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怎么学习模电

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发表于 2020-6-17 11:34:25 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
模电的学习:从使用者的角度来看,其实,模电这门课并不难,学生往往被书中提到的所谓少子、多子、飘移、扩散等次要问题所迷惑,没有抓住主要问题,有些问题是半导体材料本身存在缺陷导致的,人们为了克服这些缺陷而想出了各种解决办法,所以,模电中有许多是人们想出的技巧和主意。从三极管三个电极连接的都是金属的角度来看,金属中只有自由电子的定向流动才有电流,金属中哪有什么空穴之类的东西,如果把人们的视线停留在三极管的内部,那一定使人们不容易理解,如果你跳出来看问题,你就会理解科学家当时为什么要发明它,也会使你豁然开朗。但是,从设计者角度来看,需要考虑的问题就很多了,否则,你设计出来的器件性能就没有人家设计的好,当然也就没有市场了。如果谁能找到一种材料,而这种材料的性能比半导体特性还好,那么他一定会被全世界所敬仰。所以,学习模电的时候,一定要用工程思维来考虑问题,比如,为什么要发明它?它有什么用途?它可以解决什么问题?它有哪些不足?人们是如何改进的?等等。
再谈可控开关:三极管要工作在饱和或截止状态,此时C和E之间相当于可控开关,B极加输入信号,为了防止三极管损坏,B极要接限流电阻,余下的问题就是,所控制的负载应接在C极还是E极?它的功率有多大?驱动电压多大?电流多大?你选的三极管能否胜任?不胜任怎么办?改用什么器件?低压和高压如何隔离?等等。
再谈信号的线性放大:这种情况下,C极电流是B极电流的β倍,以三极管放大电路为例:(1)直流工作点问题,为什么要有直流工作点?什么原因引起工作点不稳定?采取什么措施稳定直流工作点?为什么要有直流工作点?是因为PN结只有外加0.5V以上电压时才有电流通过(硅材料),而我们要放大的微弱的交变信号幅度很小,将这个微弱的变化信号直接加到三极管的基极和射极之间,基极是没有电流的,当然,集电极也不可能有电流。所以,我们在基极首先要加上直流工作电流后,三极管三个电极就都有直流电流了, 以NPN管子为例,共射、共基、共集电极三个电路的直流都是一个方向,无论三极管电路的哪种接法,它们的直流电流方向都是一样的,在这基础上,再在输入端(发射结)加入微弱交流小信号后,这个微弱信号就会使基极电流产生扰动,由于集电极电流与基极电流成比例关系,则集电极电流(输出回路电流)也会发生扰动,这样,这个输出回路电流中就有被输入交流信号影响的扰动信号,我们要的就是输出回路这个被基极扰动电流控制的集电极扰动的信号(输出交流信号),这个输出回路(集电极-发射极)扰动的信号比输入(基极)扰动信号大,这就是放大,也可以说,放大其实是输出回路电流受输入信号的控制。但是,不管怎样扰动,总体上是不能改变三个电极电流的方向的。如果直流工作点设置合理时,那个扰动信号就与输入交流小信号成比例关系,而且又比输入信号大,我们要的就是这个效果。(2)交流信号放大问题,共射极、共集电极、共基极电路的作用、优点和缺点是什么?如何克服电路的非线性?为什么共射--共基电路能扩展频带?为什么共集电极放大电路要放在多级放大电路的最后一级?多级放大电路的输入级有什么要求?人们在集成电路中设计电流源的目的是什么?它的作用是什么?如何克服直接耦合带来的零点漂移?为什么要设计成深负反馈?其优点和问题是什么?深负反馈自激的原因是什么?什么是电路的结构性相移?什么是电路的附加相移?什么情况下电路输出信号与输入信号之间出现附加相移?等等。(3)集成运算放大器,为了克服半导体器件的非线性问题(不同幅度信号的放大倍数不一样),人们有意制成了高增益的集成运算放大器,外接两个电阻就构成了同相或反向比例放大电路,这时整个电路的电压放大倍数就近似与半导体特性无关了(深负反馈条件下),放大倍数只与外接的两个电阻有关,而电阻材料的温度特性比半导体材料好,同时线性特性也改善了。在计算的时候注意运用“虚短”和“虚断”就行了,模电学到这里那就太简单了,所以,如果不考虑成本时谁还会用三极管分立元件组成的放大电路,还得调直流工作点。集成运算放大器的其它应用还很多,如有源滤波器、信号产生电路等。
负反馈自激振荡与正弦波产生电路的区别。负反馈自激振荡是由于某个未知频率信号在反馈环路中产生了额外的180度的附加相移,负反馈电路对这个频率信号来讲就变成了正反馈,同时,对这个频率信号的环路增益又大于1,这种情况下,负反馈电路就自激了(对其它频率信号,此电路还是负反馈)。而正弦波振荡电路是人们有意引入的正反馈,可以说对无数个频率信号都是正反馈,既然这样,环路中就不用有附加相移了,但是,这样的信号太多了,所以,人们需要在反馈环路中设计一个选频电路来选择某一个频率信号,当然,对被选取的信号来讲,这个选频电路就不需要有额外相移了。

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