要知识点。
做习题
02
完成课后习题和作业,检验自己对知识点的掌握程度。
讨论交流
03
与同学或老师讨论课程内容,分享学习心得和解决问题的方法
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主要教学内容
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信号处理电路
包括滤波电路、比较器、振荡器等,分析其工作原理和设计 方法。
直流稳压电源
介绍整流电路、滤波电路和稳压电路等直流稳压电源的组成 和工作原理。
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《模拟电子技术(童诗白)》课件
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二、杂质半导体
掺入微量杂质,可使半导体导电性能大大增强。按
掺入杂质元素不同,可形成N型半导体和P型半导体。
1、N型半导体 在本征半导体中掺入微量五价元素。
动态平衡:在一定温度下,本征激发产生的“电
子空穴对”,与复合的“电子空穴对”数目相等,达
到动态平衡。在一定温度下,载流子的浓度一定。
《模拟电子技术(童诗白)》
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本征半导体载流子浓度为:
n i p i K 1 T 3 /2 e E G O /(2 k T ) 其中ni和 :pi分别是自由电 的子 浓和 度 cm 空 3( )穴
+4
+4 +4
3、本征半导体中的两种载流子
载流子:能够自由移动的带电粒子。
载流子
自由电子 空穴
《模拟电子技术(童诗白)》
4、本征半导体中载流子的浓度
+4
+4
+4
本征激发:半导体在受热
或光照下产生“电子空穴对”
+4
+4
+4
的
现象称为本征激发。
+4
+4 +4
复合:自由电子填补空穴,使两者消失的现象称
为复合。
《模拟电子技术(童诗白)》
晶体结构是指晶体的周期
§1.1 半导体基础知识
性结构。即晶体以其内部 原子、离子、分子在空间
一、本征半导体
作三维周期性的规则排列 为其最基本的结构特征
《模拟电子技术基础》教材-童诗白资料
二.半导体的共价键结构 在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点 阵,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,共用 一对价电子。
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
硅单晶材料
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共价键结构
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三. 本征半导体的导电机理
在绝对0度(T =0K)和没有外界激发时,价电子完全被共价 键束缚着,本征半导体中没有可以运动的带电粒子(即载流 子) , 它的导电能力为0,相当于绝缘体。
T 光照 I
电导率 s
T 1. 5 光照度
U
半导体 mA
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3.半导体的掺杂性 (Doping impuritive) 在半导体中掺入一定浓度的杂质后,可改变 半导体的导电类型,导电能力也会大幅度增加, 利用这种特性可以制造出不同用途的半导体晶体 管与集成电路。
高温掺杂
半导体
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加反偏的PN结
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PN结的单向导电性
PN结加正向电压时,呈现低电阻,具
有较大的正向扩散电流,处于导通状态;
PN结加反向电压时,呈现高电阻,具 有很小的反向漂移电流,处于截止状态。 由此可以得出结论:PN结具有单向导 电性。
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三. PN结电流方程
i I S (e
式中
u UT
iD
D
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( j ) VO ( j ) AV Vi ( j )
或
AV AV ( ) ( )
式中ω为信号的角频率,AV(ω)表示电压增益的模与角频率之间 的关系,称为幅频响应;ψ(ω)表示放大电路输出与输入正弦电 压信号的相位差与角频率之间的关系,称为相频响应。
中频区
下限截止频率
上限截止频率
图中的坐标均采用对 数刻度,称为波特图。 这样处理不仅把频率和 增益变化范围展得很宽, 而且在绘制近似频率响 应曲线也十分简便。
幅频响应
在输入信号幅值保持不变条件下,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。 高低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽。
用幅值和相角表示,则
AVL
1 1 ( f L )2 f
H arctg( f L f )
1 AVL 1 ( f L )2 f
L arctg( f L f )
f << fL时
f AVL fL L 90
1 AVL 2 L 45
用分贝表示,则20lgAVL=20lgf/fL (dB) 这是一条斜线,其斜率为20dB/十倍频程。它与 零分贝线相交于f=fL处。 用分贝表示,则20lgAVL=-3dB 该点是放大电路的半功率点,称为高通电路的下 限频率。
R2 Vo AVL Vi R2 1
jC2
1 1 1 jR2C2
回路的时间常数τ=R2C2,令ωL=1/τ
则
L 1 fL 2 2R2C2
Vo 1 1 AVL L ) 1 j ( f L ) Vi 1 j ( f
Vo 1 1 AVL L ) 1 j ( f L ) Vi 1 j ( f
f = fL时
f >>fL 时
AVL 1
用分贝表示,则20lgAVL=0dB
L 0
这是一条与横轴平行的零分贝线。
大电路的下限频率。
fL称转折频率,它也是放
①rc和re分别为集电区和发射区体电
阻,它们的值比较小,常常忽略不计。 所以
rbc rbc
Cbc Cbc
rbe rbe
fbW f H f L
在放大电路中由于耦合电容的存在,对信号构成高通电路。由于 半导体器件的极间电容的存在,对信号构成低通电路。
AVH
1 Vo 1 jC1 R 1 Vi 1 jR1C1 1 jC1
回路的时间常数τ=R1C1,令ωH=1/τ
则
H 1 fH 2 2R1C1
第五章
在放大电路中,由于电抗元件(如电容、电感线圈
等)及晶体管极间电容的存在,当输入信号的频率过
低或过高时,不但放大倍数的数值会变小,而且还将 产生超前或滞后的相移。这说明放大倍数是信号频率 的函数,这种函数关系称为频率响应或频率特性。
若考虑电抗性元件的作用和信号角频率变量,则放大电路的电压增 益可表达为
1 设f H 2RC
AVSH AVSm
1 1 j( f
fH )
对低频信号,两个结电容可认为开路,则低频等效电路简化为:
Vo gmVbe Rc
VoRL Vo 1 Rc RL jC
Vo gmVbe Rc
rbe Vi Vbe rbe
则AVSL AVSm
1 1 j fL f
AVS AVSm
f j fL (1 j f f )(1 j ) fL fH
AVSm
1 (1 j fL f )(1 j ) f fH
1、在中频( f L f f H )
f f L
AVS AVSm
AVSL
Vo r j ( Rc RL )C ) be ( g m RL Vs Rs rbe 1 j ( Rc RL )C j ( Rc RL )C 1 j ( Rc RL )C
AVSm
1 设f L 2 ( Rc RL )C
Cbe Cbe
②基区体电阻 rbb 在50~ 300Ω之间。
③发射结电阻 rbe 约为几十欧,在共射 极接法中大约几千欧。
④发射结电容 Cbe约为几十~几百皮法。
⑤集电结电阻 rbc 约为100KΩ~10M Ω之间 。
⑥集电结电容 Cbc约在2~10pF范围内。
b
b
c
e
I 由于结电容的影响,b 和 Ic 不能保证正比关系,因而用 gmVbe 表示受控电流源。
gmVbe 0 Ib
Vbe rbe Ib
0 I b 0 0 IE gm Vb e rbe ( 1 ) VT VT 0 IE
从手册中查到的电容Cob就是电容 C bc
Cbe
gm 2fT
fT是特征频率,从手册中可以查到。
Vo gmVbe RL
则流过电容 Cbc 的电流为:
ICbc (Vbe Vo ) jCbc (1 gm RL ) jCbcVbe
ICbc (1 gm RL ) jCbc V
be
从b’e往右看好像有一个等效电容CM
将中频电压增益与通频带相乘所得到的乘积称为增益带宽积。
共射极放大电路在室温下运行,其 参数为:RS=1K,C1=C2=4.7μF
VBE 0.7V
rbb 100 f 0.5MHz
50
Vce 0
1
rbe
由于在模型的有效频率 范围之内 gm Cbc
g m rbe 1 j (Cbc Cbe )rbe 设f 1 2 (Cbc Cbe )rbe
则
1 0 0 1 j (Cbc Cbe )rbe 1 j f f
从h参数小信号模型可知
h fe
iC iB VCE
Ic Ib
Vce 0
Ic ( gm jCbc )Vbe
Vbe I b (rbe //
Ic Ib
1 1 // ) jCbe jCbc
g m jCbc j (Cbc Cbe )
20lg 20lg 1 ( f ) 2 0 1 ( f ) 2 20lg 0 0 f f f f fT 0 f
gm
0
rbe
1 gm f fT 2rbe (Cbc Cbe ) 2 (Cbc Cbe )
1 0 0 1 j (Cbc Cbe )rbe 1 j f f
0
f 2 1 ( ) f
f arctg f
20 lg 20 lg 1 ( f ) 2 20 lg 0 f
f 称为共射极截止频率, fT 称为特征频率。
AVH
Vo 1 Vi 1 j (
1 ) 1 j( f ) H fH
AVH
Vo 1 Vi 1 j (
1 ) 1 j( f ) H fH
用幅值和相角表示,则
AVH
1 1 ( f
fH
)2
y a jb y a b
电流源电阻rce很大,约为100KΩ。
其形状类似Π,各元 件参数具有不同的量 纲,因此称之为混合 Π型高频小信号模型。
由于高频小信号模型中的元件参数,在很宽的频率范围之内与 频率无关,所以模型中的电阻参数和互导都可以通过低频小信号模 型参数得到。
rbe rbb rbe
rbe rbb (1 0 ) VT IE VT VT rbe (1 0 ) 0 IE IE
Cbe Cbc
gm fT 2Cbe
Vi
Vo gmVbe ( Rc // RL )
Vbe rbe Vi (rbe rbb ) Vbe rbe rbe Vs Vs Vi ( Rb // rbe ) rbe Rs ( Rb // rbe ) Rs rbe
CM (1 gm RL )Cbc
电容CM称为密勒电容。这样可以把电路简化成如图所示:
C CM // Cbe CM Cbe
b’e之间的开路电压 Vs 和它 的内阻R的表达式为
rbe V rbe Ri V rbe V Vs i s s rbe rbe Ri Rs rbe Rs
Vo Vo Vi AVSm Vs Vi Vs rbe ( g m RL ) r be rbe RS rbe rbe ( g m RL ) RS rbe
对高频信号,耦合电容可认为短路,则高频等效电路简 化为:
对C点:
Vo (V V ) jC 0 gmVb e o be bc RL
R rbe //(rbb Rs // Rb )
其中Ri Rb // rbe rbe
Vs Vbe 1 jRC
Vo gmVbe RL
AVSH
Vo Vo Vbe Vs 1 rbe AVSm gm RL V V V Vs 1 jRC ( Rs rbe ) 1 jRC be s s
2 2
H arctg( f f ) H
b arctg a
AVH
1 1 ( f
fH
)2
H arctg( f f ) H
f << fH时
AVH 1
用分贝表示,则20lgAVH=0dB 这是一条与横轴平行的零分贝线。