自考模拟数字及电力电子技术知识点总结归纳

自考模拟数字及电力电子技术知识点总结归纳差动放大电路一、克服零点漂移现象最常用的方法是采用差动放大电路二、长尾式差动放大电路1、电路组成（双端输入双端输出电路）静态分析动态分析输入电阻：Rid=2(RB+rbe)输出电阻：Rod=2RC共模抑制比2、双端输入单端输出电路输入电阻：Rid=2(RB+rbe)输出电阻：Rod=RC功率放大电路一、乙类双电源互补对称功率放大电路BEQCCQCCCEQEEEBQCQEEEEBBEQEEBQEEEBQBEQBBQURIUURUIIRURRUUIURIURI221212bebebecccbbbrrrRRRRRR21212121;;beBLc112i121id0d)21//(22uuu=rRRRuuuuuAioioo差模放大倍数CDCMRAAKbeBLCd)//(21=rRRRA二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路为减少交越失真，在两管的发射结提供一个微小的偏置电压，使管子在静态时处于临界导通或微导通状态，当加正弦电压时，可以即刻导通，则三极管的导通角度略大于半个周期，称为甲乙类放大，电路称为甲乙类互补对称功率放大电路（OCL电路）三、分析计算1.最大不失真输出功率Pomax忽略VCES时2、电源供给的功率PV例：已知VCC＝16V，RL＝4Ω，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大。试问：（1）最大输出功率Pom和效率η各为多少？解：（1）最大输出功率和效率分别为%8.694πW5.242)(CCCESCCL2CESCComVUVRUVP放大电路中的反馈一、反馈的类型正反馈——反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大，即反馈信号增强了输入信号。负反馈——反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小，即反馈信号削弱了输入信号。判别方法：瞬时极性法步骤：（1）假假设设输输入入信信号号某某一一时时刻刻对对地地电电压压的的瞬瞬时时极极性性；；（（22））沿沿着着信信号号正正向向传传输输的的路路经经，，依依次次推推出出电电路路中中相相关关点点的的瞬瞬时时极极性性；；（（33））根根据据输输出出信信号号极极性性判判断断反反馈馈信信号号的的极极性性；；（（44））判判断断出出正正负负反反馈馈的的性性质质。。2.直流反馈和交流反馈直流反馈——反馈回的信号为直流量的反馈。时，CComVV2)()2(=L2CESCCL2CESCComaxRVVRVVPL2CComax2RVPToV=PPPLomCCπ2RVVπ2L2CCVmRVPCComVo4π=VVPP交流反馈——反馈回的信号为交流量的反馈。交、直流反馈——反馈回的信号既有直流量又有交流量的反馈。例题1.分析下图电路是否存在反馈，是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？解：RE介于输入输出回路，故存在反馈。根据瞬时极性法，反馈使uid减小，为负反馈。因为经过反馈元件RE的反馈号既有直流量，也有交流量，故该反馈同时存在直流反馈和交流反馈。二、负反馈放大电路的基本类型电压反馈和电流反馈电压反馈——反馈信号取样于输出电压。判别方法：将输出负载RL短路(或uo=0)，若反馈消失则为电压反馈。电流反馈——反馈信号取样于输出电流。判别方法：将输出负载RL短路(或uo=0)，若反馈信号仍然存在则为电流反馈。串联反馈和并联反馈串联反馈——在输入端，反馈信号与输入信号以电压相加减的形式出现。-uf并联反馈——在输入端，反馈信号与输入信号以电流相加减的形式出现。-if对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。例题2.分析如图所示的反馈放大电路。分析：电阻Rf跨接在输入回路与输出回路之间，输出电压uo经Rf与R1分压反馈到输入回路，故电路有反馈；根据瞬时极性法，反馈使净输入电压uid减小，为负反馈；RL=0，无反馈，故为电压反馈；uf=uoR1/(R1+Rf)也说明是电压反馈；uid=ui-uf，故为串联反馈；所以，此电路为电压串联负反馈。例题3.分析如下图所示的反馈放大电路。分析：Rf为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电压uid减小，为负反馈；RL=0，反馈存在，故为电流反馈；uf=ioRf，也说明是电流反馈；uid=ui–uf故为串联反馈；所以此电路为电流串联负反馈。例题4.分析如下图所示的反馈放大电路。分析：Rf为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；RL=0，无反馈，故为电压反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流iid减小，为负反馈；iid=ii-if，故为并联反馈；所以此电路为电压并联负反馈。例题5.分析如下图所示的反馈放大电路。分析：Rf为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；令RL=0，反馈仍然存在，故为电流反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流iid减小，为负反馈；iid=ii-if，故为并联反馈；所以此电路为电流并联负反馈。三、负反馈对放大电路性能的影响1、提高增益的稳定性2、减小失真和扩展通频带3、改变放大电路的输入和输出电阻串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。电压负反馈F与A并联，使输出电阻减小，电流负反馈F与A串联，使输出电阻增大。四、负反馈放大电路应用中的几个问题（一）欲稳定电路中某个量，则采用该量的负反馈稳定直流，引直流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电流，引电流反馈。（二）根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。（三）为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型信号源为恒压源，采用串联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；要求带负载能力强，采用电压反馈；要求恒流源输出，采用电流反馈。深度负反馈电路性能的估算例题1.（2）电压并联负反馈(3)电流串联负反馈(4)电流并联负反馈基本运算电路一、反相比例运算电路根据虚断，Ii0，故V+0，且IiIf根据虚短，V+V-0，Ii=(Vi－V-)/R1Vi/R1Vo－IfRf=－ViRf/R1∴电压增益Avf=Vo/Vi=－Rf/R1二、同相比例运算电路根据虚断，Vi=V+根据虚短，Vi=V+V-V+=Vi=VoR1/(R1+Rf)，VoVi[1+(Rf/R1)]∴电压增益Avf=Vo/Vi=1+(Rf/R1)三、求和运算电路1.反相加法运算2.同相加法运算（二）减法运算因两输入信号分别加于反相输入端和同相输入端，故此形式的电路也称为差分运算电路。四、积分运算五、微分运算电路tvRCtvRCRiRivddddICCRO例4.若给定反馈电阻RF=10kΩ，试设计实现uo=uI1-2uI2的运算电路。解：例：求如图4.18所示电路中uo与ui的关系。∞-+Δ+5R1R1∞-+Δ+5R2R2+uo-ui图4.18习题4.11的图分析在分析计算多级运算放大电路时，重要的是找出各级之间的相互关系。首先分析第一级输出电压与输入电压的关系，再分析第二级输出电压与输入电压的关系，逐级类推，最后确定整个电路的输出电压与输入电压之间的关系。本题电路是两级反相输入比例运算电路，第二级的输入电压ui2就是第一级的输出电压uo1，整个电路的输出电压o1o2ouuu。解第一级的输出电压为：ii11o155uuRRu第二级的输出电压为：io1o122o22555uuuRRu所以：iiio1o2o30525uuuuuu例：求如图4.19所示电路中uo与ui的关系。R3∞-+Δ+∞-+Δ+R2R1uoui电压比较器一、过零比较器过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图8.2.1所示。(a)电路图(b)电压传输特性二、一般单限比较器将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值VREF上，就得到电压比较器，电路如图8.2.2所示。调节VREF可方便地改变阈值。(a)电路图(b)电压传输特性比较器的基本特点工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。三、滞回比较器从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图所示电路。(a)电路图(b)传输特性当输入电压vI从零逐渐增大，且TIVv≤时，omOVv，TV称为上限阀值（触发）电平。om21221REF1TVRRRRRVRV当输入电压TIVv≥时，omOVv。此时触发电平变为TV，T'V称为下限阀值（触发）电平。om21221REF1TVRRRRRVRV当Iv逐渐减小，且TIVv以前，Ov始终等于Vom，因此出现了如图所示的滞回特性曲线。回差电压V：omom212TTVVRRRVVV例：在如图4.32所示的各电路中，运算放大器的12OMUV，稳压管的稳定电压UZ为6V，正向导通电压UD为0.7V，试画出各电路的电压传输特性曲线。分析电压传输特性曲线就是输出电压uo与输入电压ui的关系特性曲线。本题两个电路都是电压比较器，集成运算放大器都处于开环状态，因此都工作在非线性区。在没有限幅电路的情况下，工作在非线性区的集成运算放大器的分析依据是：0ii，且uu时OMoUu，uu时OMoUu，其中uu为转折点。当有限幅电路时，电压比较器的输出电压值由限幅电路确定。-5V∞-+Δ+uiuo-5V∞-+Δ+uiuo(a)(b)图4.32习题4.22的图解对图4.32（a）所示电路，5uV，iuu，故当输入电压5iuV时，输出电压12OMoUuV；当输入电压5iuV时，输出电压12OMoUuV。电压传输特性如图4.33（a）所示。对图4.32（b）所示电路，由于iuu，5uV，故当5iuV时，集成运算放大器的输出电压为+12V，稳压管处于反向击穿状态，6ZoUuV；当5iuV时，集成运算放大器的输出电压为-12V，稳压管正向导通，7.0DoUuV。电压传输特性如图4.33（b）所示。(a)(b)0ui(V)uo(V)12-12-50ui(V)uo(V)6-0.7-5图4.33习题4.22解答用图例：在如图4.34（a）所示的电路中，运算放大器的12OMUV，双向稳压管的稳定电压UZ为6V，参考电压UR为2V，已知输入电压ui的波形如图4.34（b）所示，试对应画出输出电压uo的波形及电路的电压传输特性曲线。uiUR∞-+Δ+uot0ui(V)10-10(a)(b)图4.34习题4.23的图分析电压比较器可将其他波形的交流电压变换为矩形波输出，而输出电压的幅值则取决于限幅电路。解由于2RUuV，iuu，故当2iuV时，集成运算放大器的输出电压为+12V，经限幅电路限幅之后，输出电压6ZoUuV；当2iuV时，集成运算放大器的输出电压为-12V，经限幅电路限幅之后，输出电压6ZoUuV。输入电压ui和输出电压uo的波形如图4.35（a）所示，电路的电压传输特性曲线如图4.35（b）所示。t0uo(V)6-6t0ui(V)10-1020ui(V)uo(V)6-62（a）输入电压ui和输出电压uo的波形（b）电压传输特性曲线图4.35习题4.23解答用图正弦波振荡电路一、产生正弦波的条件幅度平衡条件..FA=1相位平衡条件AF=A+F=2n（n为整数）二、RC网络的频率响应谐振角频率和谐振频率分别为：RC10，RCf210三、RC桥式正弦波振荡电路1.RC文氏桥振荡电路的构成RC文氏桥振荡器的电路如图图8.1.3所示，RC串并联网络是正反馈网络，另外还增