第3章 模拟电子电路的工程应用.

1、电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用第第3章章 模拟电子电路的工程应用模拟电子电路的工程应用电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术本章小结本章小结第第3节节 直流稳压电源直流稳压电源第第2节节 正弦波振荡电路正弦波振荡电路第第1节节 半导体二极管的应用半导体二极管的应用第第3章章 模拟电子电路的工程应用模拟电子电路的工程应用电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4.1 4.1 半导体二极管的应用半导体二极管的应用4.1.1 4.1.1 半导体二极管应用用常识半导体二极管应用用常识（1 1）应根据需要正确地选择型号；）应根据需要正确地选择型

2、号；（2 2）选好管子的种类；）选好管子的种类；（3 3）管子的参数应满足电路的要求；）管子的参数应满足电路的要求；（4 4）应避免靠近发热元件，并保证散热良好。）应避免靠近发热元件，并保证散热良好。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4.1.24.1.2半导体二极管应用举例半导体二极管应用举例1 1、整流、整流整流就是将交流电变换为单方向的脉动电流。如图整流就是将交流电变换为单方向的脉动电流。如图1 1中所示。中所示。图图1 整流电路整流电路电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术2 2、检波、检波 检波就是将载波信号上的低频信号取出。如图检波

3、就是将载波信号上的低频信号取出。如图16-216-2中中所示。所示。图图2 检波电路检波电路电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术3 3、限幅、限幅 限幅就是限制输出电压幅度。也称作削波。图限幅就是限制输出电压幅度。也称作削波。图3 3是某二极是某二极管限幅电路。设管限幅电路。设i i为正弦波，为正弦波，UmUmE E。当。当UmUmE E时，二极管截止，时，二极管截止，oioi。当。当UmUmE E时，二极管导通，如果忽略二极管压降，时，二极管导通，如果忽略二极管压降，o=E o=E 。此电路属于上限幅，把大于此电路属于上限幅，把大于E E以上的输出波形削去。以上的输

4、出波形削去。图图3 外加偏置的并联二极管上限幅电路外加偏置的并联二极管上限幅电路电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4 4、钳位、钳位 二极管正向导通时，由于正向压降很小，故阴极与阳二极管正向导通时，由于正向压降很小，故阴极与阳极的电位基本上相等，这称为二极管的钳位作用。例如在极的电位基本上相等，这称为二极管的钳位作用。例如在图图4 4中电路。中电路。图图4 二极管钳位二极管钳位电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4.2 4.2 正弦波振荡电路正弦波振荡电路4.2.1 正弦波振荡电路的工作原理正弦波振荡电路的工作原理4.2.2 RC 正弦振荡

5、正弦振荡4.2.3 LC 正弦振荡正弦振荡引言引言电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术信号产生电路信号产生电路( (振荡器振荡器Oscillators) )分类：分类：正弦波振荡正弦波振荡非正弦波振荡：非正弦波振荡：RC 振荡器振荡器( (1 kHz 数百数百 kHz) )LC 振荡器振荡器( (几百几百 kHz 以上以上) )石英晶体振荡器石英晶体振荡器( (频率稳定度高频率稳定度高) )方波、方波、 三角波、三角波、 锯齿波等锯齿波等主要性主要性要求能：要求能：输出信号的输出信号的幅度准确稳定幅度准确稳定输出信号的输出信号的频率准确稳定频率准确稳定电工技术基础与工

6、程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术7.1.1 正弦波振荡电路的工作原理正弦波振荡电路的工作原理一、振荡条件一、振荡条件放大器放大器反馈网络反馈网络UiAuFuUoUfRL微弱的电扰动中，某一频率成微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放大，则产分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。生正弦振荡。;ioUUAu ;ofUUFu 1 uuFA 振幅平衡条件振幅平衡条件2 FAAFn 相位平衡条件相位平衡条件n = 0, 1, 2, 1 uuFA振荡条振荡条件件电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术二、起振条件起振条件起振条件起振条件 iouuAu ofuuFu

7、 2AFn 放大器放大器Au反馈网络反馈网络FuUoUfUi 1/FuAu = 1/FuOuiuoAuuoAu Fu 1Au Fu 3，稳幅后，稳幅后 Au = 3。正温度系数正温度系数负温度系数负温度系数 )/1(1fuffRRART二极管稳幅二极管稳幅8R1R2oUV1V2R312.4 k R2 8.1 k 起振时信号小，二极管电阻大起振时信号小，二极管电阻大Au 1 + (R2+ R3)/R1 3R2 2R1 R3起振后二极管电阻逐渐减小，起振后二极管电阻逐渐减小， Au 1 + R2/R1 = 3为使失真小：为使失真小：R2 2R1f0 = 1.94 kHzRCf 2108.2 k 6

8、.2 k 22 k 4.3 k 0.01 F8.2 k 0.01 F电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术二、二、RC 移相式振荡电路移相式振荡电路8CRRfRoUCRC一一节节 RC 环节环节移相移相 90 二节二节 RC 环节环节移相移相 180 三节三节 RC 环节环节移相移相 270 RCf6210 对于对于的信号的信号， 180F 180A 0 AF 满足相位平衡条件满足相位平衡条件优点：优点：结构简单结构简单缺点：缺点：选频选频特性差，输出波形差特性差，输出波形差电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4.1.3 LC 振荡电路振荡电路

9、类型：类型：变压器反馈式变压器反馈式 、 电感三点式、电感三点式、 电容三点式电容三点式一、变压器反馈式一、变压器反馈式 LC 振荡电路振荡电路LrCIs.L 的等的等效损耗效损耗电阻电阻)j(j1)j(j1LrCLrCZ )1( j1/CrrLrCL 1. 谐振频率谐振频率 f0 1 0，LC LCf210 2. 谐振阻抗谐振阻抗 Z0rCLZ 03. 回路品质因数回路品质因数 Q CLrCrrLQ1100 CQLQZ00 0 0( (一一) ) LC 并联回路的特性并联回路的特性Z电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4. 频率特性频率特性)1( j1/rCrLrC

10、LZ )/(j1000ffffQZ 0Z Z 0 Q 大大Q 小小 0 f90 90Q 增大增大幅频特性幅频特性相频特性相频特性电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术5. 并联谐振的本质并联谐振的本质 电流谐振电流谐振L Lu uC Cr r + +i ii iL Li iC C1) ) Z = Z0 呈纯阻呈纯阻2)2)形成形成环流环流，大小是总电流的，大小是总电流的 Q Q 倍倍IQILLQIZZIILLC 000CLII I IC CI IL LU UI I电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术( (二二) )变压器反馈式振荡电路变压器反馈

11、式振荡电路L LC C+VCCVRERB1RB2C CE EC CB B180 A 180 F 0 AF 满足相位平衡条件满足相位平衡条件LCf 210电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术二、三点式二、三点式 LC 振荡电路振荡电路( (一一) ) 电感三点式电感三点式 振荡电路振荡电路C C+VCCVRERB1RB2C CE EC CB BL L1 1L L2 2C C1 1 )2(2121210CMLLLCf 优点：优点：缺点：缺点：易起振易起振( (L 间耦合紧间耦合紧) )；易调节易调节( (C 可调可调) )。输出取自电感，对输出取自电感，对高次谐波阻抗大高

12、次谐波阻抗大，输出波形差。输出波形差。M123oUiUfU电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术( (二二) ) 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路考毕兹振荡器考毕兹振荡器( (Colpitts) )LCCCCLCf212102121 优点：波形较好优点：波形较好缺点：缺点：2) ) V 极间电容影响极间电容影响 f01) ) 调频时易停振调频时易停振克拉泼振荡器克拉泼振荡器( (Clapp) ) 3211111CCCC 31C 212130LCLCf +VCCVRERB1RB2C CE EC CB BL LC C1 1C C2 2123L LC3改进改进oUiUfU

13、电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术三、石英晶体三、石英晶体( (Crystal) )振荡电路振荡电路( (一一) )石英晶体谐振器的阻抗特性石英晶体谐振器的阻抗特性1. 结构和符号结构和符号化学成分化学成分 SiO2结构结构晶片晶片涂银层涂银层焊点焊点符号符号2. 压电效应压电效应形变形变形变形变机械振动机械振动压电谐振压电谐振外加交变电外加交变电压的频率等于晶压的频率等于晶体固有频率时，体固有频率时，机械振动幅度急机械振动幅度急剧加大的现象。剧加大的现象。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术3. 3. 等效电路等效电路r rq qC C0

14、 0C Cq qL Lq qC Co o 晶片静态电容晶片静态电容( (几几 几十几十 pFpF) )L Lq q 晶体的动态电感晶体的动态电感(10(10-3-3 10 102 2 H)H)( (大大) )C Cq q 晶体的动态电容晶体的动态电容( 0.1 ( 0.1 pFpF) )( (小小) )r rq q 等效摩擦损耗电阻等效摩擦损耗电阻( (小小) ) 1qqqCLrQ 4. 4. 频率特性和谐振频率频率特性和谐振频率f fX Xf fP Pf fS S容性容性感性 21 qqSCLf 21 q0q0qPCCCCLf 1 0qSCCf 电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-

15、电子技术电子技术5. 使用注意使用注意1) )要要接接一定的负载电容一定的负载电容 CL( (微调微调) )，以以达标称频率。达标称频率。2) )要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、 振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术( (二二) )石英晶体谐振电路石英晶体谐振电路1. 串联型串联型 f = fs，晶体晶体呈纯阻呈纯阻+VCCVRERB1RB2C CB BL LC C2. 并联型并联型fs f U 电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应

16、用-电子技术电子技术输出电压可输出电压可调稳压电路调稳压电路W78 C1 C2+UI + U +UO R1R2R3R48 UU( (虚短虚短) )O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(可产生可产生小于小于 U 的的输出电压输出电压 UO电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术输出正、负输出正、负电压的电路电压的电路24V24V220VW7815W79151 000 F 220 F 0.33 F0.33 F0.1 F+1 000 F 0.1 F220 F 恒流源电路恒流源电路+UI = 10V W7805+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F

17、10 Q23OIRUI A5 . 0 电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术4.2.3 三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器一、典型产品型号命名一、典型产品型号命名CW117/217/317系列系列( (正电源正电源) )CW137/237/337系列系列( (负电源负电源) )工作温度工作温度CW117( (137) ) - -55 150 CCW217( (237) ) - -25 150 CCW317( (337) ) 0 125 C基准电压基准电压1.25 V输出电流输出电流L 型型 输出电流输出电流 100 mAM 型型 输出电流输出电流 500 mA

18、电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术二、二、CW117 内部结构和基本应用电路内部结构和基本应用电路内部内部结构结构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路电路保护电路电路IREFUIUOADJ外形外形引脚引脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术基本应基本应用电路用电路Uo CW3173C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4I REF0.1 FV1V2V1 防止输入端短路时防止输入端短路时C4 反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器V2 防止输出端短

19、路时防止输出端短路时C2 通通过调整端放电损坏稳压器过调整端放电损坏稳压器UREF = 1.25 V使使 UREF 很稳定很稳定2REF211REFO)(RIRRRUU )/1(25. 112RR R1 = UREF/ IQ = 125 静态电流静态电流 IQ( (约约10 mA) )从输出端流出，从输出端流出，RL 开路时流过开路时流过 R1R2 = 0 2.2 k 时，时，I REF 50 AUO = 1.25 24 V电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术0 30 V 连续连续可调电路可调电路Uo CW3173+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FVC2

20、R3+ 3 k 120 680 +32 V10 VAUA = 1.25 V当当 R2 = 0 时，时，UO= 0 V电工技术基础与工程应用电工技术基础与工程应用-电子技术电子技术本章小结本章小结1 1信号产生电路通常称为振荡器，用于产生一定频率和信号产生电路通常称为振荡器，用于产生一定频率和幅度的正弦波和非正弦波信号，因此，它有正弦波和非幅度的正弦波和非正弦波信号，因此，它有正弦波和非正弦波振荡电路两类，正弦波振荡电路又有正弦波振荡电路两类，正弦波振荡电路又有RCRC、LCLC、石、石英晶体振荡电路等，非正弦波振荡电路又有方波、三角英晶体振荡电路等，非正弦波振荡电路又有方波、三角波产生电路等。波产生电路等。2 2反馈型正弦波振荡电路是利用选频网络，通过正反馈反馈型正弦波振荡电路是利用选频网络，通过正反馈产生自激振荡的。所以它的振荡相位平衡条件为：（产生自激振荡的。所以它的振荡相位平衡条件为：（n n0 0，l l，2 2，），利用相位平衡条件可确定振荡频率；），利用相位平衡条件可确定振荡频率；振幅平衡条件为：，利用振幅平衡条件可确定振荡幅度。振幅平衡条件为：，利用振幅平衡条件可确定振荡幅度。振荡的相位起振条件为：（振荡的相位起振条件为：（n n0 0，l l，2 2，）, ,振荡起振荡起振条件为。振条件为。电工技