logo资料库

20个经典的模拟电路详解及分析.pdf

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.11M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共33页
第2页 / 共33页
第3页 / 共33页
第4页 / 共33页
第5页 / 共33页
第6页 / 共33页
第7页 / 共33页
第8页 / 共33页
资料共33页，剩余部分请下载后查看
    工程师应该掌握的 20 个模拟电路 对模拟电路的掌握分为三个层次。初级层次是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只 要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的 变化规律，掌握对故障元器件的处理方法；定性分析电路信号的流向，相位变化；定性分析信号波形的变化过程；定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长 为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关 系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业 －－电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。 一、 桥式整流电路 1 二极管的单向导电性：二极管的 PN结加正向电压，处于导通状态；加反向电 压，处于截止状态。 伏安特性曲线 ; 理想开关模型和恒压降模型： 理想模型指的是在二极管正向偏置时 , 其管压降为 0, 而当其反向偏置时 , 认为它 的电阻为无穷大 , 电流为零 . 就是截止。恒压降模型是说当二极管导通以后 , 其管 压降为恒定值 , 硅管为 0.7V，锗管 0.5 V 2 桥式整流电流流向过程： 当 u 2 是正半周期时，二极管 Vd1和 Vd2导通；而夺极管 Vd3和 Vd4截止，负载 RL是的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与 u 2 正半周期相同的电压；在 u 2 的负半周， u 2 的实际极性是下正上负，二极管 Vd3 和 Vd4导通而 Vd1和 Vd2 截止，负载 RL 上的电流仍是自上而下流过负载，负载上得到了与 u 2 正半周期 相同的电压。 3 计算 :Vo,Io, 二极管反向电压 Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/RL,URM=√2 U 2 二. 电源滤波器
    1 电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载 RL两端并联一只较 大容量的电 容器 。 由于电容两端 电压 不能突变 ，因而负载 两端 的电压 也不会突变 ，使输出 电压得以 平滑 ，达到滤波的 目的。 波形形成 过程： 输出端接 负载 RL 时，当电源 供电时，向负载 提供 电流的同时 也 向电 容 C充电， 充电时间常数 为τ充=（Ri∥RLC）≈ RiC, 一般 Ri〈〈RL, 忽略 Ri 压 降的 影响 ，电容上电压 将随 u 2 迅速上升，当ωt= ωt 1时， 有 u 2=u 0, 此后 u 2 低于 u 0 ，所有二极管截止， 这时电 容 C通过 RL 放电， 放电时 间常数 为 RLC，放 电时 间慢 ，u 0 变化平缓 。当 ωt= ωt 2时， u 2=u 0, ωt 2 后 u 2 又变化 到比 u 0 大， 又开始充电过程， u 0 迅速 上升。ωt= ωt 3 时有 u 2=u 0 ，ωt 3后，电 容通 过 RL放电。如此 反复，周期性 充放 电。由于电容 C的储能作用 ，RL上的电压波 动 大大 减小 了。电 容滤波适合 于电流 变化不 大的 场合。LC 滤波电 路适用 于电流 较 大， 要求 电压脉动较小 的场合。 2 计算 : 滤波电 容的容量 和耐压值 选择 电容滤波整流电 路输出 电压 Uo在√ 2U 2~0.9U 2之间 ，输出 电压的 平均值取决于 放电时间常数 的大 小。 电容容量 RLC≧（3~5）T/2 其中 T 为交流电源电压的周期。实际 中，经常进一步 近似 为 Uo≈1.2U2 整流管的 最大反向 峰值电压 URM=√2U 2，每个二极管的 平均电 流是负载电流的 一半。 三. 信号滤波器
    1 信号滤波 器的作用: 把输入信号 中不 需要的信号 成分衰减到足够 小的程 度，但 同时 必须让 有用 信号顺利 通过。 与电源滤波 器的区别和相同 点：两者区别 为：信号 滤波器用 来过滤 信号 ，其通带 是一定的 频率范围 ，而电源滤波 器则是用来滤除交流成分，使直流通过，从而保 持输出电压 稳定； 交流电源 则是只允许某 一特定的 频率 通过。 相同 点：都是用电路的幅频 特性 来工作。 2LC串联和并联电路的阻抗计算: 串联时，电路阻抗为 Z=R+j(XL-XC)=R+j( ωL-1/ ωC) 并联 时电 路阻抗为 Z=1/j ωC∥(R+j ωL)= 考滤到实际 中，常 有 R<<ωL, 所以有 Z≈ 幅频 关系和相 频关系曲线： 3 画出通频带 曲线： 计算 谐振频率 ：fo=1/2 π√LC 四. 微分电路和积分电路 1 电路的作用 ：积分电 路： 1. 延迟、 定时、时钟 2. 低通滤波 3. 改变相角（减） 积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角 波，还可 将锯齿 波转换 为抛物 波。 微分电路： 1. 提取脉 冲前沿 2. 高通滤波 3. 改变相角（加） 微分电路是积分电 路的逆运 算，波形变 换。微分电 路可把矩 形波转换为尖脉冲波。 与滤波 器的区别 和相同 点：原理相同， 应用场合不 同。 2 微分和积分电路电压 变化 过程分析 ,
    在图 4-17 所示电路中 ，激励 源 为一矩形脉 冲信号 ，响应是从电阻 两 端取出 的电压， 即 ，电路时间常数小 于脉冲信号 的脉宽，通常取 。 图 4-17 微分电 路图 因为 t<0 时， ，而在 t = 0 时， 突变 到 ，且在 0< t < t1 ，相当于在 RC串联电路上接了一个恒压源， 这实际上就是 RC串 期间有： 联电路的零状态 响应： 。由于 ，则由图 4-17 电路可知 。所以 ，即：输出电压 产生 了突变 ，从 0 V 突跳到 。 因为 ，所以电容充 电极快。当 时， 有 ，则 。 故在 期间内，电阻 两端 就输出一 个正的 尖脉冲信号 ，如图 4-18 所示。 在 时刻， 又突变 到 0 V，且在 期间有 ： = 0 V ，相当于 将 RC串联电路短接，这实际上就是 RC串联电路的零 输入响应状态： 。 由于 时， ，故 。 因为 ，所以电容的放电过程极 快。当 时， 有 ，使 ，故在 期间，电阻 两端就输出一 个负的尖脉冲信号 ，如图 4-18 所示。 图 4-18 微分电 路的 ui 与 uO波形 由于 为一周期性的 矩形脉 冲波信号，则 也就为同 一周期正负 尖脉冲波信 号，如图 4-18 所示。 尖脉冲信号 的用途十分广泛，在 数字电路中常用作 触发 器的触发信号 ；
    在变流技术 中常用作 可控硅的触发 信号 。 这种输出 的尖脉冲波反 映了输入矩形脉 冲微分的结 果，故称这种电路为 微分电路。 微分电 路应满足三个 条件 ：① 激励必须 为一周期性的 矩形脉 冲；② 响 。 应必须 是从电阻 两端取出 的电压； ③ 电路时间常数 远小于脉冲宽度 ，即 在图 4-19 所示电路中 ，激励 源 为一矩形脉 冲信号 ，响应是从电容两端取出 的电压， 即 ，且电路时间常数 大于 脉冲信号 的脉宽，通 常取 。 因为 ， 故 应，即 时， ，在 t =0 时刻 突然从 0 V 上升到 时，仍 有 期间内， ，此时为 RC串联状态的零状态 响 。在 。 由于 ，所以电 容充 电极慢。当 时， 。电 容尚未 充电 至稳态时，输入信号 已经发生了突变，从 突然下降至 0 V。则在 期间内， ，此时为 RC串联电路的零 输入响应状态， 即 。 由于 ，所以电 容从 ，放 电进行得极 慢，当电 容电压 还未衰减到 时， 又发生了突变并 周而复始 地进 行。这样，在输出端 就得到 一个锯齿 波信号，如图 4-20 所示。 处开 始放电。因为 锯齿波信号在示波器、显示器等电子设备 中作 扫描电压。 由图 4-20 波形可知 ：若 越大， 充、放进行得越缓慢 ，锯齿 波信号 的 线性就 越好 。 从图 4-20 波形还可 看出， 是对 积分的结 果，故称这种电路为积分 电路。 RC积分电 路应满足三个 条件 ：① 为一周期性的 矩形波； ② 输出电 压是 从电容两端取出 ；③电路时间常数 远大于 脉冲宽度 ，即 。 图 画出变化 波形图 图 4-19 积分电路
    . 3 计算 : 时间常数 ：RC 电压 变化 方程： 积分：Uo=Uc=(1/C)∫icdt, 因 Ui=UR+Uo,当 t=to 时， Uc=Uo.随后 C充电， 由于 RC≥Tk, 充电很慢，所以认为 Ui=UR=Ric,即 ic=Ui/R, 故 Uo=(1/c) ∫icdt=(1/RC) ∫Uidt 微分：i F=i C=Cdui/dt Uo=-i 电阻和电 容参数的选择： 五. 共射极放大电路 FR=-RCdui/dt 1 三极管的结 构,
    三极管各极电流关 系：Ie=Icn+Ibn=Ic+Ib Ic=Icn+Icbo Ib =Ibn-Icbo 特性曲线： ≈βIb 共发射 极输入特性曲线 共发射 极输出 特性曲线 放大条件 ：发射 结正偏 （大于导通电压 ），集电极反向偏置 2 元器件的作用 ：UCC为直流电源（集电极电源 ），其作用 是为整 个电路提供能 源， 保证三极管 发射 结正向偏置， 集电结反向偏置。 Rb 为基极偏置电阻， 作用 是为 基极提供合适 的偏置电流。 Rc 为集电极负载电阻， 作用 是将集电极电流的 变化 转换 成电压的 变化 。晶体 管 V具有放 大作用 ，是放大器的核心。必须保 证管子工 作在放大状态。电 容 C1 C2称为隔直电容或耦合电容，作用 是隔直流通交流，即 保证信号 正常流通的 情况 下，使交 直流相 互隔离互 不影响 。 电路的用途：将微弱的电 信号不失真（或在许可范围内 ）地加以 放大，把直 流电 能转化成交 流电 能。 电压 放大倍数：电压 增益 用 Au 表示，定义为放大器输出 信号电压 有效值与 输入 信号 电压 有效值的 比值，即 Au=Uo/Ui。Uo与信号 源开 路电压 Us之比 称为考虑信 号源内阻时的电压 放大倍数，记作 Aus，即 Aus=Uo/Us。根据输入回路可得 Ui=Us r i/(r 输入输出 的信号 电压相 位关系：输出 电压与 输入信号 电压波 形相同，相 位相差 180o，并且输出电压 幅度比输 入电压大。 交流和直流等效 电路图： s+r i) ，因此 二者关系为 Aus=Au r i/(r s+r i)
    3 静 态 工 作 点 的 计 算 ： 基 极 电 流 I BQ=UCC-UBE/Rb （ UBE=0.6~0.8V 取 0.7V UBE=0.1~0.3V 取 0.2V）集电极电流 I CQ=βI BQ，UCEQ=UCC-I CQRc。 电压 放大倍数的计算： 输入电压 Ui=I br be 输出 电压 Uo= -- βI bR`L(R` L=RcRL/Rc+RL) 电压 放大倍数 Au=-- βR`L/r be=-- βRCRL/r be(RC+RL) 六 . 分压偏置式共射极放大电路 1 元器件的作用:C E为旁通电容，交流短路 R4。RB1RB2为基极偏置电阻， 作用 是为 基极提供合适 的偏置电流。 电路的用途：既有电压增益 ，也有 电流增益 ，应用最 广，常用作 各种 放大器的主 放大级。 电压 放大倍数：输入交流电压 Ui=I br be 输出交 流电压为 Uo= --Ic(R C∥RL)=-- β Ib(R C∥RL) 故得电压 放大倍数 Au=-- β(RC∥RL)/r be=-- βR`L/r be 式中 R`L= RC∥RL r be=r bbˊ+(1+β)26mV/I EQ 输入输出 的信号 电压相 位关系: 输出 电压与 输入信号 电压波 形相同，相 位相差 180o 交流和直流等效 电路图: ，并且输出电压 幅度比输 入电压大。
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    硬件开发

    共收录418份资料，累计3个分类，关注成员有19位，主要包括：VB,嵌入式,单片机

    热门标签

    VB 嵌入式 单片机

    最新资料