本文总结了模拟电子技术的基础知识,包括半导体器件、基本放大电路、模拟集成电路、负反馈放大电路以及波形产生与信号转换电路等内容。重点讨论了PN结的工作原理、晶体管的放大区、集成运放的应用、负反馈对放大电路性能的影响以及直流稳压电源的组成和工作原理。
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对于放大电路,所谓闭环是指(输出与输入之间有反馈通路)。
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在输入量不变的情况下,若引入反馈后(净输入量增大),则说明引入的反馈是正反馈。
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反馈深度是指负反馈的增益Af=A/(1+AF),其中(1+AF)为开环放大倍数与闭环放大倍数之比,反映了反馈对放大电路的影响程度,被称为反馈深度,A是开环放大倍数,F是反馈系数
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深度负反馈采用闭环增益近似为反馈系数的倒数,也就是输入量接近反馈量,即1+AF远大于1,Af≈1/F。
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一般反馈网络是由无源器件构成,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。
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Af<A,引入的是负反馈,Af > A,引入的是正反馈
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直流负反馈在电路中的主要作用是(稳定静态工作点)。
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引入交流负反馈的目的是(改善放大电路的动态性能)
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负反馈有哪些组态?应该如何判断?输出短路法
电压串联负反馈,电压并联负反馈,电流串联负反馈和电流并联负反馈。
判断电流电压:使输出电阻RL两端电压为0,若反馈仍存在为电压负反馈,反之为电流负反馈
判断串联并联:反馈信号与输入信号以电压相加减的形式出现在输入端为串联反馈(一般接到放大器的两个不同输入端);反馈信号与输入信号以电流相加减的形式出现在输入端为*并联反馈(一般接到放大器的同一输入端)
正负判别(瞬时极性法):断开反馈支路,输入信号与反馈信号从同一输入端进入放大器
若瞬时极性相同为正反馈,相反为负反馈;输入信号与反馈信号从不同输入端进入放大器,若瞬时极性相同为负反馈,相反为正反馈。
三极管放大电路的瞬时极性
运放分析
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实现电压-电流转换,应该引入(电流串联)负反馈。
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要稳定输出电压,必须引电压负反馈。
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电压串联负反馈:电压放大
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电压并联负反馈:电流转换成电压
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电流串联负反馈:电压转换成电流
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电流并联负反馈:电流放大。
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深度负反馈的放大倍数分析:虚短虚断
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要实现输入电阻高、输出电压稳定,应该引入(电压串联)负反馈。
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负反馈对放大电路性能的影响:
1、提高闭环放大倍数的稳定性:牺牲放大倍数
2、改善输入电阻和输出电阻:串联负反馈增大输入电阻,减轻输入电压源负担;并联负反馈减小了输入电阻,减轻输入电流源负担;电压负反馈减小输出电阻,稳定输出电压;电流负反馈增大输出电阻,稳定输出电流。
3、展宽通频带
4、减少非线性失真和抑制环内干扰,对外来噪声无能为力
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多级放大电路中,反馈过深,可能带来自激振荡(三级或三级以上)
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消除自激振荡的出发点:破坏幅值平衡条件或破坏相位平衡条件。最常的方法是频率补偿法。
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为了使运放工作于线性状态,应(引入深度负反馈)。
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要实现Au= -50,应选用(反相)比例运算电路。
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对于基本积分电路,当其输入为方波时,其输出电压波形为(三角波)。
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由运放组成的对数和反对数运算电路,下列说法正确的是( A)。
A.都属于线性运算电路
B.都属于非线性运算电路
C.都处于正反馈工作状态
D.都处于是开环工作状态
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有源低通滤波电路的通带放大倍数可以大于1。
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带通滤波电路可以由(低通滤波电路和高通滤波电路串联)组成。
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理想运放工作在
线性区
的条件:电路中有负反馈;理想运放工作在
非线性区
的条件:运放处于开环或正反馈。
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为什么反相比例的输入电阻不高?
利用放大器的虚短路原理,可以列出电路方程。
我们设输入端电压u1接的输入电阻是r1,输出端电压u0反馈回来,接到r1的电阻是r2,那么u0=-u1
r2/r1从这个式子可以看到要想|u0|很大,那么r1必须很小。所以反向比例运算电路输入电阻很小,是
为了能有很大的输出电压*。
反相求和电路
同相求和电路
除输出极性不同之外,反向求和电路基本没有共模输入,输出精度高;
但是同向求和电路有共模输入,输出精度必然受共模输入影响;
所以,同样运放,同向求和电路
输出精度
低于反向求和电路。
同时在运放电路中,同相求和电路的
输入阻抗
高,对前面电路的影响小。
缺点:
(1)只有当ui>0时,电路才能正常工作;
(2)运算精度受温度影响;
(3)小信号时运算误差大。
改进:
减小Is对运算关系的影响,比如采用集成对数运算电路。
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指数运算电路
注意:由运放组成的对数和反对数运算电路*都属于线性运算电路 *。
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有源RC滤波器:如果
只用无源器件,
如R、L、C组成滤波器,称为无源滤波器;
在无源滤波的基础上
,如果
加入有源器件
,如集成运放,
并引入深度负反馈
就可以构成
有源滤波器
。
有 源 RC 滤 波 的
优 点
:
( 1 )它 不 使 用 电 感 元 件 , 故 体 积 小 , 重 量 轻 , 也 不 必 屏 蔽 。
( 2 ) 有 源 滤 波 电 路 可 以 引 入 电 压 串 联 深 度 负 反 馈 , 输 入 阻 抗 高 , 输 出 阻 抗 低 , 输 入 与 输 出 之 间 具 有 良 好 的 隔 离 。 只 要 将 几 个 低 阶 RC 滤 波 网 络 串 联 起 来 , 就 可 得 到 高 阶 滤 波 电 路 。
( 3 ) 除 了 滤 波 作 用 外 , 还 可 以 放 大 信 号 , 而 且 , 在 调 节 电 压 放 大 倍 数 时 , 不 会 影 响 滤 波 特 性 。
有 源 RC 滤 波 的** 缺 点 **:
( 1 )不 宜 用 于 高 频 范 围 ,
( 2 )也 不 适 合 在 高 压 或 大 电 流 条 件 下 应 用 。
BPF高通低通滤波串联,BEF高通低通滤波器并联
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波形产生与信号转换
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正弦波振荡电路的起振与振荡平衡条件:
2. 正弦波振荡电路的组成:
(1)放大电路Au;
(2)正反馈网络Fu;
(3)选频率网络——实现单一频率的振荡;
(4)稳幅环节——使振荡稳定、波形好。
(1)、(2)需要满足振荡条件。
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正弦波振荡电路的分类:
(1)RC振荡器(1kHz~数百kHz、输出功率小)
(2)LC振荡器(几百kHz以上、输出功率大)
(3)石英晶体振荡器(频率稳定度高)
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正弦波振荡电路是如何起振与振荡平衡的?
T(jω)>1,为正弦波振荡器自激振荡的起振条件。
振荡的起振条件与平衡条件相应的,振荡器的起振条件又可细分为起振的振幅条件(|T(jω)|>1)和相位条件(ψ(T)=ψ(K)+ψ(F)+ψ(F’)=±2nπ, n=0,1,2…),其中起振的相位条件即为正反馈条件。
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RC振荡电路
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RC正弦波振荡电路的稳幅措施有哪些?各是如何进行的?
稳幅的基本原理就是把信号放大,要足够大,再通过限幅方式保证输出幅度一致,如果限幅后的信号不满足要求,则再通过信号调理电路来输出满足要求的等幅信号即可。
用
双向稳压二极管
稳幅是最简单的方式。
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LC正弦波振荡电路的分类:变压器反馈式、电感三点式、电容三点式。
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在LC并联网中,当信号频率等于谐振频率时,电路呈( 电阻性 )。
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制作频率为2 MHz~20MHz的接收机的本机振荡器,应选用( LC )振荡电路。
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石英振荡器 :
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电压比较器:用来比较输入信号与参考电压的大小。在电压比较器中,运放工作在
开环状态或引入正反馈
,属于集成运放的
非线性应用
。
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电压比较器的分类:
(1)基本比较器(开环):
a. 单限比较器(单门限):当ui单方向变化时,uo只跳变一次
b. 窗口比较器(双门限):存在两个阈值电压,一般用于鉴别输入电压值是否在某一确定的范围。
(2)滞回比较器(施密特触发器)闭环。
正反馈电路
a. 反相型滞回比较器
b. 同相型滞回比较器
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滞 回 比 较 器 输 出 状 态 何 时 翻 转 ?
输 入 增 加 时 , 遇 到 高 阈 值 电 压 翻 转 !
输 入 减 小 时 , 遇 到 低 阈 值 电 压 翻 转 !
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单 限 比 较 器 与 滞 回 比 较 器 的 抗 干 扰 能 力 比 较 :
单 限 比 较 器:抗 干扰 能 力 差 !
滞 回 比 较 器:抗 干扰 能 力 强。
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方波产生电路的电路结构:
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为了改变输出方波的占空比,
应改变电容器C的充电和放电时间常数。
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要将正弦波变换成方波,应选用( 比较器 )电路。
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三角波的获取方法:方波–>积分电路–>三角波
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锯齿波:当 积 分 电 路 充 、 放 电 回 路 不 同 , 也 即 充 、 放 电 时 间 常 数 不 同
时 , 产 生 锯 齿 波 。
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信号转换的要点:
(1)电 信 号 有 电 压 信 号 、 电 流 信 号 、 交 流 信 号 、 直 流 信 号 、 频 率 信 号 、 相 位 信 号 等 多 种 形 态 。
(2)信 号 转 换 : 是 指 信 号 的 形 态 转 换 , 转 换 后 的 信 号 与 转 换 前 的 信 号 有 确 定 的 关 系 , ==与 所 接 输 出 负 载 无 关 ! ==对 应 的 电 路 称 为 信 号 转 换 电 路 。
(3)
为 了 增 加 传 送 距 离 , 减 少 传 送 干扰
, 先 将 电 压 信 号 转 换 成 电流 信 号 再 传 送 !
(4)==为 了 增 加 有 线 信 号 或 无 线 信 号 的 传 输 距 离 ==, 常 将 电 压 信 号 转 换 成 电 流 信 号 或 频 率 信 号 。
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电压-电流转换电路(为 了 增 加 传 送 距 离 , 减 少 传 送 干扰):
应该由运放构成电流串联负反馈电路
来实现。
串 联 负 反 馈 可 以 增 大 放 大 电 路 的 输 入 电 阻 , 从 而 减 小 输 入 电 压 源
的 负 担 ;
电 流 负 反 馈 增 大 放 大 电 路 的 输 出 电 阻 , 从 而 增 加 放 大 电 路 作 为 电
流 源 的 负 载 驱 动 能 力 。
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电流-电压转换电路(将电流信号传送到目的地后,再转换为电压信号):
应该由运放构成电压并联负反馈电路
来实现。
并 联 负 反 馈 减 小 放 大 电 路 输 入 电 阻 , 从 而 减 小 输 入 电 流 源 的 负 担 ;
电 压 负 反 馈 减 小 放 大 电 路 的 输 出 电 阻 , 从 而 增 加 放 大 电 路 作 为 电 压 源 的
负 载 驱 动 能 力 。
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主要内容
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直流稳压电源的组成:变压、整流、滤波、稳压。
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变压:将工频交流电网电压变换成合适的交流电压。
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整流:利用二极管的单向导电性,将交流电压转变为脉动的直流电压。
整流电路的分类:
(1)单相半波整流电路
整流输出电压平均值:Uo(AV)=0.9
U2
二极管平均电流:ID=0.45
U2/RL
二极管最大反向压:Udrm=sqrt(2)
U2
(2)单相全波整流电路
整流输出电压平均值:Uo(AV)=0.9
U2
二极管平均电流:ID=0.45
U2/RL
二极管最大反向压:Udrm=2
sqrt(2)
U2
(3)单相桥式全波整流电路
整流输出电压平均值:Uo(AV)=0.9
U2
二极管平均电流:ID=0.45*U2/RL
二极管最大反向压:Udrm=sqrt(2)*U2
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滤波:采用对频率比较敏感的电感或电容元件,将脉动直流电压变换为平滑的直流电压。
滤 波 原 理
: 滤 波 电 路 利 用 储 能 元 件 电 容 两 端 的 电 压 ( 或 通 过 电 感 中 的 电 流 ) 不 能 突 变 的 特 性 , 滤 掉 整 流 电 路 输 出 电 压 中 的 交 流 成 份 , 保 留 其 直 流 成 份 , 达 到
平 滑 输 出 电 压 波 形
的 目 的 。
方法
:电容滤波(Uo(av)=1.2U2)、电感滤波、复式滤波。
单相直流稳压电路中,变压器二次侧电压的有效值为20V,桥式全波整流电容滤波输出电压的平均值为( 24 )V。
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稳压:采用稳压管二极管或三极管组成稳压电路,将不稳定的直流电压变换为不随交流电源电压波动和负载电流变化而变动的稳定直流电压。
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直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。(×),因为直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。
半导体二极管:P型半导体,N型半导体
PN结:将P型半导体和N型半导体制作到同一块硅片上,在它们的交界面就形成了PN结。PN结具有单向导电性。
PN结外加正向电压处于导通状态;PN结外加反向电压处于截止状态。
三极管:NPN型三极管 PNP型三极管
输出特性曲线:饱和区,放大区,截止区。
饱和区:发射结,集电结正向偏置。
放大区:发射结正向偏置,集电结反向偏置。
截止区:发射结,集电结反向偏置。
##一:半导体基础
###1.定义
本征半导体是完全纯净的,没有杂质的半导体。本征半导体有两种载流子,即电子和空穴。但是本征半导体的导电能力较弱并且容易受到温度的影响。在本征半导体中插入高价元素,形成n型半导体。他的多数载流子为电子,少子为空穴。
###2.PN结
将p型半导体与n型半导体制作在同一片硅片上,它们的交界处形成PN结。多子由于浓度差进行扩散运...
模拟电路
基础知识
PDF是一种电子文档格式,它包含了关于模拟电路的
基础知识
的内容。模拟电路是电子电路中的一种类型,用于处理连续时间信号。学习模拟电路
基础知识
对于电子工程师和电子爱好者来说非常重要。
在模拟电路
基础知识
PDF中,你可以学习到诸如电路元件、电路分析、放大器、滤波器、振荡器、放大器等内容。你将学习到电路中的基本元件,例如电阻、电容和电感,以及它们在电路中的作用。你还将学习到如何使用分析方法来分析电路中的电压和电流。
此外,你将了解放大器的概念、类型和特性,以及滤波器的功能和设计。振荡器是模拟电路的另一个重要部分,你将学习到振荡器的原理和不同类型的振荡器。
模拟电路
基础知识
PDF还可能包括实例和习题,供你练习使用所学到的知识解决实际问题。它可以帮助你提升你的电路分析和设计能力。
总之,模拟电路
基础知识
PDF是一个很有价值的资源,能够帮助你了解模拟电路的基本概念和技术,对于电子工程师和电子爱好者来说非常有用。无论你是初学者还是有一定基础的人,都可以从中受益,并在实际应用中更好地理解和运用模拟电路。