工程师应该掌握的20个模拟电路(详细分析及参考答案).pdf-资料库

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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=ωt1 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=ωt2 时，u 2=u 0, ωt2 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=ωt3 时有 u 2=u 0，ωt3 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/jωC∥(R+jωL)= 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=1/2π√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，期间有：，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。，所以电容充电极快。当时，有。因为故在在时刻，又突变到 0 V，且在 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：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。期间有： = 0 V，相当于将，则。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，即因为时，，且电路时间常数大于脉冲信号的脉宽，通常取，在 t =0 时刻突然从 0 V 上升到时，仍有。。，故。在期间内，，此时为 RC 串联状态的零状态响应，即。由于至稳态时，输入信号已经发生了突变，从突然下降至 0 V。则在，所以电容充电极慢。当时，。电容尚未充电期间内，，此时为 RC 串联电路的零输入响应状态，即。由于，所以电容从处开始放电。因为，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。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 4-19 积分电路图画出变化波形图

. 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：iF=iC=Cdui/dt Uo=-iFR=-RCdui/dt 电阻和电容参数的选择：五.共射极放大电路 1 三极管的结构,

三极管各极电流关系：Ie=Icn+Ibn=Ic+Ib Ic=Icn+Icbo≈βIb Ib =Ibn-Icbo 特性曲线：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 ri/(rs+ri)，因此二者关系为 Aus=Au ri/(rs+ri) 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：

3 静态工作点的计算：基极电流 IBQ=UCC-UBE/Rb （ UBE=0.6~0.8V 取 0.7V UBE=0.1~0.3V 取 0.2V）集电极电流 ICQ=βIBQ，UCEQ=UCC-ICQRc。电压放大倍数的计算：输入电压 Ui=Ibrbe 输出电压 Uo= --βIbR`L(R`L=RcRL/Rc+RL) 电压放大倍数 Au=--βR`L/rbe=--βRCRL/rbe(RC+RL) 六.分压偏置式共射极放大电路 1 元器件的作用:CE 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=Ibrbe 输出交流电压为 Uo= --Ic(RC∥RL)=--β Ib(RC∥RL)故得电压放大倍数 Au=--β(RC∥RL)/rbe=-- βR`L/rbe 式中 R`L= RC∥RL rbe=rbbˊ+(1+β)26mV/IEQ 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:

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