电子设计大赛(模电)

1、模拟电子技术 运放 滤波 直流稳压电源vo+PN+VCCVEE vo+PN+VCCVEE1. 运放符号运放符号2. 电压传输特性电压传输特性 vo= f (vi)线性区线性区：vo = Avo( (v+ v-)非线性非线性区：区：v+ v 时，时， vo = +Vom v+ v 时，时， vo = +Vomv+ 0时，时，| A(j )| 衰减很快衰减很快 显然，电路能使低于显然，电路能使低于 0的信号的信号顺利通过，衰减很小，而使高于顺利通过，衰减很小，而使高于 0的信号不易通过，衰减很大，的信号不易通过，衰减很大，称一称一 阶有源低通滤波器。阶有源低通滤波器。 一阶一阶二阶二阶 幅频特性幅

2、频特性f21uA 0| Auf | A(j ) | O 一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢(-20dB/十倍频十倍频程程)，一般用在对滤波要求不高的场合。为了改善滤波，一般用在对滤波要求不高的场合。为了改善滤波效果，使效果，使 0 时信号衰减得更快些，常将两节时信号衰减得更快些，常将两节RC滤滤波环节串接起来，组成二阶有源低通滤波器。波环节串接起来，组成二阶有源低通滤波器。(2) 二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路1fPoF1)()(RRsVsVAV)(/1/1)(APsVsCRsCsV 对于滤波电路，有对于滤波电路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()

3、(oA 0)()(PA RsVsV得滤波电路传递函数得滤波电路传递函数)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV （二阶）（二阶）F0VAA RC1c 令令称为称为 通带增益通带增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 称为称为 特征角频率特征角频率称为称为 等效品质因数等效品质因数则则2cn22c0)( sQsAsA滤波电路才能稳定工作。滤波电路才能稳定工作。时时，即即当当 3 03 FF VVAA注意：注意：4. 有源高通滤有源高通滤波电路波电路(1) 一阶高通滤波电路一阶高通滤波电路uiuoRFCR+ R1+ 0

4、1F1Fioj11j111 RRRCRRUU频率频率角角称为截止称为截止RC1: 式中0 （低通滤波器中（低通滤波器中R R、C C位置互换即可）位置互换即可） 可见，电路使频率大于可见，电路使频率大于 0 的信号通过的信号通过 ，而小于，而小于 0 的信号被的信号被阻止，称为阻止，称为有源高通滤波器有源高通滤波器。 ,0时时当当 ,时时当当 20f)(1)(juAAf)(juAA0)(jA01Fioj11)(j)(j)(jRRUUA0fj1uA其模为其模为,0时时当当 2)(jfuAA 幅频特性幅频特性f21uA 0| Auf | A(j ) | O(2) 二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路可

5、由低通和高通串联得到可由低通和高通串联得到必须满足必须满足11H1CR 低通截止角频率低通截止角频率22L1CR 高通截止角频率高通截止角频率HL 5. 有源带通滤有源带通滤波电路波电路例例:可由低通和高通并联得到可由低通和高通并联得到必须满足必须满足HL 6. 有源带阻滤有源带阻滤波电路波电路6. 有源滤有源滤波波电路设计方法电路设计方法（1）关于滤波器类型的选择）关于滤波器类型的选择（2）级数的选择）级数的选择 主要根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低主要根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低通或高通电路可获得通或高通电路可获得-20dB每十倍频程的衰减。每十倍频程的衰减。（3）

6、运放的选择）运放的选择 在无特殊要求的情况下，可选用通用型运算放大器，运在无特殊要求的情况下，可选用通用型运算放大器，运放的开环增应在放的开环增应在80dB 以上。如果滤波器的输入信号较小，例以上。如果滤波器的输入信号较小，例如在如在10mV以下，则选低漂移运放。以下，则选低漂移运放。 一般设计滤波器时都要给定截止频率一般设计滤波器时都要给定截止频率fc (c)、带内增益、带内增益Av，以及品质因数以及品质因数Q（二阶低通或高通一般为（二阶低通或高通一般为0.707）。在设计时）。在设计时经常出现待确定其值的元件数目多于限制元件取值的参数之经常出现待确定其值的元件数目多于限制元件取值的参数之数

7、目，因此有许多个元件均可满足给定的要求，这就需要设数目，因此有许多个元件均可满足给定的要求，这就需要设计者自行选定某些元件值。计者自行选定某些元件值。一般从选定电容器入手，因为电一般从选定电容器入手，因为电容标称值的分档较少，电容难配，而电阻易配，容标称值的分档较少，电容难配，而电阻易配，可根据工作可根据工作频率范围按照表频率范围按照表1初选电容值。初选电容值。f(110)Hz（10102）Hz（102103）Hz（110）KHz（10102）KHz （102103）KHzC(2010)F（100.1）uF（0.10.01）uF（104103）pF（103102）pF（10210）pF表表1

8、滤波器工作频率与滤波电容取值的对应关系滤波器工作频率与滤波电容取值的对应关系（4）元器件的选择）元器件的选择例：试用集成运放设计一截止频率例：试用集成运放设计一截止频率fc=100Hz的二阶低通巴特沃斯的二阶低通巴特沃斯滤波器，要求：（滤波器，要求：（1）选择运放；（）选择运放；（2）选择和计算全部电阻、电）选择和计算全部电阻、电容参数。容参数。设计步骤：设计步骤：（1）选择运放：选择通用型运放，）选择运放：选择通用型运放， 如如LF412（2）选择电容器容量，计算电阻阻值）选择电容器容量，计算电阻阻值f(110)Hz（10102）Hz（102103）Hz（110）KHz（10103）KHz

9、（102103）KHzC(2010)F（100.1）uF（0.10.01）uF（104103）pF（103102）pF（10210）pF参考此表，可选参考此表，可选C1=C2=0.33uFcfRC21c由由得得KCfRc.8421选择标准电阻选择标准电阻R=4.7千欧千欧阶数n2468增益G一级1.5861.1521.0681.038二级2.2351.5861.377三级2.4831.889四级2.610表表2 巴特沃斯低通、高通电路阶数巴特沃斯低通、高通电路阶数n与增益与增益G之关系之关系由表由表2可知：可知：2阶巴特沃斯滤波器增益为阶巴特沃斯滤波器增益为A0=AVF=1.586若取若取R1

10、=68千欧，则千欧，则 Rf=（AVF-1)R1=39.8千欧千欧功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压u4uou3u2u11. 单相桥式整流电路单相桥式整流电路22DLOIII2DRM2VV2202LO9 . 022dsin21VVttVVV（流过负载的（流过负载的平均电流平均电流）L2LL9 . 0RVRVIIOO 2. 电容滤波器电容滤波器 v2正半周时，当正半周时，当v2 vC时，二极管时，二极管D1D3导通，电导通，电源在给负载源在给负载RL供电的同时也给电容充电，供电的同时也给电容充电， vC 增加，增加，vo= vC 。 v2负半

11、周时，当负半周时，当| v2| vC时，二极管时，二极管D2D4导通。导通。vo22V22Vv tO tO25)(3LTCR 一般取一般取近似估算取：近似估算取： Vo = 1. 2 V2 ( 桥式）桥式）3. 稳压电路稳压电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路（1）稳压管稳压）稳压管稳压（2）集成稳压芯片稳压）集成稳压芯片稳压单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使用灵活使用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故故称之为三端集成稳压器。称之为三端集成稳压器。1. 分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2