考研复试 模电


考研复试 模电

二极管

○ 本征半导体:将纯净的半导体经过一定的工艺过程制成的单晶体。自由电子和空穴是本征半导体的两种载流子。自由电子和空穴的产生称为本征激发,自由电子受原子核的吸引重新回到共价键中称为复合。

○ 为了提高导电能力掺入少量的杂质元素成为杂质半导体。包括N型半导体(自由电子为多子,空穴为少子)和P型半导体(自由电子为少子,空穴为多子),多子浓度由杂质含量决定,少子浓度由温度决定。半导体中载流子的运动包括漂移运动和扩散运动。

○ P区和N区交界面两侧有浓度差,导致多子扩散并进行复合,从而形成空间电荷层,构成了内建电场,内建电场阻碍多子扩散,加速少子漂移,最终达到动态平衡,净电流为0,形成PN结。PN结具有单向导电性。PN结的反向击穿包括齐纳击穿(高掺杂时反向电压直接破坏共价键产生电子-空穴对导致)和雪崩击穿(反向电压使少子加快漂移速度,把价电子撞出共价键,产生电子-空穴对);

○ 二极管的电容效应:PN结电压变化引起结区和结外侧载流子数量的变化。耗尽宽窄变化所等效的电容称为势垒电容,非平衡载流子浓度分布曲线的变化相当于电荷量变化,等效的电容是扩散电容。

○ 二极管的应用:整流、限幅、稳压(利用的是反向击穿特性)

○ 二极管的类型:稳压二极管,发光二极管,光电二极管,变容二极管,肖特基二极管(导通电压较低,夹断时间短)

三极管

○ 三极管具有电流放大作用,使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正向偏置,集电结反向偏置

○ 三极管内部结构特点:发射区掺杂浓度远大于集电区,以尽可能多提供载流子;基区很薄,且掺杂浓度低,以减小载流子的复合机会;集电区结面积较大,以利于收集载流子。

○ 工作状态:发射结、集电结:正偏,反偏→放大;反偏,反偏→截止;正偏,正偏→饱和;反偏,正偏→倒置

○ 什么是交越失真?是指在分析电路时把三极管的导通电压看做零,当输入电压比较低时,因三极管截止而产生的失真。这种失真通常出现在通过零值处。消除交越失真的方法是设置合适的静态工作点,使得三极管在静态时微导通。

○ 什么是三极管的甲类工作状态?在放大电路中,当输入信号为正弦波时,若三极管在信号的整个周期内均导通(导通角为360°),则称之工作在甲类状态。

○ 什么是三极管的乙类工作状态?在放大电路中,当输入信号为正弦波时,若三极管在信号的正半周或负半周(导通角为180°),则称之工作在乙类状态。

场效应管

○ 场效应管分类:绝缘栅型(包括增强型和耗尽型),和结型(本质上是耗尽型),都有N沟道和P沟道两种类型。

○ 场效应管的漏极和源极可以互换使用,互换后特性变化不大

○ 为什么结型场效应管要在栅-源极之间加上反向电压?因为这样既保证栅-源之间内阻很高的特点,又实现了反向电压对沟道电流的控制

○ 为什么耗尽型场效应管栅-源电压可正可负?耗尽型场效应管的夹断电压为负值,栅-源电压可以在正、负值的一定范围内实现对漏极电流的控制,且仍保持栅-源之间有很大的绝缘电阻。

○ 为使六种场效应管均工作在恒流区,应分别在它们栅-源之间和漏-源之间加什么样的电压:结型(或耗尽型)场效应管:N沟道 夹断电压$\lt$栅-源电压$\lt 0$,漏-源电压$>0$;P沟道: $0<$栅-源电压$<$夹断电压,漏-源电压$<0$;增强型管:N沟道 栅-源电压$\gt $开启电压,漏源电压$>0$,P沟道与N沟道相反

放大电路

○ 对于放大电路的最基本要求,一是不失真,二是能够放大;设置合适的静态工作点,可以保证放大电路不产生失真。

○ 放大电路的静态工作点不合适会产生非线性失真,包括截止失真和饱和失真,静态工作点过低会产生截止失真,增大基极电源$V_{BB}$可以消除截止失真;静态工作点过高会产生饱和失真,增大基极电阻$R_B$’,或减小$R_C$以改变负载线斜率,从而增大管压降$V_{CEQ}$,或更换一只$\beta$较小的管子’’。’和’’都是为了减小集电极静态电流$I_{CQ}$

○ 共射电路既能放大电流也能放大电压,输入电阻居于中间,输出电阻较大;共集电路只能放大电流不能放大电压,输入电阻最大,输出电阻最小,有电压跟随的特点,常作为多级放大电路的输入级和输出级,并可作为输出级起隔离作用;共基电路只能放大电压不能放大电流,具有电流跟随的特点,输入电阻小,是高频特性最好的电路。

○ 为什么放大电路以三级最为常见?级数太少放大能力不足,太多又难以解决零点漂移等问题。

○ 什么是波特图?频率特性曲线采用半对数坐标时,称为波特图。

○ 为什么使用波特图表示频率特性?在研究放大电路的频率响应时,由于信号的频率范围很宽,放大电路的放大倍数也很大,为压缩坐标,扩大视野,在画频率特性曲线时,频率坐标采用对数刻度,而幅值(以dB为单位)或相角采用线性刻度。

集成运放

○ 集成运放的频率特性具有什么特点? 集成运算放大器的频率特性具有低通特点,上限截止频率不高。

○ 多级放大电路的耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合

○ 多级放大电路的电压放大倍数等于组成它的各级放大电路的电压放大倍数之积,输入电阻是第一级的输入电阻,输出电阻是最后一级的输出电阻。

○ 集成运放电路由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。输入级采用差分放大电路;中间级多采用共射或共源放大电路,电压增益高;输出级采用互补对称共集输出电路结构。偏置电路是多路电流源电路。

○ 集成运放采用结构对称为特征的电路, 采用微电流源作为偏置有源负载, 采用直接耦合方式。

○ 差模成分:两个输入信号之差,反映被测信号的变化;需要进一步放大,共模成分:两个输入信号平均值,反映测量的初始条件或外界干扰,需要加以抑制。

○ 差分放大电路具有对差模信号进行放大,对共模信号进行抑制的能力。

○ 输入电压变化为0而输出电压的变化不为0的现象称为零点漂移现象。由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是零点漂移现象的主要原因。因此又称温漂。抑制温漂的方法:1. 电路中引入直流负反馈;2. 温度补偿,使用热敏元件来抵御温度变化;3. 采样特性相同的管子,组成差分放大电路,使温漂相互抵消。

○ 什么是共模抑制比?表明了差分放大电路对差模信号的放大能力和共模信号的抑制能力。

○ 运放怎么实现积分器和微分器?积分器——输入通过电阻与负极相连,输出与负极通过电容相连;微分器的电阻与电容的位置反过来。

频率响应

○ 频率响应描述放大电路对不同频率信号的适应能力。

反馈

○ 在电子电路中,将输出量的一部分或者全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响其输入量的措施称为反馈

○ 为什么要引入反馈?引入正反馈是为了增强放大器对微弱信号的灵敏度或增加增益;而引入负反馈则是为了提高放大器的增益稳定性及工作点的稳定性、减小失真、改善输入输出电阻、拓展通频带等。

○ 反馈的分类:输入反馈后使净输入增加/减小-为正/负反馈;若反馈量正比于输出电压/电流时-为电压/电流反馈;若按电流/电压比较求和-为并联/串联反馈;若反馈量只含有直流量/交流量-为直流/交流反馈。

○ 在分析反馈放大电路时,“有无反馈”决定于输出回路是否存在反馈通路;“直流反馈”或”交流反馈”决定于反馈通路存在于直流通路还是交流通路;“正、负反馈”用瞬时极性法来判断,反馈的结果使净输入量减小的为负反馈,使净输入量增大的为正反馈;电压和电流负反馈的判断方法是令放大电路输出电压等于0,若反馈量随之为0,则为电压反馈,若反馈量依然存在,则为电流反馈。

○ 负反馈对放大器性能的影响:1. 提高闭环增益的稳定性;2. 改善放大电路的非线性;3. 抑制放大电路内部的温漂、噪声及干扰;4. 扩展通频带;

○ 负反馈对输入电阻的影响:串联负反馈增大输入电阻,并联负反馈减小输入电阻。(串大并小)

○ 负反馈对输出电阻的影响:电压负反馈减小输出电阻,电流负反馈增大输出电阻。(压小流大)

○ 理想集成运放的两个特点:虚断路和虚短路

○ 负反馈放大电路的级数越多,反馈越深,产生自激振荡的可能性越大。若负反馈放大电路产生了自激振荡,则应该在电路中合适的位置加小容量电容或电阻和电容来消振。

○ 利用运放设计的基本运算电路:比例、加减、积分、微分、对数、指数运算电路

正弦波发生电路

○ 正弦波振荡电路由放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四部分组成。

○ 正弦波振荡电路的特征:正反馈以满足振荡条件,而且外加选频网络使振荡频率人为可控。

○ 波形发生电路所产生的自激振荡与负反馈放大电路所产生的自激振荡有什么不同?这是两种不同接法下,对振荡条件的不同表示形式,其实质都是要求净输入信号环绕一周后所得的信号与初始输入信号完全相同。负反馈放大电路要求在通带内接成负反馈,但在通带外,就可能转换为正反馈,产生自激振荡;波形发生电路为了产生所要求的波形,在通带内就接成正反馈。负反馈放大电路中的自激是要防止的,波形发生电路中的自激则是需要维持的。

○ 石英晶体振荡器是利用SiQ2结晶体的压电效应制成的一种谐振器件。压电效应是指在石英晶体的两电极之间加交变电压,晶片将产生机械振动,震动又会产生交变电场,称为石英晶体的压电效应。

电流源电路

○ 常见的电流源电路有哪些?镜像电流源电路、比例电流源电路、微电流源电路。

○ 电流源电路在放大电路中的作用?1. 为放大管提供稳定的偏置电流;2. 作为有源负载取代高阻值的电阻。

○ 镜像电流源电路由两只特性完全相同的管子构成,其中一只管子的基极和集电极连在一起接电源;同时两只管子的发射极都没有接电阻

○ 比例电流源电路由两只特性完全相同的管子构成,其中一只管子的基极和集电极连在一起接电源;同时两只管子的发射极都接有电阻

○ 微电流源电路由两只特性完全相同的管子构成,其中一只管子的基极和集电极连在一起接电源;另一只管子的发射极接电阻


文章作者: Mat Jenin
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