電子工程師應(yīng)該掌握的20個模擬電路的詳細分析與解答資料

1、子工程師應(yīng)該掌握 的 20 個模擬 電路的 詳細分析與解答電子工程師應(yīng)該掌握的 20個模擬電路的詳細分析及參考答案橋式整流電路IN TF1VoL僑式整流電路1.1二極管的單向?qū)щ娦裕憾O管的 PN結(jié)加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)；加反向 電壓，處于截止狀態(tài)。1.2伏安特性曲線;si1.3理想開關(guān)模型和恒壓降模型：理想開關(guān)模型指的是在二極管正向偏置時，其管壓降為0,而當(dāng)其反向偏置時， 認為它的電阻為無窮大，電流為零.就是截止。恒壓降模型 是說當(dāng)二極管導(dǎo)通以后，其管壓降為恒定值，硅管為0.7V,錯管0.5 V2.1橋式整流電流流向過程：當(dāng)u 2是正半周期時，二極管 Vd1和Vd3導(dǎo)通；而二極管Vd2和V

2、d4截止，負 載R的電流是自上而下流過負載，負載上得到了與u 2正半周期相同的電壓；在u 2的負半周，u 2的實際極性是下正上負，二極管 Vd2和Vd4導(dǎo)通而Vd1 和Vd3截止，負載R上的電流仍是自上而下流過負載，負載上得到了與u 2正半周期相同的電壓。3.1計算:Vo,Io,二極管反向電壓.Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/Rl,Ur帝，2 U 21.1 電源濾波的過程分析：電源濾波是在負載 RL兩端并聯(lián)一只較大容量的電容 器。由于電容兩端電壓不能突變，因而負載兩端的電壓也不會突變，使輸出電 壓得以平滑，達到濾波的目的。1.2 波形形成過程：輸出端接負載 R時，當(dāng)電源供電時，向負載提

3、供電流的同 時也向電容C充電，充電時間常數(shù)為充=(Ri /RC) =RiC,一般RiR,忽略 Ri壓降的影響，電容上電壓將隨 u 2迅速上升，當(dāng)t二墳1時，有u 2=u 0,止匕 后u 2低于u 0 ,所有二極管截止，這時電容 C通過R放電，放電時間常數(shù)為 RC,放電時間慢，u 0變化平緩。當(dāng)t=擾2時，u 2=u 0, 挑2后口 2又變化到 比u 0大，又開始充電過程，u 0迅速上升。3 1=313時有口 2 = u 0, CDt3后， 電容通過R放電。如此反復(fù)，周期Tt充放電。由于電容 C的儲能作用，R上的 電壓波動大大減小了。電容濾波適合于電流變化不大的場合。LC濾波電路適用于電流較大，

4、要求電壓脈動較小的場合。2.1 計算：濾波電容的容量和耐壓值選擇電容濾波整流電路輸出電壓 Uo在V2U 20.9U 2之間，輸出電壓的平均值取決 于放電時間常數(shù)的大小。電容容量RC呈(35) T/2其中T為交流電源電壓的周期。實際中，經(jīng)常進一 步近似為Uo-1.25整流管的最大反向峰值電壓 U=，2U 2,每個二極管的平均 電流是負載電流的一半。三、信號濾波器wiooo inO信早油波3一帶H信號濾波4 一帶阻KRT0O800信號濾波1 一帶阻(的波楷)信號犍波1 一帶通3.信號濾波器1.1 信號濾波器的作用：把輸入信號中不需要的信號成分衰減到足夠小的程度， 但同時必須讓有用信號順利通過。1.

5、2 與電源濾波器的區(qū)別和相同點：兩者區(qū)別為：信號濾波器用來過濾信號，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾 波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩(wěn)定；交流電源 M是只允許某一特定的頻率通過。相同點：都是用電路的 幅頻特性來工作。2.1 LC串聯(lián)和并聯(lián)電路的阻抗計算：串聯(lián)時，電路阻抗為Z=R+j(XL-XC尸R+j(L-1/ coC)并聯(lián)時電路阻抗為Z=1/jC/ (R+j wL)=1田產(chǎn)”考濾到實際中，常有R<“L,所以有Z= 阻E出 刖心上)2.2幅頻關(guān)系和相頻關(guān)系曲線：四.微分電路和積分電路也讀介電路b根分電監(jiān)4、散分和分電臍1.1電路的作用：微分電路：1 .提取脈沖前沿

6、2 .高通濾波3 .改變相角（加）微分電路是積分電路的逆運算，波形變換。微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波。與濾波器的區(qū)別和相同點：原理相同，應(yīng)用場合不同。積分電路：1 .延遲、定時、時鐘2 .低通濾波3 .改變相角（減）積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。2.1微分和積分電路電壓變化過程分析微分電路：在圖4-17所示電路中，激勵源4為一矩形脈沖信號，響應(yīng)是從電阻兩端取出的電壓，即電路時間常數(shù)小于脈沖信號的脈寬，通常取Co11o圖4-17微分電路圖因為t<0時，曲而在t = 0 時，突變到小，且在0< t < t1 期 間有：匕.又，相當(dāng)于在R

7、C串聯(lián)電路上接了一個恒壓源，這實際上就是 RC串聯(lián) 電路的零狀態(tài)響應(yīng)：項）=%網(wǎng)”。由于吃則由圖4-17電路可知 所以即：輸出電壓產(chǎn)生了突變，從0 V突跳到內(nèi)。因為二宿，所以電容充電極快。當(dāng)匚生時，有貨力力，則I仔片"。故 在kg6期間內(nèi)，電阻兩端就輸出一個正的尖脈沖信號，如圖 4-18所示。在“片時刻，又突變到0 V,且在£<，<為期間有：父=0 V,相當(dāng)于將RC 串聯(lián)電路短接，這實際上就是 RC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)狀態(tài)：由于'7時，如（GK|,故匕附曲J。因為=木，所以電容的放電過程極快。當(dāng)f=3c時，有但使附印，故在4 叱。期間，電阻兩端就輸出一個

8、負的尖脈沖信號，如圖 4-18圖4-18微分電路的u與uo波形由于k為一周期性的矩形脈沖波信號，則 取也就為同一周期正負尖脈沖波 信 如圖4-18所示。尖脈沖信號的用途十分廣泛，在數(shù)字電路中常用作 觸發(fā)器的觸發(fā)信 在變流技術(shù)中常用作 可控硅的觸發(fā)信號。這種輸出的尖脈沖波反映了輸入矩形脈沖微分的結(jié)果，故稱這種電路為微分電路。微分電路應(yīng)滿足三個條件： 激勵必須為一周期性的矩形脈沖； 響應(yīng)必須是從電阻兩端取出的電壓； 電路時間常數(shù)遠小于脈沖寬度，即積分電路：在圖4-19所示電路中，激勵源4為一矩形脈沖信號，響應(yīng)是從電容兩端取 出的電壓，即也上，且電路時間常數(shù)大于脈沖信號的脈寬，通常取 廠】口目。|因

9、為5L時，在t =0時刻M突然從0 V上升到9時，仍有 卜二F,|在期間內(nèi)，&-又|,此時為RC串聯(lián)狀態(tài)的零狀態(tài)響應(yīng)，即工由于1口氣，所以電容充電極慢。當(dāng)f吟時，G = g"。電容尚未充電 至穩(wěn)態(tài)時，輸入信號已經(jīng)發(fā)生了突變，從突然下降至0 V。則在期間 內(nèi)，-0。此時為RC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)狀態(tài)，即 范由于此代卜網(wǎng)門，所以電容從4塔處開始放電。因為£=1。3。=丫 放 電進行得極慢，當(dāng)電容電壓還未衰減到時，呢又發(fā)生了突變并周而復(fù)始地進 行。這樣，在輸出端就得到一個 鋸齒波信號，如圖4-20所示。鋸齒波信號在示波器、顯示器等電子設(shè)備中作 掃描電壓。由圖4-20波形可

10、知：若越大，充、放進行得越緩慢，鋸齒波信號的 線性就越好。從圖4-20波形還可看出，”是對工積分的結(jié)果，故稱這種電路為積分 電路。RC積分電路應(yīng)滿足三個條件：M為一周期性的矩形波； 輸出電壓是從電容兩端取出；電路時間常數(shù)遠大于脈沖寬度，即9*4十圖4-19積分電路圖圖卜13救分電路的%與弋波形2.2畫出變化波形圖04-20積分檻加凱齪3.1 計算：時間常數(shù)：RC3.2 電壓變化方程：微分：i F=i c=Cdui/dtUo=iFR=RCdui/dt積分：Uo=Uc=(1/C) / icdt,因 Ui=UR+Uo,S t=to 時，Uc=Uo.隨后 C充電，由于ROTk,充電很慢，所以認為Ui=

11、UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c) /icdt=(1/RC) /Uidt3.3 電阻和電容參數(shù)的選擇：五.共射極放大電路1.1三極管的結(jié)構(gòu),1.2三極管各極電流關(guān)系：Ie=Icn+Ibn=Ic+IbIc=Icn+IcboIb =Ibn-Icbo1.4放大條件：發(fā)射結(jié)正偏（大于導(dǎo)通電壓），集電極反向偏置2.1 元器件的作用：UCc為直流電源（集電極電源），其作用是為整個電路提供 能源，保證三極管發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置 。Rb為基極偏置電阻，作 用是為基極提供合適的偏置電流。Rc為集電極負載電阻，作用是將集電極電流 的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。晶體管 V具有放大作用，是放大器的

12、核心。必須保 證管子工作在放大狀態(tài)。電容 C1 C2稱為隔直電容或耦合電容，作用是隔直流 通交流，即保證信號正常流通的情況下，使交直流相互隔離互不影響。2.2 電路的用途：將微弱的電信號不失真（或在許可范圍內(nèi)）地加以放大，把 直流電能轉(zhuǎn)化成交流電能。2.3 電壓放大倍數(shù)：電壓增益用 Au表示，定義為放大器輸出信號電壓有效值與 輸入信號電壓有效值的比值，即 Au=Uo/Ui。Uo與信號源開路電壓Us之比稱為 考慮信號源內(nèi)阻時的電壓放大倍數(shù)，記作Aus,即Aus=Uo/U&根據(jù)輸入回路可得Ui=Us ri/（r s+門），因此二者關(guān)系為 Aus=Au門/（r s+門）2.4 輸入輸出的信號

13、電壓相位關(guān)系：輸出電壓與輸入信號電壓波形相同，相位 相差180°,并且輸出電壓幅度比輸入電壓大。2.5 交流和直流等效電路圖：3.1靜態(tài)工作點的計算：基極電流 I BFLC-UBE/Rb （ Um0.60.8V取0.7VUBe=0.10.3V 取 0.2V）集電極電流 IcF 3 bq, UCe=UC（-I cdRCo3.2電壓放大倍數(shù)的計算：輸入電壓 Ui=I bbe輸出電壓 U°= - BIbR、L（R、L=RcR/Rc+RL）電壓放大倍數(shù) Au=-貝'L/r be=-部R/r be（Rc+R）六.分壓偏置式共射極放大電路%分他一置式跳射極放大也功1.1 元器件

14、的作用：C3為旁通電容，交流短路R。RbiRB2為基極偏置電阻，作用是 為基極提供合適的偏置電流。1.2 電路的用途：既有電壓增益，也有電流增益，應(yīng)用最廣，常用作各種放大 器的主放大級。1.3 電壓放大倍數(shù)：輸入交流電壓 Ui=I bbe輸出交流電壓為Uo= -Ic(R C/ R)=-3b(Rc/ R)故得電壓放大倍數(shù) Au=- 4Rc/ R)/r be=- 貝"r be式中 R'l= Rc/ R rbeTbb，+(1+ 326mV/I eq1.4 輸入輸出的信號電壓相位關(guān)系：輸出電壓與輸入信號電壓波形相同，相位 相差180°,并且輸出電壓幅度比輸入電壓大。1.5

15、交流和直流等效電路圖：R.i_|_ePi微變交睛等抽電路2.1 電流串聯(lián)負反饋過程分析：負反饋對參數(shù)的影響：R4的負反饋使得輸出隨輸 入的變化受到抑制，導(dǎo)致 Au減小，輸入電阻增大。2.2 靜態(tài)工作點的計算：Ub=R2UC/(R B1+R2) I C產(chǎn) I EQ=U-UBE(/RE UCegfUI cdRc+R)2.3 電壓放大倍數(shù)的計算：Au=- 4Rc/ R)/r be=-貝、l/be源電壓放大倍數(shù) Aus=AuRi/(Rs+Ri) Ri=R b" R2/ rbe4.1受控源等效電路分析電流放大倍數(shù)Ai 流過RL的電流Io和輸入電流Ii分別為Io=IcRc/Rc+Rl=B IbR

16、c/Rc+R Ii=Ib(RB+rb/RB式中 Rb=Rbi/RL,由此可得Ai=Io/Ii= B RbRc/(Rb+3)(Rc+Rl)若滿足 Rb>>m,Rl<<Rc則 Ai = 0 輸入電阻 Ri=Ui/Ii=RB/ rbe若 R>>rbe,則 Ri/be輸出電阻 Ro=Uo/Io | us=0=Rc源電壓放大倍數(shù)Aus,定義為輸出電壓Uo與信號源電壓Us的比值，即 Aus=AuRi/(Rs+Ri)若滿足 Ri>>Rs, Aus= Au若旁路電容CE開路時的情況，旁路電容CE開路，發(fā)射極接有電阻 R,此時直流 通路不變，靜態(tài)點不變，Ui=I

17、bbe+(1+ B )IbR E,Uo仍為-B IbR'L,電壓放大倍數(shù)將 變?yōu)锳u=Uo/Ui=- B R'L/rbe+(1+ 0 )Re,對比知放大倍數(shù)減小了，因為 R的自動調(diào) 節(jié)作用，使得輸出隨輸入變化受到抑制，導(dǎo)致 Au減小。當(dāng)(1+B)RE>>be,則有 Au= -R'l/Re,與此同時，從b極看去的輸入電阻R'l (不包括Rb1Rb2變?yōu)?R'L=Ui/Ib=r be+(1+B )Re,即射極電阻RE折合到基極支路應(yīng)擴大(1+B)倍,因 此，放大器的輸入電阻 Ri=Rb1/Rb2/ R'i ,輸入電阻明顯增大了。七.共集電

18、極放大電路(射極跟隨電路)K 共集電極放大電路(射板跟隨等)1.1 元器件的作用：R2為反饋電阻，能穩(wěn)定靜態(tài)工作點。1.2 電路的用途，：常作為多級放大電路的輸入電路的輸入級、輸出級、中間緩 沖級，功率放大電路中，常作推挽輸出級。1.3 電壓放大倍數(shù)：Uo=Ie(Re/R)=(1+ ftIbR'e Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+ 份 IbR'eAu=(1+ 份R'e/rbe+(1+ B)R'e1.4 輸入輸出的信號電壓相位關(guān)系：輸出電壓與輸入電壓同相。1.5 交流和直流等效電路圖：1.6電路的輸入和輸出阻抗特點：輸入電阻高，輸出電阻低。2.1 電流串

19、聯(lián)負反饋過程分析：在輸入電壓 Ui 一定時，某種原因(如負載電 阻變小)使輸出電流Io增大，則反饋信號Uf增大，從而使運放的凈輸入信號 Ud減小，使輸出電壓Uo減小，使Io減小，從而抑制了 Io的增大。過程可表 示為：RLJ -Io UfUdJ - UoJ - Io，電流負反饋放大具有恒流源的性質(zhì)。2.2 負反饋對電路參數(shù)的影響：提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定輸出電流，展寬 通頻帶，減小非線性失真抑制干擾噪聲，串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大，電流負 反饋使輸出電阻增大。3.1 靜態(tài)工作點的計算：UB FB2UC(/Rbi+FB2 I c4 I egfU-Ubec/Re I bgfIcc/ P,UcE=U

20、be-I ocRe3.2 電壓放大倍數(shù)的計算：Uo=Ie(Re / R)=(1+ 0)IbR'e UiFIbrbe+Uo=Ibrbe+(1+ ) IbR'eAu=(1+ 份R'e/rbe+(1+ B)R'e八.電路反饋框圖1.1 反饋的概念：將放大電路輸出量（電壓或電流）的一部分或全部通過某些 元件或網(wǎng)絡(luò)（稱為反饋網(wǎng)絡(luò)），反向送回到輸入回路，來影響原輸入量（電壓 或電流）的過程稱為反饋。1.2 正負反饋及其判斷方法：當(dāng)輸入量不變時，若輸入量比沒有反饋時變大了，即反饋信號加強了凈輸入信號，這種情況稱為 正反饋；反之，若輸出量比 沒有反饋時變小了，即反饋信號削弱了凈

21、輸入信號，這種情況稱為負反饋。通常采用“瞬時極性法'判斷。方法如下：首先創(chuàng)定輸入信號為某一瞬時極性（一 般設(shè)對地極性為正），然后再根據(jù)各級輸入、輸出之間的相位關(guān)系（對分立元 件放大器有共射反相，共集、共基同相；對集成運放有，Uo與U-反相、與U+同相）依次推斷其他有關(guān)各點瞬時輸入信號作用所呈現(xiàn)的瞬時極性（用+或T表示升高，-或J表示降低）；并確定從輸出回路到輸入回路的反饋信號的瞬時極 性；最后判斷反饋信號的作用是加強了還是削弱了凈輸入信號。使凈輸入信號 加強的為正反饋，若是削弱則為負反饋。1.3 電流反饋和電壓反饋及其判斷方法：若反饋是對輸出電壓采樣則稱為電壓 反饋，若反饋是對輸出電流

22、采樣，則稱為電流反饋。電壓反饋的反饋信號與輸 出電壓成正比，電流反饋的反饋信號與輸出電流成正比。常用方法負載電阻短路法（亦稱輸出短路法）。方法是假設(shè)將負載電阻 R短路，也就是使輸出電壓 為零。此時若原來是電壓反饋，則反饋信號一定隨輸出信號電壓為零而消失； 若電路中仍然有反饋存在，則原來的反饋是應(yīng)該是電流反饋。2.1帶負反饋電路的放大增益：凈輸入信號Xid=Xi-Xf,開環(huán)增益為A=Xo/Xid,反饋系數(shù)為F=Xf/Xo。閉環(huán)增益Af=Xo/Xi負反饋放大電路增益表達式為Af=A/1+AF3.1負反饋對電路的放大增益，通頻帶，增益的穩(wěn)定性，失真，輸入和輸出電阻的 影響：提高閉環(huán)放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，

23、提高（1+AF）倍。展寬通頻帶，上限 “增 加1+AmF®,下限fLf減小1/1+AmF®。減小非線性失真和抑制干擾、噪聲。對 輸入電阻的影響：串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大1+AF倍，并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小1/1+AF倍；對輸出電阻的影響：電壓負反饋使輸出電阻減小1/1+AF倍，電流負反饋使輸出電阻增大1+AF倍。九.二極管穩(wěn)壓電路O以邢管依電路1.1穩(wěn)壓二極管的特性曲線：2.1穩(wěn)壓二極管應(yīng)用注意事項：穩(wěn)壓二極管工作在 反向擊穿狀態(tài)，外接電源電 壓應(yīng)保證管子反偏，其大小應(yīng)不低于反向擊穿電壓。3.1穩(wěn)壓過程分析：當(dāng)電流的增量A Iz很大時(Izmin<I<Izmax

24、 )，只引起很小 的電壓變化AUz,即電流在很大范圍內(nèi)變化時，其兩端電壓幾乎不變，這表明， 穩(wěn)壓二極管反向擊穿后，能通過調(diào)整自身電流實現(xiàn)穩(wěn)壓。擊穿后，電流急劇增 大，其管耗相應(yīng)增大。必須對擊穿后的電流加以限制，與穩(wěn)壓管串聯(lián)一個具有 適當(dāng)阻值的限流電阻。十.串聯(lián)穩(wěn)壓電源廖聯(lián)電蹈1.1串聯(lián)穩(wěn)壓電源的組成框圖:圖印加審聯(lián)里凝壓電瞪Uc2.1 每個元器件的作用：R3R4R5&成采樣電路，當(dāng)輸出電阻將基礎(chǔ)代謝變化量 的一部分送到比較放大器的基極，基極電壓能反映輸出電壓的變化，稱為取樣 電壓。電阻R2和穩(wěn)壓管D2組成基準電路，為Q2發(fā)射極提供一個基準電壓，R2 為限流電阻，保證D2有一個合適的工作

25、電流。三極管 Q2和R1構(gòu)成比較放大環(huán) 節(jié)，Q2是比較放大管，R1既是Q2的集電極電阻，又是Q1的基極偏置電阻， 比較放大管的作用是先放大輸出電壓的變化量，然后加到調(diào)整管的基極，控制 調(diào)整管工作，可以提高控制的靈敏度和輸出電壓的穩(wěn)定性。Q1是調(diào)整管，它與負載串聯(lián)，所以稱之為串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路。調(diào)整管Q1受比較放大管的控制，工作在放大狀態(tài)，集射間相當(dāng)于一個可變電阻，用來抵消輸出電壓的變化。2.2 穩(wěn)壓過程分析：當(dāng)負載 R不變，電壓Ui減小時，輸出電壓Uo有下降趨 勢，通過取樣電阻的分壓使比較放大管的基極電位UB2下降，而比較放大管的發(fā)射極電壓不變（UE2=LD2）,因此UBE2也下降，于是比較放

26、大管導(dǎo)通能力減弱，UC2升高，調(diào)整管導(dǎo)通能力增強，調(diào)整 D1集射之間的電阻 的日減小，管壓降UCei下 降，由于Uo=Ui-UcEi,所以使卒&出電壓Uo上升，保證了 Uo基本不變，上述穩(wěn)壓 過程表示如下：Ui J-UoJ （下降趨勢）一 UU 一 UBe2, 一 UM （UbiT ） 一UCeiJ - UoT 當(dāng)輸入電壓減小時，穩(wěn)壓過程與上述過程相反當(dāng)輸入電壓Ui不變時，負載R增大時，引起輸出電壓Uo有增長趨勢，則電路 產(chǎn)生下列調(diào)整過程：R T - UoT (上升趨勢)-UB2 T - ube2 T -比 J (Ubi J)- lceiT f UoJ 當(dāng)負載減小時，穩(wěn)壓過程相反。3.

27、1 輸出電壓計算：UB2=Uo(R2+RP)/(R1+R2+Rp)Uo=U2(R1+R2+R/R2+R'p=(Ud2+LBe(R1+R2+R)/(R2+R' p)式中 52為穩(wěn)壓管和穩(wěn)壓值，LBE2這Q2發(fā)射結(jié)電壓當(dāng)貸調(diào)到最上端時，輸出電壓為最小值Uomin= (UD2+LBE2)(R1+R2+R /(R2+R)當(dāng)貸調(diào)到最下端時，輸出電壓為最大值Uomax=(UD2+IBE2) (R1+R2+R/R2=1+(R1+Rp)/R2(U D2+LBE2)一.差動放大電路1.1 電路各元器件的作用：1.2 電路的用途：抑制零點漂移，解決靜態(tài)工作點相互影響。1.3 電路的特點：對稱，兩個

28、三極管完全相同，外接電阻也相同2.1 電路的工作原理分析：差動電路完全對稱，當(dāng)電源波動或溫度變化時，兩 管集電極電流將同時變化。兩管的漂移信號在輸出端互相抵消，使得輸出端不 出現(xiàn)零點漂移，從而抑制零漂。2.2 如何放大差模信號而抑制共模信號：當(dāng)差動放大器輸入共模信號時，由于電路完全對稱，兩管的極電位變化相同，因而輸出電壓Uoc保持為零，這和靜態(tài)時的輸出結(jié)果完全一樣。從而抑制共模信號。當(dāng)差動放大器輸入差模信號時，由于電路對稱，其兩管輸出端電位 Uc1和UC2的變化也是大小相等，極性相 反。若某個管集電極電位升高A Uc,則另一個管集電極電位必然降低A Ud差動 放大器的差模電壓放大倍等于組成該差

29、動放大器的半邊電路的電壓放大倍數(shù)。3.1電路的單端輸入和雙端輸入，單端輸出和雙端輸出工作方式:"1自卜 ：-C華 ， O-.輸出方式雙出負我RlRl減半展模兒一伙上;一關(guān)模4->or）d單管的2倍，（，=2（心十二）4 i.而/<. tz T7 凡.=Kj+才©氏6J-k單出Rl不變隊比/ 人）2%十0單管的2倍=2（心十大）凡2«c十二.場效應(yīng)管放大電路Vcc47K2K U7uF場效應(yīng)首放大電骼1.1場效應(yīng)管的分類，特點，結(jié)構(gòu)，場效應(yīng)管是利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應(yīng)來控制輸出電流的，所以又稱之為電壓控制型器件。它工作時只有一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)

30、電，故也叫單 極型半導(dǎo)體三極管。它具有很高的輸入電阻，能滿足高內(nèi)阻信號源對放大電路 和要求，是較理想的前置級器件。它還具有熱穩(wěn)定性好，功耗低，噪聲低，制 造工藝簡單，便于集成等特點。1.2轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線：特移牡性符號方式耗盡型 增強型 耗盡型MOS管 P溝道MOS管2.1場效應(yīng)放大電路的特點：1）場效應(yīng)管是一種電壓控制器件，即通過UGs控制I D2）場效應(yīng)管輸入端幾乎沒有電流，所以其直流輸入電阻和交流輸入電阻都非常、_. M °3) 由于場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電的，因此，與雙極性三極管相比，具有噪聲小，受幅射的影響小、熱穩(wěn)定性較好而且存在零溫度系數(shù)點等特性。4) 由于場效

31、應(yīng)管的結(jié)構(gòu)對稱，有時漏極和源極可以互換使用，而各項指標基本上不受影響，因此應(yīng)用時比較方便靈活。結(jié)型場效應(yīng)管漏極和源極可以互換使用，但柵源電壓不能接反；襯底單獨引出的MO第漏極和源極可以互換使用,NMO管襯底連電路最低電位，PMOS;襯底連電路最高電位。MO箔在使用時， 常把襯底和源極連在一起，這時漏極、源極不能互換。5) 場效應(yīng)管的制造工藝簡單，有利于大規(guī)模集成。6)由于MOSg效應(yīng)管的輸入電阻可高達1015Q ,因此由外界靜電感應(yīng)所產(chǎn)生的電荷不易泄漏，而柵極上的SiO2 絕緣層又很薄，這將在柵極上產(chǎn)生很高有電場強度，易引進絕緣層擊穿而損壞管子。應(yīng)在柵極加有二極管或穩(wěn)壓管保護電路。7) 場效應(yīng)

32、管的跨導(dǎo)很小，當(dāng)組成放大電路時，在相同的負載電阻下，電壓放大倍數(shù)比雙極型三極管低。3.1場效應(yīng)放大電路的應(yīng)用場合：MOST與結(jié)型管相比開關(guān)特性更好。結(jié)型場效應(yīng)管主要用途是在模擬電路中用做放大元件，既可作分立元件使用，也可制作成集成電路。十三.選頻（帶通）放大電路選抻（帶遁：放入電踣 1.1 每個元器件的作用：單調(diào)諧回路帶通放大器由兩部分組成：一部分是以BJT或PET為核心的放大鏡部分；另一部分是由LC并聯(lián)諧振回路完成濾波作用，并且，放大器件與負載都與振蕩回路采用部分連接，以減小外界因素變化 對選頻特性的不良影響1.2 選頻放大電路的特點：高增益2.1 特征頻率的計算：f=fo=1/2 &quo

33、t; LC2.2 選頻元件參數(shù)的選擇：3.1幅頻特性曲線射b）立）黑艘勢性實瞭密性十四.運算放大電路遼V收上需一反相輸入達訃改人桃一同小范人1.1理想運算放大器的概念：所謂理想運算放大器就是各項技術(shù)指標理想化的 運算放大器。具體指標有：1）開環(huán)電壓放大倍數(shù) AodR°2）輸入電阻門d=°°；r匕=00；3）輸入偏置電流IB1=IB2=0；4）失調(diào)電壓U。、失調(diào)電流Iio以及它們的溫飄均為零；5）共模抑制比 Kcmr=oo；6）輸出電阻r0d=0；7） -3dB 帶寬 fH=8；8）無干擾、噪聲。1.2 運放的輸入端虛擬短路：當(dāng)集成運放工作在線性區(qū)時，輸出電壓在有限

34、值 之間變化，而集成運放的 AocH°°,則uid=uod/Aod = 0,但不是短路，故稱為“虛 短”由此得出u+= u-,上式說明集成運放工作在線性區(qū)時，兩輸入端電位近似相1.3 運放的輸入端的虛擬斷路：由于集成運放的差模開環(huán)輸入電阻峰 -8,輸入偏置電流Ib= 0,不向外部索取電流，因此兩輸入端電流為零，即可得出 i+=i- -0,上式說明，流入集成運放同相端和反相端的電流近似為零，所以稱為“虛 斷”。2.1 反相輸入方式的運放電路的主要用途：把信號進行反向運算2.2 輸入電壓與輸出電壓信號的相位關(guān)系是：輸入電壓的輸出電壓成比例關(guān)系, 相位相反，當(dāng)R1=Rf=R時，輸

35、入電壓與輸出電壓大小相等，相位相反，成為反 相器。3.1 同相輸入方式下的增益表達式分別是：Auf=u o/Ui=1+Rf/R13.2 輸入阻抗分別是：r if =（1+AF）r id -oo3.3 輸出阻抗分別是:r of=rod/1+AK0十五.差動輸入運算放大電路1.1 差分輸入運算放大電路的特點：輸出電壓與運放兩端的輸入電壓差成比 例，能實現(xiàn)減法運算。1.2 用途：常用作減法運算以及測量放大器2.1輸出信號電壓與輸入信號電壓的關(guān)系式：Uo=Uoi+Uo2=(l+R2/R1)R4/(R3+R4)u i2-un R2/R1十六.電壓比較器Vo|，壓出轉(zhuǎn)眼1.1 電壓比較器的作用,;比向兩個

36、標多個模擬量的大小，并將比較結(jié)果由輸出狀 態(tài)反映出來。1.2 工作過程是：電壓比較實質(zhì)是運放的反相端 u-和同相端u+進行比較，根據(jù) 非線性區(qū)特點知：當(dāng)u-<u+時，輸出正向飽和電壓，Uo=U(+Uom);當(dāng)u->u+時，輸 出負向飽和電壓，Uo=UUom);當(dāng)u-=u+時，UOlUoUOh (狀態(tài)不定)，僅此 刻同相端和反相端可看成“虛短路”。2.1比較器的輸入-輸出特性曲線圖仙3.1 如何構(gòu)成遲滯比較器: 在單限比較器中引入正反饋，就可實現(xiàn)遲滯特性。輸入信號可以同相端輸入，也可以從反相端輸入。十七.RC振蕩電路1.1 振蕩電路的組成：放大電路，反饋網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。1.

37、2 振蕩電路的作用：RC振蕩器一般工作在低頻范圍內(nèi)，它的振蕩頻率為20Hz200kHz.1.3 振蕩電路起振和平衡幅度條件：自激振蕩形成的基本條件上反饋信號與輸入信號大小相等，相位相同。可得自激振蕩的條件為AF=1。包含兩層含義：1反饋信號與輸入信號大小相等，即I AFI =1,稱為幅度平衡條件；2反饋信號與 輸入信號相位相同，表示輸入信號經(jīng)過放大電路產(chǎn)生的相移小a和反饋網(wǎng)絡(luò)的相移"之和為0, 2兀，4兀，2門兀，即狐+加=±2門兀何=0,1,2,3），稱為相位平衡 條件。2.1 RC電路阻抗與頻率的關(guān)系曲線 F'E 叱前我電峰第杭科"曲筑2.2 相位與頻

38、率的關(guān)系曲線:圖07jO,02幅頻特性圖圖（7J）2,03相頻特性圖3.1 RC振蕩電路的相位條件分析：在=coo=1/RC時，其相移如=0,為了使振蕩 電路滿足相位條件小人k板+加=±2口冗,要求放大器的相移小a也應(yīng)為0o（或360°）3.2 振蕩頻率:fo=1/2 ttRC3.3 如何選擇元器件：一般選擇反饋電阻Rf大于約等于2R。反饋電阻Rf用一個具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻代替，當(dāng)輸出電壓幅值增加時，流過Rf 的電流也會增加，結(jié)果熱敏電阻Rf 減小，放大器增益下降，從而使輸出電壓幅值下降。也可用一個正溫度系數(shù)的熱敏電阻代替R1 穩(wěn)幅。十八.LC振蕩電路振藥電路4 Til

39、l1.1振蕩相位條件分析：相位平衡條件：由于諧振頻率fo處，LC回路的諧振阻抗是純電阻性，所以集電極輸出信號與基極的相位差為180°,即小A=18d;為了滿足相位平衡條件，變壓器初次級之間的同名端必須正確連接。電路振蕩 時，f=fo , LC回路的諧振阻抗是純阻性，反饋信號與輸出電壓極性相反，即小 F=180°o于是4A+肝=36可保證了電路的正反饋，滿足振蕩的相位平衡條件。2.1直流等效電路圖和交流等效電路圖3.1振蕩頻率計算：f=f°=1/2 ttVLC十九.石英晶體振蕩電路1.1石英晶體的特點：具有壓電效應(yīng)，在晶片兩面間加一電場，晶片就會產(chǎn)生機 械變形，反之

40、，在晶片兩面施加機械力，則沿受力方向產(chǎn)生電場，晶片兩側(cè)產(chǎn) 生異性電荷。1.21.3石英晶體的特性曲線：石英晶體的等效電路：2.1石英晶體振動器的特點：有很高的頻率穩(wěn)定性。3.1石英晶體振動器的振蕩頻率：串聯(lián)諧振頻率fs=1/2 ttLC串聯(lián)諧振的等效阻抗最小近似為R,呈純阻性，是一個很小的電阻。并聯(lián)諧振頻率 fp=1/2 ttVLCCo/C+Co=1/2tMLCV 1+C/Co =fs*，1+C/Co.通常 Co>>C所以fp與fs非常接近，當(dāng)f<fs ,兩條支路的容抗起主要作用，電路呈 現(xiàn)容性；隨著頻率增加，容抗逐步減小，當(dāng) f=fs時，LC串聯(lián)諧振，Zo=R,呈 現(xiàn)電阻性

41、；當(dāng)f>fs時，LC支路呈現(xiàn)感性；當(dāng)f>fp時，Co支路起主要作用，電 路又呈現(xiàn)容性。并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，晶體在電路中起一個電感作用，它與 C1, C2組成電 容反饋式振蕩電路。fo=1/2 ttVLC(Co+C')/(+Co+C')1/2 兀，LCV 1+C/Co+C式 中 C'= (C1*C2 / (C1+C2二十.功率放大電路功率勝人山脩1.1 乙類功率放大器的工作過程：兩只晶體管輪流工作，一只晶體管在輸入信號 正半周期導(dǎo)通，另一只晶體管在輸入信號負半周期導(dǎo)通，這樣兩管交替工作， 猶如一推一挽，在負載上合成完整的信號波形。選擇兩個特性一致的管子，使

42、 之都工作在乙類狀態(tài)，組成乙類互補對稱功放，其中一個工作在正弦信號正半 周，另一個管子工作在正弦信號負半周。在負載上得到一個完整的正弦波。1.2 交越失真：三極管輸入特性曲線有一段死區(qū)，而且死區(qū)附近非線性又比較嚴 重，兩管的靜態(tài)工作點取在晶體管輸入特性曲線的截止點上，沒有基極偏流。當(dāng)輸入信號小于開啟電壓時，兩管都截止，兩管電流均為零，無輸出信號；在 剛在大于開啟電壓的很小范圍內(nèi)，兩管集電極電流變化很慢，輸出信號非線性 嚴重。這種乙類推挽放大器特有的失真稱為交越失真。2.1復(fù)合三極管的復(fù)合規(guī)則：1）復(fù)合管的極性取決于第一只三極管。2）輸出功率有大小取決于輸出管。3）若兩管的電流放大系數(shù)為B 1但

43、，則復(fù)合管的電流放大系數(shù)B=例*但。4）同型復(fù)合管和異型復(fù)合管發(fā)射結(jié)等效電阻差別很大，異型復(fù)合管發(fā)射結(jié) 等效電阻就是第一只三極管的等效電阻。3.1 甲乙類功率放大器的工作原理分析：分別給兩只晶體管的發(fā)射結(jié)加適當(dāng)?shù)恼?向基極偏壓，讓兩只晶體管各有一個較小的電流 1。流過。經(jīng)常采用三極管，兩 電阻組成的UBe倍壓電路為兩管提供所需偏壓。3.2 自舉過程分析：3.3 甲類功率放大器的特點：輸出信號失真較小，效率低于 50%3.4 甲乙類功率放大器的特點：有效克服乙類放大電路的失真問題，且能量轉(zhuǎn)換 效率也較高，目前使用較廣泛。附錄一、穩(wěn)壓電源制作電路除壓電源制作一、技術(shù)說明：輸入交流電壓220vV 0

44、.5A。輸出電壓5V和連續(xù)可調(diào)電壓1.5V30V/1.5A兩組直流。二、制作說明：1、成品用金屬盒或者塑料盒包裝成產(chǎn)品。2、電壓表V、電流表A和調(diào)節(jié)電壓用的電位器Rw安裝在包裝盒 的面板上。3、電源變壓器固定在包裝盒的底座上，電路板固定在包裝盒的 底座上。4、電壓調(diào)節(jié)的三端穩(wěn)壓集成塊7805和317加裝散熱器。5、直流電源輸出導(dǎo)線長短不一。附錄二、時鐘一鬧鈴一控制電路 制作FRJ. 1ki-a c-7成少h-OO將增加R】$Y t>-野裁數(shù)“ 功接Pl.73315Ah.'MUIUH 苴用揭四位一體12彩的M首時鐘鬧跨控制電路7J S -7- 4 i > 1- O , -、

45、7 ; i I二 r T-fcn- p p p p p p pATOC51說明：1、共陽極四位一體12引腳數(shù)碼管引腳號是：將數(shù)碼管的 數(shù)字面朝向觀察者，左下角是第1腳，逆時針方向依次是2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11、12腳。2、如果是單個的數(shù)碼管或兩位 一體的數(shù)碼管，先測出數(shù)字顯示段控制引腳和公共控制引腳，再將 四個數(shù)碼管的相同的段控制引腳用導(dǎo)線并聯(lián)連接在一起后（每位數(shù) 碼管共八段即八根連接導(dǎo)線），連接在電阻 R5R13上，公共控制 引腳分別連接到三極管Q1到Q4的發(fā)射極上。3、用40腳的集成塊插座焊接在電路板上，集成塊AT89C51寫入程序后插入到集成塊插 座上。4、自己設(shè)計控

46、制程序或用黃有全老師的程序。5、時鐘控制輸出由繼電器執(zhí)行，控制啟動時間到時，繼電器得電，開關(guān) k1閉合 去控制相應(yīng)設(shè)備啟動；控制停止時間到時，繼電器斷電，開關(guān) k1斷 開去控制相應(yīng)設(shè)備停止。具體控制對象由制作者確定，如電燈、電 飯煲等等。5?器器物SE鏟&而X2溢時鐘周等控制電路E需器9器M 一臂羨配器WF2QATSQCI說明：本圖為數(shù)碼管是二位一體的共陰極時的電路圖。將每個 二位一體的數(shù)碼管的16腳和11腳共四個引腳（對應(yīng)四個數(shù)字的a 段）連接在一起后接到電阻R5的右端。數(shù)碼管中數(shù)字的其余各段 （b,c,d,e,f,g,dp ）連接方法依此類推。其他注意事項見四位共陽 極LED的時鐘

47、鬧鐘控制器制作的說明。時鐘-鬧鐘-時間控制器 調(diào)節(jié)方法一、功能： 時鐘顯示小時、分鐘；可調(diào)時鐘控制輸出；三次可 調(diào)鬧鈴。二、調(diào)節(jié)方法：各種參數(shù)調(diào)節(jié)設(shè)定方法：第一步：按“功能”鍵，選擇功能，進入調(diào)節(jié)狀態(tài)；第二步：重復(fù)按“參數(shù)”鍵，選擇要調(diào)節(jié)的參數(shù)代碼（左第一、 二位）從0開始依次循環(huán)增加1、2、3、E、F、10再回到0。第三步：按“增加”鍵或“減少”鍵，相應(yīng)代碼項目（如代碼表示 調(diào)節(jié)的對象是時鐘顯示的小時值）的參數(shù)值在其取值范圍內(nèi)（例如顯示時間的小 時取值范圍是0023）循環(huán)增加或減少1。左邊一位或兩位顯示參數(shù)代碼，右邊三 位或兩位顯示參數(shù)值。重復(fù)第二、三步，設(shè)置完所需參數(shù)。第三步：按“功能”鍵

48、，顯示代碼0'結(jié)束調(diào)節(jié)參數(shù)狀態(tài)，進入時 鐘鬧鐘控制器的正常使用狀態(tài)。三、參數(shù)代碼及其取值范圍如下表。參數(shù) 代碼參數(shù)說明取值范闞參數(shù)代碼參敷說明取值范圍1時間調(diào)節(jié)小時00-23D時間控制2起點小時0-24 J2時間調(diào)節(jié)分柳00-59E時間控制2起七分鐘。593鬧告1 小時00-21F時間控制20點小時0344鬧靜1 分鐘00-w5910時間控制2終點分鐘0T9S鬧管2 小時0-24|時間控制:起點小時L246鬧鋅1 分鐘05912時間控制3起點分鐘0 - 597鬧斡3 小時02413時同控制m終點小時0-248鬧鐘3 分鐘0 Tg14時間控制彳終點分鐘0-509時間控制1起點小時074A

49、時間控制1起點分鐘。59H時間控制1終點小時0*24C時間控制1終點分鐘。59說明：1、設(shè)定時鐘控制的小時起點為24,則關(guān)閉該路時鐘控制輸 出。2、設(shè)定鬧鈴的小時為24,則關(guān)閉該鬧鈴。47 cur附錄三、廣告彩燈制作說明：1、每個8050三極管可以驅(qū)動十二個到二十四個發(fā)光二極管。如果Q1、Q2改成9013,則驅(qū)動的發(fā)光二極管數(shù)量減半。只有相同發(fā)光電壓(不同顏色的發(fā)光電壓一般不同)的發(fā)光二極管才可以并聯(lián)使用?？梢詫l(fā)光二極管接成需要的圖案，表 達設(shè)計者的意圖。2、彩燈閃爍的周期是：T=0.7X(R1+R3)XC2+0.7X(R2+R4)XC1 根據(jù)閃爍快慢要求選擇R1,R2,R3,R4,C1,C

50、2的參數(shù)。調(diào)節(jié)電位器R1、R2的大小，可 以改變閃爍速度。3、電壓過高會燒壞發(fā)光二極管。工作電壓從 3v開始調(diào)大，當(dāng)提供的電源電壓高于5v后應(yīng)當(dāng)串入一個2.227歐姆的電阻作為限流電阻，以免燒壞發(fā) 光二極管。附錄四：可控硅交流調(diào)壓器制作可控硅是一種新型的半導(dǎo)體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、動作快以及使用方便等優(yōu)點，目前交流調(diào)壓器多采用可控硅調(diào)壓器。這里介紹一臺電路簡單、裝置容易、控制方便的可控硅交流調(diào)壓器，這可用作家用電器的調(diào)壓裝置，進行控制。圖中 RL 是負載（照明燈，電風(fēng)扇、電熨斗等）這臺調(diào)壓器的輸出功率達ioovy 一般家用電器都能使用。1、電路原理：電路圖如下可控硅交流調(diào)

51、壓器由可控整流電路和觸發(fā)電路兩部分組成，其電路原里圖如下圖所示。從圖中可知，二極管D1 D4 組成橋式整流電路，雙基極二極管T1 構(gòu)成張弛振蕩器作為可控硅的同步觸發(fā)電路。當(dāng)調(diào)壓器接上市電后， 220V 交流電通過負載電阻RL 經(jīng)二極管D1 D4 整流，在可控硅SCR的A、K兩端形成一個脈動直流電壓，該電壓由電阻R1 降壓后作為觸發(fā)電路的直流電源。在交流電的正半周時，整流電壓通過R4、 W1 對電容 C 充電。當(dāng)充電電壓Uc達到單結(jié)晶體管T1 管的峰值電壓Up 時，單結(jié)晶體管T1 由截止變?yōu)閷?dǎo)通，于是電容C 通過T1 管的 e 、 b1 結(jié)和 R2 迅速放電，結(jié)果在R2 上獲得一個尖脈沖。這個脈

52、沖作為控制信號送到可控硅 SCR 的控制極， 使可控硅導(dǎo)通?？煽毓鑼?dǎo)通后的管壓降很低，一般小于1V,所以張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電通過零點時，可控硅自關(guān)斷。當(dāng)交流電在負半周時，電容C 又從新充電如此周而復(fù)始，便可調(diào)整負載RL上的功率了。2、元器件選擇調(diào)壓器的調(diào)節(jié)電位器選用阻值為470KQ的WH114-1型合成碳膜 電位器，這種電位器可以直接焊在電路板上，電阻除R1要用功率為1W的金屬膜電阻外，其余的都用功率為1/8W的碳膜電阻。D1 D4選用反向擊穿電壓大于300V、最大整流電流大 于0.3A的硅整流二極管，如2CZ21B 2CZ83E 2DP3B等。SCR選用正向與反向電壓大于300M額定

53、平均電流大于1A的可控硅整流器件，如國產(chǎn)3CT系列。附錄五、電源欠壓過壓報警保護器附錄六、過壓欠壓報警器制作說明1、名稱：電源欠壓過壓報警保護器2、功能：當(dāng)電壓低于180V或高于250V時，可進行聲光報 警。當(dāng)外接交流接觸器時，可切斷電源，保護用電設(shè)備。3、電路圖：4、原理說明：輸入電源電壓正常時，Y1A輸出高電平，Y1B輸出低電平，發(fā) 光二極管LED及振蕩發(fā)聲電路Y1CC Y1D和喇叭不工作，控制部件J1也不工作。當(dāng)電壓高于250V或低于180V時，Y1B輸出高電平，發(fā)光二極管亮，振蕩發(fā)聲電路工作，發(fā)出鳴叫聲，控制寄電器J1閉合，當(dāng)J1的常開觸點外接交流接觸器時，就可控制主電路斷開電源。5、調(diào)試方法：第一步當(dāng)輸入電源電壓為250V時，調(diào)節(jié)W1使得Y1A輸出剛好 由低電平轉(zhuǎn)為