盤點(diǎn)模擬電路的基礎(chǔ)知識(shí)

時(shí)間：2025-01-16 15:49:47

關(guān)鍵字：數(shù)字電路模擬電路

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[導(dǎo)讀]相較于數(shù)字電路而言，模擬電路可能難度更大，并且更加抽象。在以后的工作中，也會(huì)發(fā)現(xiàn)，模擬電路的很多內(nèi)容都被芯片集成了。但是，如果有一個(gè)好的模電基礎(chǔ)，那么在以后的工作中會(huì)如魚得水。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和工藝的飛速發(fā)展，電子設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，而作為一名電子工程師，模擬電路是一門很基礎(chǔ)的專業(yè)課，對(duì)于學(xué)生來說，獲得電子線路基本知識(shí)、基本理論和基本技能,能為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。

模擬電路是電路設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的部分，它主要處理連續(xù)變化的電信號(hào)，與數(shù)字電路處理的離散信號(hào)有所不同。以下是一些模擬電路的基礎(chǔ)知識(shí)：

一、基本概念

?模擬信號(hào)?：連續(xù)變化的電信號(hào)，如音頻、視頻信號(hào)等。

?模擬電路?：處理模擬信號(hào)的電路，包括信號(hào)的放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)等。

相較于數(shù)字電路而言，模擬電路可能難度更大，并且更加抽象。在以后的工作中，也會(huì)發(fā)現(xiàn)，模擬電路的很多內(nèi)容都被芯片集成了。但是，如果有一個(gè)好的模電基礎(chǔ)，那么在以后的工作中會(huì)如魚得水。那模擬點(diǎn)有哪些比較關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)呢?

1.半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)

模電中，學(xué)習(xí)過PN結(jié)，學(xué)習(xí)過P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體、PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦浴？偨Y(jié)起來，就是二極管、三極管等。這些半導(dǎo)體內(nèi)容相對(duì)抽象，卻是半導(dǎo)體、微電子行業(yè)的基礎(chǔ)內(nèi)容，如果以后從事芯片設(shè)計(jì)等工作，用處會(huì)很大。實(shí)際應(yīng)用反而會(huì)簡(jiǎn)單很多。

2.放大電路

這里所說的放大電路，區(qū)別于運(yùn)放，主要是指三極管所構(gòu)成的基本放大電路。模電告訴我們?nèi)龢O管具有三個(gè)工作狀態(tài)，分別是：截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)以及飽和狀態(tài)。三極管構(gòu)成的基本放大電路就是工作在放大狀態(tài)。

具有三種基本放大電路：共射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路。這三種放大電路的判斷方法、特點(diǎn)是非常重要的。但是真的很難理解，在工作中應(yīng)用也比較受限。

3.模擬電路基礎(chǔ)

這一部分內(nèi)容主要是指模擬電路中所列舉的基礎(chǔ)電路，包括三極管搭建的鏡像恒流源電路、甲乙類功放電路、橋式電路的死區(qū)、信號(hào)的失真、信號(hào)的偏置等。這一部分相對(duì)零散。在實(shí)際應(yīng)用中，這些電路都有對(duì)應(yīng)的專用芯片，不用從底層了解工作原理，但是這一部分的理論對(duì)實(shí)踐有著很重要的幫助作用。

4.反饋放大電路

這里的放大主要是指運(yùn)放芯片，運(yùn)放可以說是模擬電路的精髓。而通過反饋，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)放對(duì)弱信號(hào)的放大作用。模擬電路中也列舉了幾種典型的運(yùn)放電路，如同相比例運(yùn)放、電壓跟隨器、反向比例運(yùn)放等。

模擬電路常用小知識(shí)：

(1)同相放大電路加在兩輸入端的電壓大小接近相等;

(2)反相放大電路的重要特征是虛地的概念;

(3)RC振蕩電路適用于低頻，LC振蕩電路適用于高頻電路;

(4)高頻電路中，必須考慮PN結(jié)電容的影響(正向偏置為擴(kuò)散電容，反相偏置為勢(shì)壘電容);

(5)硅管正向?qū)▔航?.7V，鍺管為0.2V;

(6)PN結(jié)具有一種很好的數(shù)學(xué)模型：開關(guān)模型，二極管誕生了，再來一個(gè)PN結(jié)，三極管誕生了;

(7)開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊有降壓和升壓兩種，降壓中有續(xù)流二極管，LC濾波電路。升壓中有電感，穩(wěn)壓二極管，電容。

(8)點(diǎn)接觸型二極管適用于整流，面接觸型二極管適用于高頻電路;

(9)齊納二極管(穩(wěn)壓管)工作于反向擊穿狀態(tài);

(10)肖特基二極管(Schottky，SBD)適用于高頻開關(guān)電路，正向壓降和反相壓降都很低(0.2V)但是反向擊穿電壓較低，漏電流也較大;

(11)光電二極管(將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào));

(12)二極管的主要參數(shù)：最大整流電流，最大反相電壓，漏電流;

(13)三極管有發(fā)射極(濃度最高)，集電極，基極(濃度最低)。箭頭寫在發(fā)射極上面;

(14)發(fā)射極正偏，集電極反偏是讓BJT工作在放大工作狀態(tài)下的前提條件。

三種連接方式：共基極，共發(fā)射極(最多，因?yàn)殡娏?，電壓，功率均可以放?，共集電極。

判別三種組態(tài)的方法：共發(fā)射極，由基極輸入，集電極輸出。共集電極，由基極輸入，發(fā)射極輸出。共基極，由發(fā)射極輸入，集電極輸出;

(15)三極管主要參數(shù)：電流放大系數(shù)β，極間反向電流，(集電極最大允許電流，集電極最大允許耗散功率，反向擊穿電壓=3個(gè)重要極限參數(shù)決定BJT工作在安全區(qū)域);

(16)三極管數(shù)學(xué)模型：?jiǎn)喂茈娏鞣糯?

(17)射極偏置電路：用于消除溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響(雙電源更好);

(18)開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊與線性電源：線性電源，效率低、發(fā)熱強(qiáng)、但是輸出很穩(wěn)定。開關(guān)電源模塊，效率高、發(fā)熱一般、但輸出紋波大，需要平波;

(19)三種BJT放大電路比較：共射級(jí)放大電路，電流、電壓均可以放大。共集電極放大電路：只放大電流，跟隨電壓，輸入R大，輸出R小，用作輸入級(jí)，輸出級(jí)。共基極放大電路：只放大電壓，跟隨電流，高頻特性好;

(20)去耦電容：輸出信號(hào)電容接地，濾掉信號(hào)的高頻雜波。旁路電容：輸入信號(hào)電容接地，濾掉信號(hào)的高頻雜波。交流信號(hào)針對(duì)這兩種電容處理為短路;

(21)BJT是一種電流控制電流型器件(雙極型)，F(xiàn)ET是一中電壓控制電流器件(單極型);

(22)主流是從發(fā)射極到集電極的IC，偏流就是從發(fā)射極到基極的Ib。相對(duì)與主電路而言，為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路;

(23)場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)鋁電極：柵極g，源極s，漏極d。分別對(duì)應(yīng)三極管的基極b，發(fā)射極e，集電極c。其中P型襯底一般與柵極g相連21、增強(qiáng)型FET必須依靠柵源電壓Vgs才能起作用(開啟電壓Vt)，耗盡型FET則不需要柵源電壓，在正的Vds作用下，就有較大的漏極電流流向源極(如果加負(fù)的Vgs，那么可能出現(xiàn)夾斷，此時(shí)的電壓成為夾斷電壓Vp重要特性：可以在正負(fù)的柵源電壓下工作);

(24)N溝道的MOS管需要正的Vds(相當(dāng)于三極管加在集電極的Vcc)和正的Vt(相當(dāng)于三極管基極和發(fā)射極的Vbe)，而P溝道的MOS管需要負(fù)的Vds和負(fù)的Vt;

(25)MOSFET主要參數(shù)：開啟電壓Vt，夾斷電壓Vp。極限參數(shù)：最大漏極電流Idm，最大耗散功率Pdm;

(26)MOSFET三種放大電路：共源極放大電路(共射極)，共漏極放大電路(共集電極)，共柵極放大電路(共基極);

(27)差分式放大電路：差模信號(hào)：兩輸入信號(hào)之差。共模信號(hào)：兩輸入信號(hào)之和除以2。由此：用差模與共模的定義表示兩輸入信號(hào)可得到一個(gè)重要的數(shù)學(xué)模型：任意一個(gè)輸入信號(hào)=共模信號(hào)±差模信號(hào)/2;

(28)差分式放大電路只放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)。利用這個(gè)特性，可以很好的抑制溫度等外界因素的變化對(duì)電路性能的影響。具體的性能指標(biāo)：共模抑制比Kcmr;

(29)集成運(yùn)放的溫度漂移是漂移的主要來源;

(30)集成運(yùn)放的參數(shù)：最大輸出電流，最大輸出電壓;

(31)VCC是電路的供電電壓，VDD是芯片的工作電壓;

(32)放大電路的干擾：

二、基本元件

?電阻?：阻礙電流流動(dòng)的元件，其阻值表示對(duì)電流的阻礙程度。

?電容?：儲(chǔ)存電荷的元件，能夠阻隔直流電，允許交流電通過。

?電感?：儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件，對(duì)電流的變化有阻礙作用。

?二極管?：具有單向?qū)щ娦缘脑?

?三極管?：具有放大、開關(guān)等功能的元件。

?運(yùn)算放大器?：高放大倍數(shù)的電壓放大元件。