电工电子基础-模拟电路分析及应用

1、项目四 模拟电路分析及应用任务 1 基本电子元件的识别一、半导体1半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。2载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。（1）自由电子：带负电荷。（2）空穴：带正电荷。特性：在外电场的作用下，两种载流子都可以做定向移动，形成电流。3N型半导体：主要靠电子导电的半导体。即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。4P型半导体：主要靠空穴导电的半导体。即：空穴是多数载流子，电子是少数载流子。PN结1PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界面

2、就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。2实验演示（1）实验电路（2）现象所加电压的方向不同，电流表指针偏转幅度不同。（3）结论PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止，这种特性称为PN结的单向导电性。3反向击穿：PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。4热击穿：若反向电流增大并超过允许值，会使PN结烧坏，称为热击穿。5结电容PN结存在着电容，该电容称为PN结的结电容。二、半导体二极管利用PN结的单向导电性，可以用来制造一种半导体器件半导体二极管。1半导体二极管的结构和符号（1）结构：由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图a）、面接触型（如图b）和平

3、面型（如图c）。（2）符号：如图所示，箭头表示正向导通电流的方向。2二极管的特性二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决定，这两者之间的关系称为二极管的伏安特性。硅二极管的伏安特性曲线如图所示。（1）正向特性（二极管正极电压大于负极电压） 死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区。死区电压：硅二极管0.5 V左右，锗二极管0.1 V 0.2 V。 正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压增大而急剧增大，二极管导通。导通电压：硅二极管0.6 V 0.7 V，锗二极管0.2 V 0.3 V。（2）反向特性（二极管负极

4、电压大于正极电压） 反向饱和电流：当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。 反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。普通二极管不允许出现此种状态。由二极管的伏安特性可知，二极管属于非线性器件。3半导体二极管的主要参数（1）最大整流电流：二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。（2）最高反向工作电压：二极管正常使用时允许加的最高反向电压。三、稳压二极管稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:，稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻

5、的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。稳压管的应用：1、浪涌保护电路(如图2)：稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜。图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通。使继电器J吸合负载RL就与电源分开。 2、电视机里的过压保护电路(如图3)：EC

6、是电视机主供电压，当EC电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。 3、电弧抑制电路如图4：在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。4、串联型稳压电路(如图5)：在此电路中。串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用

7、四、发光二极管发光二极管通常称为LED，它们虽然名不见经传，却是电子世界中真正的英雄。它们能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中都能找到它们的身影。 它们用途广泛，例如它们可以组成电子钟表表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启时向您发出提示。 如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕上的图像，或是用于点亮交通信号灯。 本质上，LED只是一种易于装配到电子电路中的微型灯泡。但它们并不像普通的白炽灯，它们并不含有可烧尽的灯丝，也不会变得特别烫。它们能够发光，仅仅是半导体材料内的电子运动的结果，并且它们的寿命同普通的晶体管一样长。 技能训练一、识读电路，分析电路的基本工作原理

8、二、元器件的清点、识别、测试图4-17所示电路需要元件如表4-2所示。在搭接电路前需对所用的电子元器件进行清点，识别或测试其管脚，检查其标称值是否与器件参数一致，然后按图4-17进行搭接电路。表4-2 配套电子元件明细表三、熟悉面包板的使用1.熟悉面包板的结构常用面包板有两种结构形式，如图4-18所示。图（b）所示的面包板上小孔心的距离与集成电路引脚的间距相等。板中间槽的两边各有65×5个插孔，每 5个一组，A，B，C，D，E 是相通的，也就是两边各有 65组插孔。双列直插式集成电路的引脚分别可插在两边，如图4-19所示。每个引脚相当于接出 4个插孔，他们可以作为与其他元器件连接的输

9、出端，接线方便。2.安装技巧图4-18 面包板的结构图4-19 双列直插式集成电路插入面包板的方式3.搭接电路任务评价表4-3 整流电路的输入、输出电压任务2 放大电路分析及应用半导体三极管(BJT)半导体三极管有两大类型，一是双极型三极管，二是单极型场效应管。本章讨论双极型半导体三极管，通常用BJT表示，以下简称三极管。一：三极管的结构及类型通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。按PN结的组合方式有PNP型和NPN型，它们的结构示意图和符号图分别为：如图（1）、（2）所示 不管是什麽样的三极管，它们均包含三个区：发射区，基区，集电区，同时相应的引出三个电极：发射极，基极

10、，集电极。同时又在两两交界区形成PN结，分别是发射结和基点结。二、三极管的电流分配关系与放大作用（这一问题是重点）1、我们知道，把两个二极管背靠背的连在一起，是没有放大作用的，要想使它具有放大作用，必须做到一下几点：发射区中掺杂、基区必须很薄、基电结的面积应很大。工作时：发射结应正向偏置，集电结应反向偏置三极管结构上的特点具备了三极管电流放大作用的内部条件，但为实现它的电流放大作用，还必须具备一定的外部条件，必须提供放大的能量。使三极管具有电流放大作用的外部条件是：三极管发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。2、载流子的传输过程因为发射结正向偏置，且发射区进行重掺杂，所以发射区的多数载流

11、子扩散注入至基区，又由于集电结的反向作用，故注入至基区的载流子在基区形成浓度差，因此这些载流子从基区扩散至集电结，被电场拉至集电区形成集电极电流。而留在基区的很少，因为基区做的很薄。我们再用图形来说明一下，如图（3）所示： 3、电流的分配关系由于载流子的运动，从而产生相应电流，它们的关系如下：其中：ICEO为发射结少数载流子形成的反向饱和电流；ICBO为IB=0时，集电极和发射极之间的穿透电流。   为共基极电流的放大系数， 为共发射极电流的放大系数。可定义为： 放大系数有两种（直流和交流），但我们一般认为，它们二者是相等的，不区分它们。三：三极管的特性曲线1、输入特性 它与PN结的

12、正向特性相似，三极管的两个PN结相互影响，因此，输出电压UCE对输入特性有影响，且UCE>1,时这两个PN结的输入特性基本重合。我们用UCE=0和UCE>=1,两条曲线表示，如图（4）所示 2、输出特性它的输出特性可分为三个区：（如图（5）的特性曲线）(1)截止区：IB<=0时，此时的集电极电流近似为零，管子的集电极电压等于电源电压，两个结均反偏(2)饱和区：此时两个结均处于正向偏置，UCE=0.3V(3)放大区：此时IC=ßIB，IC基本不随UCE变化而变化，此时发射结正偏，集电结反偏。四：三级管主要参数1.放大系数它主要是表征管子放大能力。它有共基极的放大系数和

13、共发射极的放大系数。二者的关系是： 2.极间的反向电流（它们是有少数载流子形成的）（1）：基电极-基极的反向饱和电流。（2）ICEO：穿透电流，它与ICBO关系为：ICEO=（1+ß）ICBO3极间反向击穿电压指三极管某一个极开路时，另两个极间的最大允许的反向电压。超过这个电压，管子会击穿。（1）集电极开路时，发射极与基极间的反向击穿电压。（2）基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压。（3）发射极开路，集电极与基极间的反向击穿电压为。4、集电极最大允许功率损耗表示集电结上允许损耗功率的最大值，超过此值就会使管子性能变坏甚至烧毁。五：参数与温度的关系由于半导体的载流子受温度影响，因

14、此三极管的参数受温度影响，温度上升，输入特性曲线向左移，基极的电流不变，基极与发射极之间的电压降低。输出特性曲线上移。温度升高，放大系数也增加。BJT组成的共射极基本放大电路我们知道三极管可以通过控制基极电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。我们下面以共发射极的接法为例来说明一下。一、放大的基本概念放大电路（又称放大器）广泛应用于各种电子设备中，如音响设备、视听设备、精密测量仪器、自动控制系统等。放大电路的功能是将微弱的电信号（电流、电压）进行放大得到所需要的信号。放大器必须接直流电源才能工作，因为放大器输出信号功率比输入信号功率大得多，输出

15、功率是从直流电源转化而来的。所以放大电路实质上是一种能量转换器，是用较小的能量去控制较大能量，它将直流电能转换成交流电能输出给负载。二、放大电路的三种基本组态三极管有三个电极，其中两个可以作为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极，因此，构成放大器时可以有三种连接方式，也称三种组态，见下图：（1）共基极，如图（1）所示（2）共发射极 如图（2）所示（3）共集电极 如图（3）所示 三、共射极基本放大电路1电路构成（如右图） 由前面的讨论我们得出三极管具有电流放大作用，放大作用的内因是三极管生产制造时，从结构上、生产工艺上就保证了>>1；放大作用的外因是必需提供能量，必

16、需保证正确的外加偏置电压，即发射结正偏、集电结反偏。2电路中各元件的作用（1）三极管VT起电流放大作用，通过基极电流iB控制集电极电流iC。是放大电路核心元件。（2）电源VCC-使三极管处在放大状态，发射结正偏，集电结反偏。同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。VCC一般在几伏到十几伏之间。（3）基极偏置电阻Rb-电源VCC通过Rb为三极管提供发射结正向偏压，用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几兆欧。（4）集电极负载电阻Rc-通过它为三极管提供集电结反向偏压，并将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）耦合电容Cl

17、、C2-用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相互隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。3放大原理(1) 输入信号通过输入耦合电容C1加到VT基极,发射极间，引起基极电流iB作相应变化 。(2) 通过VT的电流放大作用，VT的集电极电流iC也将变化 。(3) iC的变化引起VT的集电极电阻上的压降变化，由于，集电极和发射极之间的电压也跟着变化。(4) 输出信号通过输出耦合电容C2隔离直流，交流分量畅通地传送给负载，成为输出交流电压，实现了电压放大作用。综上分析可知，在共发射极放大电路中

18、，输入信号电压与输出电压频率相同，相位相反，幅度得到放大，因此这种单级的共发射极放大电路通常也称为反相放大器。例1：判断图（1）电路是否具有放大作用 解：图（1）a不能放大，因为是NPN三极管，所加的电压UBE不满足条件（1），所以不具有放大作用。图（1）b具有放大作用。技能训练一、读识电路，拟定训练需要的器材图4-62 单管共射极放大电路表4-8 配套明细表二、在面包板上进行电路搭接三、放大电路的调整与测试1.静态工作点调整与测试表4-9 静态工作点测试记录2.放大电路的动态测试表4-10 电压放大倍数的测试记录3.放大电路的频率响应测试保持输入信号的幅值，改变其频率（高频或低频），观察频率

19、对放大倍数的影响，记录放大电路的下限截止频率和上限截止频率，确定放大电路的通频带。任务评价 表4-11 任务评价标准任务3 集成运算放大器及基应用一、概述给学生展示几种常用的集成运算放大器，让学生认识集成运放的外形，了解目前集成运放已经成为组成电子设备的基本单元，它是利用半导体制造工艺将多级放大电路制作在同一块半导体基片上，使其具有很高放大倍数的电路单元。3.1.1 集成运放的电路结构1集成运放的电路结构集成运算放大器一般都由输入级、电压放大级、输出级和偏置电路四个部分组成。2集成运放的电路符号集成运放电路符号如图3.1所示。“”为同相输入端，“”为反相输入端；“”为输出端；“”表示运算放大器

20、；“”表示开环放大倍数极高。同相输入端表示其输出信号与该输入信号相位相同，反相输入端表示其输出信号与该输入信号相位相反。 图3.1集成运放的电路符号3.1.2 零点漂移的抑制方法1零点漂移的危害产生零点漂移最主要的因素是温度的变化，因此，零点漂移也叫温漂。集成运算放大器的内部电路均采用直接耦合的方式，零点漂移在第一级产生的微弱变化，会在输出级变成很大的变化，会造成测量误差、系统发生错误动作、放大电路无法正常工作等后果，因此，必须抑制零点漂移。2零点漂移的抑制方法目前在集成运算放大器中最有效且广泛采用的抑制零点漂移的方法是输入级采用差分放大电路。3差分放大电路（1）电路的构成及工作原理最简单的差

21、分放大电路见书本P76页图3.7。它由两个完全对称（所有对应元件的参数均相同）的单管放大电路连接而成，输入信号电压由两管的基极输入，输出电压从两管的集电极之间提取。在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。 （2）差模输入在电路的两个输入端输入大小相等但极性相反的信号电压，即 ,这种输入方式称为差模输入。大小相等、极性相反的信号，称为差模信号。   差分放大电路对差模信号具有与单管放大电路相同的放大功能，。（3）共模输入在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这

22、种输入方式称为共模输入。大小相等、极性相同的信号称为共模信号。因温度或电源电压等外界因素变化引起两管的零点漂移电压是大小相等、极性相同的。所以，零点漂移等效于共模信号作用的结果。差分放大电路对共模信号无放大作用，即对共模信号的电压放大倍数为零，。3.1.3 集成运放的主要参数1开环电压放大倍数：，一般在之间。2差模输入电阻：一般在几十千欧到几兆欧。3输出电阻：一般在几十欧到几百欧。越小，运放带负载能力越强。4输入失调电压：一般为几毫伏。越小，输入级的对称性越好。5输入偏置电流：，一般为10nA1mA，其值越小越好。6共模抑制比：。常用分贝表示，其值越大越好，一般大于80。小结1集成运放的电路结

23、构及电路符号。2抑制零漂的意义及方法。3差分放大电路的组成、特点。4差分放大电路放大差模信号及抑制零漂（共模信号）原理。5集成运放的主要参数。二、集成运放常用电路在分析集成运放电路时，一般将集成运放看成是一个理想的运放，其等效电路如图3.2所示。集成运放理想状态下的参数是：开环电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻0共模抑制比 图3.2理想运放的等效电路根据上述的理想条件，若运放工作在线性放大区，便可得出如下两个重要结论：（1）理想运放两输入端电位相等，即集成运放同相输入端和反相输入端电位相等，相当于同相与反相输入端之间短路，但不是实际短路，故称为虚假短路，简称“虚短”。（2）理想运放输入电流等

24、于零，即集成运放同相和反相输入端的净输入电流都为零，好像电路断开一样，但又不是实际断路，故称为虚假断路，简称“虚断”。3.2.1 反相输入电路1电路结构与特点反相输入电路的特点如书P79页图3.9所示，输入电压经电阻从集成运放的反相输入端加入，同相输入端经电阻接地，在输出端与反相输入端之间接有负反馈电阻。2输入、输出电压关系：，电压放大倍数为：输出电压的大小与输入电压的大小成正比例关系，负号表示输出电压与输入电压相位相反。因此，反相输入电路又称作反相比例运算电路。3举例说明反相输入电路的分析思路和计算方法。3.2.2 同相输入电路1电路结构与特点同相输入电路的特点如书P80页图3.10所示，输

25、入电压经电阻从同相输入端加入，输出端与反相输入端之间接有负反馈电阻。2输入、输出电压关系：，电压放大倍数为：。同相输入电路中输出电压的大小与输入电压的大小成正比例关系，且输出电压与输入电压相位相同。因此，同相输入电路又称作同相比例运算电路。3举例说明同相输入电路的分析思路和计算方法*3.2.3 其他形式的电路1加法运算电路加法运算电路的特点如书P81页图3.12所示，在反相输入电路的基础上，增加二个输入端。输出电压为：如果取，则。输出电压是三个输入电压、之和，实现了三个信号的加法运算。式中的负号表出输出电压与输入电压之和的相位相反。2减法运算电路减法运算电路的特点如书P82页图3.13所示，在

26、电路同相输入端和反相输入端均有输入信号。当电路满足，且时，输出电压与输入电压的关系为：。输出电压与两个输入电压、之差成正比，实现了两个信号的减法运算。小结1理想集成运放的两个重要结论，“虚短”与“虚断”的含义。2反相输入电路的结构特点及输入、输出电压关系。3同相输入电路的结构特点及输入、输出电压关系。三、负反馈放大电路3.4.1 负反馈放大电路的组成与分类1.负反馈放大电路的组成负反馈放大电路由基本放大电路和反馈电路两部分组成。结合书本P85页图3.16负反馈放大电路的组成框图介绍负反馈放大电路各组成部分。2.负反馈放大电路的分类负反馈放大电路有4种类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串

27、联负反馈和电流并联负反馈。（1）直流反馈和交流反馈根据反馈量是交流量还是直流量判断。反馈到输入端的信号是直流电压或电流，称为直流反馈；反馈到输入端的信号是交流电压或电流，称为交流反馈。（2）电压反馈和电流反馈根据反馈电路与基本放大电路的输出端的接法不同判断。反馈电路与基本放大电路的输出端并联，反馈信号取自基本放大电路的输出电压，为电压反馈；反馈电路与基本放大电路的输出端串联，反馈信号取自基本放大电路的输出电流，为电流反馈。（3）串联反馈和并联反馈根据反馈电路与基本放大电路的输入端的接法不同判断。反馈电路与基本放大电路的输入端串联，反馈信号以电压的形式出现在输入回路，为串联反馈；反馈电路与基本放

28、大电路的输入端并联，反馈信号以电流的形式出现在输入回路，为并联反馈。3.4.2 负反馈对放大器性能指标的影响1降低放大倍数。2提高放大倍数的稳定性。3减小非线性失真。4展宽通频带。5改变输入、输出电阻。3.4.3 负反馈放大电路分析对于负反馈放大电路的分析，主要包括3方面的工作：一是找出反馈元件，确定反馈去路；二是判别反馈极性，确定是正反馈还是负反馈；三是判断反馈的类型。1判别电路是否存在反馈：找出连接输出回路与输入回路之间的反馈元件，有反馈元件，电路就存在反馈。2判别是正反馈还是负反馈：采用瞬时极性法。反馈信号极性与输入信号极性相反，为负反馈；反馈信号极性与输入信号极性相同，则为正反馈。3判

29、别反馈类型：在输入端判别是串联反馈还是并联反馈，在输出端判别是电压反馈还是电流反馈。小结1负反馈放大电路的组成结构。2负反馈类型的判别方法。3负反馈对放大电路性能的影响。技能训练集成运放常用电路的测量一、集成运放的调零按照书本P91页的操作步骤，通过外接电路对集成运放LM741进行调零。二、反相输入电路的测量1利用模拟电子技术实验箱连接LM741集成运放的反相输入电路。2在反相输入端加入直流电压 ，依次将调到-0.8V、-0.4V、+0.4V、+0.8V，用万用表测量出每次对应的输出电压。三、同相输入电路的测量1利用模拟电子技术实验箱连接LM741集成运放的同相输入电路。2. 在同相输入端加入

30、直流电压 ，依次将调到-0.8V、-0.4V、+0.4V、+0.8V，用万用表测量出每次对应的输出电压。小结1集成运放LM741的调零方法。2反相输入电路的连接与测量。3同相输入电路的连接与测量。思考输入电压调到-0.8V、-0.4V、+0.4V、+0.8V时，分别计算反相输入电路与同相输入电路对应的输出电压值。作业1实训报告及本次实训的体会和收获。2完成项目实训评价表的学生自评部分。集成运放常用电路的安装和调试说明：由于学时的原因，可根据学生的实际情况，将实训任务的部分内容安排在课余时间完成。一、理解电路的工作原理由集成运放组成的两级放大电路见书本P95图3.41所示。、分别为第一级放大电路

31、的输入、平衡和反馈电阻；、分别为第二级放大电路的输入、反馈和平衡电阻；为电路输出负载电阻。第一级放大倍数为：，第二级放大倍数为：，总电压放大倍数为。 二、元器件识别在集成运放组成的两级放大电路中，主要的元器件有集成运放TL082和电阻，了解它们在电路中的作用，并在安装之前对它们进行检测，以确保元器件是好的。三、电路安装利用万能板对照电路连接图进行元器件的焊接和装配。四、电路调试1检查电路连接无误后，接通±12V直流电源。2由信号发生器输出一个20、的正弦信号，加到放大电路的输入端。3用示波器分别测量、的值。小结1集成运放组成的两级放大电路的工作原理。2集成运放组成的两级放大电路的调试

32、过程。思考通过理论计算的方法，估算出集成运放组成的两级放大电路第一级、第二级和总输出电压的值，并与实训测量值进行比较。作业1实训报告及本次实训的体会和收获；2完成项目实训评价表的学生自评部分。任务4 直流稳压电源分析、组装与调试我们常见的稳定直流电源有蓄电池、干电池等；然而，若把它们作为电子设备的直流电源，其效果并不太理想，也并不经济，特别是在功率较大的场合。所以，一般电子设备中最常用的稳定的直流电源是通过把交流电源经过整流、滤波和稳压电路变换后而获得的。直流稳压电源概述通常，把交流电转换为稳定的直流电需经过整流、滤波和稳压三个环节。其结构方框图及信号变换流程如图7-1-1所示：整流与滤波电路

33、一、整流电路1：单相半波整流电路单相半波整流电路如图7-2-1(a)所示，它由电源变压器T，整流二极管V和负载电阻RL组成，其中，电源变压器T除了实现变换电压的作用外，还能保证直流电压与交流电压良好的隔离。下面分析其工作原理。设：， ，(V1、V2为交流电压的有效值)整流二极管为理想的。由图7-2-1(a)可见，当v2其极性为上正下负，整流二极管V正向偏置而导通，流过二极管的电流iD同时流过负载RL，极性为上正下负，即此时有io=iD,所以负载电阻RL上的电压vov2。当v2为负半周时，其极性为上负下正，整流二极管V反向偏置而截止，流过二极管的电流iD=0，输出电流io也为0，因此，输出电压v

34、o也为0；此时，v2全部加到整流二极管两端，它所承受的反向电压vD=v2。电路的工作波形如图7-2-1(b)所示。2：单相全波整流电路当v2为正半周时，对于绕组ab，a端为正，b端为负；而对于绕组bc而言，则b端为正，c端为负，整流二极管V1正偏导通，V2因反偏而截止。因而，电路中电流从a端流至d端，再经负载RL到达b端，最后经绕组ba回到a端而构成回路，负载RL上产生一上正下负的输出电压，此时，vo=v2。当v2为负半周时，绕组ab，a端为负，b端为正；而对于绕组bc而言，则b端为负，c端为正，整流二极管V1反偏而截止，V2因正偏而导通。电路中电流从c端流至d端，再经负载RL到达b端, ，最

35、后经绕组bc又回到c端而构成回路，负载RL上仍然产生一上正下负的正输出电压，此时，vo=-v2，它与半周时产生的输出电压相同。由此可见，在v2一个周期内，二极管V1、V2轮流导通，从而在负载RL上产生一个单方向的脉动电压vo，其工作波形如图7-2-2(b)3：单相全波桥式整流电路当v2为正半周时，其极性为上正下负，整流二极管V1与V3正偏导通，而V2与V4反偏截止，整流电路中的电流从a端开始，流经二极管V1至b端，再经负载RL至d端，然后经过二极管V3至c端，再经变压器T最后又回到a端形成回路，因此，负载RL上产生一上正下负的输出电压，此时，输出电压vo=v2。当v2为负半周时，其极性为上负下

36、正，整流二极管V2、V4正偏导通，而二极管V1与V3反偏截止，整流电路中的电流从c端开始，流经二极管V2至b端，再经负载RL至d端，然后经过二极管V4至a端，再经变压器T最后又回到c端形成回路，因此，负载RL上也同样产生一上正下负的输出电压，但此时，输出电压vo=-v2。其工作波形如图7-2-3(b)所示。4：倍压整流电路二倍压整流电路如图7-2-4所示，它由电源变压器T，电容器C1、C2以及负载RL组成。在v2开始的第一个正半周内，变压器a端的极性为正，b端为负，二极管V1正偏导通，V2反偏而截止，电容C1经V1被充电，C1上的充电电压vc1最大可达到v2的峰值，即：，其极性为左正右负。在

37、v2开始的第一个负半周内，变压器a端的极性为负，b端为正，二极管V1反偏截止，V2正偏而导通。此时，v2与C1上的充电电压vc1方向一致，它们相叠加后经二极管V2给电容C2充电，而电容C1则放电，因此，电容C2上的充电电压vc2最大值可达到，即：，其极性为上负下正。若负载RL阻值较大，则C1的放电电流C2的充电均很小，C1、C2上的电压变化不大，所以，电容C1、C2上在被再次充电之前，基本可以保证和不变。以此同时，电容C2向负载RL放电，同理，放电电流也很小，因而，负载RL上的电压，正因为如此，该电路叫二倍压整流电路。二、滤波电路（一）电容滤波电路1.单相半波整流、滤波电路单相半波整流、滤波电

38、路如图7-2-10(a)所示，它由电源变压器、整流二极管V、滤波电容C及负载RL所组成。其中，滤波电容C起滤除交流成分的作用。当v2为正半周时，二极管V正偏而导通，流过二极管的电流iD分成两部分：io流过负载RL；ic向电容C充电。刚开始时，充电电流很大，电容C随着v2的增加，很快地充电至v2的峰值。然而，当v2从峰值开始下降时，由于电容上的充电电压大于v2，二极管V反偏而截止，滤波电容C通过负载RL放电，因此，负载RL上仍有电流流过，电流方向仍然与二极管导通时的方向相同。但是，由于此时负载RL上的电流是由电容C放电而形成的，所以，它是指数规律下降的，下降速度由放电时间常数RLC所决定。通常，

39、RLC值较大，所以，电容C放电很慢。也就是说，输出电压vo的下降速度比v2下降的速度慢很多，即v2下降至0时，vo值并不为0。当v2为负半周时，二极管V截止，电容C继续向负载RL缓慢放电，因此，在v2为负半周时，vo值也并不为0，vo仍按指数规律下降。2.单相全波桥式整流、滤波电路单相全波桥式整流、滤波电路如图7-2-11所示。它由变压器T、整流二极管V1V4，滤波电容C及负载RL所组成。其中，电容C起滤波作用。当v2为正半周时，v2由零开始上升，整流二极管V1、V3导通，V2、V4截止，电容C被充电，充电速度很快。当v2达到最大值时，电容的充电电压也迅速达到v2的最大值，即：。当v2从最大值

40、开始下降时，vc>v2，因此，二极管V1、V3也同时截止，滤波电容C通过负载RL放电，负载上仍有电流通过，其放电电流方向与二极管V1、V3导通时的电流方向相同。由于时间常数RLC一般很大，因此，电容C极为缓慢地按指数规律下降，也即输出电压vo按指数规律下降，但其下降速度远远低于v2的下降速度。所以，当后，二极管V1、V2、V3、V4均截止，vo值从开始缓慢指数下降。当 v2为负半周时，-v2按正弦规律上升，而vc则按指数规律缓慢下降，当-v2<vc时，V1、V2、V3、V4均截止，vc即vo继续下降；当-v2上升，vc下降到使-v2>vc时，V1、V3截止，而V2、V4转为导

41、通，电容C再次被充电，很快又达到最大值，V2、V4又截止，电容C又放电。如此周而复始，负载RL上就得到一较为平滑的直流电。其工作波形如图7-2-12所示。（二）电感滤波电路（三）LC滤波电路（四）型滤波电路：1.LC型滤波电路，2.RC型滤波电路 直流稳压电路交流电经过整流、滤波电路后，可以得到平滑的直流电。但是，当电网电压波动或负载变化时，由于电源变压器、整流电路、滤波电路都具有一定的阻抗，因此，通常在整流、滤波电路后再接上稳压电路。稳压电路的作用就是：当电网电压或负载变化时，能够使得输出的直流电压保持稳定。常用的稳压电路有：稳压管稳压电路、串联型稳压电路及开关型稳压电路等。一：硅稳压二极管

42、稳压电路（一）电路结构硅稳压二极管稳压电路是最简单的一种直流稳压电源，其电路结构如图7-3-1所示。它由限流电阻R、稳压二极管VZ及负载RL组成。经整流、滤波后得到的平滑直流电VI，通过稳压电路稳压后，在负载RL上就能得到一个较为稳定的直流输出电压VO。（二）电路的自动稳压原理由于影响输出电压不稳定的因素主要是电网电压波动和负载RL的变化，所以，我们分两种情况加以讨论。1.电网电压不变，即：稳压电路的输入电压VI不变，而负载RL变化。当负载RL增大时，则输出电压VO随之增大，也即稳压二极管的工作电压VZ增大，稳压二极管的工作电流IZ迅速增大，从而使流过限流电阻R的电流IR=IO+IZ也随之增大

43、，因此，限流电阻R上的压降VR也跟着增大；由于输入电压VI不变，所以，稳压电路的输出电压VO=VI-VR随之减小，补偿了输出电压VO的增大量，从而使得输出电压VO基本保持稳定。其稳压过程可表示如下：RLVOVZIZIRVRVO，从而使VO基本不变。同理，若负载RL减小，则电路自动调整过程与RL增大时相反，最终仍然保持输出电压VO的基本稳定。2. 负载RL不变，电网电压波动，即输入电压VI变化，而负载RL不变。当电网电压减小，即VI减小时，则输出电压VO随之减小，稳压二极管的工作电压VZ减小，其工作电流IZ迅速减小，流过限流电阻R的电流IR=IO+IZ也随之减小，限流电阻R上的压降VR也跟着减小

44、，造成输出电压VO=VI-VR随之增大，补偿了输出电压VO的减小量，从而使得输出电压VO基本保持稳定。其稳压过程可表示如下：VIVOVZIZIRVRVO，从而使VO基本不变。若VI增大，同理，可保持输出电压VO的稳定。（三）.限流电阻R的计算若电路要能正常稳压，则此时稳压二极管的工作电流IZ必须小于其在稳压范围内的最大工作电流Izmax，由电路有：即：同理，若电路要能正常稳压，则此时稳压二极管的工作电流IZ必须大于稳压二极管稳压范围内的最小工作电流IZmin，根据电路可求得：即：二、三极管串联型线性稳压电路（一）带放大环节的三极管串联型线性稳压电路1.电路组成带放大环节的三极管串联型线性稳压电

45、路及组成方框图如图7-3-4所示，其中，电路由以下几部分组成：调整电路：由三极管V1和电阻R4组成。取样电路：由电路R1、R2及电位器RP组成，电位器RP可调节稳压电路的输出电压VO值。基准电压电路：由稳压二极管VZ及其限流电阻R3组成，作为比较的标准。比较放大电路：由三极管V2和电阻R4组成直流放大电路。由电路可以求得，三极管V2的基极电压，它与输出电压VO成正比。当VO变化时，VB2也随之变化，而三极管V2的发射极电位VE2=VZ，为基准电压，因此，三极管V2的发射结电压VBE2=VB2- VE2将随VO的变化而变化，三极管V2的基极电流IB2也随之变化，从而去控制调整三极管V1，最终达到

46、稳压的目的。2.自动稳压原理带放大环节的三极管串联型线性稳压电路的自动稳压原理分析如下：当输入VI不变而负载RL变化时，设RL增大，则VO跟着增大，使VB2也随之增大，由于VE2=VZ不变，所以VBE2=VB2- VE2也跟着增大，从而使三极管V2的基极电流IB2也随之增大，其集电极电流Ic2增大，从而使集电极电压Vc2下降，即三极管V1的基极电位VB1下降，从而使发射结电压VBE1下降，基极电流IB1下降，集电极电流Ic1下降，引起其电压VCE1增大；由于VO=VI-VCE1，所以，引起了输出电压VO的下降，补偿了VO的上升，从而使VO基本保持不变。其稳压过程可表示如下： 当RL不变，而VI

47、变化时，设VI减小时，则VO随之减小，从而引起VB2减小，VBE2随之减小，使三极管V2的基极电流IB2也随之减小，其集电极电流Ic2减小，从而使集电极电压Vc2增大，即三极管V1的基极电位VB1上升，其基极电流IB1上升，集电极电流Ic1上升，引起其电压VCE1下降，从而使输出电压VO上升，补偿了VO的下降，从而使VO基本保持不变。其稳压过程可表示如下： 同理，当RL减小或当VI上升时，通过电路自动调整，最终输出电压VO也能保持基本不变。上述过程说明串联型线性稳压电路的输出电压VO是稳定的，其电压稳定度随比较放大电路放大倍数的增大而增大。由以上分析可以看出，稳压电路实际上是一种反馈控制电路，它利用负反馈原理来实现输出电压的稳定，因此，必须注意反馈的极性。3.输出电压VO的计算下面分析线性稳压电路输出电压VO与其基准电压VZ之间的关系。由图7-3-4(a)电路可求得：，所以有：，即： 由上式可以看出，输出电压VO与基准电压VZ成正比，而与取样电路中直接决定取样值大小的电阻（R2+RP2）值成反比。当电位器RP调至最低点，即RP2=0，RP2值最小时，输出电压VO达到最大值VOmax，其值为