电子技术基础模拟部分 第五版 康华光
电子技术基础(模拟部分)第五版_第5章_康华光
n ：反型层中电子迁移率
Cox ：栅极（与衬底间）氧化层
单位面积电容
' Kn nCox 本征电导因子
Kn为电导常数，单位：mA/V2
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
③ 饱和区
（恒流区又称放大区） vGS >VT ，且vDS≥（vGS－VT）
V-I 特性：
1. 结构（N沟道）
L ：沟道长度 W ：沟道宽度
tox ：绝缘层 厚度
通常 W > L
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构（N沟道）
剖面图
符号
N沟道增强型场效应管
动画演示mosfet场效应管结构
N沟道增强型场效应管的工作原理
（1）栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时， 因为漏源之间 被两个背靠背 的 PN结隔离， 因此，即使在D、 S之间加上电压, 在D、S间也不 可能形成电流。
三、极限参数 1. 最大漏极电流IDM
2. 最大耗散功率PDM
3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS
end
各种场效应管所加偏压极性小结
N沟道(uGS＜0) 结型 P沟道(uGS＞0) N沟道(uGS＞0) 场效应管 增强型 P沟道(uGS＜0) 绝缘栅型 N沟道(uGS极性任意) 耗尽型 P沟道(uGS极性任意)
5.1.3 P沟道MOSFET
耗尽型MOSFET的特性曲线
N 沟 道 耗 尽 型 P 沟 道 耗 尽 型
绝 缘 栅 场 效 应 管
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数 1. 开启电压VT （增强型参数）
康光华电子技术基础(模拟部分)第五版习题选解
1.2.1解：正弦波电压表达式为)sin()(θω+=t V t v m ，由于0=θ，于是得 （1）))(102sin(5)(4V t t v π⨯= （2）))(100sin(2220)(V t t v π= （3）))(2000sin(05.0)(V t t v π= （4）))(1000sin(125.0)(V t t v = 1.2.2解：（1）方波信号在电阻上的耗散功率RV dt TRV dt R t v T P S TS T S 2)(1220202===⎰⎰（2）可知直流分量、基波分量、三次谐波分量分别为2S V 、πS V 2、π32S V，所以他们在电阻上的耗散功率为直流分量：R V R V P S S O 4/222=⎪⎭⎫⎝⎛=基波分量：R V R V P S S22212/212ππ=⎪⎭⎫ ⎝⎛∙=三次谐波分量：R V R V P S S222392/2132ππ=⎪⎭⎫ ⎝⎛∙= （3）三个分量占电阻上总耗散功率的百分比： 前三者之和为：RV R V R V R V P P P P S S S S 2222223103~0475.09224≈++==++=ππ所占百分比：%95%1002//475.0%100)/(223~0=⨯≈⨯R V RV P P S S S 1.4.1解：由图可知，i vo LO Lo i s i i s v A R R R v R R R v v ∙+=+=),(，所以（1）O L S i R R R R 10,10==时，i i s i i s v R R R v v 1011)(=+=， i i vo L O L o v v A R R R v 101110⨯=∙+=，则源电压增益为26.810/1111/100≈==i i s o vs v v v v A 。
同理可得 （2）5.225===iis o vs v v v v A （3）0826.01111/10≈==i i s o vs v v v v A （4）826.010/1111/10≈==i i s o vs v v v v A 1.5.1解：电压增益 200005.01===VV v v A i o v dB A v 46200lg 20lg 20≈=电流增益 1001052000/16=⨯Ω==-AV i i A i o i dB A i 40100lg 20lg 20≈=功率增益 ()200001051052000/1632=⨯⨯⨯Ω==--AV V P P A i o p dB A p 4320000lg 10lg 10≈= 1.5.2解：设负载开路时输出电压为'o v ，负载电阻Ω=k R L 1时输出电压为o v ，根据题意 ()''8.0%201o o o v v v =-= 而 ()L O L oo R R R v v +=//'则 ()()Ω=Ω⨯⨯-=-=25010118.0/11/3'L oo O R v v R1.5.3解：设'o v 为负载电阻断开时的输出电压，即V v o 1.1'=；负载电阻Ω=k R L 1时，输出电压V v o 1=。
电子技术基础-模拟部分(第五版)康华光-课后答案
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电子技术基础模拟部分
第五版
主编 康华光
高等教育出版社
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湖南人文科技学院
田汉平
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电子技术基础模拟部分第五版康华光课件
3.2.2 PN结的形成
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
3.2.2 PN结的形成
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分 别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半 导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
end
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动：
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
3.3.1 半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。 二极管按结构分有点接触型、面接触型两大类。
(1) 点接触型二极管
PN结面积小，结电 容小，用于检波和变 频等高频电路。
二极管的结构示意图
(a)点接触型
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
(μA)
IS: 反向饱和电流
【可参见教材P6电4子图技术3基.2础.模4拟】部分第五版康华
光课件
3. PN结V-I特性的表达式
u
i IS(e UT1)
i/mA － ＋
❖ 当加正向电压时：
u为正值，表达 式等效成 ：
＋－
u
i IS e U T
指数 关系
IF ❖ 当加反向电压时：
i=-IS UBR
－ － － － － + + + 多+子+电子
电子技术基础第五版第十章模拟部分课件康华光
（4）当VO＝12 V、RL＝150Ω，R2＝510Ω时，计算调整管T3的功耗PC3。
18
CH10 直流稳压电源
例
解：
（1）设变压器副边电压的有效值V2＝20 V，求VI＝？
VI＝（1.1～1.2）V2
取 VI＝1.2V2
则 VI＝1.2V2＝1.2×20＝24V
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CH10 直流稳压电源
例
解：
所以 IC3＝IL＋IR3＋IR2 ＝105mA PC3＝VCE3×IC3 ＝（VA-VO）×IC3 ＝1.26W
22
10.2.3 三端集成稳压器
1. 输出电压固定的三端集成稳压器
CH10 直流稳压电源
（正电压 78 、负电压 79 ）
23
10.2.3 三端集成稳压器
1. 输出电压固定的三端集成稳压器
c Rint C 充电时间常数：
Rint包括副绕组直流电 阻和二极管D的正向电 阻，其值很小。C很快 充电到最大值 2V2 并保持恒定。
u22 v
t
vC
充电结束，无放电回 路 8
2V2
t
CH10 直流稳压电源 2)接入负载RL后 在整流电路电压小于电 容电压时，二极管截止， 整流电路不为电容充电， 电容通过 RL 放电， vL 等 于 vC 会逐渐下降 。 放电 u 2 v2 时间常数为
VCE3＝VA－VO＝24 V－12 V＝12 V
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例
解：
CH10 直流稳压电源
（3）计算输出电压的调节范围。
VREF
R1
R2
R3 RP R4 R1 VO＝ VREF (1 ) VZ1 ( ) 1 R2 R4 RP 2 R3 RP R4 R3 RP R4 VOmin VZ1 ( ) = 9V VOmax VZ1 ( ) = 18V R4 RP R4
电子技术基础第五版模拟部分通用课件康华光
由材料缺陷或晶体缺陷引起的噪声。
噪声的抑制方法
增加信号幅度
通过增加信号幅度，降低相对噪声影 响。
滤波
通过使用滤波器滤除特定频率范围的 噪声。
接地
良好的接地可以减少电磁干扰和地线 噪声。
屏蔽
使用屏蔽材料隔离电路和电子设备， 减少外部噪声的影响。
失真的产生与抑制方法
非线性失真
由于电路元件的非线性特性引起的失真，如放大器的增益饱和。
解调技术
解调是将加载在高频载波信号上的低 频信号分离出来的过程。解调技术包 括鉴频、鉴相和鉴幅。
信号的滤波技术
滤波器类型
滤波器根据其频率响应特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带 阻滤波器。
滤波器设计
滤波器的设计需要考虑其传递函数、阻抗比、衰减特性、群时延特性等参数， 以达到所需的信号处理效果。
03
模拟集成电路基础
模拟集成电路的基本概念
模拟集成电路
由模拟元件构成的电路，用于处理连续变化的模拟信号。
模拟信号
表示物理量连续变化的信号，如声音、温度、压力等。
模拟集成电路的特点
具有高精度、低噪声、低失真等特点，广泛应用于信号处理、通信 、测量等领域。
模拟集成电路的工艺技术
半导体工艺
基于半导体材料（如硅、 锗）的制造工艺，包括外 延、氧化、扩散、光刻、 刻蚀等。
集成电路的分类
按工艺技术可分为薄膜集 成电路和厚膜集成电路。
集成电路的封装
将芯片与外部电路连接起 来的封装形式，包括直插 式封装、表面贴装等。
模拟集成电路的设计流程
元器件选择
选择合适的元件， 包括电阻、电容、 电感等。
版图绘制
将电路设计转化为 版图，为制造提供 依据。
康华光《电子技术基础-模拟部分》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）..
目 录第1章 绪 论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 运算放大器2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 二极管及其基本电路3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 双极结型三极管及放大电路基础4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 场效应管放大电路5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 模拟集成电路6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 反馈放大电路7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 功率放大电路8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 信号处理与信号产生电路9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 直流稳压电源10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 电子电路的计算机辅助分析与设计第1章 绪 论1.1 复习笔记一、电子系统与信号电子系统指若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
信号是信息的载体，按照时间和幅值的连续性及离散性可把信号分成4类：①时间连续、数值连续信号，即模拟信号；②时间离散、数值连续信号；③时间连续、数值离散信号；④时间离散、数值离散信号，即数字信号。
二、信号的频谱任意满足狄利克雷条件的周期函数都可展开成傅里叶级数(含有直流分量、基波、高次谐波)，从这种周期函数中可以取出所需要的频率信号，过滤掉不需要的频率信号，也可以过滤掉某些频率信号，保留其它频率信号。
幅度频谱：各频率分量的振幅随频率变化的分布。
相位频谱：各频率分量的相位随频率变化的分布。
三、放大电路模型信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路，所谓放大作用，其放大的对象是变化量，本质是实现信号的能量控制。
放大电路有以下4种类型：1．电压放大电路电路的电压增益为考虑信号源内阻的电压增益为2．电流放大电路电路的电流增益为考虑信号源内阻的电压增益为3．互阻放大电路电路的互阻增益为4．互导放大电路电路的互导增益为四、放大电路的主要性能指标1输入电阻：输入电压与输入电流的比值，即对输入为电压信号的放大电路，R i越大越好；对输入为电流信号的放大电路，R i越小越好。
康光华第五版答案电子技术基础(模拟部分)
第二章2.4.1电路如图题2.4.1所示。
（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和 Vo的值；（2）在室温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求vo的变化范围。
解（1）求二极管的电流和电压（2）求vo的变化范围图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度 T＝300 K。
VDD-2vD(10-2⨯0.7)V==8.6⨯10-3A=8.6mA3R1⨯10ΩVO=2VD=2⨯0.7V=1.4V ID=当rd1=rd2=rd时，则rd=VT26mV=≈3.02ΩID8.6mA2rd2⨯3.02Ω=±1V⨯=±6mVR+2rd(1000+2⨯3.02Ω)vO的变化范围为(VO+∆vO)~(VO-∆vO)，即1.406V～1.394V。
∆vO=∆VDD2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。
设二极管是理想的。
解图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6 V，阴极电位为－12 V，故 D处于正向偏置而导通，VAO=–6 V。
图b：D的阳极电位为－15V，阴极电位为－12V，D对被反向偏置而截止，VAO＝－12V。
图c：对D1有阳极电位为 0V，阴极电位为－12 V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15 V，故D2反偏截止，VAO=0 V。
图d：对D1有阳极电位为12 V，阴极电位为0 V，对D2有阳极电位为12 V，阴极电位为－6V．故D2更易导通，此后使VA＝－6V；D1反偏而截止，故VAO ＝－6V。
2.4.4 试判断图题 2.4.4中二极管是导通还是截止，为什么？解图a：将D断开，以“地”为电位参考点，这时有VA=10kΩ⨯15V=1V(140+10)kΩVB=D被反偏而截止。
图b：将D断开，以“地”为参考点，有2kΩ5kΩ⨯10V+⨯15V=3.5V(18+2)kΩ(25+5)kΩVA=10kΩ⨯15V=1V(140+10)kΩ2kΩ5kΩ⨯(-10V)+⨯15V=1.5V(18+2)kΩ(25+5)kΩ VB=D被反偏而截止。
电子技术基础(模拟部分)第五版_第6章_康华光
(3)用电流源做有源负载，可获得增益高、 动态范围大的特性。
(4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。
(5)电流源还可单独制成稳流电源使用。
(6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、 微电流源、多路电流源等。
IC=0 IC 0 VCC=0 VBB
T
VBB
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述
直接耦合放大电路 零点漂移
差分式放大电路中的一般概念
6.2.1 射级耦合差分式放大电路
电路组成及工作原理 主要指标计算 抑制零点漂移原理 几种方式指标比较
6.2.2 FET差分式放大电路 6.2.3 差分式放大电路的传输特性
集成电路的优点
• 有体积小、功耗小、功能强、可靠 性好的优点，故得到发展。
• 最早源于航天技术的启示和应用。
6.1 模拟集成电路中的 直流偏置技术
BJT电流源
FET电流源
电 流 源 概 述
(1)电流源电路是一个电流负反馈电路， 并利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿， 以减小温度对电流的影响。
4. 多路电流源
R
VCC
组成
IREF
T0
IC T ∑IB T1
IC1
IC2
IC3
公式推导
IC=IREF - ∑ IB/β
T2
Re2 Re3
T3
Re
Re1
当β较大时 IC=IREF 由于各管的β， VBE相同，则 IERE≈IREFRE=IE1RE1=IE2RE2=IE3RE3 所以 IC1≈IE1=IREFRE/RE1 IC2≈IE2=IREFRE/RE2 IC3≈IE3=IREFRE/RE3
电子技术基础第五版第四章模拟部分课件康华光
★
截止区：iC接近零的区域，相当iB=0 的曲线的下方。此时， vBE小于门槛 电压。硅管0.5V，锗管0.1V
放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲 线基本平行等距。此时，发射结正偏， 集电结反偏。
12 4.1.4 BJT的主要参数 1. 电流放大系数 (1) 共发射极直流电流放大系数 =（IC－ICEO）/IB≈IC / IB vCE=const
iB： 10A/级
Q
0 0.8 1 2 3 4 5 4.56 vCE / V
放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
动态：输入信号不为零时，放大电路的工作
状态，也称交流工作状态。
电路处于静态时，三极管个电极的电压、电 流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点， 常称为Q点。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、 和VCEQ ）表示。
24
直流通路和交流通路
共射极放大电路
由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。
截止失真
由于放大电路的工作点达到了三极管 的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为底部失真。
饱和失真
注意：对于PNP管，由于是负电源供电， 失真的表现形式，与NPN管正好相反。
34
ICQ
共射极放大电路
V C EQ
VCC
vC E
ic 交流负载线是有 过输出特性曲线上 + 则交流负载线为 的 Q 点 做 一v 条斜率为交流输入信号时工 ce 1/RL 直线，该直线即为 vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL 作点的运动轨迹。 交流负载线。 即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ + ICQ
电子技术基础第五模拟部分课件康华光
模拟电路通常用于放大、滤波、解调等信号处理 环节，以及控制和调节系统。
模拟电路的特点与分类
模拟电路具有连续性、线性、时变性等特点 ，可以实现对真实系统或自然现象的逼真模 拟。
模拟电路的分类方法有多种，如按频率分、 按放大倍数分、按功能分等。
04
高精度与低功耗
在追求高性能的同时，如何实 现更低的功耗和更高的精度是 模拟电路设计中的一大挑战。
06
模拟电路实验与案例分析
模拟电路实验的设计与实施
实验目的
掌握模拟电路的基本实验技能，培养分析和 解决实际问题的能力。
实验步骤
详细描述实验的操作流程，包括实验准备、 电路搭建、数据测量、结果分析等。
。
优化流程
03
先进行系统级仿真，再进行电路级仿真，最后进行版
图级仿真。
基于仿真的优化设计
电路仿真
通过电路仿真软件，如SPICE，对电路性能进行预测 和评估。
参数扫描
在电路仿真中，对关键参数进行扫描，找出最佳性能 参数值。
灵敏度分析
分析电路性能对各个参数的灵敏度，确定对电路性能 影响最大的参数。
基于遗传算法的优化设计
03
模拟电路还用于医疗设备的电 源管理，如为设备提供稳定的 供电和为电池充电。
04
模拟电路在医疗设备中的性能 直接关系到设备的准确性和安 全性。
04
模拟电路的优化设计
优化设计的基本原则和方法
优化设计目标
01
以电路性能指标为优化目标，如功耗、噪声、增益等
。
优化设计准则
02 根据特定应用需求，选择合适的优化算法和仿真工具
01
电子技术基础(模拟部分)第五版课件_康华光
VS ——直流分量 2
2VS ——基波分量 π
2VS 1 ——三次谐波分量 π 3
1.2 信号的频谱
2. 信号的频谱
频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位 随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。
B. 方波信号
VS 2VS 1 1 v( t ) (sinω0 t sin3ω0 t sin5ω0 t ) 2 π 3 5
四种增益 其中
vo Av vi
io Ai ii
vo Ar ii
io Ag vi
Av、Ai 常用分贝（dB）表示。
电压增益 20lg Av 电流增益 20lg Ai
功率增益 10lg AP
(dB) (dB)
(dB)
1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
A.频率响应及带宽
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图
V ,V , vP , vN , vO
运算放大器方框图 1. 输入级：均采用差动放大电路组成，可减小温度漂 移的影响，提高整个电路共模抑制比。
由此可见
RL
Ai
要想减小负载的影响，则希望…？ 由输入回路得
Ro RL
理想情况 Ro
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs 理想情况 Ri 0
1.4 放大电路模型
C. 互阻放大模型（自学） D. 互导放大模型（自学） E. 隔离放大电路模型
输入输出回路没有公共端
电子技术基础模拟部分(第五版)康华光总复习课件
vi 2
5 4
vi1
2vi 2
18
二、习题
习题2.4.6 加减运算电路如图所示，求输出电压：vo的表达式。
令 vi1= vi2 = vi4 =0,
R1 40kΩ
R6
vi1
vi2 vi3
R2 25kΩ R3 10kΩ
–
vn
+
vp
vi4
R4 20kΩ
vo''
(1
R6 ) R1 // R2
R4 // R5 R3 R4 // R5
（2）同相输入加法运算电路
RP R11 // R12 // R RN R1 // Rf
uo
(1
Rf R1
)( RP R11
ui1
RP R12
ui2 )
当 RP = RN时，
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui2
3、减法运算电路
RP R2 // R3 RN R1 // Rf
uo
(1
Rf R1
二、习题
习题2.4.6 加减运算电路如图所示，求输出电压vo的表达式。
解： 利用“虚短”、“虚断” 和叠加
R1 40kΩ
R6
vi1
原理 令 vi3= vi4 =0, 可看作是求和电路
vi2 vi3
R2 25kΩ R3 10kΩ
–
vn
+
vp
R4 20kΩ
vi4
R5
30kΩ
vo
vo'
R6 R1
vi1
R6 R2
iE
–
静态分析： 直流通路
IBQ
VCC Rb