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工程师应该掌握的20个模拟电路(整理).doc
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工程师应该掌握的20个模拟电路(整理).doc
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工程师应该掌握的 20 个模拟电路
对模拟电路的掌握分为三个层次。
初级层次是熟练记住这二十个电路,清楚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该且能够记住这二十个根本模拟电路。
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方法;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;定性了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,您极有可能成长为电子产品和工业控制设备
的出色的维修维护技师。
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、
电路号电流或电压与电路参数的关系、电路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。达到高级层次后,只要您愿意,受人尊敬的高薪职
业――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。
以下是 个根本模拟电路:
一、桥式整流电路
二极管的单向导电性:二极管的 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
理想开关模型和恒压降模型:
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理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为 ,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 ,锗管
桥式整流电流流向过程:
当 是正半周期时,二极管 和 导通;而夺极管 和 截止,负载
是
的电流是自上而下流过负载,负载上得到了与 正半周期一样的电压;在 的负半周,
的实际极性是下正上负,二极管 和 导通而 和 截止,负载
上的电
流仍是自上而下流过负载,负载上得到了与 正半周期一样的电压。
计算:,,二极管反向电压
,
,
二、电源滤波器
电源滤波的过程分析:电源滤波是在负载
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
时,当电源供电时,向负载提供电流的同时也向电容 充
电,充电时间常数为
充
〔
〕≈,一般 〈〈
,
忽略 压降的影响,电容上
电压将随 迅速上升,当
时,有 ,此后 低于 ,所有二极管截
止,这时电容 通过
放电,放电时间常数为
,放电时间慢, 变化平缓。当
时,,
后 又变化到比 大,又开始充电过程, 迅速上升。
时有 ,
后,电容通过
放电。如此反复,周期性充放电。由于电容
的储能作用,
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。 滤
波电路适用于电流较大,要求电压脉动较小的场合。
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 在√
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
〔〕! 其中 ! 为交流电源电压的周期。实际中,经常进一步近似为
"
整流管的最大反向峰值电压
,每个二极管的平均电流是负载电流的
一半。
三、信号滤波器
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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一样点:两者区别为:信号滤波器用来过滤信号,其通带是一定的
频率围,而电源滤波器那么是用来滤除交流成分,使直流通过,从而保持输出电压稳定;
交流电源那么是只允许某一特定的频率通过。
一样点:都是用电路的幅频特性来工作。
串联和并联电路的阻抗计算:串联时,电路阻抗为 #$%&'(')$%&()
并联时电路阻抗为 #%&$%)考滤到实际中,常有 **,所以有 #"
幅频关系和相频关系曲线:
画出通频带曲线:
计算谐振频率:+,
四、微分电路和积分电路
电路的作用:
-积分电路:
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.延迟、定时、时钟
/低通滤波
0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。
1微分电路:
.提取脉冲前沿
/高通滤波
0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。
与滤波器的区别和一样点:原理一样,应用场合不同。
微分和积分电路电压变化过程分析,在图 ( 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 (微分电路图
2222因为 * 时,,而在 时,突变到,且在 ** 期间有:,相当于在 串联
电路上接了一个恒压源,这实际上就是 串联电路的零状态响应:。由于,那么由图 (
电路可知。所以,即:输出电压产生了突变,从 突跳到。
2222因为,所以电容充电极快。当时,有,那么。故在期间,电阻两端就输出一个正的尖脉
冲信号,如图 (3 所示。
2222在时刻,又突变到 ,且在期间有:,相当于将 串联电路短接,这实际上
就是 串联电路的零输入响应状态:。
2222由于时,,故。
2222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 (3 所示。
图 (3微分电路的
与
4
波形
由于为一周期性的矩形脉冲波信号,那么也就为同一周期正负尖脉冲波信号,如图 (
3 所示。
2222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。
2222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。
2222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。
4 / 30
2在图 ( 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。
2222因为时,,在 时刻突然从 上升到时,仍有,
2222故。在期间,,此时为 串联状态的零状态响应,即。
2222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 。那么在期间,,此时为 串联电路的零输入响应状态,即。
2222由于,所以电容从处开始放电。因为,放电进展得极慢,当电容电压还未衰减到时,又
发生了突变并周而复始地进展。这样,在输出端就得到一个锯齿波信号,如图 ( 所示。
2222锯齿波信号在示波器、显示器等电子设备中作扫描电压。
2222由图 ( 波形可知:假设越大,充、放进展得越缓慢,锯齿波信号的线性就越好。
2222从图 ( 波形还可看出,是对积分的结果,故称这种电路为积分电路。
2222 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。
22222图 (积分电路图
画出变化波形图
计算:时间常数:
电压变化方程:
积分:0&)50,因 $,当 时,0随后 充电,由于
6!7,充电很慢,所以认为 0,即 0,故
&0)50&)5
微分:
8
(
8
(
电阻和电容参数的选择:
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