20种常见基本电路

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资源描述

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:1二极管的单向导电性:二极管的PN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:理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为0,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0.7V,锗管0.5V2桥式整流电流流向过程:当u2是正半周期时,二极管Vd1和Vd2导通;而夺极管Vd3和Vd4截止,负载RL是的电流是自上而下流过负载,负载上得到了与u2正半周期相同的电压;在u2的负半周,u2的实际极性是下正上负,二极管Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止,负载RL上的电流仍是自上而下流过负载,负载上得到了与u2正半周期相同的电压。3计算:Vo,Io,二极管反向电压Uo=0.9U2,Io=0.9U2/RL,URM=√2U2二.电源滤波器1、电源滤波的过程分析:波形形成过程:1电源滤波的过程分析:电源滤波是在负载RL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RL时,当电源供电时,向负载提供电流的同时也向电容C充电,充电时间常数为τ充=(Ri∥RLC)≈RiC,一般Ri〈〈RL,忽略Ri压降的影响,电容上电压将随u2迅速上升,当ωt=ωt1时,有u2=u0,此后u2低于u0,所有二极管截止,这时电容C通过RL放电,放电时间常数为RLC,放电时间慢,u0变化平缓。当ωt=ωt2时,u2=u0,ωt2后u2又变化到比u0大,又开始充电过程,u0迅速上升。ωt=ωt3时有u2=u0,ωt3后,电容通过RL放电。如此反复,周期性充放电。由于电容C的储能作用,RL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。LC滤波电路适用于电流较大,要求电压脉动较小的场合。2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Uo在√2U2~0.9U2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RLC≧(3~5)T/2其中T为交流电源电压的周期。实际中,经常进一步近似为Uo≈1.2U2整流管的最大反向峰值电压URM=√2U2,每个二极管的平均电流是负载电流的一半。三.信号滤波器1、电路的作用,与滤波器的区别和相同点。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。1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相同点: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范围,而电源滤波器则是用来滤除交流成分,使直流通过,从而保持输出电压稳定;交流电源则是只允许某一特定的频率通过。相同点:都是用电路的幅频特性来工作。2LC串联和并联电路的阻抗计算:串联时,电路阻抗为Z=R+j(XL-XC)=R+j(ωL-1/ωC)并联时电路阻抗为Z=1/jωC∥(R+jωL)=考滤到实际中,常有RωL,所以有Z≈幅频关系和相频关系曲线:3画出通频带曲线:计算谐振频率:fo=1/2π√LC四.微分电路和积分电路1、电路的作用,与滤波器的区别和相同点。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。1电路的作用:积分电路:1.延迟、定时、时钟2.低通滤波3.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。微分电路:1.提取脉冲前沿2.高通滤波3.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。与滤波器的区别和相同点:原理相同,应用场合不同。2微分和积分电路电压变化过程分析,在图4-17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。因为t0时,,而在t=0时,突变到,且在0tt1期间有:,相当于在RC串联电路上接了一个恒压源,这实际上就是RC串联电路的零状态响应。由于,则由图4-17电路可知。所以,即:输出电压产生了突变,从0V突跳到。因为,所以电容充电极快。当时,有,则。故在期间内,电阻两端就输出一个正的尖脉冲信号,如图4-18所示。在时刻,又突变到0V,且在期间有:=0V,相当于将RC串联电路短接,这实际上就是RC串联电路的零输入响应状态:。由于时,,故。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4-18所示。由于为一周期性的矩形脉冲波信号,则也就为同一周期正负尖脉冲波信号,如图4-18所示。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。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。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。在图4-19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。因为时,,在t=0时刻突然从0V上升到时,仍有,故。在期间内,,此时为RC串联状态的零状态响应,即。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0V。则在期间内,,此时为RC串联电路的零输入响应状态,即。由于,所以电容从处开始放电。因为,放电进行得极慢,当电容电压还未衰减到时,又发生了突变并周而复始地进行。这样,在输出端就得到一个锯齿波信号,如图4-20所示。锯齿波信号在示波器、显示器等电子设备中作扫描电压。由图4-20波形可知:若越大,充、放进行得越缓慢,锯齿波信号的线性就越好。从图4-20波形还可看出,是对积分的结果,故称这种电路为积分电路。RC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。3计算:时间常数:RC电压变化方程:积分:Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时,Uc=Uo.随后C充电,由于RC≥Tk,充电很慢,所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫Uidt微分:iF=iC=Cdui/dtUo=-iFR=-RCdui/dt电阻和电容参数的选择: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。3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。1三极管的结构,三极管各极电流关系:Ie=Icn+Ibn=Ic+IbIc=Icn+Icbo≈βIbIb=Ibn-Icbo特性曲线:共发射极输入特性曲线共发射极输出特性曲线放大条件:发射结正偏(大于导通电压),集电极反向偏置2元器件的作用:UCC为直流电源(集电极电源),其作用是为整个电路提供能源,保证三极管发射结正向偏置,集电结反向偏置。Rb为基极偏置电阻,作用是为基极提供合适的偏置电流。Rc为集电极负载电阻,作用是将集电极电流的变化转换成电压的变化。晶体管V具有放大作用,是放大器的核心。必须保证管子工作在放大状态。电容C1C2称为隔直电容或耦合电容,作用是隔直流通交流,即保证信号正常流通的情况下,使交直流相互隔离互不影响。电路的用途:将微弱的电信号不失真(或在许可范围内)地加以放大,把直流电能转化成交流电能。电压放大倍数:电压增益用Au表示,定义为放大器输出信号电压有效值与输入信号电压有效值的比值,即Au=Uo/Ui。Uo与信号源开路电压Us之比称为考虑信号源内阻时的电压放大倍数,记作Aus,即Aus=Uo/Us。根据输入回路可得Ui=Usri/(rs+ri),因此二者关系为Aus=Auri/(rs+ri)输入输出的信号电压相位关系:输出电压与输入信号电压波形相同,相位相差180o,并且输出电压幅度比输入电压大。3静态工作点的计算:基极电流IBQ=UCC-UBE/Rb(UBE=0.6~0.8V取0.7VUBE=0.1~0.3V取0.2V)集电极电流ICQ=βIBQ,UCEQ=UCC-ICQRc。电压放大倍数的计算:输入电压Ui=Ibrbe输出电压Uo=--βIbR`L(R`L=RcRL/Rc+RL)电压放大倍数Au=--βR`L/rbe=--βRCRL/rbe(RC+RL)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、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。2、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响。3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。1元器件的作用:CE为旁通电容,交流短路R4。RB1RB2为基极偏置电阻,作用是为基极提供合适的偏置电流。电路的用途:既有电压增益,也有电流增益,应用最广,常用作各种放大器的主放大级。电压放大倍数:输入交流电压Ui=Ibrbe输出交流电压为Uo=--Ic(RC∥RL)=--βIb(RC∥RL)故得电压放大倍数Au=--β(RC∥RL)/rbe=--βR`L/rbe式中R`L=RC∥RLrbe=rbbˊ+(1+β)26mV/IEQ输入输出的信号电压相位关系:输出电压与输入信号电压波形相同,相位相差180o,并且输出电压幅度比输入电压大。交流和直流等效电路图:2电流串联负反馈过程分析:负反馈对参数的影响:RE的负反馈使得输出随输入的变化受到抑制,导致Au减小,输入电阻增大。3静态工作点的计算:UB=RB2UCC/(RB1+RB2)ICQ≈IEQ=UB-UBEQ/REUCEQ=UCC-ICQ(RC+RE)电压放大倍数的计算:Au=--β(RC∥RL)/rbe=--βR`L/rbe源电压放大倍数Aus=AuRi/(Rs+Ri)Ri=RB1∥RB2∥rbe4受控源等效电路分析:发射极接电阻时的交流等效电路电流放大倍数Ai流过RL的电流Io和输入电流Ii分别为Io=IcRc/Rc+RL=βIbRc/Rc+RLIi=Ib(RB+rbe)/RB式中RB=RB1∥RB2,由此可得Ai=Io/Ii=βRBRc/(RB+rbe)(RC+RL)若满足RBrbe,RLRc,则Ai≈β输入电阻Ri=Ui/Ii=RB∥rbe若RBrbe,则Ri≈rbe输出电阻Ro=Uo/Io│Us=0=Rc源电压放大倍数Aus,定义为输出电压Uo与信号源电压Us的比值,即Aus=AuRi/(Rs+Ri)若满足RiRs,则Aus≈Au若旁路电容CE开路时的情况,旁路电容CE开路,发射极接有电阻RE,此时直流通路不变,静态点不变,Ui=Ibrbe+(1+β)IbRE,Uo仍为-βIbR`L,电压放大倍数将变为Au=Uo/Ui=-βR`L/rbe+(1+β)RE,对比知放大倍数减小了,因为RE的自动调节作用,使得输出随输入变化受到抑制,导致Au减小。当(1+β)RErbe,则有Au≈-R`L/RE,与此同时,从b极看去的输入电阻R`L(不包括Rb1Rb2)变为R`L=Ui/Ib=rbe+(1+β)RE,即射极电阻RE折合到基极支路应扩大(1+β)倍,因此,放大器的输入电阻Ri=Rb1∥Rb2∥R`i,输入电阻明显增大了。七.共集电极放大电路(射极跟随电路)1、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。电路的输入和输出阻抗特点。2、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响。3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。1元器件的作用:R2为反馈电阻,能稳定静态工作点。电路的用途,:常作为多级放大电路的输入电路的输入级、输出级、中间缓冲级,功率放大电路中,常作推挽输出级。电压放大倍数:Uo=Ie(Re∥

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