《模拟电路基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路基础（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模拟电路基础,主讲 庄 涛,中波发射理论多媒体课件,学习目的,本课通过对常见模拟电路及其系统的原理分析，获得模拟电子技术方面的基础知识和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。,整流、滤波和稳压电路 三极管放大电路 场效应放大电路 集成运算放大电路 音频功率放大电路 负反馈放大电路 自动增益控制电路 自动频率控制电路 锁相环 电路 串并联谐振电路,本节课程内容及学习目的,本节主要内容,整流、滤波和稳压电路,整流电路种类： 整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流、三相全波整流、十二相整流等。,整流电路概念： 整流电路：将工频交流电转为具有直流成分的脉动直流电的电路。,1.半波整流
2、电路：半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。一般在要求不高的整流电路或高频整流电路里使用。电路里输整流输出电压为输入交流电压的0.45倍，即： VO=0.45V2,半波整流电路,整流前后波形对比电路,2.全波整流电路：在全波整流中利用了交流电的两个半波，这就提高了整流器的效率，并使整流波变得平滑。因此在整流电路中广泛应用。电路里输整流输出电压为输入交流电压的0.9倍，即： VO=0.9V2,桥式整流电路,全波整流电路,3. 桥式整流电路：桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分时两只管导通，得到正的输出；输入正弦
3、波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。电路里输整流输出电压为输入交流电压的0.9倍，即： VO=0.9V2,u2负半周时电流通路,u2正半周时电流通路,桥式整流电路工作原理图,4. 三相全波整流电路：当负载功率比较大或由于其它原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。在三相全波整流电路中，三相中的每一相都会单独形成半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次叠加，纹波比较小。,V1,RL,uL,V6,V3,V4,V2,iL,W,V,U,u,+,N,共阳极组,共阴极组,L1,L2,L3,T
4、,V5,+,工作原理：在每一瞬间，根据优先导通原则，共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。,4. 十二相全波整流电路：十二相整流器电路是由/接法和/Y接法两个三相桥式整流电路叠加而成的。对负载而言，两组整流臂相串联。十二相整流器的工作原理与三相桥式整流器基本相同，工作中总有四个整流管串联导电。 十二相全波整流电路大幅度降低了电压的纹波系数，简化了滤波电路，不仅可以获得优质的直流电压输出，而且由于滤波元件的容量和数量都大为减少，有效地降低了供电瞬间产生的瞬态高压，大大降低了负载各元件由于瞬态高压而造成损坏的几率。,十二相整流电路,滤波电路的概念： 滤波电路：将脉
5、动直流电中的交流成分滤除，减少交流成分的电路称为滤波电路。滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利用其对电压、电流的储能特性达到滤波的目的。,1. 电容滤波电路：电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。其结构为在整流电路的输出端并联一较大容量的电解电容，利用电容对电压的充放电作用使输出电压趋于平滑。该形式电路多用于小功率电源电路中。,电容滤波电路,电容滤波电路原理： v2 为正半周，且 v2 vC 时，VD1、VD3 管导通， v2 向 C 充电。 直到 v2 vC 时，VD2、VD4 管导通， v2 向 C 充电。 直到 -v2 vC 时，VD2、VD4 管截止，C 上电压通过负载放电。
6、 如此不断地充放电，维持着输出电压的锯齿状波动。,滤波输出电压：,即输出的直流电是滤波前交流的1.2倍。,无滤波电容 时的波形,加入滤波电容 时的波形,2.电感滤波电路：在整流电路的输出端接上一个电感，利用其限制电流变化的特点，能使通过整流管的电流平滑。电感滤波适用于负载电流较大的场合。,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压:,Uo(AV)0.9U2,电容滤波电路原理： 对于直流分量 XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上；对谐波分量 ， f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,LC 型滤波电路,RC 型滤波电路 在电容滤波后再接一级RC滤波
7、电路。,在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路。 LC 型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑。,其它改善滤波特性的方法,L-C 型滤波电路 在电感滤波后面再接一电容。,稳压电路的概念： 稳压电路：对整流滤波后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压，使直流电路在电网波动、负载变化、温度变化等因素影响下保证输出电压稳定。,线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压可连续调节，稳压性能优越。,稳压二极管 稳压电路,常用稳压路及特点,电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。,线性 稳压电路,
8、固定三端 稳压电路,开关 稳压电路,将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。,1. 稳压二极管稳压电路： 它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。（稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，否则会造成损坏）。,（1）输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：这里 减小。这一稳压过程可概括如下： VIVOVZIZIRVRVO,二极管稳压电路工作原理：,(2) 当负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，
9、从而使VZ =VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下： ILIRVRVZ,电容滤波电路,2. 线性稳压电路： 线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较大，效率低。,线性稳压电路工作原理： 1输入电压变化，负载电流保：输入电压VI的增加，必然会使输出电压VO有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压VREF比较，获得误差信号V。误差信号经放大后，用VO1去控制调整管的管压降VC
10、E增加，从而抵消输入电压增加的影响。 VIVOVfVO1VCEVO,3. 开关稳压电路： 开关型稳压电源效率可达90%以上，造价低，体积小。现在开关型稳压电源已经比较成熟，广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的缺点是纹波较大，用于小信号放大电路时，还应采用第二级稳压措施。,构成：开关电源由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。,开关型稳压电源原理： 图中三角波发生器通过比较器产生一个方波VB，去控制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流续流二极管D即可起到这个作用，有利于保护调整管。 根据电路图的接
11、线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，对应调整管的导通时间为Ton；反之输出为低电平，对应调整管的截止时间Toff。 为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，FVO增加，比较放大器的输出Vf减小，比较器方波输出的Toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。 可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制(PWM)。,1调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高； 2调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器; 3可通过脉冲宽度的控
12、制方便地改变输出电压值； 4在许多场合可以省去电源变压器； 5由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减小,开关型稳压电源的特点：,4. 三端稳压器电路 概念：运用集成工艺，将串联型稳压电路的取样电路、基准电压、比较放大电路、保护电路及调整管等全部制作在一块硅上，引出输入、输出和公共三个端子，称为三端式集成稳压器。电路中的符号为：,类型：三端稳压器可分为78系列三端稳压器输出固定的正电压，79系列三端稳压器输出固定的负电压。W317 是三端可调正输出集成稳压器。,优点：体积小、重量轻、可靠性高，而且安装、调试十分方便。,三端稳压实物及符号,三端稳压应用电路,图示电路可提供 15 V 电
13、压的稳压电源。两个 24 V 的电源变压器二次电压分别提供给两个格式整流器，两个 1000 F 电容器分别为两个桥式整流电路的滤波电容。,输出电压可调的稳压电路,输出负电压的三端稳压电路,输出正电压的三端稳压电路,三极管放大电路,只要给电路中的三极管外加合适的电源电压，就会产生电流 Ib 、Ic和Ie ，这时很小的 Ib 就可以控制比它大上百倍的 Ic 。显然 Ic 不是由三极管产生的，而是由电源电压在 Ic 的控制下提供的，这就是三极管的能量转换作用（即三极管的放大作用）。如右图所示。,三极管放大的概念：,电流放大作用示意图,共发射极,共集电极,共基极,晶体管电路的三种连接方式：,共射极放大
14、电路,电路组成： C1：输入耦合电容，起隔直流作用； Rb1 、Rb2：基极偏置电阻，为基极提供偏置电压； Re：射极偏置电阻（直流负反馈）； Ce：射极旁路电容 Rc：集电极偏置电阻，具有把集输出电极电流ie转化成集电极电压EC输出； C2：输出耦合电容，具有隔离作用，使放大器与负载之间直流隔离，而交流耦合。,共射极放大电路是三极管放大电路最常用的一种放大形式，在放大电路中，输入信号 ui 经过 C1 耦合加至三极管b、e极后，各极电压、电流大小均在直流量的基础上，叠加了一个随ui变化而变化的交流量，这时电路处于交流状态或动态工作状态（放大状态），简称为动态。,测试实验：在放大电路的输入端送
15、入f=1kHz，幅度适当的正弦信号，输出端用示波器观察输出电压波形。实验示意如图所示。,三极管放大电路主要性能指标： （1）电压放大倍数：是指放大电路输出电压有效值和输入电压有效值之比； （2）电流放大倍数：是指放大电路输出电流有效值和输入电流有效值之比； （3）功率放大倍数：是指放大电路输出功率有效值和输入功率有效值之比。,三极管放大电路三种工作状态： （1）放大状态：发射极正偏集电极反偏,三极管处于放大状态； （2）截止状态：发射极正偏集电极正偏工作在饱和区; （3）饱和状态：发射极反偏集电极反偏工作在截止区。,多级直接耦合放大电路,特点： (1) 可以放大交流和缓慢变化的直流信号； (2
16、) 便于集成化。 (3)各级静态工作点互相影响；基极和集电极电位会随着级数增加而上升；,两个单管放大电路简单的直接耦合,特点： 1. 静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛使用。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化。 2. 无法放大直流及变化缓慢的信号,多级阻容耦合放大电路,阻容耦合放大电路,反馈的定义：凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。,若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。 若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,负反馈放大电路,这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。,负反馈的作用：反馈电路是基本放大器和反馈网络组成的闭环电路。在电路中起稳定静态工作点；稳定放大倍数；改善输入电阻和输出电阻；扩展通
