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(完整版)20个常用模拟电路.doc

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完整版)20个常用模拟电路一. 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;负向电流怎么解释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05 V2桥式整流电流流向过程:当u 2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u 2正半周期相同的电压;在u 2的负半周,u 2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u 2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=09U 2/RL,URM=√2 U 2二.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u 2迅速上升,当ωt=ωt1时,有u 2=u 0,此后u 2低于u 0,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,u 0变化平缓。

当ωt=ωt2时,u 2=u 0, ωt2后u 2又变化到比u 0大,又开始充电过程,u 0迅速上升ωt=ωt3时有u 2=u 0,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√2U 2~0.9U 2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≧(3~5)T/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≈12U2整流管的最大反向峰值电压URM=√2U 2,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0 V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0 V,且在期间有:= 0 V,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0 V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0 V.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/dt Uo=-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+Ib Ic=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C1 C2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/UiUo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=Us ri/(rs+ri),因此二者关系为Aus=Au ri/(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=08V取0.7V UBE=01~0.3V取02V)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∥RL rbe=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/RE UCEQ=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+RL Ii=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。

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