首先该明白这门课的研究对象,其实这门课可以说是电路理论的延伸。其中要运用到电路理论的分析方法,所不同的是,新增加了不少复杂的电气元器件。
说到元器件,首先接触到的便是二、三极管。不论哪种版本的教材,一开始都会介绍pn结的特性,个人觉得可以不要太在乎里面的结构,但其特性方程是一定要记得的。然后,二极管比较简单,就是一个单一的pn结,在电路中的表现在不同情况下可以用不同的模型解决(理想模型、恒压降模型、小信号模型,前两者是用于直流分析的,而最后一个是用于交流分析的)。而对于三极管,就相对来说复杂些,在此本人不想说书上有的东西,只想强调一下学习中该注意的问题:
1、对于三极管,它总共有三种工作状态,当它被放在电路中时,我们所要做的第一件事就是判断它在所给参数下的工作状态。(在模电的习题中,除非那道题是专门地考你三极管的状态,否则都是工作在放大区,因为只有这样,管子才能发挥我们想它有的效用。但在数电中,我们却是靠管子的不同状态的切换来做控制开关用的)
2、既然管子基本在放大区,那么它的直流特性就有:be结的电压为0.7V(硅管,锗管是0.2V),发射极电流约等于集电集电流并等于基极电流的贝塔倍。通过这几个已知的关系,我们可以把管子的静态工作点算出来——所谓静态工作点就是:ce间电压,三个极分别的电流。
3、为什么我们得先算出静态工作点呢?这就要弄清直流和交流之间的关系了:在模电里,我们研究的对象都是放大电路,而其中的放大量都是交流信号,并且是比较微弱的交流信号。大家知道,三极管要工作是要一定的偏置条件的,而交流信号又小又有负值,所以我们不能直接放大交流信号,在此我们用的方法就是:给管子一个直流偏置,让它在放大区工作,然后在直流上叠加一个交流信号(也就是让电压波动,不过不是像单一的正弦波一样围绕0波动,而是围绕你加的那个直流电压波动),然后由于三极管的性质,就能产生放大的交流信号了。
4、关于分析电路:从以上的叙述,我们可以看出分析电路应该分为两部分:直流分析和交流分析。不同的分析下,电路图是不一样的,这是因为元件在不同的量下,它的特性不同。(例如电容在直流下就相当于开路,而在交流下可以近似为短路)。而三极管,在交流下就有一个等效模型,也就是把be间等效为一个电阻,ce间等效为一个受控电流源,其电流值为be间电流的贝塔倍。这样分析就可以很好的进行下去了
5、备注:在模电中,我们分析的都是工程电路,而在工程中,对于精确度的要求不是很高,所以在分析时能够忽略的因子就该忽略,例如在加减法中,如果有项与项之间相差十倍以上,那么那个很小的项是可以忽略的。
(二)
接着就是场效应管了
对于场效应管,其种类多,性质较三极管也复杂,但其原理还是一样的,所以我想如果你的三极管会分析的话,应该不会成问题。比起三极管,场效应管要求你记住它的直流特性(是把电流Id写成关于Vgs的二次方程),然后交流时,要注意跨导的概念,具体的,书上都有写。
接着是说三极管的高频、低频模型了
我们以开始说的交流分析都是在中频下的,在中频下,耦合电容可以看为短路,极间电容可以看为开路——而在低频下,耦合电容不能当作短路;高频下,极间电容不能当成开路。这就造成了交流信号的频率对于电路放大特性的影响(整个电路的等效模型都变了嘛^_^)
在此,我们把放大倍数写成频率的函数,这样我们可以得到一个曲线,在用20log|A|的关系画出来,就得到了波特图。对于波特图,我不想赘述,只想强调大家要注意一下低频截止频率、高频截止频率的概念,然后注意一下几级放大电路的相频和幅频曲线随频率变化的斜率。
接着就是说三极管的一大应用了——集成放大电路
集成发大电路对体积要求尽可能小,所以我们就无法再用大电容了,所以一切的电路都采用直接耦合的方式。但这样,各级工作会互相影响。而且,由于三极管的特性对温度很敏感,所以我们必须采取措施来抑制由于温度变化而产生的噪声。 |