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除电阻外，电容（Capacitor）是第二种最常用的元件。电容的主要物理特征是储存电荷。由于电荷的储存意味着能的储存，因此也可说电容器是一个储能元件，确切的说是储存电能。两个平行的金属板即构成一个电容器。电容也有多种多样，它包括固定电容，可变电容，电解电容，瓷片电容，云母电容，涤纶电容，钽电容等，其中钽电容特别稳定。电容有固定电容和可变电容之分。固定电容在电路中常常用来做为耦合，滤波，积分，微分，与电阻一起构成RC充放电电路，与电感一起构成LC振荡电路等。可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变，所以当它和电感一起构成LC回路时，回路的谐振频率就会随着可变电容器容量的变化而变化。一般接受机电路就是利用这样一个原理来改变接收机的接收频率的。 电感是用线圈制作的，它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波，它的外形有很多种：有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈。通常只有像电阻的那种电感才能读出电感值，因为只有这种有色环，其它的就没有了。贴片电感的外形和数字标识型贴片电阻是一样的，只是它没有数字，取而代之的是一个小圆圈。由于电感的使用数量不是太多，故大家只要了解一下就行了。另外在一定意义上说各种变压器其实都是由电感器组成的。20W单端纯甲类功放概述：20W单端纯甲类功放电路图，电路十分简单，所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通，易于仿制。最近，好友赠送一幅20W单端纯甲类功放电路图，电路十分简单，所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通，易于仿制，看到好多的发烧友对单端纯甲类功放感兴趣，不敢独享，特撰写此文，与广大的音响发烧友交流。原理图如下所示电路原理和设计思路，整机电路可以分为四部分：输入级:核心电路是由两只BC559组成的差分放大电路，22K对地电阻为三极管的偏置电阻，它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。8.2K电阻是差分对管的公共发射极电阻，决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。经过输入级放大的电流在流经1K可调电阻时产生的电压信号，直接输送到下一级。1UF电容是整机的输入电容，其容量的大小和制造材料对音质的影响很大。根据理论计算，1UF的电容与输入电阻22K组成了一个高通滤波电路，它的低端转折频率可以用下式计算：f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。（在过去将放大器的低端频响定位在20HZ时，还是可接受以的。现在数码音源大行其道的今天，看来还是高了一些，低端转折频率定在1HZ以下还是可以接受的。）由于该电容的重要性，一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容，在国产的电容中，新德克的品牌还是值得信任的，经过笔者和朋友的试用，效果令人满意，只是体积稍大了些，在设计电路板时要考虑是否能安装得下。8.2K电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流，可以由下式进行估算(两管值）：VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。由于输入级的晶体管静态工作电流对音质有较大的影响，可以调整该电阻的大小来满足自己的要求。（晶体管静态工作电流小，信噪比高，但是音质发干，低音单薄。如果电流大一些，音质温暖，低音厚实，但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加，使信噪比下降。本机取2.4MA还是比较合适的。电压放大级：为了简化电路，本机使用一只三极管BD139，采用共射放大电路，还采用了自举电路。本级的静态电流可以由下式进行估算：VCC/（1.5k+1.5k)=6.8MA。100P的小电容是做频率补偿用的，容量要尽可能的小，如果没有高频自激，可以不用。（当然由于这个小电容的存在对音质有微妙的调节作用，具体怎样处理，看自己的喜好了。为了保证大信号输出时的幅度特性和线性，同时又不增加太多的元件，本机采用了自举电路，由100UF电容和两个1.5K电阻的分压电路组成。在音响界对于自举电路的批评较多，认为它是一种正反馈，对音质的负面影响较大。由于本电路的出道年代较早，设计前提是“简洁至上”，也许在这里考虑的不是那么全面。输出级：在原理图的上部的两只MJE2955和周边的元件组成了单端纯甲类放大电路，下半部分以两只MJE2955为核心组成了大电流恒流源电路。其恒流电流值就是输出级的静态电流。可以根据下式估算：0.65/0.25=2.6A。（其中的0.65V是硅三极管的发射结的PN结正向导通压降）通过改变0.25电阻阻值的大小可以调整输出级的功放管静态工作电流。本电路中，要求在8欧负载上有20W的纯甲类输出，2.6A这个电流显得有点大了，实际上有公式可以估算：P=2*I*I*RL，这样一来有大约为1.1A就可以满足设计要求，但是我们的扬声器的阻抗并不是象纯电阻一样保持不变的，有时候在特定的频率和极端的情况下，阻抗可能会降得很低。按照电路的设计如果使用4欧的负载，输出40W的纯甲类也是完全能达到！仅仅这种设计的科学态度和严谨的思路是值得我们学习的。扬声器阻抗补偿电路：因为我们采用的扬声器是感性负载，为了使放大器的负载接近纯电阻，在功放的输出端对地一般都有电阻和电容串联的补偿电路，其电阻的阻值和扬声器的标称阻抗相当，电容的取值为0.1UF-0.22UF，这里不再详述。安装调试注意事项：电源部分：由于纯甲类单端功放的共模抑制能力很差，又加之本机的静态电流很大，因此对电源的要求很高，最好采用电感滤波电路，但是对于电感的制作和应用后产生的电磁干扰的处理都很让人头痛，采用稳压电路也是很好的选择，只是成本和散热问题也来了，还是忍痛舍弃吧。最终不得已选择了电容滤波电路，变压器的容量要在1000W以上，次级电压为四线并绕的四组15-18V，电流容量在10A以上，两两串联成两组双电压，分别供给左右声道，整流全桥要选择电流25A以上的，耐压不必太高有200V就足够了。滤波电容的容量每声道正负电源每边不得小于2.2万UF，当然是越大越好了，不过要注意最好用多个小容量的电容并联起来，达到所要求的容量，至于要并联小容量的高频特性好的无极性电容更是必须的。虽然成本增加了，但是效果可是好多了，好在25V的电解电容的价格较低。因为“在好的功放里，电源的成本要占一半！”笔者十分欣赏这个观点。如果采用双单声道设计，从变压器-整流滤波电路-放大电路-输出，各自都是独立的就更好了。制作、调试：正是由于电路简洁，所以音质几乎就是由原器件的特性所决定的。图中标示的晶体管，现在看来已经不太发烧了，读者可以根据现在的流行趋势进行代换。由于电路的发热量较高，要求元件的可靠性一定要高，电阻一律选用1/2W的金属膜电阻，所用电容由于用量较少，一定要选用精品。只要原器件的质量和焊接技术能够保证，整机的调试十分简单，通电前先把1K的可调电阻置于中间位置，在通电以后，调整该电阻使输出端对地电位尽量接近0V即可，其余都由电路和原器件保证。保持空载半小时以上，观察散热器的温度不太高，其他元件无异常，复测输出端电位不是太大，就可以投入使用了。由于功放的元件还需要老化，可能你要听到靓声，还需要一段很长时间的煲机过程。本文中没有涉及保护电路，为了保护您昂贵的扬声器系统，强烈建议加装安全可靠的喇叭保护电路RF专页阻抗匹配原理阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩，音机的工作，声音还会产生失真。因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。又例如，无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。下面对纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配问题分别进行简要的分析。1纯电阻电路在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R的用电器，接在一个电动势为E、内阻为r的电池组上（见图1），在什么条件下电源输出的功率最大呢？当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这就是纯电阻电路的功率匹配。假如换成交流电路，同样也必须满足R=r这个条件电路才能匹配。2电抗电路电抗电路要比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感。元件，并工作于低频或高频交流电路。在交流电路中，电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母Z表示。其中，电容和电感对交流电的阻碍作用，分别称为容抗及和感抗而。容抗和感抗的值除了与电容和电感本身大小有关之外，还与所工作的交流电的频率有关。值得注意的是，在电抗电路中，电阻R，感抗而与容抗双的值不能用简单的算术相加，而常用阻抗三角形法来计算（见图 2）。因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些，除了输人和输出电路中的电阻成分要求相等外，还要求电抗成分大小相等符号相反（共轭匹配）；或者电阻成分和电抗成分均分别相等（无反射匹配）。这里指的电抗X即感抗XL和容抗XC之差（仅指串联电路来讲，若并联电路则计算更为复杂）。满足上述条件即称为阻抗匹配，负载即能得到最大的功率阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后级的输人阻抗相等。而输人阻抗与输出阻抗广泛存在于各级电子电路、各类测量仪器及各种电子元器件中。那么什么是输人阻抗和输出阻抗呢？输人阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗。如图3所示的放大器，它的输人阻抗就是去掉信号源E及内电阻r时，从AB两端看进去的等效阻抗。其值为Z=UII1，即输人电压与输人电流之比。对于信号源来讲，放大器成为其负载。从数值上看，放大器的等效负载值即为输人阻抗值。输人阻抗值的大小，对于不同的电路要求不一样。例如：万用表中电压挡的输人阻抗（称为电压灵敏度）越高，对被测电路的分流就越小，测量误差也就小。而电流挡的输人阻抗越低，对被测电路的分压就越小，因而测量误差也越小。对于功率放大器，当信号源的输出阻抗与放大电路的输人阻抗相等时即称阻抗匹配，这时放大电路就能在输出端获得最大功率。输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗。如图4中，将电路输人端的电源短路，输出端去掉负载后，从输出端CD看进去的等效阻抗称为输出阻抗。如果负载阻抗与输出阻抗不相等，称阻抗不匹配，负载就不能获得最大的功率输出。输出电压U2和输出电流I2之比即称为输出阻抗。输出阻抗的大小视不同的电路有不同的要求。例如：电压源要求输出阻抗要低，而电流源的输出阻抗要高。对于放大电路来讲，输出阻抗的值表示其承担负载的能力。通常输出阻抗小，承担负载的能力就强。如果输出阻抗与负载不能匹配时，可加接变压器或网络电路来达到匹配。例如：晶体管放大器与扬声器之间通常接有输出变压器，放大器的输出阻抗与变压器的初级阻抗相匹配，变压器的次级阻抗与扬声器的阻抗相匹配。而变压器通过初次级绕组的匝数比来变换阻抗比。在实际的电子电路中，常会遇到信号源与放大电路或放大电路与负载的阻抗不相等的情况，因而不能把它们直接相连。解决的办法是在它们之间加人一个匹配电路或匹配网络。最后要说明一点，阻抗匹配仅适用于电子电路。因为电子电路中传输的信号功率本身较弱，需用匹配来提高输出功率。而在电工电路中一般不考虑匹配，否则会导致输出电流过大，损坏用电器。电子管 基本电子管一般有三个极,一个阴极(K)用来发射电子,一个阳极(A)用来吸收阴极所发射的电子,一个栅极(G)用来控制流到阳极的电子流量.阴极发射电子的基本条件是:阴极本身必须具有相当的热量,阴极又分两种,一种是直热式,它是由电流直接通过阴极使阴极发热而发射电子;另一种称旁热式阴极,其结构一般是一个空心金属管,管内装有绕成螺线形的灯丝,加上灯丝电压使灯丝发热从而使阴极发热而发射电子,现在日常用的多半是这种电子管(如图所示).由阴极发射出来的电子穿过栅极金属丝间的空隙而达到阳极,由于栅极比阳极离阴极近得多,因而改变栅极电位对阳极电流的影响比改变阳极电压时大得多,这就是三极管的放大作用.换句话说就是栅极电压对阳极电流的控制作用.我们用一个参数称跨导(S)来表示.另外还有一个参数来描述电子管的放大系数,它的意义是说明了栅极电压控制阳流的能力比阳极电压对阳流的作用大多少倍. 为了提高电子管的放大系数,在三极管的阳极和控制栅极之间另外加入一个栅极称之为帘栅极,而构成四极管,由于帘栅极具有比阴极高很多的正电压,因此也是一个能力很强的加速电极,它使得电子以更高的速度迅速到达阳极,这样控制栅极的控制作用变得更为显著.因此比三极管具有更大的放大系数.但是由于帘栅极对电子的加速作用,高速运动的电子打到阳极,这些高速电子的动能很大,将从阳极上打出所谓二次电子,这些二次电子有些将被帘栅吸收形成帘栅电流,使帘栅电流上升这会导致帘栅电压的下降,从而导致阳极电流的下降,为此四极管的放大系数受到一定而限制. 为了解决上述矛盾,在四极管帘栅极外的两侧再加入一对与阴极相连的集射极,由于集射极的电位与阴极相同,所以对电子有排斥作用,使得电子在通过帘栅极之后在集射极的作用下按一定方向前进并形成扁形射束,这扁形电子射束的电子密度很大,从而形成了一个低压区,从阳极上打出来的二次电子受到这个低压区的排斥作用而被推回到阳极,从而使帘栅电流大大减少,电子管的放大能力得而加强.这种电子管我们称为束射四极管,束射四极管不但放大系数较三极管为高,而且其阳极面积较大,允许通过较大的电流,因此现在的功放机常用到它作为功率放大. 电子电路中的反馈电路 反馈电路在各种电子电路中都获得普遍的应用,反馈是将放大器输出信号(电压或电流)的一部分或全部,回授到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减),并用比较所得的有效输入信号去控制输出,这就是放大器的反馈过程.凡是回授到放大器输入端的反馈信号起加强输入原输入信号的,使输入信号增加的称正反馈.反之则反.按其电路结构又分为:电流反馈电路和电压反馈电路.正反馈电路多应用在电子振荡电路上,而负反馈电路则多应用在各种高低频放大电路上.因应用较广,所以我们在这里就负反馈电路加以论述.负反馈对放大器性能有四种影响: 1.负反馈能提高放大器增益的稳定性. 2.负反馈能使放大器的通频带展宽. 3.负反馈能减少放大器的失真. 4.负反馈能提高放大器的信噪比. 5.负反馈对放大器的输出输入电阻有影响. 图F1是一种最基本的放大器电路,这个电路看上去很简单,但其实其中包含了直流电流负反馈电路和交流电压负反馈电路.图中的R1和R2为BG的直流偏置电阻,R3是放大器的负载电阻,R5是直流电流负反馈电阻,C2和R4组成的支路是交流电压负反馈支路,C3是交流旁路电容,它防止交流电流负反馈的产生.一.直流电流负反馈电路.晶体管BG的基极电压VB为R1和R2的分压值,BG发射极的电压VE为Ie*R5那么BG的B、E间的电压=VB-VE=VB-Ie*R5.当某种原因(如温度变化)引起BG的Ie 则VE,BG基发极的电压=VB-VE=VB-Ie*R5这样使Ie.使直流工作点获得稳定.这个负反馈过程是由于Ie所引起的,所以属于电流负反馈电路.其中发射极电容C3是提供交流通路的,因为如果没有C3,放大器工作时交流信号同样因R5的存在而形成负反馈作用,使放大器的放大系数大打折扣.二.交流电压负反馈电路交流电压负反馈支路由R4,C4组成,输出电压经过这条支路反馈回输入端.由于放大器的输出端的信号与输入信号电压在相位上是互为反相的,所以由于反馈信号的引入削弱了原输入信号的作用.所以是电压负反馈电路.R4是控制着负反馈量的大小,C4起隔直流通交流的作用.当输入的交流信号幅值过大时,如果没有R4和C4的负反馈支路,放大器就会进入饱和或截止的状态,使输出信号出现削顶失真.由于引入了负反馈使输入交流信号幅值受到控制,所以避免了失真的产生. 阻抗匹配的基本原理 右图中R为负载电阻，r为电源E的内阻，E为电压源。由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态；而当R很少时接近短路状态。显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。根据式:从上式可看出，当R=r时式中的式中分母中的(R-r)的值最小为0，此时负载所获取的功率最大。所以，当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大功率。这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。色温 彩色电视机有一个鲜为人知的参数-显象管的色温.低色温的显象管其图象色彩鲜艳热烈;高色温的显象管图象清新自然各有特色.那么色温是一个什么东西呢?通常的光源如太阳,日光灯,白炽灯等发出的光统称为白光.但由于发光物质不一样,光谱成份相差也很大.如何区别各种光源因光谱成份不同而出现的差别呢?为此物理学中用一个称为黑体的辐射源作为标准,这个黑体是一种理想的热辐射体,它的辐射程度只与它的温度有关.当用其它光源和黑体辐射作比较时,察看它的辐射与黑体何种温度时的辐射特性相当(即它们的光谱成份相同),就以黑体此时的温度(绝对温度)称为某光源的色温.在实际使用中,这常是用光源中的蓝色光谱成份和红色光谱成份的比例来区别,光源色温的高低一般是蓝色成份高时色温较高;红色成份高时色温较低. 在日常生活中,照相用的胶卷就有高低色温之分.日光型的 胶卷为高色温胶卷,灯光型胶卷则为低色温胶卷.如果用灯光型的胶卷在日光或闪光灯下拍照,拍下来的景物的颜色会偏蓝.另外在用摄象机摄象时色温也是一个很重要的参数,处理得不好摄出来的图象颜色将会失真.串,并联谐振电路的特性一.串联谐振电路:当外来频率加于一串联谐振电路时,它有以下特性:1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最少值,它这个特性在实际应用中叫做陷波器.2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈感性,相当于一个电感线圈.3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈容性,相当于一个电容.二.并;联谐振电路:当外来频率加于一并联谐振电路时,它有以下特性:1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最大值,它这个特性在实际应用中叫做选频电路.2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈容性,相当于一个电容.3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈感性,相当于一个电感线圈.所以当串联或并联谐振电路不是调节在信号频率点时,信号通过它将会产生相移.(即相位失真) 电子恒流源 爱好电子技术的朋友可能在翻阅一些电子书刊时常看到“恒流源这个名词，那么什么是恒流源呢？顾名思义恒流源就是一个能输出恒定电流的电源。图5中的r是电源E的内阻，RL为负载电阻，根据欧姆定律：流过RL的电流为I=E/r+R如果r很大如500K，那么此时RL在1K-10K变化时，I将基本不变（只有微小的变化）因为RL相对于r来说太微不足道了，此时我们可以认为E是一个恒流源。为此我们推论出：恒流源是一个电源内阻非常大的电源。 在电子电路中（如晶体管放大器电路）我们常需要一些电压增益较大的放大器，为此常要将晶体管集电极的负载电阻设计得尽量大，但此电阻太大将容易使晶体管进入饱和状态，此时我们可利用晶体三极管来代替这个大电阻，这样一来既可得到大的电阻，同时直流压降并不大，图6所示。 图中稳压管D和电阻R2组成的稳压电路用来偏置BG1的工作点，并保证工作点的稳定（BG2为放大管）。从晶体管的输出特性可知，集电极-发射极电压VEC大于1-2V时，特性曲线几乎是平的，即VEC变化时，IC基本不变，也就是说，晶体管BG1的输出电阻非常大（几百千欧以上），图中由于BG1的电流基本恒定，所以称BG1是BG2的恒流负载。由于具有恒流源负载的放大器因其负载电阻大，故这种放大电路具有极大的电压增益，实际上在很多集成电路内部均采用这种电路。串联型稳压电源 串联型稳压电路是最常用的电子电路之一，它被广泛地应用在各种电子电路中，它有三种表现形式。 1。如图1所示，这是一种最简单的串联型稳压电路(有些书称它是并联型稳压电路，我个人始终认为应是串联型稳压电路)，电阻RL是负载电阻，R为稳压调整电阻有叫限流电阻，D为稳压管。这种电路输出的稳压值等于D的标称稳压值，其工作原理是利用稳压管工作在反向击穿的特性来实现的。图2是稳压管的伏安特性曲线，从此曲线中我们看到反向电流在一定范围内大幅变化时其端点的电压基本不变。当RL变小时，流过RL的电流增加，但流过D的电流却减少，当RL变大时，流过RL的电流减少，但流过D的电流却增大，所以由于D的存在使流过R的电流基本恒定，在R上的压降也基本不变，所以使其输出的电压也基本保持不变。 当负载要求较大的输出电流时，这种电路就不行了，这是因为在此时R的阻值必须减少，由于R的减少就要求D有较大的功耗，但因目前一般的稳压管的功耗均较小，所以这种电路只能给负载提供几十毫安的电流，彩电30V调谐电压通常都以这种电路来取得。 2。如图3所示，这种电路是针对上面所说电路的缺点而改进的电路，与第一种电路不同的是将电路中的R换成晶体管BG，目的是扩大稳压电路的输出电流。我们知道，BG的集电极电流IC=*Ib,是BG的直流放大系数，Ib是晶体管的基极电流，比如现在要向负载提供500MA的电流，BG的=100，那末电路只要给BG的基极提供5MA的电流就行了。所以这种稳压电路由于BG的加入实际上相当于将第一种稳压电路扩充了倍，另外由于BG的基极被D嵌定在其标称稳压值上，因此这种稳压电路输出的电压是V0=VD-0.7v，0.7V是BG的B，E极的正偏压降。 在实际应用中，我们常常对不同的电路提供不同的供电电压，即要求稳压电源的输出电压可调，为此出现了第三种形式的串联形稳压电路。 3。第二种稳压电路虽能提供较大的输出电流，但其输出电压却受到稳压管D的制约，为此人们将第二种电路稍作改动，使之成为输出电压连续可调的串联型稳压电源。基本电路如图4所示，从电路中我们可看出，此电路较第二种电路多加了一只三极管和几只电阻，R2与D组成BG2的基准电压，R3，R4，R5组成了输出电压取样支路，A点的电位与B点的电位进行比较（由于D的存在，所以B点的电位是恒定的），比较的结果有BG2的集电极输出使C点电位产生变化从而控制BG1的导通程度（此时的BG1在电路中起着一个可变电阻的作用），使输出电压稳定，R4是一个可变阻器，调整它就可改变A点的电位（即改变取样值）由于A点的变化，C点电位也将变化，从而使输出电压也将发生变化。这种电路其输出电压灵活可变，所以在各种电路中被广泛应用。模拟电子线路 第七章 信号产生电路第一节 学习要求1、掌握产生正弦波振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件及相位平衡条件的判断方法。2、掌握文氏桥振荡器的电路形式、起振条件、振荡频率的估算；熟悉电感三 点式、电容三点式等LC振荡的组成原则，会估算其振荡频率。3、了解石英晶体振荡器的特点和频率稳定的原理。学习重点： 振荡条件的判断和振荡频率的计算学习难点： 振荡条件的判别第二节正弦波振荡器的振荡条件从结构上看， 正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。图9.1（a）表示接成正反馈时，因此有放大电路在输入信号时的方框图。可改画成图9.1（b）所示。由图可知，若在放大器的输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号经过基本放大器和反馈网络构成的环路传输后,在反馈网络的输出端（2端) ，得到反馈信号与在大小和相位上都一致,那么就可以去除外接信号，而将（1）、（2）两端连接在一起(如图中的虚线所示）而形成闭环系统， 其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。这样由于便有 或 正弦波振荡器的振荡条件为：幅度平衡条件： ，相位平衡条件：讨论1、如果反馈电压和放大器输入电压幅度相等而相位不同，那么，经放大后，反馈的每一个循环将会使输出电压较前一次的相位提前或推迟一些， 振荡周期就会一次比一次缩短或延长，所以始终得不到固定的振荡频率，只能得杂乱无章的信号输出。讨论2、如果反馈电压和输入电压的相位相同, 而振幅不等，就会出现两种情况：1.|Vf|Va|，即使电路中产生了振荡， 但每经过一轮放大反馈的循环,|Vo|的振幅就会减小一些，最终振荡消失。2.|Vf|Vi|，每经过一个循环， |Vo|的振幅就会增大一些，电路中产生增幅振荡，最终由于器件进入非线性区而出现失真。讨论3、若反馈电压和输入电压不仅幅度相等，而且相位相同，则放大器在没有外加输入信号的情况下，也能维持有等幅的输出电压。这时，就得到所要的振荡。讨论4、|AF|=1是维持振荡的幅度条件， 电路能够起振的幅度条件是|AF|1。稳定之后满足|AF|=1以维持等幅振荡。另外，a+f= 2n称为相位平衡条件。以上条件同时满足，电路才能起振。讨论5、作为正弦波振荡器， 除了必须有一个放大器和一个反馈网络外，还必须要有选频网络和稳幅器。依靠选频网络的选频特性，可使电路只能在某个期望的频率上同时满足 相位平衡条件和振幅平衡条件，才能使振荡器输出单一频率的正弦波振荡。反馈网络与选频网络可以合二为一，由一个网络同时完成正反馈和选频。或者放大器与选频网络合二为一，由一个网络完成。根据选频网络的不同，振荡器可以有3种电路组合：RC振荡器、LC振荡器、石英晶振荡器。返回第三节RC正弦波振荡器RC正弦波振荡器有桥式、双T网络式、移相式等类型，本章主要讨论桥式正弦波振荡电路。一、电路原理图 图9.2是RC桥式振荡电路， 这个电路由放大电路 和选频网络 。为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其高输入阻抗和低输出阻抗的特点。而则由Z1、Z2和R1、R2组成，同时兼作正反馈网络。由图可知，Z1、Z2和R1、R2正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端， 桥式振荡电路的名称即由此而来。下面首先分析RC串并联选频网络的选频特性， 然后根据正弦波振荡电路的两个条件选择合适的放大电路指标， 以构成一个完整的振荡电路。二、RC串并联网络的选频特性图9.2中用的RC串并联选频网络具有选频作用，由图9.2可知：若令o=1/RC 或 fo =1/（2RC）则当=o时，上述分析表明：当=0=1/RC）时，输出电压的幅值最大（当输入电压的幅值一定，而频率可调时)，并且输出电压是输入电压的1/3,同时输出电压与输入电压同相位。根据和的表达式可以画出RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性曲线如图9.3所示。三、振荡的建立与稳定所谓建立振荡，就是要使电路自激， 从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。对于RC振荡电路来说， 直流电源即是能源。那么自激的因素又是什么呢?由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括有=0 =1/（RC）这样一个频率成分。 这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络， 使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，开始时，AV =1+ Rf/R1略大于3，达到稳定平衡状态时，AV=3，FV=1/3(=0=1/RC）。四、振荡频率与振荡波形振荡频率是由相位平衡条件所决定的，只有当f=0，a= 0时，才满足相位平衡条件，所以振荡频率取决于：f = 1/（2RC）。振荡器要输出正弦波，还要求放大器的增益必须满足起振条件且工作在线性区。否则要么不起振，要么输出波形出现非线性失真。五、稳幅措施由于电源电压的波动、电路参数的变化、 环境温度的变化等因素的影响，将使输出幅度不稳定。 采用一般的电阻Rf、R1引入负反馈稳幅还不够， 常用方法之一是采用非线性热敏元件来稳幅。如上述电路中的Rf换为负温度系数的热敏电阻，就可实现稳幅。非线性电阻稳定输出电压的另一种方案是利用JFET 工作在可变电阻区。当JFET的漏源电压um较小时，它的漏源电阻RDS可通过栅源电压VGS来改变。因此，可利用JFET进行稳幅， 图9.4所示就是这样一个振荡电路。图中负反馈网络由RP3、R3和FET的漏源电阻RDS组成。 正工作时，输出电压经二极管D整流和R4、R3滤波后， 通过R5、RP4为FET栅极提供控制电压。 当幅值增大时， vGS变负，RDS将自动加大以加强负反馈。反之亦然。这样就可以达到自动稳幅的目的。 电路调整时，一般只需调整RP3和RP4就可以使失真最小。P400 例9.2.1 电路如图9.5所示，A的Vom=14V。（1）分析D1、D2的稳幅原理（2）若VD=0.6V，估算Vom（3）若R2短路，vO=？（4）若R2开路，画vO的波形解：（1）当vO较小时，D1、D2近似截止,放大器的放大倍数AV=（R1+ R2+R3）/R13.33，有利于起振；当vO较大时，D1、D2导通，使其与R3并联支路的电阻下降，AV随之下降，vO的幅值趋于稳定。解：（2）若VD=0.6V，估算Vom由于稳幅时 ， 可以求出对应于输出正弦波Vom一点相应的D1、D2与R3并联支路的电阻 。 因为流过R3的电流等于流过R1、R2的电流，故有解：（3）若R2短路，AVfs时，L-C-R支路呈感性，与Co产生并联谐振。由于CoC，故fPfS.在实际应用中，通常串入一个用于校正振荡频率的小电容CS，如上图所示。 CS的选择应比C大。设上图电路的电抗为X，则令上式中的分子为零得（串联谐振）：CS一般采用微调电容，使fs在fs和fP之间的一个狭窄的范围内调整。将上式展开成幂级数的形式，并考虑到CC，所以振荡频率的相对变化量很小。因此，利用石英晶体的频率特性可构成两种不同类型的频率高度稳定的正弦波振荡电路：1）当石英晶体发生串联谐振时，它呈纯阻性，相移是0。若把石英晶体作为放大电路的反馈网络，并起选频作用，只要放大电路的相移也是0，则满足相位条件， 形成图9.19所示的串联型石英晶体正弦波振荡电路。 2）当频率在fs与fp之间，石英晶体呈感性，可将它与两个C构成电容三点式正弦波振荡电路，形成并联型石英晶体正弦波振荡电路如图9.20所示。 RC选频与LC电路特性的研究分类:电子技术 | 标签: 资料 RC一阶电路在正弦信号激励下的响应 前面讨论的RC电路是在直流信号和脉冲信号激励下的响应，下面来讨论RC电路在不同频率正弦信号激励下的响应。 从第二章的内容已知，电容C对不同频率的正弦信号呈现出不同的阻抗，利用电容的这种特性可以组成各种不同形式的滤波器。所谓的滤波器就是能够让指定频段的信号顺利通过，而将其他频段的信号衰减掉的电路。下面来介绍由RC电路组成的滤波器。 341 RC低通滤波器 1、电路的组成 所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路，RC低通滤波器电路的组成如图3-17所示。 2、电压放大倍数 在电子技术中，将电路输出电压与输入电压的比定义为电路的电压放大倍数，或称为传递函数，用符号Au来表示，在这里Au为复数，即 令 ，则 （3-19） 的模和幅角为 （3-20） （3-21） 式3-19称为RC低通电路的频响特性，式3-20称为RC低通电路的幅频特性，式3-21称为RC低通电路的相频特性。在电子电路中，描述电路幅频特性和相频特性的单位通常用对数传输单位分贝。 3、对数传输单位分贝（dB）的定义 在电信号的传输过程中，为了估计线路对信号传输的有效性，经常要计算 的值。式中的P0和Pi分别为线路输出端和输入端信号的功率。当多级线路相串联时，总的 的值为： 对上式取对数可简化计算，利用对数来描述的 ，被定义为对数传输单位贝尔（B）。即 （3-22） 贝尔的单位太大了，在实际上通常用贝尔的十分之一为计量单位，称为分贝（dB）。即，1B=10dB。 因为 ，所以，对于等电阻的一段网络，贝尔也可用输出电压和输入电压的比来定义。即 （3-23） 当电压放大倍数用dB做单位来计量时，常称为增益。根据增益的概念，我们通常将对信号电压的放大作用是100倍的电路，说成电路的增益是40dB，电压放大作用是1000倍的电路，说成电路的增益是60dB，当输出电压小于输入电压时，电路增益的分贝数是负值。例-20dB说明输入信号被电路衰减了10倍。 4.低通滤波器的波特图 利用对数传输单位，可将低通滤波器的幅频特性写成 （3-24） 下面分几种情况来讨论低通滤波的幅频特性： （1）当f等于通带截止频率fP时 当f=fP时，式3-24变成 （3-25） 由上式可得通带截止频率fP的物理意义是：因低通电路的增益随频率的增大而下降，当低通电路的增益下降了3dB时所对应的频率就是通带截止频率fP。若不用增益来表示，也可以说，当电路的放大倍数下降到原来的0.707时所对应的频率。对于低通滤波器，该频率通常又称为上限截止频率，用符号fH来表示。根