模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)演講人：日期:CONTENTS目錄01半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)02基本放大電路03集成運(yùn)算放大器04反饋與振蕩電路05直流穩(wěn)壓電源06實(shí)驗(yàn)與測(cè)量技術(shù)01半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料特性半導(dǎo)體是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。半導(dǎo)體定義半導(dǎo)體類型特性表現(xiàn)主要分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類，常見(jiàn)元素半導(dǎo)體有硅（Si）和鍺（Ge），化合物半導(dǎo)體有砷化鎵（GaAs）等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可以通過(guò)摻入雜質(zhì)或施加外部條件（如溫度、光照等）進(jìn)行顯著調(diào)控。二極管工作原理6px6px6px二極管由半導(dǎo)體材料制成，具有兩個(gè)電極（正極和負(fù)極）以及一個(gè)PN結(jié)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)當(dāng)二極管正極接低電位、負(fù)極接高電位時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電流幾乎無(wú)法通過(guò)。反向截止性當(dāng)二極管正極接高電位、負(fù)極接低電位時(shí)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流可以順暢通過(guò)。正向?qū)щ娦?10302整流、檢波、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)等電路中的關(guān)鍵元件。主要應(yīng)用04三極管結(jié)構(gòu)與應(yīng)用結(jié)構(gòu)組成三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成，分為基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，其中發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高，集電區(qū)摻雜濃度次之，基區(qū)摻雜濃度最低且極薄。電流放大作用當(dāng)在三極管的基極和發(fā)射極之間加入一個(gè)微弱的電流信號(hào)時(shí)，可以在集電極和發(fā)射極之間得到一個(gè)放大了的電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電流的放大作用。偏置條件為了使三極管正常工作，必須給其加上合適的偏置電壓，以保證發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。主要應(yīng)用在電子電路中作為放大器、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓電源等多種功能電路的核心元件。02基本放大電路共射放大電路輸入信號(hào)從基極輸入，集電極輸出放大信號(hào)，具有電壓放大作用。共集放大電路輸入信號(hào)從基極輸入，發(fā)射極輸出放大信號(hào)，具有電流放大作用。共基放大電路輸入信號(hào)從發(fā)射極輸入，集電極輸出放大信號(hào)，高頻特性較好。差動(dòng)放大電路由兩個(gè)共射放大電路組成，具有抑制零點(diǎn)漂移和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。組成結(jié)構(gòu)與分類性能指標(biāo)分析放大倍數(shù)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比，是衡量放大電路增益的重要指標(biāo)。01輸入電阻放大電路輸入端對(duì)信號(hào)源產(chǎn)生的阻抗，影響信號(hào)源的輸出。02輸出電阻放大電路輸出端對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的阻抗，影響負(fù)載的獲取。03穩(wěn)定性放大電路在溫度變化、電源電壓波動(dòng)等影響下，保持輸出信號(hào)穩(wěn)定的能力。04頻率響應(yīng)特性頻率失真截止頻率增益-頻率特性曲線通頻帶由于放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同，導(dǎo)致輸出信號(hào)波形發(fā)生變化的現(xiàn)象。表示放大電路增益與頻率之間關(guān)系的曲線，分為低頻段、中頻段和高頻段。放大電路增益下降到一定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，反映放大電路對(duì)高頻信號(hào)的放大能力。放大電路能夠不失真放大信號(hào)的頻率范圍，其寬度由低頻截止頻率和高頻截止頻率決定。03集成運(yùn)算放大器理想?yún)?shù)特性高輸入阻抗低輸出阻抗無(wú)限大增益無(wú)限大帶寬集成運(yùn)算放大器理想情況下具有無(wú)窮大的輸入阻抗，使其對(duì)信號(hào)源的影響非常小。集成運(yùn)放的輸出阻抗很小，僅為幾歐姆甚至更低，具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。理想集成運(yùn)算放大器的增益為無(wú)限大，可以實(shí)現(xiàn)精確的信號(hào)放大。理想情況下，集成運(yùn)算放大器的帶寬為無(wú)窮大，能夠處理各種頻率的信號(hào)。典型電路分析反向放大器電路通過(guò)調(diào)整輸入和反饋電阻的比值，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的反向放大。02040301差分放大器電路對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行差動(dòng)放大，抑制共模信號(hào)，提高抗干擾能力。同相放大器電路輸入信號(hào)和輸出信號(hào)同相，具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。加法器電路實(shí)現(xiàn)多個(gè)輸入信號(hào)的加法運(yùn)算，廣泛應(yīng)用于模擬信號(hào)處理和產(chǎn)生電路中。非線性應(yīng)用實(shí)例電壓比較器將集成運(yùn)算放大器用作電壓比較器，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與參考電壓的比較，輸出高或低電平信號(hào)。波形產(chǎn)生器利用集成運(yùn)算放大器的非線性特性，設(shè)計(jì)產(chǎn)生正弦波、方波和鋸齒波等波形發(fā)生器。模擬開(kāi)關(guān)與多路復(fù)用器通過(guò)控制模擬開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的切換與選擇，提高電路的靈活性。精密整流電路利用集成運(yùn)算放大器的特性，實(shí)現(xiàn)高精度、低失真的整流操作，廣泛應(yīng)用于交流信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理中。04反饋與振蕩電路反饋類型判別增強(qiáng)系統(tǒng)的輸出，常見(jiàn)于放大電路和振蕩電路中。正反饋減弱系統(tǒng)的輸出，常用于穩(wěn)定電路和提高電路性能。負(fù)反饋負(fù)反饋對(duì)性能影響降低放大倍數(shù)減小噪聲和干擾減小非線性失真改善輸入輸出阻抗通過(guò)負(fù)反饋，電路的放大倍數(shù)會(huì)減小，從而使電路更加穩(wěn)定。負(fù)反饋能夠抑制電路中的非線性元件，從而減小非線性失真。負(fù)反饋能夠抑制電路中的噪聲和干擾信號(hào)，提高電路的信噪比。負(fù)反饋能夠改變電路的輸入輸出阻抗，使電路更容易匹配。振蕩條件與電路振蕩電路必須滿足起振條件和平衡條件。起振條件是指振蕩剛開(kāi)始時(shí)，必須使振幅逐漸增大；平衡條件是指振蕩過(guò)程中，能量必須得到補(bǔ)充，以維持穩(wěn)定的振蕩。振蕩條件常見(jiàn)的振蕩電路有LC振蕩電路、RC振蕩電路和石英晶體振蕩電路等。其中，LC振蕩電路是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，RC振蕩電路適用于低頻振蕩，而石英晶體振蕩電路則具有極高的頻率穩(wěn)定度。振蕩電路類型05直流穩(wěn)壓電源整流濾波原理整流將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過(guò)程，通常利用二極管等元件實(shí)現(xiàn)。01濾波去除整流后的脈動(dòng)直流電中的交流成分，使其變得更加平滑，通常采用電容、電感等元件。02濾波電路類型常見(jiàn)的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復(fù)合濾波等。03原理利用負(fù)反饋技術(shù)，調(diào)整調(diào)整管的工作狀態(tài)，使輸出電壓保持穩(wěn)定。組成線性穩(wěn)壓電路通常由調(diào)整管、取樣電路、誤差放大器、基準(zhǔn)電源等部分組成。優(yōu)點(diǎn)穩(wěn)壓精度高、紋波系數(shù)小、可靠性高。缺點(diǎn)效率低、發(fā)熱量大、體積大。線性穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介定義缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)換。效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍廣。電磁干擾較大、設(shè)計(jì)復(fù)雜。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。06實(shí)驗(yàn)與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)儀器使用示波器信號(hào)發(fā)生器直流電源電子電壓表用于測(cè)量電壓、電流波形的幅度、頻率、相位等參數(shù)，觀察波形失真情況。用于產(chǎn)生各種頻率、波形和幅度的電信號(hào)，作為被測(cè)電路的輸入信號(hào)。提供穩(wěn)定的直流電壓或電流，用于測(cè)試電路中的直流參數(shù)。用于測(cè)量電路中的直流電壓或交流電壓的有效值。通過(guò)合理設(shè)置電路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，同時(shí)關(guān)注增益、輸入阻抗、輸出阻抗等指標(biāo)。利用電容、電感等元件的頻率特性，濾除電路中的交流成分或特定頻率成分。通過(guò)正反饋和負(fù)反饋的組合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自我激勵(lì)，產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩波形。包括模擬信號(hào)的運(yùn)算、變換、調(diào)制與解調(diào)等功能，用于信號(hào)的加工和處理。典型電路搭接放大電路濾波電路振蕩電路信號(hào)處理電路信號(hào)注入法元件替換法在電路的輸入端注入特定頻率和幅度的信號(hào)，觀察輸出端的響應(yīng)情況，以判斷電路的故障所在。當(dāng)懷疑電路