工程师应该掌握的20个模拟电路

工程师应当掌握的20个模拟电路

对模拟电路的掌握分为三个层次。

初级层次是纯熟记住这二十个电路，清晰这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只

要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应当且可以记住这二十个基本模拟电路。

中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功

能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理措施;定性分析电路信

号的流向，相位变化;定性分析信号波形的।变化过程;定性理解电路输入输出阻抗的大小，信

号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有也许成长为电子产品和工业控制设备的杰出的

维修维护技师。

高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、

电路中信号电流或电压与电路参数的।关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频

率关系特性、电路中元器件参数的选择等。到达高级层次后，只要您乐意，受人尊敬的高薪

职业一一电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的।首选职业。

如下是20个基本模拟电路：

一、桥式整流电路

1M

X

1、桥式整流电路"

1.二极管H勺单向导电性：二极管的PN结加正向电压，处在导通状态;加反向电压，处在截止

状态。

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后来，其管压降为恒定值，硅管

为0.7V,错管0.5V

2.桥式整流电流流向过程：

当U2是正半周期时，一极管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，负我上得到了与u2正半周期相似H'、J电压;在u2的负半周，u2的实

际极性是下正上负，二极管Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截上，负载RL上的电流仍是自

上而卜.流过负载，负载上得到了与u2正半周期相似的电压。

3.计算:Vo,Io,二极管反向电玉

Uo=0.9U2,lo=0.9U2/RL,URM=J2U2

二、电源滤波器

电源滤波一电容滤波电源滤波一LC滤波

1.电源滤波IT'J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H勺电压也不会突变，使输出电压得以平滑，到达滤波的目

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步也向电容C充

电，充电时间常数为1充=（Ri〃RLC）^RiC,一般Ri〈〈RL,忽视Ri压降的影响，电容上

电压将随u2迅速上升，当3t=3口时，有u2=u0,此后u2低于uO,所有二极管截止，这

时电容C通过RL放电，放电忖间常数为RLC,放电时间慢,uO变化平缓。当3t=3t2时,u

2=u0,3t2后u2又变化到比u0大，又开始充电过程,u0迅速上升。3t=3t3时有u2=u

0,3t3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±

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所.LC滤波电路合用于电流较

大，规定电压脉动较小的场所，

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J2U2-0.9U2之间，输出电压H勺平均值取决于放电时间

常数的大小。

电容容量RLC叁（3-5）T/2其中T为交流电源电压的周期。实际中，常常深入近似为Uo

F.2U2整流管的最大反向峰值电压URM=J2U2,每个二极管口勺平均电流是负载电流的

二分之一。

三、信号滤波器

o-COOO

m

O

信号滤波3一带通

信号滤波4一带阻

R

信号滤波1一带阻（陷波器）

3,信号泄波器

1.信号滤波器的作用：把输入信号中不需要H勺信号成分衰减到足够小的程度，但同步必须让

有用信号顺利通过。

与电源滤波器的区别和相似点：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

图4-17微分电路图

由于t<0时，，而在t=0时，突变到，且在期间有：，相称于在RC串联电

路上接了•种恒压源，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。因此，即：输出电压产生了突变，从0V突跳到。

由于，因此电容充电极快。当时，有，则o故在期间内，电阻两端就输出一种正的

尖脉冲信号，如图4-18所示。

在时刻，又突变到0V,且在期间有：=0V,相称于将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。

由于，因此电容的放电过程极快。当时，有，使，故在期间，电阻两端就输出一种

负的尖脉冲信号，如图4-18所示。

图4-18微分电路的M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

zj\o

尖脉冲信号的用途十分广泛，在数字电路中常用作触发器口勺触发信号;在变流技术中常用

作可控硅的触发信号。

这种输出口勺尖脉冲波反应了输入矩形脉冲微分的成果，故称这种电路为微分电路。

微分电路应满足三个条件：①鼓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H勺电压③电路时间常数远不不小于脉冲宽度，即。

在图4-19所示甩路中，鼓励源为一矩形脉冲信号，响应是从电容两端取出的电压，即，

且电路时间常数不小于脉冲信号的脉宽，一般取。

由于时,，在t=0时刻忽然从0V上升届时.仍有.

故o在期间内，，此时为RC串联状态的零状态响应，即0

由于，因此电容充电极慢.当时，。电容尚未充电至稳态时，输入信号已经发生.了突

变，从忽然下降至0V。则在期间内，，此时为RC串联电路口勺零输入响应状态，即。

由于，因此电容从处开始放电。由于，放电进行得极慢，当电容电压尚未衰减届时，

又发生了突变并周而复始地进行。这样，色输出端就得到一种锯齿波信号，如图4-20所

不。

锯齿波信号在示波器、显示屏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，是对积分的成果，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电路时间常数远不小于脉冲宽度，即o

R

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)Jicdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时,Uc=Uo.随即C充电,由于RCNTk,充

电很慢,因此认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故

Uo=(1/c)ficdt=(1/RC)fUidt

微分：iF=iC=Cdui/dtUo=-iFR=-RCdui/dt

电阻和电容参数的选择：

五、共射极放大电路

1.三极管的构造,

三极管各极电流关系：le=lcn+lbn=lc+lblc=lcn+lcbo^Blb

lb=lbn-lcbo

放大条件：发射结正偏（不小于导通电压），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，保证二

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H勺变化转换成电压的变化。品体管V

具有放大作用，是放大器H勺关捱。必须保证管子工作在放大状态。电容C1C2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状况下，使交直流互相隔离互

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表达，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。Lo与信号源开路电压Us之比称为考虑信号源内阻时口勺电压放

大倍数,记作Aus,即Aus=Uo/USo根据输入回路可得Ui=Usri/(rs+ri),因此两者关系为

Aus=Auri/(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似，相位相差180。，并且输

出电压幅度比输入电压大。

3.静态工作点日勺计算：基极电流旧Q=UCC-UBE/Rb(UBE=0.6-0.8V取0.7V

UBE=0.1-0.3V取0.2V)集电极电流ICQ=8IBQ,UCEQ=UCC-ICQRCo

电压放大倍数的计算：输入电压Ui=lbrbe

输出电压Uo=-plbR'L(R'L=RcRL/Rc+RL)

电压放大倍数Au=--0R'i_/rbe=--0RcRL/rbe(Rc+RL)

六、分压偏置式共射极放大电路

1.元器件口勺作用：CE为旁通电容，交流短路R40RB1RB2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，常用作多种放大器的主放大级。

电压放大倍数：输入交流电压Ui=lbrbe输出交流电压为Uo=--le(RC〃RL)=--8lb(RC〃RL)

故得电压放大倍数Au=-B(RC〃RL)/rbe=-B

R'Urbe式中R'L=RC//RLrbe=rbb'+(1+

B)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似，相位相差180。，并口

输出电压帕度比输入电压大。

交流和直流等效c电路图：

RsrWrbeIrfTrce在nRL

上「『一

Rin_g3Ro

微变交流等效电路

2.电流串联负反馈过程分析：负反馈对参数日勺影响：RE的负反馈使得输出随输入的变化受

到克制，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Rj计算：Au=-3(RC//RL)/rbe=-3R'L/rbe源电压放大倍数

Aus=AuRi/(Rs+Ri)R=RB1〃RB2〃rbe

4.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li分别为

lo=lcRc/Rc+RI=BIhRc/Rc+RIli=lb(RR+rhe)/RR•式中RR=RR1//RR2,由此可■得

Ai=lo/li=BRBRc/(RB+rbe)(RC+RL)若满足RB»rbe,RL«Rc,则Ai=/

输入电阻Ri=Ui/li=RB〃rbe若RB»rbe,则Ri^rbe

输出电阻Ro=Uo/lo|us=o=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H勺状况，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=lbrbe+(1+3)lbRE,Uo仍为-BlbR'L,电压放大倍数将变为Au=Uo/Ui=-B

R'L/rbe+(1+B)RE,对比知放大倍数减小了，由于RE的自动调整作用，使得输出随输入

变化受到克制,导致Au减小。当(1+B)RE»rbe,则有Au-R'L/RE,与此同步,从b极看

去的输入电阻R'L(不包括Rb1Rb2)变为R'L=Ui/lb=rbe+(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、共集电极放大电路(射极跟随电路)

7,共集电极放大电路(射极跟随圈)

1.元器件H勺作用：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H勺输入级、输出级、中间缓冲级，功率放大

电路中，常作推挽输出级。

电压放大倍数：Uo=le(Re/7RL)=(1+B)lbR'eUi=lbrbe+Uo=lbrbe+(1+B)IbR'e

Au=(1+p)R'e/[rbe+(1+p)Re]

输入输出的信号电压相位关系：输出电压与输入电压同相。

交流和直流等效电路图：

电路H勺输入和输出阻抗特点：输入电阻高，输出电阻低。

2.电流串联负反馈过程分析；在输入电压Ui一定期，某种原因(如负载电阻变小)使输出

电流I。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U。减小,

使I。减小，从而克制了I。的增大。过程可表达为：

RL|->lot->Uff->Udl->Uol-loj

电流负反馈放大具有恒流源口勺性质。

负反馈对电路参数的影响：提高放大倍数H勺稳定性，稳定输出电流，展宽通频带，减小非线

性失真克制干扰噪声，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.静态工作点的计算：UB-RB2UCC/RB1+RB2ICQ^IEQ=UB-UBEQ/REIBQ=ICQ/

S,UCEQ=UCC-ICQRe

电压放大倍数日勺“•算：

Uo=le（RellRL）=（1+p）lbR'eUi=lbrbe+Uo=lbrbe+（1+B）IbR'e

Au=（1+p）R'e/[rbe+（1+p）R'e]

八、电路反馈框图

斗前向放大

反馈网络FgJ

1.反馈的概念：将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或所有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。

正负反馈及其判断措施：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，这种状况称为正反馈;反之，若输出量比没有反馈时变小了，即反馈信号减

弱了净输入信号，这种状况称为负反馈。一般采用“瞬时极性法”判断。措施如卜.：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，U。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展现的瞬时极性（用+或t表达升高,-

或I去达减少）；并确定从输出回路到输入回路H勺反馈信弓的瞬时极性;最终判断反饿信号的

作用是加强了还是减弱了净输入信号。使净输入信号加强H勺为正反馈，若是减弱则为负反

馈。

电流反馈和电压反馈及其判断措施：若反馈是对输出电压采样则称为电压反馈，若反馈是

对输出电流采样，则称为电流反馈。电压反馈日勺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。常用措施负载电阻短路法（亦称输出短路法）。措施是假设奖负

载电阻RL短路，也就是使输出电压为零。此时若本来是电压反馈，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，则本来的反馈是应当是电流反馈。

2.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体现式为Af=A/1+AF

3.负反馈对电路口勺放大增益，通频带，增益的稳定性，失真，输入和输出电阻口勺影响：提高闭

环放大倍数的稳定性，提高(1+AF)倍。展宽通频带，上限fHf增长1+AmF倍，下限fLf

减小1/1+AmF倍。减小非线性失真和克制干•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

9,二极—初压电路

1.稳压二极管I内特性曲线：

2.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稳压过程分析：当电流的增量Alz很大时(lzmin<klzmax),只引起很小的电压变化△

Uz,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，其管耗对应增大。必须对击穿后的

电流加以限制，与稳压管串联一种具有合适阻值的限流电阻。

十、串联稳压电源

厚联和吊电路

1.串联稳压电源的构成框图:

图6JO申联盟局压电路

2.每个元器件的作用：R3R4R5构成采样电路，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，基极电压能反应输出电压的变化，称为取样电压。电阻R2和稳压管D2

构成基准电路，这Q2发射极提供一种基准电压，R2为限流电阻，保证D2有一种合适的工

作电流。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，比投放大管口勺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，可以提高控制的敏捷度和输出电压的稳定性。Q1是调整管，它与

负载串联，因此称之为串联型线性稳压电路。调整管Q1受比较放大管口勺控制，工作在放大

状态，集射间相称于一种可变电阻，用来抵消输出电压的变化。

稳压过程分析：当负载RL不变，电压Ui减小时，输出电压U。有下降趋势，通过取样电阻

的分压使比较放大管口勺基极电位UB2下降，而比较放大管的发射极电压不变（UE2=UD2）,

因此UBE2也下降，于是比较放大管导通能力减弱，UC2升高，调整管导通能力增强，调整

D1集射之间的电阻RCE1减小，管压降UCE1下降，由于Uo=Ui-UCE1,因此使输出电压

U。上升，保证了U。基本不变，上述稳压过程表达如下：

Uil-Uol（下降趋势）一>UB21-*UBE21TUC2T（UBIT）-UCEUTU（T

当愉入电压减小时，稳压过程与上述过程相反

当输入电压Ui不变时，负载RL增大时，引起输出电压U。有坤长趋势，则电路产生下列调

整过程：

RLT—>UoT（上升趋势）-*UB2TTUBE2T—>UC2]（UBIJ.）—>UCEIT—»Uo[

当负载减小时，稳压过程相反。

3.输出电压计算:UB2=Uo(R2+R'P)/(R1+R2+RP)

Uo=UB2(R1+R2+RP)/R2+R'P=(UD2+UBE2)(R1+R2+RP)/(R2+R'P)式

中UD2为稳压管和稳压值，U3E2这Q2发射结电压

当RP调到最上端时，输出电压为最小值Uomin=(UD2+UBE2)(R1+R2+RP)/(R2+RP)

当RP调到最下端时，输出电压为最大值Uomax=(UD2+UBE2)(R1+R2+RP)

/R2=[1+(R1+RP)/R2](UD2+UBE2)

十一、差动放大电路

1.电路各元器件H勺作用：

电路的用途：克制零点漂移，处理静态工作点互相影响.

电路的特点：对称，两个三极管完全相似，外接电阻也相似。

2.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

同步变化。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，从而克制零

漂。

6%放大差模信号而克制共模信号：当差动放大器输入共模信号时，由于电路完全对称，两

管的极电位变化相似，因而输出电压uoc保持为零，这和静态时n勺输出成果完全同样。从而

克制共模信号。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日勺变化也是大小相等，极性相反。若某个管集电极电位升高AUc,则另一种管集电极电

位必然减少AUCo差动放大洪的差模电压放大倍等于构成该差动放大器W'J半边电路的电压

放大倍数。

3.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：

差…3f

共模4TO*o

单管的2倍单管的2倍

=2（心+小）=2（心+小）

2凡氏

十二、场效应管放大电路

场效应管是运用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，因此乂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）参与导电，故也叫单极型半导体三极管。它具

有很高H勺输入电阻，能满足高内阻信号源对放大电路和规定，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，制造工艺简朴，便了集成等特点。

转移特性和输出特性曲线:

工作符号特移特性输出特性

结构方式

N4jmA.

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场效应放大电路口勺特点：

1）场效应管是一种电压控制器件，即通过UGS控制ID

2）场效应管输入端几乎没有电流，因此其直流输入电阻和交流输入电阻都非常高。

5）3）由于场效应管是运用多数载流子导电的，因此，与双极性一:极管相比，具有噪声小,

受幅射口勺影响小、热稳定性很好并且存在零温度系数点等特性.

6）4）由于场效应管的构造对称，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，因此应用时比较以便灵活。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MOS管漏极和源极可以互换使用，NMOS管衬底连电路最低电位，

PMOS管衬底连电路最高电位。MOS管在使用时，常把衬底和源极连在一起，这时漏极、

源极不能互换。

7）场效应管H勺制造工艺简朴，有助于大规模集成。

由于MOS场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。

场效应管的跨导很小，当构成放大电路时，在相似的负载电阻下，电压放大倍数比双极型三

极管低。

3.场效应放大电路的应用场所：MOS管与结型管相比开关特性更好。结型场效应管重要用

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

Vcc

选假（带地）放人电路

1.每个元器件的作用：单调谐I可路带通放大器由两部分构成：一部分是以BJT或PET为关

键的放大镜部分;另一部分是由LC并联谐振回路完毕滤波作用，并且，放大器件与负载都与

振荡回路采用部分连接，以减小外界原因变化对选频特性的不良影响

选频放大电路H勺特点：高增益

2.特性频率的计完:f=fo=1/2nVLC

3.选频元件参数的选择:

4.幅频特性曲线

图5・2・28选舞放大器的H率《应

,）理想特性b）实际福性

十四、运算放大电路

记由故乂在一反相输入

运口放人冰一同相输入

理想运算放大器口勺概念：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。

详细指标有：

1）开环电压放大倍数Acd=8；

2）输入电阻加二叼兀二叼

3）输入偏置电流旧1=旧2=0;

4）失调电压UIO、失调电流II。以及它们的温飘均为零；

5）共模克制比KCMRR=8；

6）输出电阻追=0;

7）-3dB带宽fH=8；

8）无干扰、噪声。

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E在有限值之间变化，而集成

运放的Aod-*8,则uid=uod/Aod=0,但不是短路，故称为“虚短”由此得出u+gu-,上式

阐明集成运放工作在线性区时，两输入端电位近似相等。

运放的输入端H勺虚拟断路：由于集成运放时差模开环输入电阻rid-8,输入偏置电流旧七

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,上式阐明，流入集成运

放同相端和反相端的电流近似为零，因此称为“虚断”。

2.反相输入方式的运放电路的重要用途：把信号进行反向运算

输入电压与输出电压信号的相位关系是：输入电压H勺输出电压成比例关系，相位相反，当

R1=Rf=R时，输入电压与输出电压大小相等，相位相反，成为反相器。

3.同相输入方式下的增益体现式分别是:Auf=uo/ui=1+Rf/R1

输入阻抗分别是：rifFI+AFRd—g

输出阻抗分别是：rof=rod/1+AF^0

十五、差动输入运算放大电路

1.差分输入运算放大电路的特点：输出电压与运放两端口勺输入电压差成比例，能实现减法运

算。

用途：常用作减法运算以及测量放大器

2.输出信号电压与输入信号电压的关系式：

Uo=Uoi+Uo2=(1+R2/R1)[R4/(R3+R4)]ui2-UiiR2/R1

十六、电压比较器

iiuKtms

1.电压比较器的作用：比较两个或多种模拟量的大小，并将比蛟成果由输出状态反应出来。

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UYU+时，输出正向饱和电压，Uo=UOH(+Uom);当u->u+时，输出负向饱和电压,

Uo=UOL(-Uom)；当u-=u+时,UOL(Uo<UOH(状态不定)，仅此刻同相端和反相端可当

作“虚短路”。

2.比较器的输入-输出特性曲线图

3.怎样构成迟滞比较器：在单限比较器中引入止反馈，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.振荡电路的构成：放大电路，反馈网络，选频网络和稳幅环比

振荡电路的作用：RC振荡器一般工作在低频范困内，它口勺振荡频率为20Hz~200kHz.

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,

相位相似。可得自激振荡的条件为AF=1。包括两层含义：1反馈信号与输入信号大小相等,

即IAF|=1,称为幅度平衡条件;2反馈信号与输入信号相位相似，表达输入信号通过放大

电路产生的相移6A和反馈网络的相移＜bF之和为0,2兀，4英，…，2n~即6A+6F=±2n

n(n=0,1,2,3-),称为相位平衡条件。

2.RC电路阻抗与频率的关系曲线:

相位与频率口勺关系曲线:

图07.02.02幅频特性图图07.02.03相频特性图

3.RC振荡电路的相位条件分析：在3=SO=1/RC时，其相移。F=0,为了使振荡电路满足

相位条件＜bAF="A+6F=±2n兀，规定放大器口勺相移小A也应为0o(或360o)

振荡频率：fo=1/2iiRC

怎样选择元器件：一般选择反馈电阻Rf不小于约等于2R1O反馈电阻Rf用一种具有负温

度系数的热敏电阻替代，当输出电压幅值增长时，流过Rf的电流也会增长，成果热敏电阻

Rf减小，放大器增益下降，从而使输出电压幅值下降。也可用一种正温度系数的热敏电阻替

代R1稳幅。

十八、LC振荡电路

ur

Io

RL1Q

pO

cQ

pqL

-o

R2l

=

一

・LC振荡电路

1.振荡相位条件分析：相位平衡条件：由于谐振频率f。处，LC回路的谐振阻抗是纯电阻性,

因此集电极输出信号与基极H勺相位差为180。，即小A=180。;为了满足相位平衡条件，变压

器初次级之间H勺同名端必须对的连接。电路振荡时，f=fo,LC向路的谐振阻抗是纯阳性，反

馈信号与输出电压极性相反，即eF=180o。于是6A+6F=360o,保证了电路的正反馈，满

足振荡口勺相位平衡条件。

2.直流等效电路图和交流等效电路图

3.振荡频率计算：Gfo=1/2n3LC

十九、石英晶体振荡电路

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,

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。

石英晶体的等效电路:

3.石英晶体振动器的振荡频率：串联谐振频率fs=1/2HLC串联谐振的等效阻抗最小近似为

R,呈纯阻性，是一种很小的电阻。

并联谐振频率fP=1/2nVLCCo/C+Co=1/2nVLC*71+C/Co=fs*J1+C/Co.一般Co»C,

因此fP与fs非常靠近，当f<fs,两条支路口勺容抗起重要作用，电路展现容性;伴随频率增长,

容抗逐渐减小，当f=fs时，LC串联谐振,Zo=R,展现电阻性;当f>fs时，LC支路展现感性;当

f>fP时，Co支路起重要作用，电路又展现容性。

并联型石英晶体振荡电路，晶体在电路中起种电感作用，它与C1,C2构成电容反馈式振

荡电路。fo=1/2nVLC(Co+C')/(+Co+C')1/2nJLC*J1+C/Co+C'式中C'=(C1*C2)/

(C1+C2)

二十、功率放大电路

功率放入电路

1.乙类功率放大器的工作过程：两只晶体管轮番工作，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，如同一推一挽，在负载

上合成完整的信号波形。选择两个特性一致的管子，使之都工作在乙类状态，构成乙类互补

对称功放，其中一种工作在正弦信号正半周，另一种管子工作在正弦信号负半周。在负载上

得到一种完整日勺正弦波。

交越失真：三极管输入特性曲线有一段死区，并且死区附近非线性又比较严重，两管H勺

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.当输入信号不不小于启动

电压时，两管都截止，两管电流均为零，无输出信号;在刚在不小于•启动电压的很小范围内,

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口勺失真称为交越

失真。

复合三极管的复合规则：

1）复合管的极性取决于第•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B2,则复合管I内电流放大系数B=B1*B2。

4）同型复合管和异型复合管发射结等效电阻差异很大，异型凝合管发射结等效电阻就是第

••只三极管的等效电阻。

3.甲乙类功率放大器口勺工作原理分析：分别给两只晶体管口勺发射结加合适时正向基极偏压,

让两只晶体管各有一种较小的电流ICQ流过。常常采用三极管，两电阻构成的UBE倍压电

路为两管提供所需偏压。

自举过程分析：

甲类功率放大器的特点：输出信号失真较小，效率低于50%

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

一、技术阐明：输入交流电压220vV0.5A。

输出电压5V和持续可调电压1.5V〜30V/1.5A两组直流。

二、制作阐明：

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和调整电压用的电位器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.电压调整的三端稳压集成块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

vcc

P00

P01

P02

黑

P05

P06

P07

P2

P2

P2

P2

P2

P2

P2

AT89C51

接PL7（U1的8脚）

时钟闹铃控制电路

阐明：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测者，左下角是第1脚，逆时针

方向依次是2.3.4.5.6.7.8.9.10.1L12脚。2.假如是单个的数码管或两位•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似时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杈连接导线），连接在电阻R5〜R13上，公共控制引脚分别连

接到三极管Q1到Q4的发射极上。3JTJ40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，控制启动时间届时，继电器得电，开关k1闭合去控制对应设备启动;控制停

止时间届时，继电器断电，开关k1断开去控制对应设备停止。详细控制对象由制作者确定，如

电灯、电饭煲等等。

阐明：本图为数码管是二位一体的共阴极时口勺电路图。将每个二位一体的数码管的16

脚和11脚共四个引脚（对应四个数字日勺a段）连接在一起后接到电阻R5的右端。数码管中

数字H勺其他各段（b,c,d,e,f,g,dp）连接措施依此类推。其他注意事项见四位共阳极LEDH勺

时钟闹钟控制器制作的阐明。

时钟一闹钟•时间控制器调整措施

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、调整措施：多种参数调整设定措施：

第一步：按“功能”键，选择功能1,进入调整状态；

第二步：反复按“参数”诞，选择要调整的参数代码（左第一、二位）从0开始依次循

环增长1.2.3.……E、F、10再回到0。

第三步：按“增长”键或“减少”键，对应代码项目（如代码1表达调整的对象是时钟

显示H勺小时值）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00〜23）循环

增长或减少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。反复第二、三

步，设置完所需参数。

第三步：按“功能”键，显示代码“0”结束调整参数状态，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。

阐明：1.设定期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。

附录三、广告彩灯制作

阐明:

1.每个8050三极管可以驱动十二个到二十四个发光二极管。假如Q1.Q2改成9013,

则驱动的发光二极管数量减半。只有相似发光电压(不一样颜色的发光电压一般不一样)

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，体现设计者H勺意图。

2.彩灯闪烁的周期是:T=0.7X(R1+R3)XC2+0.7X(R2+R4)XC1根据闪烁快慢规定选

择R1,R2,R3,R4,C1,C2的参数。调整电位器R1.R2的大小，可以变化闪烁速度。

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

应当串入一种2.2〜27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

及使用以便等长处，目前交流调压器多采用可控硅调压器。这里简介一台电路简朴、装

置轻易、控制以便打勺可控硅交流调压器，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)这台调压器欧J输出功率达100W,一般家用电器都能

使用。

1.电路原理：电路图如下

可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分构成，其口路原里图如下图所示。

从图中可知，二极管D1—D4构成桥式整流电路，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D1一

D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一种脉动直流电压，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到达单结晶体管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Rje、b1结和R2迅速放电，成果在R2上获得一种尖脉冲。这个脉冲

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

般不不小于1V,因此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

调压器口勺调整电位器选用阻值为470KQ的WH114-1型合成破膜电位器，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，其他日勺都用功率为1/8W

B勺碳膜电阻。D1-D4选用反向击穿电压不小于300V、最大整流电流不小于0.3A日勺硅整流

二极管，如2cz21B、2CZ83E.2DP3B等。SCR选用正向与反向电压不小于300V、额定

平均电流不小于1A时可控硅整流器件，如国产3CT系列。

附录五、电源欠压过压报警保护器

一、名称：电源欠压过压报警保护器

二、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。

三、电路图：

四、原理阐明：

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Y1C、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。

五、调试措施：

第一步当输入电源电压为250V时，调整W1使得Y1A输出刚好由低电平转为高电平，

第二步当输入电压为180V时调整W2使得Y1B的输出由高电平转为低电平。

六、元件表

名称型号规格数量名称型号规格数量

集成块74LS001电阻68K1

三极管9013110K1

二极管1N4001