模拟电子技术核心知识体系
可以把模拟电子技术想象成是学习如何设计和分析处理连续信号（模拟信号）的电子电路，它和数字电子技术（处理0和1的离散信号）相辅相成。
（图片来源网络，侵删）
第一部分：半导体器件基础
这是模拟电路的“积木”，所有复杂的电路都是由这些基本器件构成的。
-
半导体物理基础
- 核心概念：本征半导体、杂质半导体（N型、P型）、PN结的形成。
- 关键特性：PN结的单向导电性、反向击穿特性，这是所有半导体器件工作的物理基础。
-
二极管
- 伏安特性：描述电压和电流关系的曲线，是分析二极管电路的基础。
- 主要应用：
- 整流：将交流电转换为脉动直流电（半波、全波、桥式整流）。
- 限幅/钳位：限制信号电压的范围或移动信号的直流电平。
- 稳压：利用稳压二极管的反向击穿特性来提供稳定的电压。
- 开关：在数字电路中用作开关。
-
双极结型晶体管
（图片来源网络，侵删）- 结构：NPN型和PNP型两种，有三个区（发射区、基区、集电区）和两个PN结（发射结、集电结）。
- 三种工作状态：
- 放大状态：模拟电路的核心工作区，发射结正偏，集电结反偏，基极电流微小的变化能引起集电极电流的巨大变化，实现电流放大。
- 饱和状态：两个结都正偏，相当于开关闭合。
- 截止状态：两个结都反偏，相当于开关断开。
- 核心参数：电流放大系数 β (hFE)。
-
场效应晶体管
- 结构：结型场效应管和绝缘栅型场效应管（MOSFET），MOSFET在现代电路中更为常见。
- 工作原理：利用电场效应控制导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流，它是电压控制型器件，而BJT是电流控制型器件。
- 特点：输入阻抗极高，功耗低，易于集成。
第二部分：基本放大电路
这是模拟电路的“心脏”，用于信号的放大。
-
BJT基本放大电路
- 三种组态：根据输入、输出信号的不同接入点，分为共射、共集、共基三种基本放大电路。
- 共射放大电路：最常用，既有电压放大，又有电流放大，但输入输出电压反相。
- 共集放大电路（射极跟随器）：电压放大倍数约等于1，但有电流放大和功率放大，输入阻抗高，输出阻抗低，常用作缓冲级或阻抗匹配。
- 共基放大电路：电压放大，电流不放大，输入阻抗低，输出阻抗高，高频特性好。
- 分析方法：
- 静态分析：计算无信号输入时的直流工作点（IBQ, ICQ, VCEQ），工作点设置不当会导致失真。
- 动态分析：计算有信号输入时的交流性能指标，使用小信号模型（如H参数模型）将非线性器件线性化。
- 三种组态：根据输入、输出信号的不同接入点，分为共射、共集、共基三种基本放大电路。
-
FET基本放大电路
（图片来源网络，侵删）- 三种组态：共源、共漏、共栅，分别与BJT的共射、共集、共基相对应。
- 分析方法：同样分为静态分析和动态分析，使用FET的小信号模型（如跨导gm模型）。
-
放大电路的主要性能指标
- 放大倍数：衡量放大能力。
- 输入电阻：从输入端看进去的等效电阻，越大越好，表示对信号源影响小。
- 输出电阻：从输出端看进去的等效电阻，越小越好，表示带负载能力强。
- 通频带：放大电路能够正常放大的频率范围，低频端受耦合电容/旁路电容影响，高频端受晶体管结电容影响。
- 非线性失真：由于器件的非线性特性导致的输出波形畸变。
第三部分：多级放大电路与频率响应
-
多级放大电路
- 耦合方式：级与级之间的连接方式。
- 阻容耦合：各级静态工作点相互独立，但低频特性差。
- 直接耦合：低频特性好，可以放大直流信号，但存在“零点漂移”问题。
- 变压器耦合：可实现阻抗匹配，但体积大、笨重，已很少使用。
- 分析方法：将各级分别分析，然后级联起来，总放大倍数为各级放大倍数的乘积。
- 耦合方式：级与级之间的连接方式。
-
频率响应
- 核心概念：研究放大电路的放大倍数随频率变化的规律。
- 波特图：用对数坐标表示频率响应的图形，包含幅频特性和相频特性。
- 截止频率：放大倍数下降到中频段的 1/√2 (即-3dB) 时的频率。
- 带宽：上限截止频率与下限截止频率之差。
第四部分：集成运算放大器
这是模拟电路的“瑞士军刀”，功能强大，应用极其广泛。
-
基本概念
- 理想运放：开环增益无穷大、输入阻抗无穷大、输出阻抗为零、带宽无穷大、共模抑制比无穷大，这是分析运放电路的有力工具。
- 两条重要法则：
- 虚短：理想运放两输入端电位近似相等（u+ ≈ u-）。
- 虚断：理想运放两输入端不取电流（i+ = i- = 0）。
-
基本运算电路
- 线性应用：引入负反馈，输出与输入成线性关系。
- 反相比例放大：输出与输入反相。
- 同相比例放大：输出与输入同相。
- 加法/减法电路：实现信号的加减运算。
- 积分/微分电路：实现波形变换和运算。
- 非线性应用：开环或引入正反馈，工作在饱和区。
- 电压比较器：将输入电压与参考电压比较，输出高/低电平。
- 滞回比较器：具有抗干扰能力，避免在阈值点附近振荡。
- 线性应用：引入负反馈，输出与输入成线性关系。
第五部分：负反馈放大电路
负反馈是改善放大电路性能的“万能钥匙”。
-
反馈的基本概念
- 定义：将输出信号的一部分或全部通过一定网络送回到输入端，与输入信号进行比较，以改善电路性能。
- 分类：正反馈/负反馈、直流反馈/交流反馈、电压反馈/电流反馈、串联反馈/并联反馈。
-
负反馈对放大电路性能的影响
- 优点：
- 提高增益稳定性。
- 减小非线性失真。
- 扩展通频带。
- 改变输入和输出电阻（串联反馈提高输入电阻，并联反馈降低输入电阻；电压反馈降低输出电阻，电流反馈提高输出电阻）。
- 代价：牺牲了放大倍数。
- 优点：
第六部分：功率放大电路
主要任务是在不失真或失真较小的前提下,输出足够大的功率去驱动负载（如扬声器、电机）。
-
分类：
- 甲类：导通角为360°，失真小但效率极低（理想情况下25%）。
- 乙类：导通角为180°，效率高（理想情况下78.5%），但存在“交越失真”。
- 甲乙类：介于甲类和乙类之间，给晶体管一个微小的静态偏置，以消除交越失真，同时保持较高的效率，这是最常用的功率放大电路。
-
典型电路：OTL（无输出变压器）、OCL（无输出电容）、BTL（桥式推挽）等。
第七部分：直流稳压电源
将220V的交流电转换成稳定的直流电,为电子设备供电。
- 组成结构：
- 电源变压器：将220V交流电降压到所需电压。
- 整流电路：将交流电变成脉动的直流电（通常用桥式整流）。
- 滤波电路：滤除脉动直流电中的交流成分，使波形更平滑（通常用电容）。
- 稳压电路：在电网电压波动或负载变化时，输出稳定的直流电压（常用集成稳压器，如78/79系列）。
学习建议
- 抓主线，理清脉络：以“器件 -> 电路 -> 性能 -> 应用”为主线，建立知识框架。
- 定性分析，定量计算：先理解电路的工作原理（定性），再掌握关键的计算方法（定量）。
- 对比学习：将BJT和FET、三种基本组态、正负反馈等对比着学，更容易理解各自的特点和适用场合。
- 重视实践：这门课理论性很强，必须结合实验，亲手搭建电路、测量波形、调试参数，是加深理解的最好方式。
- 多做习题：通过做题来巩固概念，熟悉分析方法，特别是小信号等效电路分析法。
希望这份梳理能帮助你更好地理解模拟电子技术的全貌！
