电子工程师应该掌握的20个模拟电路的详细分析与解答资料

1、子工程师应该掌握 的 20 个模拟 电路的 详细分析与解答电子工程师应该掌握的 20个模拟电路的详细分析及参考答案桥式整流电路IN TF1VoL侨式整流电路1.1二极管的单向导电性：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。1.2伏安特性曲线;si1.3理想开关模型和恒压降模型：理想开关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,错管0.5 V2.1桥式整流电流流向过程：当u 2是正半周期时，二极管 Vd1和Vd3导通；而二极管Vd2和V

2、d4截止，负 载R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 Vd2和Vd4导通而Vd1 和Vd3截止，负载R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。3.1计算:Vo,Io,二极管反向电压.Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/Rl,Ur帝，2 U 21.1 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。1.2 波形形成过程：输出端接负载 R时，当电源供电时，向负载提

3、供电流的同 时也向电容C充电，充电时间常数为充=(Ri /RC) =RiC,一般RiR,忽略 Ri压降的影响，电容上电压将随 u 2迅速上升，当t二坟1时，有u 2=u 0,止匕 后u 2低于u 0 ,所有二极管截止，这时电容 C通过R放电，放电时间常数为 RC,放电时间慢，u 0变化平缓。当t=扰2时，u 2=u 0, 挑2后口 2又变化到 比u 0大，又开始充电过程，u 0迅速上升。3 1=313时有口 2 = u 0, CDt3后， 电容通过R放电。如此反复，周期Tt充放电。由于电容 C的储能作用，R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，

4、要求电压脉动较小的场合。2.1 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V2U 20.9U 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RC呈(35) 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-1.25整流管的最大反向峰值电压 U=，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wiooo inO信早油波3一带H信号滤波4 一带阻KRT0O800信号滤波1 一带阻(的波楷)信号犍波1 一带通3.信号滤波器1.1 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。1.

5、2 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 M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。2.1 LC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尸R+j(L-1/ coC)并联时电路阻抗为Z=1/jC/ (R+j wL)=1田产”考滤到实际中，常有R<“L,所以有Z= 阻E出 刖心上)2.2幅频关系和相频关系曲线：四.微分电路和积分电路也读介电路b根分电监4、散分和分电脐1.1电路的作用：微分电路：1 .提取脉冲前沿

6、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。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。2.1微分和积分电路电压变化过程分析微分电路：在图4-17所示电路中，激励源4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Co11o图4-17微分电路图因为t<0时，曲而在t = 0 时，突变到小，且在0< t < t1 期 间有：匕.又，相当于在R

7、C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：项）=%网”。由于吃则由图4-17电路可知 所以即：输出电压产生了突变，从0 V突跳到内。因为二宿，所以电容充电极快。当匚生时，有货力力，则I仔片"。故 在kg6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“片时刻，又突变到0 V,且在£<，<为期间有：父=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'7时，如（GK|,故匕附曲J。因为=木，所以电容的放电过程极快。当f=3c时，有但使附印，故在4 叱。期间，电阻两端就输出一个

8、负的尖脉冲信号，如图 4-18图4-18微分电路的u与uo波形由于k为一周期性的矩形脉冲波信号，则 取也就为同一周期正负尖脉冲波 信 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 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： 激励必须为一周期性的矩形脉冲； 响应必须是从电阻两端取出的电压； 电路时间常数远小于脉冲宽度，即积分电路：在图4-19所示电路中，激励源4为一矩形脉冲信号，响应是从电容两端取 出的电压，即也上，且电路时间常数大于脉冲信号的脉宽，通常取 厂】口目。|因

9、为5L时，在t =0时刻M突然从0 V上升到9时，仍有 卜二F,|在期间内，&-又|,此时为RC串联状态的零状态响应，即工由于1口气，所以电容充电极慢。当f吟时，G = g"。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，-0。此时为RC串联电路的零输入响应状态，即 范由于此代卜网门，所以电容从4塔处开始放电。因为£=1。3。=丫 放 电进行得极慢，当电容电压还未衰减到时，呢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

10、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，”是对工积分的结果，故称这种电路为积分 电路。RC积分电路应满足三个条件：M为一周期性的矩形波； 输出电压是从电容两端取出；电路时间常数远大于脉冲宽度，即9*4十图4-19积分电路图图卜13救分电路的%与弋波形2.2画出变化波形图04-20积分槛加凯龊3.1 计算：时间常数：RC3.2 电压变化方程：微分：i F=i c=Cdui/dtUo=iFR=RCdui/dt积分：Uo=Uc=(1/C) / icdt,因 Ui=UR+Uo,S t=to 时，Uc=Uo.随后 C充电，由于ROTk,充电很慢，所以认为Ui=

11、UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c) /icdt=(1/RC) /Uidt3.3 电阻和电容参数的选择：五.共射极放大电路1.1三极管的结构,1.2三极管各极电流关系：Ie=Icn+Ibn=Ic+IbIc=Icn+IcboIb =Ibn-Icbo1.4放大条件：发射结正偏（大于导通电压），集电极反向偏置2.1 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

12、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。2.2 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。2.3 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/U&根据输入回路可得Ui=Us ri/（r s+门），因此二者关系为 Aus=Au门/（r s+门）2.4 输入输出的信号

13、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180°,并且输出电压幅度比输入电压大。2.5 交流和直流等效电路图：3.1静态工作点的计算：基极电流 I BFLC-UBE/Rb （ Um0.60.8V取0.7VUBe=0.10.3V 取 0.2V）集电极电流 IcF 3 bq, UCe=UC（-I cdRCo3.2电压放大倍数的计算：输入电压 Ui=I bbe输出电压 U°= - BIbR、L（R、L=RcR/Rc+RL）电压放大倍数 Au=-贝'L/r be=-部R/r be（Rc+R）六.分压偏置式共射极放大电路%分他一置式跳射极放大也功1.1 元器件

14、的作用：C3为旁通电容，交流短路R。RbiRB2为基极偏置电阻，作用是 为基极提供合适的偏置电流。1.2 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。1.3 电压放大倍数：输入交流电压 Ui=I bbe输出交流电压为Uo= -Ic(R C/ R)=-3b(Rc/ R)故得电压放大倍数 Au=- 4Rc/ R)/r be=- 贝"r be式中 R'l= Rc/ R rbeTbb，+(1+ 326mV/I eq1.4 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180°,并且输出电压幅度比输入电压大。1.5

15、交流和直流等效电路图：R.i_|_ePi微变交睛等抽电路2.1 电流串联负反馈过程分析：负反馈对参数的影响：R4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。2.2 静态工作点的计算：Ub=R2UC/(R B1+R2) I C产 I EQ=U-UBE(/RE UCegfUI cdRc+R)2.3 电压放大倍数的计算：Au=- 4Rc/ R)/r be=-贝、l/be源电压放大倍数 Aus=AuRi/(Rs+Ri) Ri=R b" R2/ rbe4.1受控源等效电路分析电流放大倍数Ai 流过RL的电流Io和输入电流Ii分别为Io=IcRc/Rc+Rl=B IbR

16、c/Rc+R Ii=Ib(RB+rb/RB式中 Rb=Rbi/RL,由此可得Ai=Io/Ii= B RbRc/(Rb+3)(Rc+Rl)若满足 Rb>>m,Rl<<Rc则 Ai = 0 输入电阻 Ri=Ui/Ii=RB/ rbe若 R>>rbe,则 Ri/be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, 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 R,此时直流 通路不变，静态点不变，Ui=I

17、bbe+(1+ B )IbR E,Uo仍为-B IbR'L,电压放大倍数将 变为Au=Uo/Ui=- B R'L/rbe+(1+ 0 )Re,对比知放大倍数减小了，因为 R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+B)RE>>be,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=r be+(1+B )Re,即射极电阻RE折合到基极支路应扩大(1+B)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

18、极放大电路(射极跟随电路)K 共集电极放大电路(射板跟随等)1.1 元器件的作用：R2为反馈电阻，能稳定静态工作点。1.2 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。1.3 电压放大倍数：Uo=Ie(Re/R)=(1+ ftIbR'e Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+ 份 IbR'eAu=(1+ 份R'e/rbe+(1+ B)R'e1.4 输入输出的信号电压相位关系：输出电压与输入电压同相。1.5 交流和直流等效电路图：1.6电路的输入和输出阻抗特点：输入电阻高，输出电阻低。2.1 电流串

19、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：RLJ -Io UfUdJ - UoJ - Io，电流负反馈放大具有恒流源的性质。2.2 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。3.1 静态工作点的计算：UB FB2UC(/Rbi+FB2 I c4 I egfU-Ubec/Re I bgfIcc/ P,UcE=U

20、be-I ocRe3.2 电压放大倍数的计算：Uo=Ie(Re / R)=(1+ 0)IbR'e UiFIbrbe+Uo=Ibrbe+(1+ ) IbR'eAu=(1+ 份R'e/rbe+(1+ B)R'e八.电路反馈框图1.1 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。1.2 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

21、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T表示升高，-或J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。1.3 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

22、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）。方法是假设将负载电阻 R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。2.1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+AF3.1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，

23、提高（1+AF）倍。展宽通频带，上限 “增 加1+AmF®,下限fLf减小1/1+AmF®。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O以邢管依电路1.1稳压二极管的特性曲线：2.1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。3.1稳压过程分析：当电流的增量A Iz很大时(Izmin<I<Izmax

24、 )，只引起很小 的电压变化AUz,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.串联稳压电源廖联电蹈1.1串联稳压电源的组成框图:图印加审联里凝压电瞪Uc2.1 每个元器件的作用：R3R4R5&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，为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

25、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。2.2 稳压过程分析：当负载 R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=LD2）,因此UBE2也下降，于是比较放

26、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 的日减小，管压降UCei下 降，由于Uo=Ui-UcEi,所以使卒&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 J-UoJ （下降趋势）一 UU 一 UBe2, 一 UM （UbiT ） 一UCeiJ - UoT 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R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：R T - UoT (上升趋势)-UB2 T - ube2 T -比 J (Ubi J)- lceiT f UoJ 当负载减小时，稳压过程相反。3.

27、1 输出电压计算：UB2=Uo(R2+RP)/(R1+R2+Rp)Uo=U2(R1+R2+R/R2+R'p=(Ud2+LBe(R1+R2+R)/(R2+R' p)式中 52为稳压管和稳压值，LBE2这Q2发射结电压当贷调到最上端时，输出电压为最小值Uomin= (UD2+LBE2)(R1+R2+R /(R2+R)当贷调到最下端时，输出电压为最大值Uomax=(UD2+IBE2) (R1+R2+R/R2=1+(R1+Rp)/R2(U D2+LBE2)一.差动放大电路1.1 电路各元器件的作用：1.2 电路的用途：抑制零点漂移，解决静态工作点相互影响。1.3 电路的特点：对称，两个

28、三极管完全相同，外接电阻也相同2.1 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。2.2 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A Uc,则另一个管集电极电位必然降低A Ud差动 放大器的差模电压放大倍等于组成该差

29、动放大器的半边电路的电压放大倍数。3.1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:"1自卜 ：-C华 ， O-.输出方式双出负我RlRl减半展模儿一伙上;一关模4->or）d单管的2倍，（，=2（心十二）4 i.而/<. tz T7 凡.=Kj+才©氏6J-k单出Rl不变队比/ 人）2%十0单管的2倍=2（心十大）凡2«c十二.场效应管放大电路Vcc47K2K U7uF场效应首放大电骼1.1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

30、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。1.2转移特性和输出特性曲线：特移牡性符号方式耗尽型 增强型 耗尽型MOS管 P沟道MOS管2.1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I D2）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、_. M °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

31、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MO第漏极和源极可以互换使用,NMO管衬底连电路最低电位，PMOS;衬底连电路最高电位。MO箔在使用时， 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MOSg效应管的输入电阻可高达1015Q ,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

32、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。3.1场效应放大电路的应用场合：MOST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）放大电路选抻（带遁：放入电踣 1.1 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1.2 选频放大电路的特点：高增益2.1 特征频率的计算：f=fo=1/2 &quo

33、t; LC2.2 选频元件参数的选择：3.1幅频特性曲线射b）立）黑艘势性实瞭密性十四.运算放大电路辽V收上需一反相输入达讣改人桃一同小范人1.1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 AodR°2）输入电阻门d=°°；r匕=00；3）输入偏置电流IB1=IB2=0；4）失调电压U。、失调电流Iio以及它们的温飘均为零；5）共模抑制比 Kcmr=oo；6）输出电阻r0d=0；7） -3dB 带宽 fH=8；8）无干扰、噪声。1.2 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

34、值 之间变化，而集成运放的 AocH°°,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1.3 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峰 -8,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”。2.1 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2.2 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

35、入电压与输出电压大小相等，相位相反，成为反 相器。3.1 同相输入方式下的增益表达式分别是：Auf=u o/Ui=1+Rf/R13.2 输入阻抗分别是：r if =（1+AF）r id -oo3.3 输出阻抗分别是:r of=rod/1+AK0十五.差动输入运算放大电路1.1 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。1.2 用途：常用作减法运算以及测量放大器2.1输出信号电压与输入信号电压的关系式：Uo=Uoi+Uo2=(l+R2/R1)R4/(R3+R4)u i2-un R2/R1十六.电压比较器Vo|，压出转眼1.1 电压比较器的作用,;比向两个

36、标多个模拟量的大小，并将比较结果由输出状 态反映出来。1.2 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=U(+Uom);当u->u+时，输 出负向饱和电压，Uo=UUom);当u-=u+时，UOlUoUOh (状态不定)，仅此 刻同相端和反相端可看成“虚短路”。2.1比较器的输入-输出特性曲线图仙3.1 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1.1 振荡电路的组成：放大电路，反馈网络，选频网络和稳幅环节。1.

37、2 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20Hz200kHz.1.3 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I AFI =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小a和反馈网络的相移"之和为0, 2兀，4兀，2门兀，即狐+加=±2门兀何=0,1,2,3），称为相位平衡 条件。2.1 RC电路阻抗与频率的关系曲线 F'E 叱前我电峰第杭科"曲筑2.2 相位与频

38、率的关系曲线:图07jO,02幅频特性图图（7J）2,03相频特性图3.1 RC振荡电路的相位条件分析：在=coo=1/RC时，其相移如=0,为了使振荡 电路满足相位条件小人k板+加=±2口冗,要求放大器的相移小a也应为0o（或360°）3.2 振荡频率:fo=1/2 ttRC3.3 如何选择元器件：一般选择反馈电阻Rf大于约等于2R。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振荡电路振药电路4 Til

39、l1.1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180°,即小A=18d;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，即小 F=180°o于是4A+肝=36可保证了电路的正反馈，满足振荡的相位平衡条件。2.1直流等效电路图和交流等效电路图3.1振荡频率计算：f=f°=1/2 ttVLC十九.石英晶体振荡电路1.1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

40、，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。1.21.3石英晶体的特性曲线：石英晶体的等效电路：2.1石英晶体振动器的特点：有很高的频率稳定性。3.1石英晶体振动器的振荡频率：串联谐振频率fs=1/2 ttLC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=1/2 ttVLCCo/C+Co=1/2tMLCV 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

41、；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=1/2 ttVLC(Co+C')/(+Co+C')1/2 兀，LCV 1+C/Co+C式 中 C'= (C1*C2 / (C1+C2二十.功率放大电路功率胜人山脩1.1 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

42、 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。1.2 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。2.1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B 1但

43、，则复合管的电流放大系数B=例*但。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。3.1 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 1。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。3.2 自举过程分析：3.3 甲类功率放大器的特点：输出信号失真较小，效率低于 50%3.4 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、稳压电源制作电路除压电源制作一、技术说明：输入交流电压220vV 0

44、.5A。输出电压5V和连续可调电压1.5V30V/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、时钟一闹铃一控制电路 制作FRJ. 1ki-a c-7成少h-OO将增加R】$Y t>-野裁数“ 功接Pl.73315Ah.'MUIUH 苴用揭四位一体12彩的M首时钟闹跨控制电路7J S -7- 4 i > 1- O , -、

45、7 ; i I二 r T-fcn- p p p p p p pATOC51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 R5R13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

46、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。5?器器物SE铲&而X2溢时钟周等控制电路E需器9器M 一臂羡配器WF2QATSQCI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

47、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，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0023）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

48、，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。参数 代码参数说明取值范阚参数代码参敷说明取值范围1时间调节小时00-23D时间控制2起点小时0-24 J2时间调节分柳00-59E时间控制2起七分钟。593闹告1 小时00-21F时间控制20点小时0344闹静1 分钟00-w5910时间控制2终点分钟0T9S闹管2 小时0-24|时间控制:起点小时L246闹锌1 分钟05912时间控制3起点分钟0 - 597闹斡3 小时02413时同控制m终点小时0-248闹钟3 分钟0 Tg14时间控制彳终点分钟0-509时间控制1起点小时074A

49、时间控制1起点分钟。59H时间控制1终点小时0*24C时间控制1终点分钟。59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。47 cur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=0.7X(R1+R3)XC2+0.7X(R2+R4)XC1 根据闪烁快慢要求选择R1,R2,R3,R4,C1,C

50、2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2.227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ioovy 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

51、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

52、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470KQ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300M额定

53、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附录六、过压欠压报警器制作说明1、名称：电源欠压过压报警保护器2、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。3、电路图：4、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Y1CC 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。5、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