模电基本概念.doc

一、基本概念
1.不同类型的信号源对放大电路输入电阻的要求；模拟信号与数字信号各自的特点；
答：信号源为电压源时，与源内阻Rs串联，输入电阻大；
信号源为电流源时，与源内阻Rs并联，输入电阻小。

模拟信号在时间上和幅值上（数值上）均是连续的信号；
数字信号在时间上和幅值上（数值上）均是离散的信号。

2.不同类型的杂质半导体多数载流子和少数载流子的差别；形成PN结的载流子的两种运动与外加电压之间的关系；空间电荷区宽度与外加偏置电压的关系；二极管的反向饱和电流与温度之间的关系；
答：在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子,由热激发形成。五价，正离子）
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自由电子是少数载流子，由热激发形成。（三价，负离子）

外加正向电压，外加电场与PN结内电场方向相反，削弱内电场，扩散运动增强，漂移运动减弱；
外加反向电压，外加电场与PN结内电场方向相同，增强内电场，扩散运动减弱，漂移运动增强。

外加正向电压，空间电荷区宽度变薄，耗尽区中载流子增加，电阻阻值减小；外加反向电压，空间电荷区宽度变厚，电阻阻值增大。

在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。

3. 晶体管b的定义；晶体管工作于不同区域时，外加电压的偏置条件是什么；不同组态的晶体管放大电路的特点；放大电路中负载获得的能量来源是什么？
答：b 是另一个电流放大系数（共发射极直流电流放大系数，上面有一横代表静态，直流工作状态；没有一横代表动态，交流工作状态。），同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 b >> 1。

工作在放大区，发射结正偏，集电结反偏；工作在饱和区，发射结，集电结均处于正向偏置；工作在截止区，发射结，集电结均处于反向偏置；

共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；
共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示；

只要在电路中设置合适的静态工作点，并在输入回路加上一个能量较小的信号，利用发射结正向电压对各极电流的控制作用，就能将直流电源提供的能量，按输入信号的变化规律转换为所需要的形式供给负载。放大作用实质上是放大器件的控制作用，放大器是一种能量控制部件。

4. 场效应管属于何种控制类型的器件，描述这种控制关系的参数是什么？JFET场效应管产生放大作用时，工作区域的问题，此时的栅源电压极性如何设置？
答：场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件，描述这种控制关系的参数是Vgs(栅源电压)。衡量这种控制作用大小的参数，低频跨导 Gm=ID/UGS。

N沟道JFET工作时，在栅极与源极间需加一负电压（Vgs<0）,使栅极、沟道间的PN结反偏,栅极电流Ig约等于0。

5.差分式放大电路的作用和特点；零点漂移现象及其产生的原因；
答：
作用：差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。
结构特点：电路结构对称，参数对称。
性能特点：由于电流源具有恒流特性，因而电路具有稳定的直流偏置和很强的抑制共模信号的能力。

零点漂移：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。
主要原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。

减小零漂的措施：
用非线性元件进行温度补偿
调制解调方式。如“斩波稳零放大器”
采用差分式放大电路

6.正、负反馈的差别；引入直流负反馈能够起到什么作用？引入负反馈能给放大电路的性能带来哪些方面的改善？不同组态的负反馈放大电路中，输入量、输出量和反馈量各是什么？引入不同组态的负反馈对放大电路的输入电阻和输出电阻的影响是什么？
答：
正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。
另一角度：正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。
引入直流负反馈能提供直流偏置，稳定静态工作点。
引入负反馈能给放大电路的性能带来的改善：
提高增益的稳定性；
减少反馈环内的非线性失真；
扩展频带，抑制反馈环内噪声。

对输入电阻和输出电阻的影响：
串联负反馈 ——增大输入电阻
并联负反馈 ——减小输入电阻
电压负反馈 ——减小输出电阻，稳定输出电压
电流负反馈 ——增大输出电阻，稳定输出电流

为改善性能引入负反馈的一般原则：
要稳定直流量——引直流负反馈
要稳定交流量——引交流负反馈
要稳定输出电压——引电压负反馈
要稳定输出电流——引电流负反馈
要增大输入电阻——引串联负反馈
要减小输入电阻——引并联负反馈

电压串联负反馈的输入量为电压，输出量为电压，反馈量为电压；
电流并联负反馈的输入量为电流，输出量为电流，反馈量为电流；
电压并联负反馈的输入量为电流，输出量为电压，反馈量为电压；
电流串联负反馈的输入量为电压，输出量为电流，反馈量为电流。

7.对于功率放大电路而言，不同的工作方式（甲类、乙类等）有什么差别；功率放大电路的效率是如何定义的？消除交越失真现象的方法；
答:
1.甲类放大：（甲类放大在一周期内Ic>0）
晶体管静态工作点设置在截止区与饱和区的中分点的放大电路，叫做甲类放大电路，适合于小功率高保真放大。  
甲类放大又称为A类放大，在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）。正弦信号的正负两个半周由单一功率输出原件连续放大输出的一类放大器。当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作于它的放大区，电流的导通角为180度，且静态工作点在负载线的中点。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，适用于小信号低频功率放大，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式。

2.乙类放大：(乙类放大在一个周期内只有半个周期Ic>0)
晶体管静态工作点设置在截止点的放大电路，叫做乙类放大电路，适合于大功率放大。  
乙类放大又称为B类放大，在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的输出元件分成两组，轮流交替的出现电流截止（即停止输出）。正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类功率放大其集电极电流只能在半个周期内导通，导通角为90度。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。

3.甲乙类放大：(甲乙类放大在一个周期内有半个周期以上Ic>0)
管静态工作点设置在截止区与饱和区之间，靠近截止点的放大电路，叫做甲乙类放大电路，适合于大功率高保真音频放大，推挽电路通常就是甲乙类放大电路。  
甲乙类放大又称AB类放大，它界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用 

4.丙类放大：(丙类放大在一个周期内有小于半个周期Ic>0)
晶体管静态工作点设置在截止区内的放大电路，叫做丙类放大电路，适合于大功率射频放大。 
丙类放大又称为C类放大，丙类放大器工作在开关状态，它只处理正半周信号，也就是脉动直流信号。而音频信号是正负都有的交流信号，使用丙类放大器会产生严重的失真。

效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。

消除失真的方法：
设置合适的静态工作点。
① 静态时T1、T2处于临界导通状态，有信号时至少有一只导通；
② 偏置电路对动态性能影响要小。

静态偏置可克服交越失真：
提供给晶体管静态偏置使其微导通有三种途径：（1）利用二极管和电阻的压降产生偏置电压；（2）利用VBE扩大电路产生偏置电压（3）利用电阻上的压降产生偏置电压。
交越失真出现在乙类放大电路，甲类放大电路失真最小但是效率较低10%左右，乙类有交越失真但是其效率高，所以出现了甲乙类放大电路，比甲类效率高，比乙类失真小。
（克服交越失真的措施是：避开死区电压区，使每一晶体管处于微导通状态，一旦加入输入信号，使其马上进入线性工作区）