工程师必须掌握的20种电路答案

-1-一、桥式整流电路1、二极管的单向导电性：伏安特性曲线：理想开关模型和恒压降模型：2、桥式整流电流流向过程：输入输出波形：3、计算：Vo,Io,二极管反向电压。解：1、二极管伏安特性曲线理想开关模型恒压降模型2、桥式整流电流流向过程（实线为正半周，虚线为负半周）3、Vo,Io,二极管反向电压：OV2π22VOI=L2π22RV22VV二级管反向电压TF1TRANSINVoV1V2D1R11K1、桥式整流电路输出波形输入波形-2-二、电源滤波器1、电源滤波的过程分析：波形形成过程：2、计算：滤波电容的容量和耐压值选择。解：1、若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。需要指出的是，当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移，t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图滤波曲+C470～1000uF+C470～1000uF+CLininoutout电源滤波－电容滤波电源滤波－LC滤波2、电源滤波器90°-3-线中的2。反之，当ＲL很大，即IL很小时，尽管C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好，见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。2、（1）滤波电容的选用原则在电源设计中,滤波电容的选取原则是:当RLC=(3~5)T/2时，可取得较好的滤波效果，C=(3~5)T/2RL其中:C为滤波电容,单位为F;T为频率,单位为Hz，RL为负载电阻,单位为Ω当然,这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C=5T/R.（2）耐压值≥1.5UO三、信号滤波器1、信号滤波器的作用：与电源滤波器的区别和相同点：2、画出通频带曲线。计算谐振频率。解：1、信号滤波器的作用：用来从输入信号中过滤出有用信号，滤除无用信号和噪声干扰。其原理是利用电路的幅频特性，其通带的范围为有用信号的范围，而把其他频谱成分过滤掉。两者区别：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，而保护输出电压稳定。2、通频带曲线：（1）带通滤波器：如图信号滤波3－带通，则1CLCRjCRjCj1LjRRVV)j(H12LL1LLinout于是1CRCL11)j(H2L12L1LLLCCCCRRininininoutoutoutout信号滤波1－带阻（陷波器）信号滤波1－带通信号滤波3－带通信号滤波4－带阻3、信号滤波器L1LLLCCCCRRininininoutoutoutout信号滤波1－带阻（陷波器）信号滤波1－带通信号滤波3－带通信号滤波4－带阻3、信号滤波器-4-分析)j(H，显然CRCL1L12等于0时，)j(H达到最大值1，此时，CL110，为滤波器的谐振频率；当高于或低于0时)j(H均将下降，CRCL1L12时，0)j(H，此时，0或者。根据21)j(H，可以算出上半功率点2C和下半功率点1C以及通频带，得CL1L2RL2R121L1L1C，CL1L2RL2R121L1L2C，1L1C2CLRBW。画出通频带曲线。对于图信号滤波1－带通，列出传递函数：LjRLC1LjCj1LjCj1LjRCj1LjCj1LjVV)j(H2inout于是2222LRLCRL)j(H，显然，当LC10时，)j(H达到最大值1，当高于或低于0时)j(H均将下降，且随趋于零或趋于时，0)j(H。根据21)j(H，可以算出上半功率点2C和下半功率点1C以及通频带，它的通频带曲线同信号滤波3－带通的一样，也是带通曲线。（2）带阻滤波器：如图信号滤波4－带阻，列出传递函数：L1LLLCCCCRRininininoutoutoutout信号滤波1－带阻（陷波器）信号滤波1－带通信号滤波3－带通信号滤波4－带阻3、信号滤波器L1LLLCCCCRRininininoutoutoutout信号滤波1－带阻（陷波器）信号滤波1－带通信号滤波3－带通信号滤波4－带阻3、信号滤波器带通通频带曲线-5-LjLC1RLC1RCj1LjCj1LjRRVV)j(H22inout于是222LC1LRR)j(H，当LC1Z时，为滤波器的谐振频率，0)j(H；当高于或低于Z时)j(H均将增大，且随趋于零或趋于时，1)j(H。根据21)j(H，可以算出上半功率点2C和下半功率点1C以及通频带，画出它的通频带曲线。LC1RC21RC2121CLC1RC21RC2122CLC1RC212BW21C2C对于图信号滤波1－带阻（陷波器），列出传递函数：RCjLC1LC1Cj1LjRCj1LjVV)j(H22inout于是222222222LC1RC11CRLC1LC1)j(H当LC1Z时，为滤波器的谐振频率，0)j(H；当高于或低于Z时)j(H均将增大，且随趋于零或趋于时，1)j(H。根据21)j(H，可以算出上半功率点2C和下半功率点1C以及通频带，画出它的通频带曲线，它的通频带曲线同信号滤波4－带阻的一样，也是带阻曲线。带阻通频带曲线L1LLLCCCCRRininininoutoutoutout信号滤波1－带阻（陷波器）信号滤波1－带通信号滤波3－带通信号滤波4－带阻3、信号滤波器-6-四、微分和积分电路1、电路的作用。2、微分和积分电路电压变化过程分析，画出电压变化波形图。3、计算：时间常数，电压变化方程。电阻和电容参数的选择。解：1、电路的作用：微分电路的输出信号与输入信号的微分成正比；积分电路的输出信号与输入信号的积分成正比。2、（1）微分电路：t=0瞬间，输入电压从零跃变为VIm，由于电容两端电压不能突变，也变为VIm，电容C开始经电阻R放电。由于τ远小于T，放电进行的很快，电容电压迅速从VIm降至零。t=tW瞬间，输入电压从VIm跃变为零，电容两端电压不能突变，变为－VIm，开始经电阻R对电容C充电。由于τ远小于T，放电同样进行得很快，电容电压迅速从－VIm上升为零。以后的过程周而复始，于是从电阻R两端得到的输出信号即是周期性的正、负相间的尖脉冲电压。(2)积分电路：t=0瞬间，输入电压从零跃变为VIm，开始经电阻R对电容C充电。由于τ远大于周期T，充电进行得很慢，电容电压从零缓慢上升，至t=tW时，电容电压仅微升至VC1。此时输入电压从VIm跃变为零，充电过程被迫中止，电路转而进入放电过程。在0ttW时间内，输出电压即电容电压的波形为图（b）中V0的缓缓上升部分。在tWtT时间内，由于τ远大于周期T，放电同样进行的很慢，电容电压从VC1缓慢下降。到t=T，VC尚未降至零，输出电压又月变为VIm，使放电中止，电路再度进入充电过程。这段时间内，输出电压即电容电压的波形为图（b）VC缓慢下降的部分。CCRRa微分电路b积分电路4、微分和积分电路ViViVoVoOOViVOttVIm-VImVIm(a)(b)twtwTT微分电路电压波形OOViVOttVC1VIm(a)(b)twtwTT积分电路电压波形-7-以后的过程周而复始。3、（1）时间常数：微分电路和积分电路的时间常数RC（2）电压变换方程：1.微分电路：由KVL定律：OCiVVV由于微分电路时间常数τ远小于输入信号的周期。电容电压的波形与输入信号的波形十分接近，即VC≈Vi所以dtdVRCdtdVRCRiViCCO2.积分电路：时间常数τ远大于周期T，电容电压增加不多，电阻电压VR=Vi-VC≈Vi所以输出电压：C1VVCOidt=C1RVRdt≈RC1iVdt（3）电阻和电容参数的选择。1.微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与RC有关（即电路的时间常数），RC越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。此电路的RC必须远远少于输入波形的宽度，否则就失去了波形变换的作用，变为一般的RC耦合电路了，一般RC少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。2.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。构成积分电路的条件是电路的时间常数RC必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。五、共射极放大电路1、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件。2、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。CCRRa微分电路b积分电路4、微分和积分电路ViViVoVoi＋VC－＋－＋－CCRRa微分电路b积分电路4、微分和积分电路ViViVoVoVC＋i＋－＋－VRC147uFC247uFRb270～350KRc1～4.7kQVccRLViVinVoBCE5、共射极放大电路-8-3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。解：1、（1）放大状态下三极管各极电流关系：IE=IC+IB,IC=βIB,其中，IE为发射级电流，IC为集电级电流，IB为基级电流，β为共发射级电流放大系数。（2）放大条件：发射结正偏，集电结反偏。2、（1）电路的用途：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。（2）电压放大倍数：beLCrR//RAv（3）输入和输出的信号电压相位关系：反相。（4）交流和直流等效电路图：3、（1）静态工作点的计算：IB≈Vcc/Rb，IC=βIB，VCE＝Vcc－ICRc（2）电压放大倍数的计算：由于Vi＝IBrbe，VO＝IC（RC//RL）=βIB（RC//RL），所以RbRcQVccBCE直流通路交流通路RcRLbeLCrR//RAv-9-六、分压偏置式共射极放大电路1、元器件的作用、电路的用途、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。2、电流串联负反馈过程的分析。3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。解：1、（1）元器件的作用：RE作用：引入直流反馈稳定Q；CE作用：抑制交流负反馈；RB1、RB2作用：提供基极偏置固定UB点电位。（2）电路的用途：分压式共射放大电路是固定偏置共射放大电路的改进电路具有实用价值。常用于多级放大器的中间放大级。（3）输入和输出的信号电压相位关系：反相（4）交流和直流等效电路图：2、因温度升高引起的集电极电流上升，通过电阻串联分压固定基级电位，会引起基射极间电压下降，从而导致基极电流下降，集电极电流下降，从而稳定Q。3、（1）静态工作点估算直流通路交流通路RcRLibRb1Rb2ic—+—+VOVi-10-（2）电压放大倍数的计算：由于Vi＝IBrbe，VO＝IC（RC//RL）=βIB（RC//RL），所以beLCrR//RAv七、共集电极放大电路（射极跟