电子电路基础

2024-06-16 21:10| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录第五章晶体管放大电路基础八、射极输出器九、多级放大电路十、功率放大电路十一、放大电路中的负反馈第六章集成运算放大器一、差动放大电路二、集成运放的概念三、基本运算放大电路四、有源滤波器五、电压、电流转换器第七章总结&常见电路习题解析一、电路习题解析1二、电路习题解析2三、电路习题解析3四、电路习题解析4

第五章晶体管放大电路基础八、射极输出器共集电极电路：集电极交流接地；射极输出器：发射极射出。射极输出器的直流通路符号表示：在这里插入图片描述

3.射极输出器的特点：

输入电阻：高；输出电阻：低；电压跟随：小于等于1；电流放大。

4.共集电极放大电路（电压跟随器）主要用途：

多级放大电路的第一级，减少对信号源的影响；多级放大电路的输出极，隔离负载对放大电路的影响，特别适用于低阻值负载的情况（eg: 扬声器）；用于多级放大的中间级，隔离前后级，实现电路的阻抗匹配。九、多级放大电路多级放大电路的级间耦合：阻容耦合：高、低频特性差，要求电容容量大，电路结构简单，前后级静态无影响，适用于中低频放大。变压器耦合：电路笨重，高、低频特性差，具有阻抗变换作用，适用于中低频放大。直接耦合: 电路结构简单，低频特性很好，前后级静态互相影响存在零点漂移，适用于集成电路。光电耦合: 抗干扰能力强，前后级电隔离，高频特性较差。 NPN-PNP耦合采用NPN-PNP耦合方式，可以有效解决集电极电位逐级升高的问题（因为当级数增多时，集电极电位也逐级上升，电源电压无法承受）

这里是引用

由于PNP管的集电极电位比基极电位低，因此，即使耦合的级数增多，也不会使集电极电位逐级升高，而使各级均能获得合适的静态工作点。零点漂移零点漂移（零漂）：当输入信号为零时，输出电压不保持恒定，而是在某个范围随时间、温度不断地缓慢变化。

产生零漂的原因：

温度对晶体管参数的影响：在这里插入图片描述

电源EC的波动。衡量零漂的指标：折合到输入端的等效漂移电压 = 输出端漂移电压 / 放大倍数。零点漂移的问题：只有输入端等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能很好地区分出来，因此，“制作高质量直接耦合放大电路” 需抑制零点漂移。“差分电路” 是抑制零漂最有效的电路。

差分放大电路（差分电路）：当两个放大电路构成差动输出，则相同的漂移将互相抵消，达到抑制漂移的目的。

十、功率放大电路功率放大电路（功放）: 作为放大电路的输出极驱动执行机构。（eg: 使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等）电压放大电路与功率放大电路的区别：

电压放大电路与功率放大电路的区别：

1. 主要作用：

电压放大电路：放大电压；功率放大电路：放大电流。 2. 分析方法：电压放大电路：工作在小信号状态，动态分析主要采用小信号模型等效电路分析法。功率放大电路：工作在大信号状态，主要使用“图解法”分析。 3. 主要性能指标：电压放大电路：放大倍数、输入电阻、输出电阻、频带；功率放大电路：不失真输出功率、效率。功率放大电路的基本要求：在不失真的前提下，尽可能地输出较大的功率；具有较高的效率等。无输出电容互补对称功率放大电路（OCL）：在信号负半周为T2管供电的作用。频率特性：放大倍数（增益）随频率的变化关系。

频率特性：包含“幅频特性”和“相频特性”。

幅频特性：电压放大倍数模随频率变化的关系。相频特性：输出电压与输入电压的相位差与频率的关系。十一、放大电路中的负反馈放大电路中需要的是“负反馈”，而不希望出现“正反馈”（因“正反馈”输出会越来越大，放大电路不稳定）反馈放大电路的类型：电压串联反馈、电压并联反馈、电流串联反馈、电流并联反馈。

1.反馈组态的判别（开路短路法）：

电压反馈——负载短路后反馈消失；电流反馈——负载开路后反馈消失；串联反馈——输入端开路反馈消失；并联反馈——输入端短路反馈消失。反馈组态的判别（连接位置判别法）：电压反馈——反馈支路与电压输出端（负载端）在同一位置；电流反馈——反馈支路与电压输出端（负载端）不在同一位置；并联反馈——反馈支路与信号电压输入在同一位置；串联反馈——反馈支路与信号电压输入不在同一位置。反馈极性的判别（瞬时极性法）：正反馈：反馈使输入得到加强；负反馈：反馈使输入受到削弱。放大电路中的反馈的判断：串联反馈 1）注入极性与反馈极性相同——负反馈； 2）注入极性与反馈极性相反——正反馈。并联反馈 1）注入极性与反馈极性相同——正反馈； 2）注入极性与反馈极性相反——负反馈。反馈支路：在输入回路和输出回路之间除有源器件以外的其它支路，则该支路构成放大电路的反馈。放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。

第六章集成运算放大器一、差动放大电路特点：差动放大电路不但能有效地放大信号，而且能有效地抑制零点漂移。

零点漂移：由于元件参数地变化，导致输入电压不变时，输出电压发生变化地情况，

基本差动放大电路的电路形式：

这里是引用

差分放大电路的特点:

差分放大电路的特点: 1）零点漂移的抑制

差分放大电路的两管电路完全一致，漂移引起的输出端变化完全一样，Uo不变。

2）差模放大作用

差分放大电路对差模信号具有放大作用，差分放大电路的差模电压放大倍数Ad与构成它的单管电路的电压放大倍数相同。共模抑制比共模抑制比的定义为：差模放大倍数与共模放大倍数的比值，用KCMR表示，即：在这里插入图片描述

二、集成运放的概念运算放大器：是一个高增益的多级直接耦合放大器。集成运算放大器：是利用集成电路工艺，将运算放大器的所有元件集成制作在同一块硅片上，然后再封装在管壳内。集成运放器的用途：放大、用作比例运算、滤波等。集成运放基本组成框图：在这里插入图片描述

集成运放符号：

理想集成运放的特点：开环电压增益 : “Aod” ≈ “无穷大”， ——> U+ = U- = 0 差模输入电阻 : “Aid” ≈ “无穷大”， ——> I+ = I- = 0

线性工作区： U+ = U- 称为“虚短”：不是真正的短路，因两端电位一样，看作短路； I+ = I- 称为“虚断”：不是真正的电路断了，没有电流流入，两个输入端相当于断开了。

非线性工作区：这里是引用

三、基本运算放大电路同向输入比例放大电路：在这里插入图片描述

反向输入比例放大电路：在这里插入图片描述

反向加法运算电路：在这里插入图片描述

反向加法器的例题解析：

题目：设计一个加法器，要求输入端电阻不少于10千欧，同时实现U0 = -（2Ui1 + 3Ui2）的运算。

步骤一：根据反向加法器运算公式：在这里插入图片描述

由公式推导，可知:Rf / R1 = 2 , Rf / R2 = 3 ；

步骤二：由题目要求，输入端电阻不少于10千欧：

可以推出:R2 = 10千欧，代入Rf / R2 = 3, 可得：Rf = 30千欧；再将Rf = 30千欧，带入Rf / R1 = 2，可得： R1 =15千欧；

步骤三：求平衡电阻：

平衡电阻为： R = R1 // R2 // Rf = 5 千欧

步骤四：画出反向加法器电路图：在这里插入图片描述

减法运算电路：减法运算电路：正负两个输入端端都有输入信号。减法运算电路电路图：在这里插入图片描述

减法运算电路，求Uo计算的三个公式： 1）通用公式：在这里插入图片描述

2)当R1 = R2 , Rf = R3时：在这里插入图片描述

3)当R1 =Rf 时：在这里插入图片描述

综合基本放大电路习题解析：

题目：设各个集成运放都是理想的，求下图所示电路的输出电压。在这里插入图片描述

步骤一：根据输入端的输入信号分析上述电路图：左上方A1, 有只从反向输入端输入信号，由此可推出A1 是“反向加法器”；左下方A2, 从同向输入端输入信号，反向输入端有反馈电阻，且反向输入端支路上也有电阻，有两路信号，由此可推出A2 是“同向加法器”；右上方A3, 反向输入端有输入信号，同向输入端也有输入信号，由此可推出A3 是“减法器”。步骤二：根据分析，带入相应电路的公式进行求解：在这里插入图片描述

积分运算电路：积分运算电路：输入信号U1通过电阻R接至反向输入端。电容C：为反馈元件，称为“积分电容”。积分运算电路图解：在这里插入图片描述

积分电路的功能：可以实现把“矩形波”变换成“三角波”。在这里插入图片描述

微分运算电路：微分电路的功能：可将输入信号中快速变化分量放大并输出。微分运算电路图解：在这里插入图片描述

微分电路的输入、输出波形图：在这里插入图片描述

四、有源滤波器有源滤波器电路：将RC无源网络与集成运放或其它放大电路结合起来的滤波电路。滤波器的类型：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。在这里插入图片描述

五、电压、电流转换器

电流-电压转换电路：在这里插入图片描述

电压-电流转换电路：在这里插入图片描述

电压比较器当U1 < UREF 时输出VOL;当U1 > UREF 时输出V~OH ~; 在这里插入图片描述

过零比较器当UREF = 0 时，电压比较器为过零比较器，可将正弦波转化为矩形波。在这里插入图片描述

迟滞比较器（施密特触发器）迟滞比较器（施密特触发器）：参考电压随输出的变化而变化。在这里插入图片描述

第七章总结&常见电路习题解析一、电路习题解析1 电路习题解析1：题目1：设集成运放是理想的，试求下图所示电路的输出电压。在这里插入图片描述

步骤一：判断电路的类型：上图运算电路，有两个输入信号输入，说明这是一个“加法器”，且都从反向输入端输入信号，因此，可判断出整个电路是“反向加法器”。步骤二：带入“反向加法器”公式求解，公式如下：在这里插入图片描述

步骤三：求解过程：Uo = - (Rf / R1 * Ui1 + Rf / R2 * Ui2) Uo = - （24 / 6 * 9 + 24 / 4 *（-9）） Uo = - （36 + (-54)) Uo = 18 V 二、电路习题解析2 电路习题解析2：题目2：设集成运放是理想的，试求下图所示电路的输出电压。在这里插入图片描述

步骤一：判断电路的类型：上图运算电路，两个输入端都有信号输入，可判断出该电路是“减法器” 步骤二：带入“减法器”公式求解，公式如下：在这里插入图片描述

步骤三：求解过程：Uo = Rf / R1 (Ui2 - Ui1) Uo = 6 / 12（（-6） -6） Uo = - 6 mV 三、电路习题解析3 电路习题解析3：题目3：分压式偏置放大电路如图所示，元件参数如图中标注，三极管放大倍数 β = 100，试求电路的静态工作点。在这里插入图片描述

步骤一：判断电路的类型： RE、RB2 为了稳定静态工作点而设置的；步骤二：明确静态工作点需求的量：静态工作点主要是求：UBEQ 、UCEQ 、IBQ 、 ICQ、 IEQ （即求3个电流2个电压）步骤三：五个变量的关系：UBEQ = 0.7V (默认是硅管的直流电压)ICQ = β * IBQIEQ = IBQ + ICQ ≈ ICQ 步骤四：带入“分压式偏置放大电路”公式求解，公式如下：在这里插入图片描述

UCEQ = UCC - ICQ* RC - IEQ* RE 步骤五：求解过程：RB = RB1 || RB2 RB = 10*10 / 10+10 = 5 KΩ UBEQ = 0.7V (默认是硅管的直流电压) UBB = (RB2 / RB1 + RB2) * UCC UBB = (10 /(10 +10)) * 12 = 6 V ICQ = β * ((UBB - UBEQ) / RB+(1+β)*RE) ICQ = 100 *((6 - 0.7)/ 5+(1+100) * 5.2) = 530 / 530.2 ≈ 1 mA ∵ ICQ = β * IBQ ∴ IBQ = ICQ / β = 1 / 100 = 0.01 mA ∵ IEQ = IBQ + I CQ ∴ IEQ = 0.01 + 1 = 1.01 mA ∵ UCEQ = UCC - ICQ*RC - IEQ*RE∴UCEQ = 12 - 12 -1.015.2 ≈ 4.8V 四、电路习题解析4 电路习题解析4：题目：分压式偏置放大电路如下图所示，元件参数如图中标注，Rbe = 2 KΩ, 三极管放大倍数 β = 100, 求出放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。在这里插入图片描述

步骤一：带入“分压式偏置放大电路”公式求解，公式如下：在这里插入图片描述

步骤二：求解过程：放大器的电压放大倍数：Au = - β * ((RC || RL) / Rbe) = - 100 * ((2*2 / (2+2)) / 2) = -50 RB = RB1 || RB2 = 10*10 / (10+10) = 5 KΩ输入电阻：ri = RB || Rbe = 5 * 2 / (5+2) = 10 / 7 ≈ 1.4 Ω 输出电阻：ro = Rc = 2 KΩ

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