模擬電子線路清華大學(xué)4

第八章波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換§8.1正弦波振蕩電路§8.2電壓比較器§8.3非正弦波發(fā)生電路§8.4信號(hào)的轉(zhuǎn)換§8.1正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、RC正弦波振蕩電路三、LC正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1.正弦波振蕩的條件無外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。與負(fù)反響放大電路振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反響，且振蕩頻率可控。在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)構(gòu)成正反響：由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。。1.正弦波振蕩的條件一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，那么電路的輸出量自維持，即幅值平衡條件相位平衡條件起振條件：要產(chǎn)生正弦波振蕩，必需有滿足相位條件的f0，且在合閘通電時(shí)對(duì)于f=f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。2.起振與穩(wěn)幅：輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。很多種頻率頻率逐漸變?yōu)閱我徽穹絹碓酱筅呌诜€(wěn)幅2.起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅？穩(wěn)定的振幅非線性環(huán)節(jié)的必要性！3.根本組成部分1)放大電路：放大作用2)正反響網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3)選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4)非線性環(huán)節(jié)〔穩(wěn)幅環(huán)節(jié)〕：穩(wěn)幅1)能否存在主要組成部分；2)放大電路能否正常任務(wù)，即能否有適宜的Q點(diǎn)，信號(hào)能否能夠正常傳送，沒有被短路或斷路；3)能否滿足相位條件，即能否存在f0，能否能夠振蕩；4)能否滿足幅值條件，即能否一定振蕩。常合二為一4、分析方法相位條件的判別方法：瞬時(shí)極性法斷開反響，在斷開處給放大電路加f＝f0的信號(hào)Ui，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)Ui的極性→Uo的極性→Uf的極性假設(shè)Uf與Ui極性一樣，那么電路能夠產(chǎn)生自激振蕩；否那么電路不能夠產(chǎn)生自激振蕩。在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和反響量均為電壓量。極性？5.分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1)RC正弦波振蕩電路：1兆赫以下2)LC正弦波振蕩電路：幾百千赫～幾百兆赫3)石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定二、RC正弦波振蕩電路1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段高頻段在頻率從0～∞中必有一個(gè)頻率f0，φF＝0o。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率呼應(yīng)當(dāng)f=f0時(shí)，不但φ=0，且最大，為1/3。1)能否可用共射放大電路？2)能否可用共集放大電路？3)能否可用共基放大電路？4)能否可用兩級(jí)共射放大電路？2.電路組成應(yīng)為RC串并聯(lián)網(wǎng)路配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。不符合相位條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大，影響f0可引入電壓串聯(lián)負(fù)反響，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對(duì)f0影響小3.RC橋式正弦波振蕩電路〔文氏橋振蕩器〕用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故R或Rf用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。文氏橋振蕩器的特點(diǎn)？以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反響網(wǎng)絡(luò)、并引入電壓串聯(lián)負(fù)反響，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對(duì)頂點(diǎn)作為輸出電壓，一對(duì)頂點(diǎn)作為放大電路的凈輸入電壓，就構(gòu)成文氏橋振蕩器。頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器改動(dòng)電容以粗調(diào)，改動(dòng)電位器滑動(dòng)端以微調(diào)。加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰-峰值。同軸電位器討論一：合理銜接電路，組成文氏橋振蕩電路討論二：判別圖示電路有能夠產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？RC移項(xiàng)式電路RC雙T選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)和正反響網(wǎng)絡(luò)是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。1)RC移相電路有幾級(jí)才能夠產(chǎn)生正弦波振蕩？2)假設(shè)R和C互換呢？正反響網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)三、LC正弦波振蕩電路

1.LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性，且阻抗無窮大。諧振頻率為在損耗較小時(shí)，質(zhì)量因數(shù)及諧振頻率損耗在f＝f0時(shí)，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是經(jīng)過變壓器引入反響。附加相移LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路當(dāng)f=f0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為0。共射電路φA=-π2.變壓器反響式電路C1是必要的嗎？特點(diǎn)：易振，波形較好；耦合不嚴(yán)密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路能否能夠產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：1)能否存在四個(gè)組成部分2)放大電路能否能正常任務(wù)3)能否滿足相位條件4)能否能夠滿足幅值條件為使N1、N2耦合嚴(yán)密，將它們合二為一，組成電感反響式電路。必需有適宜的同銘端！為什么用分立元件放大電路如何組成？3.電感反響式電路反響電壓取自哪個(gè)線圈？反響電壓的極性？必要嗎？電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱之為電感三點(diǎn)式電路。電路特點(diǎn)？3.電感反響式電路特點(diǎn)：耦合嚴(yán)密，易振，振幅大，C用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反響式電路。4.電容反響式〔電容三點(diǎn)式〕電路假設(shè)要振蕩頻率高，那么L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。特點(diǎn)：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場(chǎng)所。與放大電路參數(shù)無關(guān)作用？四、石英晶體正弦波振蕩電路SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機(jī)械變形和電場(chǎng)的關(guān)系固有頻率只決議于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性感性阻性普通LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的Q可達(dá)104～106；前者Δf/f為10－5，后者可達(dá)10－10～10－11。1.石英晶體的特點(diǎn)2.電路①石英晶體任務(wù)在哪個(gè)區(qū)？②是哪種典型的正弦波振蕩電路？①石英晶體任務(wù)在哪個(gè)區(qū)？②兩級(jí)放大電路分別為哪種根本接法？③C1的作用？〔1〕并聯(lián)型電路〔2〕串聯(lián)型電路討論三：改錯(cuò)，使電路有能夠產(chǎn)生正弦波振蕩同名端對(duì)嗎？放大電路能放大嗎？各電容的作用？清華大學(xué)華成英hchya@討論四同銘端？能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？“判振〞時(shí)的本卷須知：1.放大電路必需可以正常任務(wù)，放大電路的根本接法；2.斷開反響，在斷開處加f=f0的輸入電壓；3.找出在哪個(gè)元件上獲得反響電壓，能否能取代輸入電壓。三個(gè)電路有什么一樣之處？這樣的電路方式有什么益處？§8.2電壓比較器一、概述二、單限比較器三、滯回比較器四、窗口比較器五、集成電壓比較器一、概述1.電壓比較器的功能：比較電壓的大小。輸入電壓是模擬信號(hào)；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只需高電平和低電平兩種情況，為二值信號(hào)。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。廣泛用于各種報(bào)警電路。2.電壓比較器的描畫方法:電壓傳輸特性u(píng)O＝f(uI)電壓傳輸特性的三個(gè)要素：〔1〕輸出高電平UOH和輸出低電平UOL〔2〕閾值電壓UT〔3〕輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向3.幾種常用的電壓比較器〔1〕單限比較器：只需一個(gè)閾值電壓〔3〕窗口比較器：有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化時(shí)輸出電壓躍變兩次。〔2〕滯回比較器：具有滯回特性輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓?jiǎn)握{(diào)變化使輸出電壓只躍變一次?；夭铍妷海?、集成運(yùn)放的非線性任務(wù)區(qū)電路特征：集成運(yùn)放處于開環(huán)或僅引入正反響理想運(yùn)放任務(wù)在非線性區(qū)的特點(diǎn)：1)凈輸入電流為02)uP>uN時(shí)，uO＝＋UOMuP<uN時(shí)，uO＝－UOM無源網(wǎng)絡(luò)5、教學(xué)根本要求1)電路的識(shí)別及選用；2)電壓傳輸特性的分析。二、單限比較器〔1〕UT＝0〔2〕UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM〔3〕uI>0時(shí)uO＝－UOM;uI<0時(shí)uO＝＋UOM集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為維護(hù)集成運(yùn)放的輸入級(jí)，需加輸入端限幅電路。二極管限幅電路使凈輸入電壓最大值為±UD1.過零比較器必要嗎？輸出限幅電路

為順應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH＝＋UZ1＋UD2UOL＝－(UZ2＋UD1)UOH＝－UOL＝UZUOH＝UZUOL＝－UD不可短少！為使UOL接近0，怎樣辦？鍺管輸出限幅電路uO＝±UZ〔1〕維護(hù)輸入端〔2〕加速集成運(yùn)放形狀的轉(zhuǎn)換電壓比較器的分析方法：〔1〕寫出uP、uN的表達(dá)式，令uP＝uN，求解出的uI即為UT；〔2〕根據(jù)輸出端限幅電路決議輸出的高、低電平；〔3〕根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決議輸出電壓的躍變方向。2.普通單限比較器〔1〕假設(shè)要UT<0，那么應(yīng)如何修正電路？〔2〕假設(shè)要改動(dòng)曲線躍變方向，那么應(yīng)如何修正電路？〔3〕假設(shè)要改動(dòng)UOL、UOH呢？作用于反相輸入端三、滯回比較器1.閾值電壓2.任務(wù)原理及電壓傳輸特性設(shè)uI＜－UT，那么uN＜uP，uO＝+UZ。此時(shí)uP＝+UT，增大uI，直至+UT，再增大，uO才從+UZ躍變?yōu)椋璘Z。設(shè)uI＞+UT，那么uN＞uP，uO＝－UZ。此時(shí)uP＝－UT，減小uI，直至－UT，再減小，uO才從－UZ躍變?yōu)?UZ。1.假設(shè)要電壓傳輸特性曲線左右挪動(dòng)，那么應(yīng)如何修正電路？討論一：如何改動(dòng)滯回比較器的電壓傳輸特性2.假設(shè)要電壓傳輸特性曲線上下挪動(dòng)，那么應(yīng)如何修正電路？3.假設(shè)要改動(dòng)輸入電壓過閾值電壓時(shí)輸出電壓的躍變方向，那么應(yīng)如何修改電路？改動(dòng)輸出限幅電路向左右移多少？四、窗口比較器當(dāng)uI>URH時(shí)，uO1=－uO2=UOM，D1導(dǎo)通，D2截止；uO=UZ。當(dāng)uI<URL時(shí)，uO2=－uO1=UOM，D2導(dǎo)通，D1截止；uO=UZ。當(dāng)URL<uI<URH時(shí)，uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。特點(diǎn)：1.無需限幅電路，根據(jù)所需輸出高、低電平確定電源電壓；2.可直接驅(qū)動(dòng)集成數(shù)字電路；3.運(yùn)用靈敏，可具有選通端；五、集成比較器某型號(hào)集成比較器的等效電路4.呼應(yīng)速度快；5.電源電壓升高，任務(wù)電流增大，任務(wù)速度加快。討論二：電路的識(shí)別及電壓傳輸特性的求解知某型號(hào)集成電壓比較器內(nèi)部等效電路如圖〔a〕所示，試判別各電路屬于哪種類型電壓比較器，標(biāo)出2、3的極性，并求解圖〔b〕～〔e〕各電路的電壓傳輸特性。假設(shè)要有選通端，那么應(yīng)如何修正？uC討論三：從電壓傳輸特性識(shí)別電路，畫波形知各電壓比較器的電壓傳輸特性如下圖，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sinωt(V)，畫出各電路輸出電壓的波形。他能分別組成具有圖示電壓傳輸特性的電壓比較器電路嗎？同相輸入單限比較器反相輸入滯回比較器窗口比較器清華大學(xué)華成英hchya@討論四：帶有二極管電路的分析方法首先應(yīng)判別二極管的任務(wù)形狀，它們決議于集成運(yùn)放的輸出電壓是高電平還是低電平。UT=？UOL=？UOH=？討論五：電子電路時(shí)丈量信號(hào)的選擇現(xiàn)有信號(hào)：①通頻帶內(nèi)某一頻率的交流小信號(hào)；②頻率很低〔如10Hz〕且幅值足夠大的三角波或鋸齒波；③固定的小幅值且足夠頻率范圍的交流小信號(hào)；④足夠幅值的階躍信號(hào)。請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)內(nèi)填寫上述信號(hào)①、②、③、④中的一種。〔1〕丈量集成運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率SR，運(yùn)用；〔2〕丈量放大電路的電壓放大倍數(shù)，運(yùn)用；〔3〕丈量放大電路的輸入電阻和輸出電阻，運(yùn)用；〔4〕丈量放大電路的通頻帶，運(yùn)用；〔5〕放大電路的電壓傳輸特性，運(yùn)用。討論六：利用Multisim分析電壓傳輸特性§8.3非正弦波發(fā)生電路一、常見的非正弦波二、矩形波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路五、波形變換電路一、常見的非正弦波矩形波三角波鋸齒波尖頂波階梯波矩形波是根底波形，可經(jīng)過波形變換得到其它波形。經(jīng)過什么電路可將矩形波變?yōu)槠渌鼛追N波形？二、矩形波發(fā)生電路輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫態(tài)；假設(shè)輸出為高電平常定義為第一暫態(tài)，那么輸出為低電平為第二暫態(tài)。1.根本組成部分〔1〕開關(guān)電路：由于輸出只需高電平和低電平兩種情況，即兩個(gè)暫態(tài)；故采用電壓比較器?！?〕反響網(wǎng)絡(luò)：因需自控，在輸出為某一暫態(tài)時(shí)孕育翻轉(zhuǎn)成另一暫態(tài)的條件，故應(yīng)引入反響?！?〕延遲環(huán)節(jié)：要使兩個(gè)暫態(tài)均維持一定的時(shí)間，故采用RC環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，從而決議振蕩頻率。2.電路組成正向充電：uO〔+UZ〕→R→C→地反向充電：地→C→R→uO〔－UZ〕RC回路滯回比較器3.任務(wù)原理：分析方法方法一：設(shè)電路已振蕩，且在某一暫態(tài)，看能否能自動(dòng)翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)。方法二：電路合閘通電，分析電路能否有兩個(gè)暫態(tài)，而無穩(wěn)態(tài)。設(shè)合閘通電時(shí)電容上電壓為0，uO上升，那么產(chǎn)生正反響過程：uO↑→uP↑→uO↑↑，直至uO＝UZ，uP＝+UT，為第一暫態(tài)。3.任務(wù)原理：電容正向充電，t↑→uN↑，t→∞，uN→UZ；但當(dāng)uN＝+UT時(shí)，再增大，uO從+UZ躍變?yōu)椋璘Z，uP＝－UT，電路進(jìn)入第二暫態(tài)。電容反向充電，t↑→uN↓，t→∞，uN→－UZ；但當(dāng)uN＝－UT時(shí)，再減小，uO從－UZ躍變?yōu)?UZ，uP＝+UT，電路前往第一暫態(tài)。第一暫態(tài)：uO＝UZ，uP＝+UT。脈沖寬度4.波形分析5.占空比可調(diào)電路為了占空比調(diào)理范圍大，R3應(yīng)如何取值？正向充電和反向充電時(shí)間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。三、三角波發(fā)生電路1.電路組成用積分運(yùn)算電路可將方波變?yōu)槿遣?。兩個(gè)RC環(huán)節(jié)實(shí)踐電路將兩個(gè)RC環(huán)節(jié)合二為一為什么采用同相輸入的滯回比較器？uO要取代uC，必需改動(dòng)輸入端。集成運(yùn)放運(yùn)用電路的分析方法：化整為零〔分塊〕，分析功能〔每塊〕，統(tǒng)觀整體，性能估算2.任務(wù)原理滯回比較器積分運(yùn)算電路求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素UOH=－UOL=UZ，uI作用于集成運(yùn)放的同相輸入端，求UT：合閘通電，通常C上電壓為0。設(shè)uO1↑→uP1↑→uO1↑↑，直至uO1＝UZ〔第一暫態(tài)〕；積分電路反向積分，t↑→uO↓，一旦uO過－UT，uO1從＋UZ躍變?yōu)椋璘Z〔第二暫態(tài)〕。積分電路正向積分，t↑→uO↑，一旦uO過＋UT，uO1從－UZ躍變?yōu)椋玌Z，前往第一暫態(tài)。反復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。電路形狀翻轉(zhuǎn)時(shí)，uP1=?三角波發(fā)生電路的振蕩原理3.波形分析如何調(diào)整三角波的幅值和頻率？怎樣修正可獲得鋸齒波？“理性地調(diào)試〞：哪些參數(shù)與幅值有關(guān)？哪些參數(shù)與頻率有關(guān)？先調(diào)哪個(gè)參數(shù)？T/2四、鋸齒波發(fā)生電路1.R3應(yīng)大些？小些？2.RW的滑動(dòng)端在最上端和最下端時(shí)的波形？≈T3.R3短路時(shí)的波形？假設(shè)由輸入電壓確定，那么將電壓轉(zhuǎn)換為頻率五、波形變換電路1.利用根本電路實(shí)現(xiàn)波形變換正弦波變方波、變矩形波、變二倍頻，方波變?nèi)遣ǎ遣ㄗ兎讲?，固定頻率的三角波變正弦波如何得到？利用電子開關(guān)改動(dòng)比例系數(shù)2.三角波變鋸齒波：二倍頻三角波用傅立葉級(jí)數(shù)展開，除基波外，還含有3次、5次……諧波。3.三角波變正弦波假設(shè)輸入信號(hào)的頻率變化不大，那么可用濾波法實(shí)現(xiàn)。范圍是什么？假設(shè)輸入信號(hào)的頻率變化較大，那么可用折線法實(shí)現(xiàn)。討論一知uO1和uO2的峰-峰值均為10V，二極管為理想二極管。

1.求出穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ和R4的阻值；

2.定性畫出uO1、uO2的波形圖；

3.求解q的表達(dá)式。討論二：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)將峰值為1V、頻率為100Hz的正弦波輸入電壓變換為峰值為5V、頻率為200Hz鋸齒波電壓的電路?！?.3信號(hào)的轉(zhuǎn)換一、概述二、u-i轉(zhuǎn)換電路三、精細(xì)整流電路四、u-f轉(zhuǎn)換電路一、概述信號(hào)的發(fā)送：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相信號(hào)的接納：解調(diào)信號(hào)對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)：i-u，u-i信號(hào)的預(yù)處置：AC-DC〔整流、檢波、濾波〕DC-AC〔斬波〕信號(hào)的接口：A-D〔如u-f〕，D-A二、u-i轉(zhuǎn)換電路假設(shè)信號(hào)源不能輸出電流，那么選電路一；假設(shè)信號(hào)源可以輸出一定的電流，那么可選電路二。假設(shè)負(fù)載需接地，那么上述兩電路均不符合要求。電路一電路二引入了電流串聯(lián)負(fù)反響引入了電流并聯(lián)負(fù)反響豪蘭德電流源電路電路既引入了負(fù)反響，又引入了正反響。Ro=∞!如何求解輸出電阻？參閱6.7.1節(jié)理想運(yùn)放情況下：為什么普通的整流電路不能作為精細(xì)的信號(hào)處置電路？三、精細(xì)整流電路假設(shè)uImax<Uon，那么在uI的整個(gè)周期中uO一直為零；假設(shè)uImax>Uon，那么uO僅在大于Uon近似為uI，失真。精細(xì)整流電路是信號(hào)處置電路，不是電源中AC-DC的能量轉(zhuǎn)換電路；實(shí)現(xiàn)微小信號(hào)的整流。設(shè)R＝Rf對(duì)于將二極管和晶體管作電子開關(guān)的集成運(yùn)放運(yùn)用電路，在分析電路時(shí)，首先應(yīng)判別管子相當(dāng)于開封鎖合還是斷開，它們的形狀往往決議于輸入信號(hào)或輸出信號(hào)的極性。精細(xì)整流電路的組成半波整流，假設(shè)加uI的負(fù)半周，那么實(shí)現(xiàn)全波整流為什么是精細(xì)整流？全波精細(xì)整流電路二倍頻三角波絕對(duì)值運(yùn)算電路四、u-f轉(zhuǎn)換電路〔壓控振蕩器〕1.電荷平衡式壓控振蕩器電路的組成：由鋸齒波發(fā)生電路演化而來。≈T電位器滑動(dòng)端在最上端時(shí)：假設(shè)T2決議于外加電壓，那么電路的振蕩頻率就幾乎僅僅受控于外加電壓，實(shí)現(xiàn)了u→f的轉(zhuǎn)換。1.電荷平衡式壓控振蕩器R1>>R5單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)表示電壓的數(shù)值，故實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換假設(shè)uI>0，那么電路作何改動(dòng)？2.復(fù)位式壓控振蕩器清華大學(xué)華成英hchya@1.晶體管什么情況下導(dǎo)通？什么情況下截止？2.晶體管飽和導(dǎo)通和截止uO1和uI的運(yùn)算關(guān)系？3.uI的極性？4.uO1、uO2的波形？5.uI與振蕩頻率的關(guān)系？討論：知三極管飽和壓降為0。第九章功率放大電路第九章功率放大電路§9.1概述§9.2互補(bǔ)輸出級(jí)的分析計(jì)算§9.1概述一、功率放大電路研討的問題二、對(duì)功率放大電路的要求三、晶體管的任務(wù)方式四、功率放大電路的種類1.性能目的：輸出功率和效率。假設(shè)知Uom，那么可得Pom。最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。2.分析方法：因大信號(hào)作用，故應(yīng)采用圖解法。3.晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。在功放中，晶體管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近最大集電極電流ICM，管壓降的最大值接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓U(BR)CEO，集電極耗費(fèi)功率的最大值接近集電極最大耗散功率PCM。稱為任務(wù)在盡限形狀。一、功率放大電路研討的問題二、對(duì)功率放大電路的要求1.輸出功率盡能夠大:即在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大。2.效率盡能夠高:即電路損耗的直流功率盡能夠小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。三、晶體管的任務(wù)方式1.甲類方式：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通形狀2.乙類方式：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通形狀3.甲乙類方式：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通形狀1.變壓器耦合功率放大電路①輸入信號(hào)增大，輸出功率如何變化？②輸入信號(hào)增大，管子的平均電流如何變化？③輸入信號(hào)增大，電源提供的功率如何變化？效率如何變化？四、功率放大電路的種類做功放適宜嗎？單管甲類電路為什么管壓降會(huì)大于電源電壓？乙類推挽電路信號(hào)的正半周T1導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、T1截止。兩雖然子交替任務(wù)，稱為“推挽〞。設(shè)β為常量，那么負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。2.OTL電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→C→RL→地C充電。輸入電壓的負(fù)半周：C的“＋〞→T2→地→RL→C“－〞C放電。C足夠大，才干以為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。因變壓器耦合功放笨重、本身損耗大，應(yīng)選用OTL電路。3.OCL電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地輸入電壓的負(fù)半周：地→RL→T2→－VCC兩雖然子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。靜態(tài)時(shí)，UEQ＝UBQ＝0。4.BTL電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→T4→地輸入電壓的負(fù)半周：＋VCC→T2→RL→T3→地①是雙端輸入、雙端輸出方式，輸入信號(hào)、負(fù)載電阻均無接地點(diǎn)。②管子多，損耗大，使效率低。幾種電路的比較變壓器耦合乙類推挽：?jiǎn)坞娫垂╇姡恐?，效率低，低頻特性差。OTL電路：?jiǎn)坞娫垂╇姡皖l特性差。OCL電路：雙電源供電，效率高，低頻特性好。BTL電路：?jiǎn)坞娫垂╇姡皖l特性好；雙端輸入雙端輸出?！?.2互補(bǔ)輸出級(jí)的分析計(jì)算一、輸出功率二、效率三、晶體管的極限參數(shù)然后求出電源的平均功率，效率在知RL的情況下，先求出Uom，那么求解輸出功率和效率的方法一、輸出功率數(shù)值較大不可忽略大功率管的UCES常為2~3V。二、效率電源電流3.晶體管的極限參數(shù)PT對(duì)UOM求導(dǎo)，并令其為0，可得在輸出功率最大時(shí)，因管壓降最小，故管子損耗不大；輸出功率最小時(shí)，因集電極電流最小，故管子損耗也不大。管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管壓降發(fā)射極電流因此，選擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)將UOM代入PT的表達(dá)式，可得討論一3.最大輸出功率和效率的表達(dá)式；1.指出圖中放大電路部分；2.闡明電路中能否引入了級(jí)間反響，是直流反響還是交流反響，假設(shè)為交流負(fù)反響那么闡明其反響組態(tài)；4.闡明如何估算在輸出最大功率時(shí)輸入電壓的有效值；5.闡明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用；6.闡明哪些元件構(gòu)成過流維護(hù)電路及其原理。討論二：圖示各電路屬于哪種功放？清華大學(xué)華成英hchya@討論三：出現(xiàn)以下缺點(diǎn)時(shí)，將產(chǎn)生什么景象?1.R2短路；2.R2斷路；3.D1短路；4.D1斷路；5.T1集電極開路。T2、T5的極限參數(shù)：PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR〔CEO〕＝40V。缺點(diǎn)分析的問題，答案具有多樣性，需多方面思索！功放的缺點(diǎn)問題，特別需求思索缺點(diǎn)的產(chǎn)生能否影響功放管的平安任務(wù)！第十章直流電源§10.1直流電源的組成§10.2單相整流電路§10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路§10.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路§10.6開關(guān)型穩(wěn)壓電路§10.3濾波電路§10.1直流電源的組成直流電源的組成及各部分的作用直流電源的組成及各部分的作用改動(dòng)電壓值通常為降壓交流變脈動(dòng)的直流減小脈動(dòng)1)負(fù)載變化輸出電壓根本不變；2)電網(wǎng)電壓變化輸出電壓根本不變。直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將220V〔或380V〕50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。半波整流全波整流在分析電源電路時(shí)要特別思索的兩個(gè)問題：允許電網(wǎng)電壓動(dòng)搖±10％，且負(fù)載有一定的變化范圍?！?0.2單相整流電路一、對(duì)整流電路要研討的問題二、單相半波整流電路三、單相橋式整流電路一、對(duì)整流電路要研討的問題1.電路的任務(wù)原理：即二極管任務(wù)形狀、電路波形的分析2.輸出電壓和輸出電流平均值：即輸出脈動(dòng)直流電壓和電流平均值的求解方法3.整流二極管的選擇：即二極管接受的最大整流平均電流和最高反向任務(wù)電壓的分析為分析問題簡(jiǎn)單起見，設(shè)二極管為理想二極管，變壓器內(nèi)阻為0。整流二極管的伏安特性：實(shí)踐特性理想化特性理想二極管的正導(dǎo)游通電壓為0，即正向電阻為0；反向電流為0，即反向電阻為無窮大。二、單相半波整流電路1.任務(wù)原理u2的正半周，D導(dǎo)通，A→D→RL→B，uO=u2。u2的負(fù)半周，D截止，接受反向電壓，為u2；uO=0。2.UO〔AV〕和IL〔AV〕的估算

知變壓器副邊電壓有效值為U2思索到電網(wǎng)電壓動(dòng)搖范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：〔3〕二極管的選擇三、單相橋式整流電路u2的正半周A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的負(fù)半周B→D2→RL→D4→A，uO=-u2四雖然子如何接？集成的橋式整流電路稱為整流堆。1.任務(wù)原理假設(shè)接反了呢？2.輸出電壓和電流平均值的估算3.二極管的選擇思索到電網(wǎng)電壓動(dòng)搖范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：與半波整流電路對(duì)二極管的要求一樣§10.3濾波電路一、電容濾波電路二、電感濾波電路三、倍壓整流電路一、電容濾波電路1.任務(wù)原理充電放電速度與正弦波下降速度類似按指數(shù)規(guī)律下降濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。C越大，RL越大，τ越大，放電越慢，曲線越平滑，脈動(dòng)越小。思索整流電路的內(nèi)阻2.二極管的導(dǎo)通角導(dǎo)通角無濾波電容時(shí)θ＝π。有濾波電容時(shí)θ<π，且二極管平均電流增大，故其峰值很大！θ小到一定程度，難于選擇二極管！簡(jiǎn)單易行，UO〔AV〕高，C足夠大時(shí)交流分量較??；不適于大電流負(fù)載。3.電容的選擇及UO〔AV〕的估算4.優(yōu)缺陷整流橋的簡(jiǎn)化畫法二、電感濾波電路當(dāng)回路電流減小時(shí)，感生電動(dòng)勢(shì)的方向阻止電流的減小，從而增大二極管的導(dǎo)通角。電感對(duì)直流分量的電抗為線圈電阻，對(duì)交流分量的感抗為ωL。適于大電流負(fù)載！三、倍壓整流電路分析時(shí)的兩個(gè)要點(diǎn)：設(shè)①負(fù)載開路，②電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。u2負(fù)半周，u2加C1上電壓對(duì)C2充電：P→D2→C2→A，最終u2正半周C1充電：A→D1→C1→B，最終P討論知變壓器副邊電壓有效值為10V，電容足夠大，判別以下情況下輸出電壓平均值UO〔AV〕≈？1.正常任務(wù)；2.C開路；3.RL開路；4.D1和C同時(shí)開路；5.D1開路。§10.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、穩(wěn)壓電路的性能目的二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、穩(wěn)壓電路的性能目的1.輸出電壓2.輸出電流3.穩(wěn)壓系數(shù)闡明電網(wǎng)電壓動(dòng)搖時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。在負(fù)載電流不變時(shí)，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓變化量之比。4.輸出電阻闡明負(fù)載電流變化時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。在電網(wǎng)電壓不變時(shí)，負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。5.紋波電壓測(cè)試出輸出電壓的交流分量。二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓穩(wěn)定電流IZ：使穩(wěn)壓管任務(wù)在穩(wěn)壓形狀的最小電流最大耗散功率PZM：允許的最大功率，PZM=IZMUZ動(dòng)態(tài)電阻rz：任務(wù)在穩(wěn)壓形狀時(shí)，rz＝ΔU/ΔI1.穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)伏安特性符號(hào)等效電路2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的任務(wù)原理3.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要目的〔1〕輸出電壓UO＝UZ〔2〕輸出電流IZmax－IZmin≤IZM－IZ〔3〕穩(wěn)壓系數(shù)〔4〕輸出電阻簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場(chǎng)所。4.特點(diǎn)5.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)〔1〕UI的選擇UI＝〔2～3〕UZ〔2〕穩(wěn)壓管的選擇UZ＝UOIZM－IZ>ILmax－ILmin〔3〕限流電阻的選擇保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。電網(wǎng)電壓最低且負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最小。電網(wǎng)電壓最高且負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最大。為減小Sr,取值矛盾!假設(shè)求得Rmin>Rmax，怎樣辦？假設(shè)求得R=200~300Ω，那么該取接近200Ω還是接近300Ω？為什么？討論：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)依次選擇穩(wěn)壓管、UI、R、C、U2、二極管1.輸出電壓、負(fù)載電流→穩(wěn)壓管2.輸出電壓→UI3.輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、UI→R4.UI、R→濾波電路的等效負(fù)載電阻→C5.UI→U26.U2、R中電流→整流二極管知輸出電壓為6V，負(fù)載電流為0～30mA。試求圖示電路的參數(shù)?！?0.3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一、根本調(diào)整管穩(wěn)壓電路二、具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器〔三端穩(wěn)壓器〕為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需求加晶體管放大。穩(wěn)壓原理：電路引入電壓負(fù)反響，穩(wěn)定輸出電壓。一、根本調(diào)整管穩(wěn)壓電路不論什么緣由引起UO變化，都將經(jīng)過UCE的調(diào)理使UO穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。假設(shè)要提高電路的穩(wěn)壓性能，那么應(yīng)加深電路的負(fù)反響，即提高放大電路的放大倍數(shù)。1.穩(wěn)壓原理：假設(shè)由于某種緣由使UO增大2.輸出電壓的調(diào)理范圍同相比例運(yùn)算電路那么UO↑→UN↑→UB↓→UO↓二、具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路3.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的根本組成及其作用調(diào)整管取樣電阻調(diào)整管：是電路的中心，UCE隨UI和負(fù)載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓：是UO的參考電壓。取樣電阻：對(duì)UO的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決議UO。比較放大：將UO的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大，決議電路的穩(wěn)壓性能。4.串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇IEmax＝IR1＋I(xiàn)Lmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEOPTmax＝IEmaxUCEmax<PCM根據(jù)極限參數(shù)ICM、U(BR)CEO、PCM選擇調(diào)整管！應(yīng)思索電網(wǎng)電壓的動(dòng)搖和負(fù)載電流的變化！討論一：對(duì)于根本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論3.假設(shè)電網(wǎng)電壓動(dòng)搖±10％，UI為28V，UO為10V～20V；晶體管的電流放大系數(shù)為50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成運(yùn)放最大輸出電流為10mA，那么最大負(fù)載電流約為多少？1.假設(shè)UO為10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，那么R3和UZ各為多少？2.假設(shè)電網(wǎng)電壓動(dòng)搖±10％，UO為10V～20V，UCES＝3V，UI至少選取多少伏？0.9U2>UOmax+UCES應(yīng)取幾個(gè)極限值求出的負(fù)載電流最大值中最小的那個(gè)作為電源的性能目的——最大負(fù)載電流討論二：關(guān)于適用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論1.標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；2.電路由哪些部分組成？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？4.如何選取R’和R？限流型過流維護(hù)電路輸出電流取樣電阻討論三：關(guān)于適用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論5.取樣電阻的取值應(yīng)大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6.假設(shè)電路輸出紋波電壓很大，那么其緣由最大的能夠性是什么？7.根據(jù)圖中過流維護(hù)電路的原理組成一種限流型過流維護(hù)電路。其電流應(yīng)大于調(diào)整管的穿透電流電路能夠產(chǎn)生了自激振蕩三、集成穩(wěn)壓器〔三端穩(wěn)壓器〕輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：1.5A〔W7800〕、0.5A〔W78M00〕、0.1A〔W78L00〕1.W7800系列

〔1〕簡(jiǎn)介〔2〕根本運(yùn)用消除高頻噪聲使Co不經(jīng)過穩(wěn)壓器放電抵銷長(zhǎng)線電感效應(yīng)，消除自激振蕩將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負(fù)載電阻，構(gòu)成串類型穩(wěn)壓電路?！?〕輸出電流擴(kuò)展電路為使負(fù)載電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流，可采用射極輸出器進(jìn)展電流放大。很小三端穩(wěn)壓器的輸出電壓假設(shè)UBE=UD，那么二極管的作用：消除UBE對(duì)UO的影響。〔4〕輸出電壓擴(kuò)展電路IW為幾mA，UO與三端穩(wěn)壓器參數(shù)有關(guān)。隔離作用基準(zhǔn)電壓2.基準(zhǔn)電壓源三端穩(wěn)壓器W117輸出電壓UREF＝1.25V，調(diào)整端電流只需幾微安。減小紋波電壓維護(hù)穩(wěn)壓器討論三：W117的運(yùn)用1.R1的上限值為多少？2.UO能夠的最大值為多少？3.輸出電壓最小值為多少？4.UOmax＝30V，選取R1、R2；5.知電網(wǎng)電壓動(dòng)搖±10％，輸出電壓最大值為30V，UI至少取多少伏？決議于IOmin兩種情況：1.知UI2.本人選取UI決議于W117的輸出輸入電壓最低、輸出電壓最高時(shí)，UImin－UOmax＞3V。根據(jù)輸出電壓表達(dá)式§10.4開關(guān)型穩(wěn)壓電路一、開關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)和根本原理二、串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路三、并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路一、開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)及根本原理線性穩(wěn)壓電源：構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)理方便，輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)，紋波電壓小。缺陷是調(diào)整管任務(wù)在甲類形狀，因此功耗大，效率低〔20％～49％〕；需加散熱器，因此設(shè)備體積大，笨重，本錢高。假設(shè)調(diào)整管任務(wù)在開關(guān)形狀，那么勢(shì)必大大減小功耗，提高效率，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的效率可達(dá)70％～95％。體積小，分量輕。適于固定的大負(fù)載電流、輸出電壓小范圍調(diào)理的場(chǎng)所。構(gòu)成開關(guān)型穩(wěn)壓電源的根本思緒:將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波得到直流電壓↓控制調(diào)整管按一定頻率開關(guān)，得到矩形波↓濾波，得到直流電壓引入負(fù)反響，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。AC→DC→AC→DC二、串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路T截止，D導(dǎo)通，uE≈－UD；L釋放能量，C放電。T、D均任務(wù)在開關(guān)形狀。T飽和導(dǎo)通，D截止，uE≈UI；L儲(chǔ)能，C充電。uB＝UH時(shí)uB＝UL時(shí)1.電路組成及任務(wù)原理2.波形分析及輸出電壓平均值關(guān)鍵技術(shù)：大功率高頻管，高質(zhì)量磁性資料穩(wěn)壓原理：假設(shè)某種緣由使輸出電壓升高，那么應(yīng)減小占空比。3.穩(wěn)壓原理脈沖寬度調(diào)制式：PWM電路作用：UO↑→Ton↓→δ↓→UO↓其它控制方式：脈沖頻率調(diào)制式：UO↑→T↑〔脈寬不變〕→δ↓→UO↓混合調(diào)制式：UO↑→T↑Ton↓→δ↓→UO↓在串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中UO<UI，故為降壓型電路。三、并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路〔升壓型〕T截止，L產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，D導(dǎo)通；UI與L所產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)相加對(duì)C充電。T飽和導(dǎo)通，L儲(chǔ)能，D截止，C對(duì)負(fù)載放電。uB＝UH時(shí)uB＝UL時(shí)要研討調(diào)整管在飽和導(dǎo)通和截止形狀下電路的任務(wù)情況。1.任務(wù)原理2.輸出電壓只需L足夠大，才干升壓；只需C足夠大，輸出電壓交流分量才足夠小!在周期不變的情況下，uB占空比越大，輸出電壓平均值越高。＋－＋－討論1.什么樣的電子設(shè)備適于用開關(guān)型穩(wěn)壓電源作能源？2.在開關(guān)型穩(wěn)壓電源中，調(diào)整管的開關(guān)信號(hào)頻率高些好還是低些好？為什么？3.在開關(guān)型穩(wěn)壓電源中能否可不用電源變壓器而直接進(jìn)展整流？為什么？4.如何使開關(guān)型穩(wěn)壓電路輸出電壓有較小的調(diào)理范圍？復(fù)習(xí)與考試一、調(diào)查什么二、復(fù)習(xí)什么三、怎樣復(fù)習(xí)四、復(fù)習(xí)舉例：集成運(yùn)放運(yùn)用電路一、調(diào)查什么會(huì)看：電路的識(shí)別、定性分析。如是哪種電路：共射、共基、共集、共源、共漏、差分放大電路及哪種接法引入了什么反響比例、加減、積分、微分……運(yùn)算電路低通、高通、帶通、帶阻有源濾波器單限、滯回、窗口電壓比較器正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波發(fā)生電路OTL、OCL、BTL、變壓器耦合乙類推挽功率放大電路線性、