電子電路根本知識電子電路根本知識電子電路根本知識二極管三極管放大電路根本分析方法根本運算電路信號處理電路程控放大電路第一頁，共27頁。12345二極管三極管放大電路根本分析方法根本運算電路信號處理電路6程控放大電路第二頁，共27頁。1.二極管PN節(jié)：PN結的單向導電性---正偏導通，反偏截止。接觸電位差---硅材料約為0.6~0.8V，鍺材料約為0.2~0.3V。PN結的伏安特性：應用：整流、限幅、保護、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、光耦等。第三頁，共27頁。2.三極管三極管分為NPN型與PNP型：三極管工作的三個區(qū)(NPN型為例)：截止區(qū)：發(fā)射結反偏、集電結反偏〔Ube≤Uon且Uce>Ube〕；放大區(qū)：發(fā)射結正偏、集電結反偏〔Ube>Uon且Uce≥Ube〕；飽和區(qū)：發(fā)射結正偏、集電結正偏〔Ube>Uon且Uce<Ube〕。第四頁，共27頁。2三極管三極管有三種接法：共集、共射、共基。判別方法：共集電極電路----三極管的集電極接地，集電極是輸入與輸出的公共極；共基極電路----三極管的基極接地，基極是輸入與輸出的公共極；共發(fā)射極電路----三極管的發(fā)射極接地，發(fā)射極是輸入與輸出的公共極。第五頁，共27頁。3.放大電路的根本分析方法〔1〕圖解法〔2〕微變等效電路法〔小信號法〕1〕將電路分為直流通路和交流通路；2〕計算靜態(tài)工作點〔直流通路，認為小信號對靜態(tài)工作點沒有影響〕；3〕交流通路計算交流放大倍數(shù)三極管電路模型第六頁，共27頁。4.運算電路理想運放：1〕差模開環(huán)電壓增益Avd=∞；2〕差模輸入電阻Rid=∞；3)輸出電阻Ro=0；4〕共模抑制比KCMR=∞；5〕輸入偏置電流IIB=0；6〕輸出失調(diào)電壓VIO、失調(diào)電流IIO及其溫漂αVIO、αIIO均為零；等等。非理想運放：通用型運放、軌對軌運放、高阻型運算放大器、低溫漂型運算放大器、高速型運算放大器、低功耗型運算放大器、高壓大功率型運算放大器、低輸入偏流型、多元型、單電源型、跨導型、程控型等。第七頁，共27頁。4.運算電路1〕反相比例運算電路2〕同相比例運算電路電壓跟隨器第八頁，共27頁。4.運算電路3〕同向求和運算電路4〕反向求和運算電路第九頁，共27頁。4.運算電路5〕加減運算電路6〕差分比例運算電路第十頁，共27頁。4.運算電路8〕微分運算電路7〕積分運算電路第十一頁，共27頁。5.信號處理電路濾波電路：有源濾波電路、無源濾波電路無源濾波電路的構造簡單，易于設計，但它的通帶放大倍數(shù)及其截止頻率都隨負載而變化，因而不適用于信號處理要求高的場合。無源濾波電路通常用在功率電路中，比方直流電源整流后的濾波，或者大電流負載時采用LC〔電感、電容〕電路濾波。有源濾波電路的負載不影響濾波特性，因此常用于信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡和集成運放組成，因而必須在適宜的直流電源供電的情況下才能使用，同時還可以進展放大。但電路的組成和設計也較復雜。有源濾波電路不適用于高電壓大電流的場合，只適用于信號處理。第十二頁，共27頁。5.信號處理電路1〕低通2〕高通第十三頁，共27頁。5.信號處理電路3〕帶通4〕帶阻第十四頁，共27頁。6.程控放大電路程控放大器可以通過單片機、嵌入式微處理器來控制其增益，常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或自動化儀表中。放大局部由集成運放及外圍元器件組成。其根本原理是由軟件調(diào)節(jié)反響電阻的阻值，從而實現(xiàn)增益的自動控制，如以下圖所示。第十五頁，共27頁。6.程控放大電路專用程控放大器芯片的設計原理PGA205是價格較低、用途廣泛的可編程增益放大器芯片，放大倍數(shù)分為四檔，分別為1、2、4和8倍，可以通過微處理器控制PGA205的A1、A0的邏輯電平的不同組合來對其放大倍數(shù)進展數(shù)字選擇，如下表所示。6.1基于專用程控放大器芯片的設計方法將專用的可編程增益放大器，如PGA202、PGA205、PGA113等與單片機、嵌入式微處理器結合，可構成高性能的程控放大電路。以PGA205為例，其方案原理如以下圖所示。第十六頁，共27頁。6.程控放大電路表PGA205的放大倍數(shù)與編程邏輯的關系

A0 A1 放大倍數(shù)0 0 10 1 21 0 41 1 8

該方案的特點是集成度高，電路簡單，但是增益檔位有限且固定，一般是4檔或8檔可調(diào)。第十七頁，共27頁。6.程控放大電路6.2基于通用型運放與模擬多路選擇器的設計方法在通用型運放構成的放大電路根底上，用微處理器控制模擬多路選擇器〔即多路開關〕來選擇不同阻值的反響電阻，從而實現(xiàn)增益的控制。以模擬多路開關MAX308為例，其方案原理如以下圖所示。第十八頁，共27頁。6.程控放大電路MAX308是8選1模擬多路開關，由A2、A1和A0的不同電平組合來控制COM端與NO1至NO8端的連接，分別選通反響電阻RF1至RF8，從而實現(xiàn)8檔增益調(diào)節(jié)?？筛鶕?jù)檔位需要選用4選1等不同模擬多路開關，或者將多個模擬多路開關并聯(lián)使用，構成更多的檔位選擇。該方案的特點是原理簡單，集成度較高，但是增益檔位是有限的，更為關鍵的是模擬多路選擇器的導通電阻不為零、截止電阻不為無窮大，且是非線性，誤差較大，不宜用于精細放大。第十九頁，共27頁。6.程控放大電路6.3基于通用型運放與繼電器的設計方法用電磁繼電器代替模擬多路選擇器，由微處理器控制繼電器的閉合與斷開，選通不同的反響電阻。其原理示意圖如以下圖所示。通用型運放與繼電器的設計方法由于電磁繼電器的導通和截止性能優(yōu)異，采用精細電阻，該方案適合進展精細放大，在自動化儀器儀表中廣泛應用。不過體積稍大，增益檔位也是有限的。第二十頁，共27頁。6.程控放大電路6.4基于通用型運放與數(shù)字電位器的設計方法數(shù)字電位器是通過開關控制電阻網(wǎng)絡接點的連接方式來改變電阻值的半導體器件，可直接與通用型運放組成程控增益放大器。以Xicor公司出品的X9C系列數(shù)字電位器X9C103為例，其方案原理如以下圖所示。通用型運放與數(shù)字電位器的設計方法第二十一頁，共27頁。6.程控放大電路X9C103由計數(shù)器、非易失性存儲器、譯碼器、電阻網(wǎng)絡和控制電路組成，其最大阻值為10KΩ，分100檔調(diào)節(jié)。數(shù)字電位器的兩個端點VH和VL之間有一個由99個一樣電阻串聯(lián)組成的電阻網(wǎng)絡，這些電阻每兩個之間的連接點上均有一個CMOS開關管作為開關，由譯碼器對計數(shù)器結果譯碼進展控制，開關管導通時就把電位器的中間抽頭VW端連接在該點上，從而獲得不同的阻值。該方案的優(yōu)點是原理簡單，集成度高，調(diào)節(jié)檔位多，缺點是精度缺乏，抗干擾性稍差。通用型運放與數(shù)字電位器的設計方法第二十二頁，共27頁。6.程控放大電路6.5儀表放大電路儀表放大電路多用于數(shù)據(jù)采集、精細測量以及工業(yè)自動控制系統(tǒng)，通常用于對傳感器輸出的微弱信號進展放大。儀表放大電路要求高增益、高輸入電阻和高共模抑制比。如右圖所示是一種應用廣泛的由三個運放組成的放大器原理圖。儀表放大電路第二十三頁，共27頁。6.程控放大電路6.3儀表放大電路電路中的三個運放均接成比例運算電路的形式。電路包含兩級放大級，A1和A2組成第一級，兩者均為同相輸入方式，因而輸入電阻很高，由于電路構造的對稱，因此漂移可以相互抵消。第二級的A3為差分輸入方式，將差分輸入轉換為單端輸出。在本電路中，要求元器件參數(shù)對稱，即：儀表放大電路

當加上差模輸入電壓時，A1和A2的輸入電壓u11和u12大小相等，極性相反，且R2=R3，此時可以認為電阻R1的中點電位保持不變，即在R1/2處相當于交流接地.第二十四頁，共27頁。6.程控放大電路儀表放大電路

當加上差模輸入電壓時，A1和A2的輸入電壓u11和u12大小相等，極性相反，且R2=R3，此時可以認為電阻R1的中點電位保持不變，即在R1/2處相當于交流接地.此時運放A1的工作情況如左圖所示。同理，可以分析A2的工作情況。由