《模拟电路总复习》PPT课件.ppt

模拟电路 复习 题型 填空题 选择题 30分 概念 原理 计算题 70分 第二章 二极管 稳压二级管第三章 1 双极性三极管放大电路 共发射极组态 共集电极组态 2 场效应三极管放大电路 共源级组态 第四章 放大电路中的反馈 判断反馈的类型 第五章 1 差分式放大电路2 集成运放的基本运算电路 求和电路 减法电路 积分电路 第六章 文氏桥式振荡电路第七章 1 桥式全波整流电路2 桥式整流电容滤波电路 第三章放大电路基础3 5 p74 共发射极电路交流负载线 放大电路输出端接上负载电阻RL的电路 a 电路图 b 直流通路 VCC 交流通路 2 交流负载线 对于交流分量来说 用R L来表示电流 电压之间的关系 即 表示交流分量电压 电流关系的负载线的斜率应该是 1 R L 而不是 1 Rc 且RL RC 交流负载线和直流负载线必然在Q点相交 通过Q点作一条斜率为 1 R L的直线就可得到交流负载线 把由斜率为 1 R L定出的负载线称为交流负载线 它由交流通路决定 交流负载线是外加正弦信号时 放大电路工作点移动的轨迹 3 5解 1 PNP管集电结反偏 发射结正偏 工作点合适 2 3 共发射极放大电路 例 已知 40 计算静态工作点 电压增益 输入电阻 输出电阻 假设信号源内阻Rs 0 若Rb分别短路和开路 简述电路能否正常工作 解 1 确定Q点已知 可用近似估算法确定Q点 电压增益AV 求rbe 求 计算输入电阻 输入电阻的定义 放大电路输入电阻为 计算输出电阻 输出电阻定义为 故 而 若Rb分别短路和开路 简述电路能否正常工作 例3 4 p57 共发射极放大电路 多了射级电阻Re和射级旁路电容Ce 共集电极电路 射极输出器或电压跟随器 a 原理图 b 交流通路 1 求静态Q点 在基极回路中 按照KVL可得 故 一般地 VCC VBE 故 由 可求出IC和VCE 1 电路分析 2 电压增益 小信号等效电路 求电压增益 根据KVL 输入回路的方程为 输出回路 3 输入电阻 结论 与共射极放大电路相比 电压跟随器的输入电阻高得多 4 输出电阻 电压跟随器的输出电阻很低 一般在几十欧到几百欧的范围内 3 10 p76 共集电极放大电路 场效应管放大电路的小信号模型 a FET在共源接法时的双口网络 b 小信号模型 c 简化模型 共源组态基本放大电路 a 采用结型场效应管 b 采用绝缘栅场效应管 比较共源和共射放大电路 它们只是在偏置电路和受控源的类型上有所不同 只要将微变等效电路画出 就是一个解电路的问题了 只不过场效应三极管是电压控制电流源 即VCCS 1 直流分析 共源基本放大电路的直流通路 图中Rg1 Rg2是栅极偏置电阻 R是源极电阻 Rd是漏极负载电阻 与共射基本放大电路的Rb1 Rb2 Re和Rc分别一一对应 据图可写出下列方程VG VDDRg2 Rg1 Rg2 VGSQ VG VS VG IDQRIDQ IDSS 1 VGSQ Vp 2VDSQ VDD IDQ Rd R 于是可以解出VGSQ IDQ和VDSQ 微变等效电路 2 交流分析 与双极型三极管相比 输入电阻无穷大 相当开路 VCCS的电流源还并联了一个电流源内阻rds 在双极型三极管的简化模型中 因内阻很大视为开路 在此可暂时保留 其它部分与双极型三极管放大电路情况一样 电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 为计算放大电路的输出电阻 可按双口网络计算原则将放大电路画成图的形式 将负载电阻RL开路 并想象在输出端加一个电源 将输入电压信号源短路 但保留内阻 然后计算 于是 3 19 p76 共源级场效应管放大电路 rds很大 忽略不计 反馈就是把放大电路的输出信号 电压或电流 的一部分或全部通过一定形式的电路送回到输入端 和原输入信号共同作用于基本放大电路 控制其输出 这种从输出端反送到输入端的信号称为反馈信号 传送反馈信号的电路称为反馈电路 第四章放大电路中的反馈 反馈放大电路的一般框图 从输入端看串联反馈 反馈信号与输入信号加在两个电极并联反馈 反馈信号与输入信号加在一个电极正反馈 1 反馈信号与输入信号加在两个电极 极性相反 两反 2 反馈信号与输入信号加在一个电极 极性相同 一同 负反馈 1 反馈信号与输入信号加在两个电极 极性相同 两同 2 反馈信号与输入信号加在一个电极 极性相反 一反 从输出端看电流反馈 反馈信号与输出信号加在两个电极电压反馈 反馈信号与输出信号加在一个电极 输入端 根据瞬时极性法判断 反馈信号的瞬时极性为 与输入信号加在输入回路的同一电极 为并联反馈 且与输入电压极性相反 故为负反馈 输出端 反馈信号与输出信号取自两个电极 与输出电流成比例 是电流反馈 故Rf上的反馈是 电流并联负反馈 例 试判断下图所示电路的反馈组态 输入端 根据瞬时极性法判断 反馈信号的瞬时极性为 与输入信号加在输入回路的两个电极 为串联反馈 且与输入电压极性相同 故为负反馈 输出端 反馈信号与输出信号取自同一端 与输出电压成比例 是电压反馈 故R5上的反馈是 交直流电压串联负反馈 放大电路的开环放大倍数 反馈网络的反馈系数 放大电路的闭环放大倍数 几个概念 反馈深度反映了负反馈对放大电路的影响程度 是影响放大电路性能的重要参数 其值越大 放大倍数下降越多 说明反馈越深 对放大电路的影响越大 深度负反馈 反馈深度 在深度负反馈条件下 闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数 与有源器件的参数基本无关 一般反馈网络是无源元件构成的 其稳定性优于有源器件 因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定 负反馈放大电路的闭环放大倍数的相对变化比开环放大倍数的相对变化下降了倍 负反馈愈深 愈大 闭环放大倍数愈稳定 电压负反馈能稳定输出电压 电流负反馈能稳定输出电流 放大电路稳定性提高后 在输入量一定时 就可得到较稳定的输出 电压输出或电流输出 改变放大电路的输入电阻和输出电阻 1 串联负反馈使放大电路的输入电阻增加 2 并联负反馈使放大电路的输入电阻减小 按输入端连接方式 闭环放大电路的输出电阻Rof比无反馈时的开环放大电路的输出电阻Ro增大 1 AoF 倍 闭环放大电路的输出电阻Rof比无反馈时的开环放大电路的输出电阻Ro减小 1 AOF 倍 3 电流负反馈使放大电路的输出电阻增大 4 电压负反馈使放大电路的输出电阻减小 按输出端连接方式 差分放大电路 是由对称的两个基本放大电路 通过射极公共电阻耦合构成的 对称的含义是两个三极管的特性一致 电路参数对应相等 1 2 VBE1 VBE2 VBErbe1 rbe2 rbeICBO1 ICBO2 ICBORc1 Rc2 RcRb1 Rb2 Rb 第五章集成运算放大器 差模信号是指在两个输入端加上幅度相等 极性相反的信号 ui1 ui2共模信号是指在两个输入端加上幅度相等 极性相同的信号 ui1 ui2 差模信号和共模信号 差分放大电路仅对差模信号具有放大能力 对共模信号不予放大 差分放大器是模拟集成运算放大电路输入级所采用的电路形式 比较输入信号 vi1 vi2 差模分量是两个输入信号之差 共模分量是二者的算术平均值 用共模和差模分量表示两个输入电压 总的输出电压 静态分析 差分放大电路的四种差模工作状态 1 双端输入 双端输出 双 双 2 双端输入 单端输出 双 单 3 单端输入 双端输出 单 双 4 单端输入 单端输出 单 单 差模输入时的输出波形 差模输入时的交流通路 为什么交流通路中没有Re 差模输入时的小信号等效电路 1 差模电压放大倍数Avd 差模参数 双端输入差分放大电路的负载电阻接在两集电极之间 vi接在两输入端之间 也可看成vi 2各接在两输入端与地之间 双端输入 双端输出差模电压放大倍数 这种方式适用于对称输入和对称输出 输入 输出均不接地的情况 双端输入 单端输出差模电压放大倍数 双端输入单端输出因只利用了一个集电极输出的变化量 所以它的差模电压放大倍数是双端输出的二分之一 这种方式适用于将差分信号转换为单端输出信号 不论是单端输入还是双端输入 差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍 差模输入电阻 单端输出时 差模输出电阻 双端输出时 共模输入时的输出波形 共模输入时的交流通路 共模输入时的小信号模型 共模信号对放大电路来说也是变化量 不能视为直流量 计算共模放大倍数Avc的微变等效电路中Re用2Re等效 这与差模时不同 1 共模放大倍数Avc 共模参数 共模放大倍数Avc的大小 取决于差分电路的对称性 双端输出时可以认为等于零 单端输出时为 共模抑制比KCMRR是差分放大器的一个重要指标 定义为差模放大倍数与共模放大倍数的比值 该值越大 说明电路对有用的差模信号的放大能力越强 对有害的共模信号的抑制能力越强 因此表明电路的性能越好 2 共模抑制比 或 双端输出时KCMRR可认为等于无穷大 单端输出时共模抑制比 例题 某差放电路如图所示 T1 T2参数相同 50 rbb 300 电位器RP滑动端在中间点 RW全部接入 试计算 1 静态时两管的IBQ ICQ和VCQ各为多少 2 计算差模电压增益Ad3 计算差模输入电阻rid和输出电阻rod 假设基极电位近似为0 2 计算差模电压增益Ad 3 计算差模输入电阻rid和输出电阻rod 5 19 p125 积分电路 滞回比较器A1 A2 第六章正弦波振荡电路 一 产生振荡的条件 放大电路净输入电压 产生正弦波振荡时 应满足 如何启振 V0是振荡器的电压输出幅度 B是要求输出的幅度 起振时V0 0 达到稳定振荡时V0 B 起振并能稳定振荡的条件V01V0 B时 AF 1 6 1 2正弦波振荡电路的组成和分析方法 一 正弦波振荡电路的组成 1 放大电路 具有信号放大作用 并通过电源供给能量 2 反馈网络 作用是形成正反馈 满足相位平衡条件 3 选频网络 选择某一个频率满足振荡条件 形成单一频率的正弦波振荡 有的振荡电路的选频网络与反馈网络是同一个网络 4 稳幅环节 使振幅稳定 改善波形 有的振荡电路的稳幅是通过负反馈实现的 正弦波发生电路能产生正弦波输出 它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的 它是各类波形发生器和信号源的核心电路 正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器 为了产生正弦波 必须在放大电路里加入正反馈 因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分 但是 这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波 这是由于很难控制正反馈的量 如果正反馈量大 则增幅 输出幅度越来越大 最后由三极管的非线性限幅 这必然产生非线性失真 反之 如果正反馈量不足 则减幅 可能停振 为此振荡电路要有一个稳幅电路 为了获得单一频率的正弦波输出 应该有选频网络 选频网络往往和正反馈网络或放大电路合在一起 选频网络由R C和L C等电抗性元件组成 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名 6 2RC振荡器 6 2 1电路组成 RF和R3组成的负反馈支路没有选频作用 故只有依靠R1 C1和R2 C2组成的串并联网络来实现正反馈和选频作用 才能使电路产生振荡 文氏桥式振荡电路 集成运放是放大电路 RF和R3构成负反馈支路 Rl Cl和R2 C2组成串并联网络 构成正反馈支路 6 2 2RC网络的频率响应 谐振频率为 当R1 R2 C1 C2时 谐振角频率和谐振频率分别为 幅频特性 相频特性 当f f0 时的反馈系数 且与频率f0的大小无关 此时的相角 F 0 RC串并联网络的幅频特性和相频特性 当 6 2 3电路的振荡频率和起振条件 一 振荡频率根据相位平衡条件 当f f0时 反馈电压与输出电压同相 即电路满足相位平衡条件 其它频率不可能产生自激振荡 通过改变R或C的值可以实现振荡频率的调节 电路产生振荡的频率只能是 6 2 3电路的振荡频率和起振条件 二 起振条件 同相比例放大电路的电压放大倍数表达式为 A 1 RF R3 若满足起振条件 要求反馈电阻RF和R3的关系为 RF 2R3 电压放大倍数应满足 6 2 4负反馈支路的作用 RF和R3构成电压串联负反馈支路 调整RF值可以改变电路的放大倍数 使放大电路工作在线性区 减小波形失真 选用具有负温度系数的热敏电阻RF 可以克服温度和电源电压等参数变化对振荡幅度的影响 启振后 AF 1 输出幅度UO逐渐增大 RF上功耗加大 温度升高 因RF是负温度系数电阻 故阻值减小 于是放大倍数下降 使UO减小 从而使输出幅度保持稳定 相反 当UO减小时 RF的负反馈支路会使放大倍数增大 使UO保持稳定 从而实现了稳幅 例在文氏桥正弦波振荡电路中 若R1 R2 100 Cl C2 0 22 F R3 10k 求振荡频率以及满足振荡条件的RF值 解 RF 2R3 20k 由此可知 电路的振荡频率为7 23kHz 满足振荡条件的反馈电阻RF应大于20k 第七章直流稳压电源桥式全波整流电路 桥式全波整流输出电压波形 桥式全波整流电路及其简化表示法 输出电压的平均值 流过负载电阻RL的电流io的平均值Io 流经每个二极管的平均电流 桥式整流电容滤波 电容滤波输出电压波形 桥式整流电容滤波电路 电容滤波电路输出电压的平均值Uo的大小与电容C和负载RL的大小有关 空载 RL开路