工程师应该掌握的20个模拟电路(详细分析与参考答案)

..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0.5V2桥式整流电流流向过程：当u2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u2正半周期相同的电压；在u2的负半周,u2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u2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=0.9U2/RL,URM=√2U2二.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u2迅速上升,当ωt=ωt1时,有u2=u0,此后u2低于u0,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,u0变化平缓。当ωt=ωt2时,u2=u0,ωt2后u2又变化到比u0大,又开始充电过程,u0迅速上升。ωt=ωt3时有u2=u0,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√2U2~0.9U2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≧〔3~5T/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=√2U2,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,,而在t=0时,突变到,且在0<t<t1期间有：,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0V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0V,且在期间有：=0V,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。

因为时,,在t=0时刻突然从0V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,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0V。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/dtUo=-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+IbIc=Icn+Icbo≈βIbIb=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C1C2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=Usri/<rs+ri>,因此二者关系为Aus=Auri/<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0.7VUBE=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>=--βIb<RC∥RL>故得电压放大倍数Au=--β<RC∥RL>/rbe=--βR`L/rbe式中R`L=RC∥RLrbe=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:2电流串联负反馈过程分析:负反馈对参数的影响:RE的负反馈使得输出随输入的变化受到抑制,导致Au减小,输入电阻增大。3静态工作点的计算:UB=RB2UCC/<RB1+RB2>ICQ≈IEQ=UB-UBEQ/REUCEQ=UCC-ICQ<RC+RE>电压放大倍数的计算:Au=--β<RC∥RL>/rbe=--βR`L/rbe源电压放大倍数Aus=AuRi/<Rs+Ri>Ri=RB1∥RB2∥rbe4受控源等效电路分析:发射极接电阻时的交流等效电路电流放大倍数Ai流过RL的电流Io和输入电流Ii分别为Io=IcRc/Rc+RL=βIbRc/Rc+RLIi=Ib<RB+rbe>/RB式中RB=RB1∥RB2,由此可得Ai=Io/Ii=βRBRc/<RB+rbe><RC+RL>若满足RB>>rbe,RL<<Rc,则Ai≈β输入电阻Ri=Ui/Ii=RB∥rbe若RB>>rbe,则Ri≈rbe输出电阻Ro=Uo/Io│Us=0=Rc源电压放大倍数Aus,定义为输出电压Uo与信号源电压Us的比值,即Aus=AuRi/<Rs+Ri>若满足Ri>>Rs,则Aus≈Au若旁路电容CE开路时的情况,旁路电容CE开路,发射极接有电阻RE,此时直流通路不变,静态点不变,Ui=Ibrbe+<1+β>IbRE,Uo仍为-βIbR`L,电压放大倍数将变为Au=Uo/Ui=-βR`L/rbe+<1+β>RE,对比知放大倍数减小了,因为RE的自动调节作用,使得输出随输入变化受到抑制,导致Au减小。当<1+β>RE>>rbe,则有Au≈-R`L/RE,与此同时,从b极看去的输入电阻R`L〔不包括Rb1Rb2变为R`L=Ui/Ib=rbe+<1+β>RE,即射极电阻RE折合到基极支路应扩大<1+β>倍,因此,放大器的输入电阻Ri=Rb1∥Rb2∥R`i,输入电阻明显增大了。七.共集电极放大电路<射极跟随电路>1元器件的作用：R2为反馈电阻,能稳定静态工作点。电路的用途,：常作为多级放大电路的输入电路的输入级、输出级、中间缓冲级,功率放大电路中,常作推挽输出级。电压放大倍数：Uo=Ie<Re∥RL>=<1+β>IbR`eUi=Ibrbe+Uo=Ibrbe+<1+β>IbR`eAu=<1+β>R`e/[rbe+<1+β>R`e]输入输出的信号电压相位关系：输出电压与输入电压同相。交流和直流等效电路图：电路的输入和输出阻抗特点：输入电阻高,输出电阻低。2电流串联负反馈过程分析：在输入电压Ui一定时,某种原因〔如负载电阻变小使输出电流Io增大,则反馈信号Uf增大,从而使运放的净输入信号Ud减小,使输出电压Uo减小,使Io减小,从而抑制了Io的增大。过程可表示为：RL↓→Io↑→Uf↑→Ud↓→Uo↓→Io↓电流负反馈放大具有恒流源的性质。负反馈对电路参数的影响：提高放大倍数的稳定性,稳定输出电流,展宽通频带,减小非线性失真抑制干扰噪声,串联负反馈使输入电阻增大,电流负反馈使输出电阻增大。3静态工作点的计算：UB≈RB2UCC/RB1+RB2ICQ≈IEQ=UB-UBEQ/REIBQ=ICQ/β,UCEQ=UCC-ICQRe电压放大倍数的计算：Uo=Ie<Re∥RL>=<1+β>IbR`eUi=Ibrbe+Uo=Ibrbe+<1+β>IbR`eAu=<1+β>R`e/[rbe+<1+β>R`e]八.电路反馈框图1反馈的概念：将放大电路输出量〔电压或电流的一部分或全部通过某些元件或网络〔称为反馈网络,反向送回到输入回路,来影响原输入量〔电压或电流的过程称为反馈。正负反馈及其判断方法：当输入量不变时,若输入量比没有反馈时变大了,即反馈信号加强了净输入信号,这种情况称为正反馈；反之,若输出量比没有反馈时变小了,即反馈信号削弱了净输入信号,这种情况称为负反馈。通常采用"瞬时极性法"判断。方法如下：首先创定输入信号为某一瞬时极性〔一般设对地极性为正,然后再根据各级输入、输出之间的相位关系〔对分立元件放大器有共射反相,共集、共基同相；对集成运放有,Uo与U-反相、与U+同相依次推断其他有关各点瞬时输入信号作用所呈现的瞬时极性〔用+或↑表示升高,-或↓表示降低；并确定从输出回路到输入回路的反馈信号的瞬时极性；最后判断反馈信号的作用是加强了还是削弱了净输入信号。使净输入信号加强的为正反馈,若是削弱则为负反馈。电流反馈和电压反馈及其判断方法：若反馈是对输出电压采样则称为电压反馈,若反馈是对输出电流采样,则称为电流反馈。电压反馈的反馈信号与输出电压成正比,电流反馈的反馈信号与输出电流成正比。常用方法负载电阻短路法〔亦称输出短路法。方法是假设奖负载电阻RL短路,也就是使输出电压为零。此时若原来是电压反馈,则反馈信号一定随输出信号电压为零而消失；若电路中仍然有反馈存在,则原来的反馈是应该是电流反馈。2带负反馈电路的放大增益：净输入信号Xid=Xi-Xf,开环增益为A=Xo/Xid,反馈系数为F=Xf/Xo。闭环增益Af=Xo/Xi负反馈放大电路增益表达式为Af=A/1+AF3负反馈对电路的放大增益,通频带,增益的稳定性,失真,输入和输出电阻的影响：提高闭环放大倍数的稳定性,提高〔1+AF倍。展宽通频带,上限fHf增加1+AmF倍,下限fLf减小1/1+AmF倍。减小非线性失真和抑制干扰、噪声。对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大1+AF倍,并联负反馈使输入电阻减小1/1+AF倍；对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小1/1+AF倍,电流负反馈使输出电阻增大1+AF倍。九.二极管稳压电路1稳压二极管的特性曲线：2稳压二极管应用注意事项：稳压二极管工作在反向击穿状态,外接电源电压应保证管子反偏,其大小应不低于反向击穿电压。3稳压过程分析：当电流的增量ΔIz很大时〔Izmin<I<Izmax,只引起很小的电压变化ΔUz,即电流在很大范围内变化时,其两端电压几乎不变,这表明,稳压二极管反向击穿后,能通过调整自身电流实现稳压。击穿后,电流急剧增大,其管耗相应增大。必须对击穿后的电流加以限制,与稳压管串联一个具有适当阻值的限流电阻。十.串联稳压电源1串联稳压电源的组成框图：2每个元器件的作用：R3R4R5组成采样电路,当输出电阻将基础代谢变化量的一部分送到比较放大器的基极,基极电压能反映输出电压的变化,称为取样电压。电阻R2和稳压管D2组成基准电路,这Q2发射极提供一个基准电压,R2为限流电阻,保证D2有一个合适的工作电流。三极管Q2和R1构成比较放大环节,Q2是比较放大管,R1既是Q2的集电极电阻,又是Q1的基极偏置电阻,比较放大管的作用是先放大输出电压的变化量,然后加到调整管的基极,控制调整管工作,可以提高控制的灵敏度和输出电压的稳定性。Q1是调整管,它与负载串联,所以称之为串联型线性稳压电路。调整管Q1受比较放大管的控制,工作在放大状态,集射间相当于一个可变电阻,用来抵消输出电压的变化。稳压过程分析：当负载RL不变,电压Ui减小时,输出电压Uo有下降趋势,通过取样电阻的分压使比较放大管的基极电位UB2下降,而比较放大管的发射极电压不变〔UE2=UD2,因此UBE2也下降,于是比较放大管导通能力减弱,UC2升高,调整管导通能力增强,调整D1集射之间的电阻RCE1减小,管压降UCE1下降,由于Uo=Ui-UCE1,所以使输出电压Uo上升,保证了Uo基本不变,上述稳压过程表示如下：Ui↓→Uo↓<下降趋势>→UB2↓→UBE2↓→UC2↑<UB1↑>→UCE1↓→Uo↑当输入电压减小时,稳压过程与上述过程相反当输入电压Ui不变时,负载RL增大时,引起输出电压Uo有增长趋势,则电路产生下列调整过程：RL↑→Uo↑<上升趋势>→UB2↑→UBE2↑→UC2↓<UB1↓>→UCE1↑→Uo↓当负载减小时,稳压过程相反。3输出电压计算：UB2=Uo<R2+R`P>/<R1+R2+RP> Uo=UB2<R1+R2+RP>/R2+R`P=<UD2+UBE2><R1+R2+RP>/<R2+R`P>式中UD2为稳压管和稳压值,UBE2这Q2发射结电压当RP调到最上端时,输出电压为最小值Uomin=〔UD2+UBE2〔R1+R2+RP/〔R2+RP当RP调到最下端时,输出电压为最大值Uomax=〔UD2+UBE2〔R1+R2+RP/R2=[1+<R1+RP>/R2]<UD2+UBE2>十一.差动放大电路1电路各元器件的作用：电路的用途：抑制零点漂移,解决静态工作点相互影响。电路的特点：对称,两个三极管完全相同,外接电阻也相同。2电路的工作原理分析：差动电路完全对称,当电源波动或温度变化时,两管集电极电流将同时变化。两管的漂移信号在输出端互相抵消,使得输出端不出现零点漂移,从而抑制零漂。如何放大差模信号而抑制共模信号：当差动放大器输入共模信号时,由于电路完全对称,两管的极电位变化相同,因而输出电压Uoc保持为零,这和静态时的输出结果完全一样。从而抑制共模信号。当差动放大器输入差模信号时,由于电路对称,其两管输出端电位Uc1和UC2的变化也是大小相等,极性相反。若某个管集电极电位升高ΔUc,则另一个管集电极电位必然降低ΔUc。差动放大器的差模电压放大倍等于组成该差动放大器的半边电路的电压放大倍数。3电路的单端输入和双端输入,单端输出和双端输出工作方式：十二.场效应管放大电路1场效应管的分类,特点,结构,场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的,所以又称之为电压控制型器件。它工作时只有一种载流子〔多数载流子参与导电,故也叫单极型半导体三极管。它具有很高的输入电阻,能满足高内阻信号源对放大电路和要求,是较理想的前置级器件。它还具有热稳定性好,功耗低,噪声低,制造工艺简单,便于集成等特点。转移特性和输出特性曲线：2场效应放大电路的特点：1>场效应管是一种电压控制器件,即通过UGS控制ID2>场效应管输入端几乎没有电流,所以其直流输入电阻和交流输入电阻都非常高。3>由于场效应管是利用多数载流子导电的,因此,与双极性三极管相比,具有噪声小,受幅射的影响小、热稳定性较好而且存在零温度系数点等特性。4>由于场效应管的结构对称,有时漏极和源极可以互换使用,而各项指标基本上不受影响,因此应用时比较方便灵活。结型场效应管漏极和源极可以互换使用,但栅源电压不能接反；衬底单独引出的MOS管漏极和源极可以互换使用,NMOS管衬底连电路最低电位,PMOS管衬底连电路最高电位。MOS管在使用时,常把衬底和源极连在一起,这时漏极、源极不能互换。5>场效应管的制造工艺简单,有利于大规模集成。6>由于MOS场效应管的输入电阻可高达1015Ω,因此由外界静电感应所产生的电荷不易泄漏,而栅极上的SiO2绝缘层又很薄,这将在栅极上产生很高有电场强度,易引进绝缘层击穿而损坏管子。应在栅极加有二极管或稳压管保护电路。7>场效应管的跨导很小,当组成放大电路时,在相同的负载电阻下,电压放大倍数比双极型三极管低。3场效应放大电路的应用场合：MOS管与结型管相比开关特性更好。结型场效应管主要用途是在模拟电路中用做放大元件,既可作分立元件使用,也可制作成集成电路。十三.选频<带通>放大电路1每个元器件的作用：单调谐回路带通放大器由两部分组成：一部分是以BJT或PET为核心的放大镜部分；另一部分是由LC并联谐振回路完成滤波作用,并且,放大器件与负载都与振荡回路采用部分连接,以减小外界因素变化对选频特性的不良影响选频放大电路的特点：高增益2特征频率的计算：f=fo=1/2π√LC选频元件参数的选择：3幅频特性曲线十四.运算放大电路1理想运算放大器的概念：所谓理想运算放大器就是各项技术指标理想化的运算放大器。具体指标有：1开环电压放大倍数Aod=∞;2输入电阻rid=∞;ric=∞;3输入偏置电流IB1=IB2=0；4失调电压UIO、失调电流IIO以及它们的温飘均为零；5共模抑制比KCMRR=∞；6输出电阻rod=0;7-3dB带宽fH=∞；8无干扰、噪声。运放的输入端虚拟短路：当集成运放工作在线性区时,输出电压在有限值之间变化,而集成运放的Aod→∞,则uid=uod/Aod≈0,但不是短路,故称为"虚短"由此得出u+≈u-,上式说明集成运放工作在线性区时,两输入端电位近似相等。运放的输入端的虚拟断路：由于集成运放的差模开环输入电阻rid→∞,输入偏置电流IB≈0,不向外部索取电流,因此两输入端电流为零,即可得出i+=i-≈0,上式说明,流入集成运放同相端和反相端的电流近似为零,所以称为"虚断"。2反相输入方式的运放电路的主要用途：把信号进行反向运算输入电压与输出电压信号的相位关系是:输入电压的输出电压成比例关系,相位相反,当R1=Rf=R时,输入电压与输出电压大小相等,相位相反,成为反相器。3同相输入方式下的增益表达式分别是:Auf=uo/ui=1+Rf/R1输入阻抗分别是:rif≈<1+AF>rid→∞输出阻抗分别是:rof=rod/1+AF≈0十五.差动输入运算放大电路1差分输入运算放大电路的特点：输出电压与运放两端的输入电压差成比例,能实现减法运算。用途:常用作减法运算以及测量放大器2输出信号电压与输入信号电压的关系式:uo=uo1+uo2=<1+R2/R1>[R4/<R3+R4>]ui2-ui1R2/R1十六.电压比较器1电压比较器的作用:比较两个或多个模拟量的大小,并将比较结果由输出状态反映出来。工作过程是:电压比较实质是运放的反相端u-和同相端u+进行比较,根据非线性区特点知：当u-<u+时,输出正向饱和电压,Uo=UOH<+Uom>;当u->u+时,输出负向饱和电压,Uo=UOL<-Uom>；当u-=u+时,UOL〈Uo〈UOH〔状态不定,仅此刻同相端和反相端可看成"虚短路"。2比较器的输入-输出特性曲线图3如何构成迟滞比较器:在单限比较器中引入正反馈,就可实现迟滞特性。输入信号可以同相端输入,也可以从反相端输入。十七.RC振荡电路1振荡电路的组成:放大电路,反馈网络,选频网络和稳幅环节。振荡电路的作用:RC振荡器一般工作在低频范围内,它的振荡频率为20Hz~200kHz.振荡电路起振和平衡幅度条件:自激振荡形成的基本条件上反馈信号与输入信号大小相等,相位相同。可得自激振荡的条件为AF=1。包含两层含义：1反馈信号与输入信号大小相等,即│AF│=1,称为幅度平衡条件；2反馈信号与输入信号相位相同,表示输入信号经过放大电路产生的相移φA和反馈网络的相移φF之和为0,2π,4π,…,2nπ,即φA+φF=±2nπ<n=0,1,2,3…>,称为相位平衡条件。2RC电路阻抗与频率的关系曲线:相位与频率的关系曲线：3RC振荡电路的相位条件分析:在ω=ωo=1/RC时,其相移φF=0,为了使振荡电路满足相位条件φAF=φA+φF=±2nπ,要求放大器的相移φA也应为0o<或360o>振荡频率:fo=1/2πRC如何选择元器件:一般选择反馈电阻Rf大于约等于2R1。反馈电阻Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替,当输出电压幅值增加时,流过Rf的电流也会增加,结果热敏电阻Rf减小,放大器增益下降,从而使输出电压幅值下降。也可用一个正温度系数的热敏电阻代替R1稳幅。十八.LC振荡电路1振荡相位条件分析：相位平衡条件：由于谐振频率fo处,LC回路的谐振阻抗是纯电阻性,所以集电极输出信号与基极的相位差为180o,即φA=180o；为了满足相位平衡条件,变压器初次级之间的同名端必须正确连接。电路振荡时,f=fo,LC回路的谐振阻抗是纯阻性,反馈信号与输出电压极性相反,即φF=180o。于是φA+φF=360o,保证了电路的正反馈,满足振荡的相位平衡条件。2直流等效电路图和交流等效电路图3振荡频率计算：f≈fo=1/2π√LC十九.石英晶体振荡电路1石英晶体的特点:具有压电效应,在晶片两面间加一电场,晶片就会产生机械变形,反之,在晶片两面施加机械力,则沿受力方向产生电场,晶片两侧产生异性电荷。石英晶体的等效电路:SHAPE石英晶体的特性曲线:2石英晶体振动器的特点:有很高的频率稳定性。3石英晶体振动器的振荡频率：串联谐振频率fs=1/2πLC串联谐振的等效阻抗最小近似为R,呈纯阻性,是一个很小的电阻。并联谐振频率fP=1/2π√LCCo/C+Co=1/2π√LC*√1+C/Co=fs*√1+C/Co.通常Co>>C,所以fP与fs非常接近,当f<fs,两条支路的容抗起主要作用,电路呈现容性；随着频率增加,容抗逐步减小,当f=fs时,LC串联谐振,Zo=R,呈现电阻性；当f>fs时,LC支路呈现感性；当f>fP时,Co支路起主要作用,电路又呈现容性。并联型石英晶体振荡电路,晶体在电路中起一个电感作用,它与C1,C2组成电容反馈式振荡电路。fo=1/2π√LC<Co+C`>/<+Co+C`>1/2π√LC*√1+C/Co+C`式中C`=〔C1*C2/〔C1+C2二十.功率放大电路1乙类功率放大器的工作过程:两只晶体管轮流工作,一只晶体管在输入信号正半周期导通,另一只晶体管在输入信号负半周期导通,这样两管交替工作,犹如一推一挽,在负载上合成完整的信号波形。选择两个特性一致的管子,使之都工作在乙类状态,组成乙类互补对称功放,其中一个工作在正弦信号正半周,另一个管子工作在正弦信号负半周。在负载上得到一个完整的正弦波。交越失真:三极管输入特性曲线有一段死区,而且死区附近非线性又比较严重,两管的静态工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上,没有基极偏流。当输入信号小于开启电压时,两管都截止,两管电流均为零,无输出信号；在刚在大于开启电压的很小范围内,两管集电极电流变化很慢,输出信号非线性严重。这种乙类推挽放大器特有的失真称为交越失真。2复合三极管的复合规则：1复合管的极性取决于第一只三极管。2输出功率有大小取决于输出管。3若两管的电流放大系数为β1β2,则复合管的电流放大系数β=β1*β2。4同型复合管和异型复合管发射结等效电阻差别很大,异型复合管发射结等效电阻就是第一只三极管的等效电阻。3甲乙类功率放大器的工作原理分析:分别给两只晶体管的发射结加适当的正向基极偏压,让两只晶体管各有一个较小的电流ICQ流过。经常采用三极管,两电阻组成的UBE倍压电路为两管提供所需偏压。自举过程分析:甲类功率放大器的特点:输出信号失真较小,效率低于50%甲乙类功率放大器的特点:有效克服乙类放大电路的失真问题,且能量转换效率也较高,目前使用较广泛。附录一、稳压电源制作电路一、技术说明：输入交流电压220vV0.5A。输出电压5V和连续可调电压1.5V～30V/1.5A两组直流。二、制作说明：1、成品用金属盒或者塑料盒包装成产品。2、电压表V、电流表A和调节电压用的电位器Rw安装在包装盒的面板上。3、电源变压器固定在包装盒的底座上,电路板固定在包装盒的底座上。4、电压调节的三端稳压集成块7805和317加装散热器。5、直流电源输出导线长短不一。附录二、时钟－闹铃－控制电路制作说明：1、共阳极四位一体12引脚数码管引脚号是：将数码管的数字面朝向观察者,左下角是第1脚,逆时针方向依次是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12脚。2、如果是单个的数码管或两位一体的数码管,先测出数字显示段控制引脚和公共控制引脚,再将四个数码管的相同的段控制引脚用导线并联连接在一起后〔每位数码管共八段即八根连接导线,连接在电阻R5～R13上,公共控制引脚分别连接到三极管Q1到Q4的发射极上。3、用40脚的集成块插座焊接在电路板上,集成块AT89C51写入程序后插入到集成块插座上。4、自己设计控制程序或用黄有全老师的程序。5、时钟控制输出由继电器执行,控制启动时间到时,继电器得电,开关k1闭合去控制相应设备启动；控制停止时间到时,继电器断电,开关k1断开去控制相应设备停止。具体控制对象由制作者确定,如电灯、电饭煲等等。说明：本图为数码管是二位一体的共阴极时的电路图。将每个二位一体的数码管的16脚和11脚共四个引脚〔对应四个数字的a段连接在一起后接到电阻R5的右端。数码管中数字的其余各段〔b,c,d,e,f,g,dp连接方法依此类推。其他注意事项见四位共阳极LED的时钟闹钟控制器制作的说明。时钟-闹钟-时间控制器调节方法一、功能：时钟显示小时、分钟；可调时钟控制输出；三次可调闹铃。二、调节方法：各种参数调节设定方法：第一步：按"功能"键,选择功能1,进入调节状态；第二步：重复按"参数"键,选择要调节的参数代码〔左第一、二位从0开始依次循环增加1、2、3、……E、F、10再回到0。第三步：按"增加"键或"减少"键,相应代码项目〔如代码1表示调节的对象是时钟显示的小时值的参数值在其取值范围内〔例如显示时间的小时取值范围是00～23循环增加或减少1。左边一位或两位显示参数代码,右边三位或两位显示参数值。重复第二、三步,设置完所需参数。第三步：按"功能"键,显示代码"0"结束调节参数状态,进入时钟闹钟控制器的正常使用状态。三、参数代码及其取值范围如下表。说明：1、设定时钟控制的小时起点为24,则关闭该路时钟控制输出。2、设定闹铃的小时为24,则关闭该闹铃。工程师应该掌握的20个模拟电路XX民政学院电子信息工程系黄有全高级工程师第12页附录三、广告彩灯制作说明：1、每个8050三极管可以驱动十二个到二十四个发光二极管。如果Q1、Q2改成9013,则驱动的发光二极管数量减半。只有相同发光电压<不同颜色的发光电压一般不同>的发光二极管才可以并联使用。可以将发光二极管接成需要的图案,表达设计者的意图。2、彩灯闪烁的周期是：T=0.7×<R1+R3>×C2+0.7×<R2+R4>×C1根据闪烁快慢要求选择R1,R2,R3,R4,C1,C2的参数。调节电位器R1、R2的大小,可以改变闪烁速度。3、电压过高会烧坏发光二极管。工作电压从3v开始调大,当提供的电源电压高于5v后应当串入一个2.2～27欧姆的电阻作为限流电阻,以免烧坏发光二极管。附录四：可控硅交流调压器制作可控硅是一种新型的半导体器件,它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点,目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器,这可用作家用电器的调压装置,进行控制。图中RL是负载〔照明灯,电风扇、电熨斗等这台调压器的输出功率达100W,一般家用电器都能使用。1、电路原理：电路图如下可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成,其电路原里图如下图所示。从图中可知,二极管D1—D4组成桥式整流电路,双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上市电后,220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流,在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压,该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时,整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到单结晶体管T1管的峰值电压Up时,单结晶体管T1由截止变为导通,于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电,结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极,使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低,一般小于1V,所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时,可控硅自关断。当交流电在负半周时,电容C又从新充电……如此周而复始,便可调整负载RL上的功率了。2、元器件选择调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器,这种电位器可以直接焊在电路板上,电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外,其余的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件,如国产3CT系列。附录五、电源欠压过压报警保护器一、名称：电源欠压过压报警保护器二、功能：当电压低于180V或高于250V时,可进行声光报警。当外接交流接触器时,可切断电源,保护用电设备。三、电路图：四、原理说明：输入电源电压正常时,Y1A输出高电平,Y1B输出低电平,发光二极管LED及振荡发声电路Y1C、Y1D和喇叭不工作,控制部件J1也不工作。当电压高于250V或低于180V时,Y1B输出高电平,发光二极管亮,振荡发声电路工作,发出鸣叫声,控制寄电器J1闭合,当J1的常开触点外接交流接触器时,就可控制主电路断开电源。五、调试方法：第一步当输入电源电压为250V时,调节W1使得Y1A输出刚好由低电平转为高电平,第二步当输入电压为180V时调节W2使得Y1B的输出由高电平转为低电平。六、元件表名称型号规格数量名称型号规格数量集成块74LS001电阻68K1三极管9013110K1二极管1N400151K1发光二极管1微调电位器47k2三端稳压块78050.5A1电容47uF/50v178120.5A110uF/25v1变压器220v/15V0.5A12700pF1插头220v1导线花线1m直流寄电器12v/0.5A1万用电路板小1块集成块插座14脚1附录五、音频功率放大电路制作TDA2030A带音调18W×2功放板一、TDA2030A是SGS公司生产的单声道功放IC,该IC体积小巧,输出功率大,静态电流小〔50mA以下；动态电流大〔能承受3.5A的电流；负载能力强,既可带动4-16Ω的扬声器,某些场合又可带动2Ω甚至1.6Ω的低阻负载；音色中规中举,无明显个性,特别适合制作输出功率中等的高保真功放。T