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文檔簡介
1、模電(放大、電源電路)學(xué)習(xí)Operational Amplifier-運(yùn)算放大器;Simplified- 簡化的; C ommon- 對應(yīng)共模信號(C);Difference- 對應(yīng)差模信號(D);TTL - 三極管 -三極管邏輯電路;MOS - 金屬 -氧化物 -半導(dǎo)體電路。TTL 電平:輸出高電平 2.4V,輸出低電平 =2.0V ,輸入低電平 EMC ( Electro Magnetic Compatibility ) 電 磁 兼 容 性 , 包 括 EMI (interference) 和 EMS (susceptibility), 也就是電磁干擾和電磁抗干擾。 主要學(xué)習(xí)內(nèi)容:集成放大
2、電路、差分放大電路、多級放大電路、功率放大電路。- 總之就是 多級的差分輸入集成放大電路-多個集成運(yùn)放組成的多級放大電路。 放大概念 :放大倍數(shù)為 大于 1、小于 1 或等于 1 都是放大?!熬€與” -即線與邏輯,即兩個輸出端(包括兩個以上)直接互連就可以實現(xiàn)“ AND”的邏輯功能。在總線傳輸?shù)葘嶋H應(yīng)用中需要多個門的輸出端并聯(lián)連接使用,而一般TTL門輸出端并不能直接并接使用,否則這些門的輸出管之間由于低阻抗形成很大的短路電流(灌電流) ,而燒壞器件。在硬件上,可用集電極開路門(OC 門)或三態(tài)門(TS 門)來實現(xiàn)。用OC 門實現(xiàn)線與,應(yīng)同時在輸出端口應(yīng)加一個上拉電阻 。 電阻、電容測量方法 :
3、測電阻、電容最終都是轉(zhuǎn)換成電壓并通過 AD 測量并找出電阻、電容與電壓的函數(shù)關(guān)系 ,從而根據(jù)測得的電壓值來計算電阻值或電容值。1 模擬電路 類型 :(整流、濾波、穩(wěn)壓) 、微分和積分、選頻、電壓比較、振蕩、反饋、放大電路。(1)電源類:整流、濾波、穩(wěn)壓 -由 220V 交流電得到穩(wěn)壓的直流電。(2)微分和積分 電路:積分電路把方波轉(zhuǎn)換為三角波或斜波(鋸齒波);微分電路把方波轉(zhuǎn)換成尖脈沖波(波形變換)還具有濾波、延時、定時等作用。(3)選頻電路:利用電路的諧振特性選取信號-類似濾波電路。(4)電壓比較電路:比較兩個輸入電壓的大小關(guān)系-放大倍數(shù)無窮大的運(yùn)放。(5)振蕩電路:包括 RC、 LC 、石
4、英晶體振蕩(晶振)電路-為 MCU 提供時鐘信號。( 6)反饋電路:包括正反饋和負(fù)反饋電路。( 7) 信號運(yùn)算與處理 電路:包括比例運(yùn)算、加減運(yùn)算、微分積分運(yùn)算、對數(shù)指數(shù)運(yùn)算、模擬乘法器和濾波器電路。(8)波形發(fā)生與 信號轉(zhuǎn)換 :包括振蕩電路、 電壓比較器、 非正弦波發(fā)生電路和U-I 轉(zhuǎn)換、精密整流、 u-f 轉(zhuǎn)換電路(壓控振蕩器)。(9)放大電路 :包括 BJT 放大、 FET 放大、運(yùn)算放大(集成放大)、功率放大。2 重點(diǎn) 學(xué)習(xí)電路:各類放大電路及其相關(guān)電路(濾波、穩(wěn)壓、U-I 轉(zhuǎn)換等電路) 。學(xué)習(xí) 方法 :先打好基礎(chǔ)、不急于求成;首先熟悉基本集成放大電路- 定性分析 - 定量計算(任何學(xué)
5、習(xí)都是相通的、由淺入深、循序漸進(jìn)、腳踏實地、功到自然成)。-.3 熟悉 集成 放大電路:偏置電路: 晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大,就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、 集電結(jié)反偏 。即應(yīng)該設(shè)置它的靜態(tài)工作點(diǎn)。所謂工作點(diǎn)就是通過外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位(可根據(jù)計算獲得)。這些外部電路就稱為偏置電路(可理解為,設(shè)置PN 結(jié)正、反偏的電路) ,偏置電路向晶體管提供的電流就稱為偏置電流,也可表述為為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)的電路。輸入電阻:(從輸入端看進(jìn)去的等效電阻)和輸出電阻 (將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源,內(nèi)阻就是輸出電阻)-輸出電阻越小、負(fù)載
6、能力 越強(qiáng)。通頻帶: 只對有限頻率范圍內(nèi)的信號進(jìn)行放大。衡量放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力 。由于電容、 電感及放大管 PN 結(jié)的 電容效應(yīng) ,使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降,并產(chǎn)生 相移 。靜態(tài)工作點(diǎn) (Q 點(diǎn) ) :輸入信號為零時,電路處于直流工作狀態(tài),這些電流、電壓的數(shù)值可用 BJT 特性曲線上一個確定的點(diǎn)表示,該點(diǎn)習(xí)慣上稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q , 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的 就是要保證在被放大的交流信號加入電路時,不論是正半周還是負(fù)半周都能滿足發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置的三極管放大狀態(tài)(信號的整個周期內(nèi)保證晶體管始終工作在放大區(qū)!)??梢酝ㄟ^改變電路參數(shù)來改變靜態(tài)工作點(diǎn)
7、,這就可以設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。飽和失真: 就是輸入信號的正半周期超過了三極管的放大能力,造成失真,對應(yīng)的就是輸出波形底部失真,此時三極管就會處于飽和狀態(tài) ,解決飽和失真的方法 就是調(diào)低靜態(tài)工作電流 I b(增大 Rb) - 因為當(dāng) Vbe 接近最大時、 I b 太大以至于I C不能增加,即輸出電壓不能繼續(xù)減小 -所以需要 限制 I b 的大小 。截止失真: 當(dāng)輸入的波形是負(fù)半周時,快到谷值 時,三極管就會處于截止?fàn)顟B(tài) ,那么此時的輸出就不再隨輸入變化了,即輸出得到的正半周正弦波波形就沒有峰值了,此時BJT處在截止區(qū)域,如同工作在斷開區(qū)域- 解決方法是 增加偏置電壓 。-輸出與輸入反相晶體管: 有三
8、個工作區(qū):飽和區(qū)、 截止區(qū)和線性放大區(qū)。對于 共發(fā)射極 的基本放大電路,其輸入波形正好與輸出波形反相 ,就是相位相差180 度,當(dāng)輸入為正弦波正半周期時,應(yīng)該輸出正弦波負(fù)半周期。.耦合 :是指兩個或兩個以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響,并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象- 阻容耦合:放大器級與級之間通過電容相連;直接耦合 :放大器級與級之間不通過任何元件直接相連的。功率放大電路- 分立元件構(gòu)成1 功率放大電路的要求:1 輸出 功率 盡可能大 :即在電源電壓一定的情況下,最大不失真輸出電壓最大。2 效率 盡可能高 : 即電路損耗的直流功率盡可能小,靜態(tài)時功放管
9、的集電極電流近似為 0。2 按晶體管的工作方式或 狀態(tài) :1.甲類方式:晶體管在信號的整個周期 內(nèi)均處于 導(dǎo)通 狀態(tài)2.乙類方式:晶體管僅在信號的半個周期 處于導(dǎo)通狀態(tài)3.甲乙類方式:晶體管在信號的多半個周期 處于導(dǎo)通狀態(tài)-工作狀態(tài)是由 偏置電路 決定的或?qū)崿F(xiàn)的(偏置電壓與Q 點(diǎn)不同)。3 按照電路的 組成或結(jié)構(gòu) :1. 變壓器耦合乙類推挽: 單電源 供電,笨重,效率低,低頻特性差。2.OTL電路: 單電源 供電、輸出端為 電容 耦合,低頻特性差。3.OCL電路: 正負(fù)雙電源 供電、輸出端為 直接耦合,效率高,低頻特性好。 運(yùn)放要工作在線性區(qū),必須引入 深度負(fù)反饋 。4 線性應(yīng)用 :比例、加法
10、、減法、乘法、除法、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)等模擬運(yùn)算電路。5 同相與反相輸入端 :U - 對應(yīng)的端子為“ - ”,當(dāng)輸入 U - 單獨(dú)加于該端子時,輸出電壓與輸入電壓 U - 反相 ,故稱它為反相輸入端。 U + 對應(yīng)的端子為“” 當(dāng)輸入 U + 單獨(dú)由該端加入時,輸出電壓與 U 同相,故稱它為同相輸入端。同相放大器、反相放大器 :輸入端的極性和輸出端是同一極性的就是同相放大器(輸入信號 從同相輸入端輸入 ),輸入端的極性和輸出端是相反極性的就是反相放大器(輸入信號 從反相輸入端輸入 )。同相放大器、反相放大器對比:同相放大電路 :優(yōu)點(diǎn)在于有足夠大的輸入阻抗,對于輸出阻抗很大的電路比較適用。缺
11、點(diǎn)在于放大電路沒有虛地, 抗干擾能力相對較差, 另外一個小缺點(diǎn)是放大倍數(shù)只能大于 1。反向放大電路 :優(yōu)點(diǎn)是同相端接地,反相端虛地,抗干擾能力強(qiáng)缺點(diǎn)是輸入阻抗很小,不適用于前級電路輸出阻抗很大的場合6 集成運(yùn)放的組成:一般由4 個部分組成,偏置電路,輸入級,中間級,輸出級。輸入級 :又稱 前置級 ,輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高,并完成電平轉(zhuǎn)換(即對“地”輸出),多采用差分放大電路 。中間級 :主放大器 ,它所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù),多采用共射放大電路 。輸出級 :功率級 ,多采用 準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級,輸出電阻小、最大不失真輸出電壓高。偏置電路 :為各級放大電路
12、設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn) 。采用 電流源電路 。集成運(yùn)放組成的放大電路研究問題:( 1)運(yùn)算電路: 運(yùn)算電路的輸出電壓是輸入電壓某種運(yùn)算的結(jié)果,如加、減、乘、除、乘方、開方、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)等。( 2)描述方法:運(yùn)算關(guān)系式uO f (u I )。( 3)分析方法:“ 虛短 ”和“ 虛斷 ”是基本出發(fā)點(diǎn)。1 比例運(yùn)算 電路:.Component Wizard. ;平、 0 ; 0000同相輸入 -輸入輸出的電壓符號相同。反相輸入 -輸入輸出的電壓符號相反。電壓跟隨器 -輸出端與反相輸入端直接連接(或通過電阻連接),使得輸出電壓與同相輸入電壓相等 。電壓跟隨器 作用 是做緩沖級或隔離級(承上啟下
13、),提高輸入阻抗、降低輸出阻抗,可以降低損耗、提高帶負(fù)載能力。單端輸入放大電路:根據(jù)公式調(diào)整Rf 與 R 的關(guān)系即可實現(xiàn)不同的放大倍數(shù)。2 加減運(yùn)算 電路:反相求和:多個信號從反相輸入端輸入。同相求和:多個信號從同相輸入端輸入- 輸入電路相同時運(yùn)算結(jié)果正好相反 。.加減運(yùn)算 :即同相求和與反相求和相結(jié)合的電路 - 同相輸入端與反相輸入端都有輸入。雙輸入差分放大:即同相輸入端與反相輸入端都有一個輸入信號。3 積分與微分 電路:.有源濾波電路1 基本的有源濾波電路- 低通濾波 電路無源濾波電路的濾波 參數(shù) 隨負(fù)載變化;有源濾波電路的濾波參數(shù)不隨負(fù)載變化,可放大。無源濾波電路可用于高電壓大電流,如直
14、流電源中的濾波電路;有源濾波電路是 信號處理電路 ,其輸出電壓和電流的大小受有源元件自身參數(shù)和供電電源的限制。2 高通、帶通、帶阻有源濾波器:.有源 濾波電路: 需要有電源輸入, 需要提供額定的電壓, 由有源元件(運(yùn)放)和 無源元件( L/R/C )組成 - 主要是 有源 RC 濾波 。無源 濾波電路:僅由 無源 元件( L/R/C )組成,無電源輸入,主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(倒L 、 LC 、 RC )。u-i轉(zhuǎn)換電路1 輸出電流與輸入電壓成正比- 電壓控制電流 。2 負(fù)載不接地。3 - 如何判斷輸出的是 電流還是電壓 :輸入決定輸出電流的大小、與負(fù)載無關(guān),則輸出的是電流;輸
15、入決定輸出電壓的大小、與負(fù)載無關(guān),則輸出的是電壓 - 特定功能的電路可以 輸出確定的電流或電壓 - U-I 轉(zhuǎn)換電路輸出的是電流,電流的大小與負(fù)載無關(guān),只與輸入電壓有關(guān)。 實際應(yīng)用 :電阻法 測大電阻時, 輸入電流大小由待測電阻決定 , 待測電阻在1M-25M 之間,放大電路中的電阻對電流的影響可以忽略不計,因此該放大電路的輸入信號可以看成是電流信號。I-V 轉(zhuǎn)換電路1、把輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓- 通過 AD 測出電壓值并找出 對應(yīng)關(guān)系 。2、I-V 變換典型電路:.( 1) I-V 變換電路 其實 就是運(yùn)算放大器構(gòu)成的 - 仍然是虛短虛斷 。( 2)稱之為 I-V 變換的 關(guān)鍵 是輸入的電流信
16、號穩(wěn)定 - 或者說輸入的是電流信號(電阻法中測量的大電阻很大,因此放大電路中的小電阻幾乎不影響電流的大小 - 輸入的是電流信號)。( 3)運(yùn)放的同相輸入端通過小電阻 接地是關(guān)鍵 - 同相與反相輸入端的電壓為 0,通過兩次反相并放大, 電流信號轉(zhuǎn)換為正的電壓信號 - 具體的過程是:正電壓地負(fù)電壓地正電壓輸入到 AD 。( 4)第一個運(yùn)放是 I-V 變換(不應(yīng)該有 R1- 或者把 R1 看成恒流源的內(nèi)阻) ,第二個是典型的 放大電路。端口輸出結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1 推挽式 輸出T1 導(dǎo)通、 T2 截止;負(fù)半周原理:兩個三極管輪流導(dǎo)通工作,信號的正半周T2 導(dǎo)通、 T1 截止,如下圖所示:輸出方式對比:推挽輸
17、出 :可以輸出高 ,低電平 , 連接數(shù)字器件; 推挽結(jié)構(gòu)一般是指兩個三極管分別受兩 互補(bǔ)信號 的控制 ,總是在一個三極管導(dǎo)通的時候另一個截止- 相當(dāng)于強(qiáng)上拉和強(qiáng)下拉,即上拉電阻與下拉電阻換成兩個開關(guān) 上拉下拉開關(guān) ,.輸出高電平時,上拉開關(guān)開、下拉開關(guān)關(guān)- 上拉電阻為0;輸出低電平時上拉開關(guān)關(guān)、下拉開關(guān)開- 下拉電阻為0;開漏輸出 :輸出端相當(dāng)于三極管的 集電極(漏極 )。要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻 才行。適合于做 電流型 的驅(qū)動 ,其吸收電流的能力相對強(qiáng) (一般 20mA 以內(nèi) )。2OC 門與線與結(jié)構(gòu):OC 門 - 集電極開路門;線與 - 如下圖, Y1 與 Y2 有一個為低則Y 為低。
18、線與:如下圖所示,如果Y1、 Y2 有一個為低電平(輸出端兩個三極管有一個導(dǎo)通),則電路導(dǎo)通,上拉電阻把輸出端電阻拉低- 輸出 Y 為低,也就是實現(xiàn)邏輯與 的功能。如上面左圖, OC 門是必須接 上拉電阻 的,否則 無法輸出高電平。對比以上 左右兩圖 :左圖:有上拉電阻 ,T5 導(dǎo)通輸出低電平,T5 截止時輸出高電平- 兩種狀態(tài),51 單片機(jī)的P1 、P2 、 P3 即為有上拉的情況,可以輸出高低電平。右圖:無上拉電阻 , T 導(dǎo)通輸出低電平, T 截止時為高阻態(tài) - 也是兩種狀態(tài), 51 單片機(jī)的 P0 即為沒有上拉的情況,因此 必須外接上拉電阻 。.( 1)上拉電阻 :上拉電阻并非是把電阻
19、拉高,恰恰相反,上拉電阻只具有把電壓拉低的作用( 電阻分壓 ),上拉電阻 R 相當(dāng)于輸出的 內(nèi)阻 ,如果 R 太小可能導(dǎo)致電流太大而燒毀電路,如果R 太大可能導(dǎo)致輸出電壓太低(負(fù)載電阻小的時候) 從而使得原本輸出的高電平變?yōu)榈碗娖? 因此 選擇上拉電阻很重要,接負(fù)載時也要格外 注意對電路的保護(hù)和負(fù)載對輸出電壓的影響。( 2)舉例說明選擇上拉電阻 :設(shè)輸入端 每端口 不大于 100uA,設(shè)輸出口 驅(qū)動電流 約 500uA ,標(biāo)準(zhǔn)工作電壓是5V ,輸入口的高低電平 門限 為 0.8V( 低于此值為低電平);2V( 高電平門限值 )。確定上拉電阻最小值:上拉電阻分壓為500uA x 8.4K= 4.
20、2 即選大于8.4K 時輸出端能 下拉 至0.8V 以下,此為 最小阻值 ,再小就拉不下來了 。如果 輸出口驅(qū)動電流較大,則阻值可減小,保證下拉時能低于0.8V 即可 。確定上拉電阻最大值:當(dāng)輸出高電平時,忽略管子的漏電流,兩輸入口需200uA (兩個 100uA 之和),上拉電阻分壓為 200uA x15K=3V- 即上拉電阻壓降為3V ,輸出口可達(dá)到2V ,此阻值為 最大阻值 ,再大就拉不到2V 了,因此選 10K可用。( 3)上拉下拉定義:上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平!電阻同時起限流作用 !下拉同理!上拉是對器件 注入電流 ,下拉是 輸出電流。弱強(qiáng)只是上拉電阻的阻值不同
21、,沒有什么嚴(yán)格區(qū)分-阻值大的為弱上拉,小的為強(qiáng)上拉。推挽式結(jié)構(gòu)為 最強(qiáng)上拉 和最強(qiáng)下拉 - 輸出為高時上面開關(guān)通,相當(dāng)于上拉電阻為 0;輸出為低時下面開關(guān)通,相當(dāng)于下拉電阻為0(兩個開關(guān)不能同時通,否則會燒毀)。( 4) OC 門符號 :3 三態(tài)輸出門( TS 門)TTL 與非門電路。組成:包括兩個反相器和一個二極管,以及典型的如下圖所示 虛框內(nèi) 為反相器和二極管, 剩余的 為 TTL 與非門電路。三態(tài)是針對輸出端而言。普通的TTL 與非門其輸出極的兩個晶體管T4 、 T5始終保持一個導(dǎo)通,另一個截止的推拉 狀態(tài)。 T4 導(dǎo)通, T5 截止,輸出高電平 Y=1 ;T4 截止, T5 導(dǎo)通,輸出
22、低電平, Y=0 。三態(tài)門除了上述兩種狀態(tài)外,又出現(xiàn)了 T4 、T5 同時截止 的第三種狀態(tài)。因為晶體管截止時c 、e 之間是無窮大阻抗, 輸出端 Y 對地、對電源( vcc )阻抗無窮大 。因此這第三種狀態(tài)也稱高阻狀態(tài)。高阻分析 :如下圖, E N 為 0 時 T1 導(dǎo)通T2 截止;二極管D 導(dǎo)通T4 截止;T2 截止T5 截止,所以T4 、 T5 都截止。端口使能EN :使端口處在高低電平狀態(tài),或處在高阻狀態(tài)。用途:可以構(gòu)造 總線 結(jié)構(gòu),各個端口處在同一條總線上,通過使能信號EN使任何時候僅有一個被使能,其他處在截止?fàn)顟B(tài)即可;.TS 門符號:C 為高電平 使能C 為低電平 使能4 IC 輸
23、出端口保護(hù)電路:IC 來測試其引腳之間往往通過 二極管 相連,但并非一致,要根據(jù)具體型號的好壞 - 最好的方法是對比法:用好的IC 與待測 IC 對比測試 。放大電路中的反饋1、反饋 :放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路,影響輸入 - 反饋電路框圖如下:2、正反饋和負(fù)反饋 :從反饋的結(jié)果來判斷,凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的為負(fù)反饋,否則為正反饋;或者凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負(fù)反饋,否則為正反饋。直流反饋和交流反饋 :直流通路 中存在的反饋稱為直流反饋, 交流通路 中存在的反饋稱為交流反饋。局部反饋和級間反饋 :只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反饋,將
24、多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱為級間反饋。電壓反饋與 電流反饋 :將輸出 電壓的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為電壓反饋- 反饋量與輸出電壓成比例。將輸出 電流的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為電流反饋- 反饋量與輸出電流成比例。.串聯(lián)反饋和并聯(lián) 反饋 :描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端的連接方式,即輸入量、反饋量、凈輸入量的 疊加關(guān)系 。-電壓相減 u d = u i uf 對應(yīng)串聯(lián)反饋;電流相減i d = i i if 對應(yīng)并聯(lián)反饋。-因為 電壓串聯(lián)才會相加減;電流并聯(lián)才會相加減。3、四種反饋組態(tài):如何判斷 反饋組態(tài) :分別判斷反饋是電壓反饋還是電流
25、反饋;反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。具體反饋電路舉例 :( 1)電壓串聯(lián) 負(fù)反饋電路(左)和電壓并聯(lián) 負(fù)反饋電路(右): 反饋量 UF 與 UO 成正比反饋量 iF 與 U O 成正比U D =UI U F (電壓 相減 )i N=iI i F(電流 相減)( 2)電流串聯(lián) 負(fù)反饋電路(左)和 電流并聯(lián) 負(fù)反饋電路(右):結(jié)論:.區(qū)分電壓與電流 反饋 - 電壓反饋 Uo 接負(fù)載后 直接接地 ,電流反饋Uo 接負(fù)載再接電阻后接地- 電壓反饋的反饋量與電壓 成正比 - 但反饋量 可以為電流;電流反饋的反饋量與電流成正比 - 但反饋量 可以為電壓 。區(qū)分并聯(lián)與串聯(lián) 反饋 - 串聯(lián)反饋同相與反向輸入端都
26、不直接接地 ,反饋量不反饋到輸入端 - 反饋到另一端; 并聯(lián)反饋同相與反向輸入端 有一端接地(若加電阻則是為了限流) ,反饋量 反饋到輸入端 。 反饋量 UF 與 IO 成正比反饋量 i F 與 IO 成正比UD=UU(電壓 相減 )i=ii (電流 相減)IFNIF4、負(fù)反饋放大電路的自激振蕩:產(chǎn)生條件 :放大電路的級數(shù)越多,耦合電容、旁路電容越多,引入的負(fù)反饋越深,產(chǎn)生自激振蕩的可能性越大。消除自激振蕩的方法(滯后補(bǔ)償方法):( 1)簡單滯后補(bǔ)償:-C 為補(bǔ)償電容( 2)密勒補(bǔ)償:C 為補(bǔ)償電容; C為虛擬電容( 3)RC滯后補(bǔ)償:.總結(jié):滯后補(bǔ)償 法消振均以 頻帶變窄 為代價, RC 滯
27、后補(bǔ)償較簡單電容補(bǔ)償使頻帶的變化小些。為使消振后頻帶變化更小,可考慮采用超前補(bǔ)償 的方法。放大電路的穩(wěn)定性1 使用示波器觀察放大電路輸入端與輸出端的兩個信號,從而通過對比兩個信號判斷放大電路的作用。2 放大電路中輸入端及輸入輸出間的電阻 決定放大倍數(shù);電容的作用是濾波- 使輸入信號 穩(wěn)定 。電路分析與設(shè)計(通用方法)1 集成運(yùn)放所組成電路的分析 :( 1)電路分成兩部分: 差分輸入端和輸出端共三個引腳作為一部分- 放大部分;其他作為另一部分(包括電源、地)- 輔助部分。( 2)觀察輸入信號是從同相輸入還是從反相輸入。( 3)所接的 電路結(jié)構(gòu) 判斷是放大電路、跟隨器或有源濾波電路。( 4)對于放
28、大電路,根據(jù)所接的電阻計算出電路的放大倍數(shù) 。( 5)有反饋的判斷反饋的形式或?qū)儆谀姆N反饋組態(tài) 。( 6)根據(jù)技術(shù)手冊確定輔助部分 的電路設(shè)計方法。2 集成運(yùn)放所組成電路的計算 :( 1)放大電路是 有源 器件,必須加載好所有的電源和地 。( 2)按照 理想運(yùn)放 的放大倍數(shù)選擇電阻的大小,然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù),對比設(shè)計要求,對電阻進(jìn)行微調(diào) ,最終達(dá)到設(shè)計要求即可。( 3)可以使用 電位器 - 可變電阻調(diào)節(jié)放大倍數(shù):可以實現(xiàn)精確放大,還可以在出現(xiàn) 漂移后把數(shù)據(jù) 校準(zhǔn) 。3 放大器 技術(shù)指標(biāo)G- 功率增益 (單位是db );工作 頻率范圍 -F ;增益平坦度 - 最大增益與最小增益之差,對應(yīng)放大器的
29、穩(wěn)定性 ;飽和輸出功率 - 最大輸出功率,達(dá)到飽和后加大輸入功率不會增大輸出功率;4 放大器 輔助 部分 - 電源部分(包括地和參考電壓)或者接 V+ 、 V- 、 REF ;或者接V+ 、 V- ,都屬于 電源、地和參考電壓部分。5 集成運(yùn)算放大器引腳總結(jié)普通運(yùn)放:輸入輸出部分和電源部分,輸入輸出間電阻決定放大倍數(shù)。特殊運(yùn)放:還包括調(diào)增益電阻- 如 AD620 (輸入輸出間不接電阻)。6集成運(yùn)放 反饋 :. 同相與反相輸入端 一端接地,另一端接輸入 的情況是 并聯(lián)反饋 的情況。 同相與反相輸入端 兩端都接輸入 的情況是 串聯(lián)反饋 的情況。7 集成運(yùn)放 電容 作用與選擇: 正反電源與地端口的電
30、容是濾波電容 - 容量比較大(0.1uF )。 與輸入與輸出端的電阻并聯(lián)的電容是去耦電容 - 電容比較?。?22pF )。8模擬電路中的計算工作:( 1) 電路設(shè)計中 不可能單靠計算 就確定電阻值、 電容值、電流值及其他量的大小。( 2) 但是必須會計算 - 會在理想情況下計算 ,會計算是為了 更好地深入明白原理 ,可以進(jìn)行大體的 估算。( 3) 電路中電阻值、電容值、電流值等的確定靠估算與實際驗證和調(diào)整 ,另外主要靠 經(jīng)驗積累 。AD620AD620 是低成本、低功耗、高精密度儀表放大器,僅需要一個外部電阻來設(shè)置增益 ,增益范圍為 1 至 10000 ,采用 8 腳 SOIC 封裝或 DIP
31、 封裝,尺寸小于分立電路設(shè)計;適合 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)、工業(yè)過程控制等設(shè)備使用。1 實物圖與典型電路(電壓電流轉(zhuǎn)換電路)2 連接方法 兩個 RG 之間接電阻 - 用來調(diào)節(jié) 增益 。2 、3 分別是反相與同相輸入端- 用來接 輸入信號 。4 、5 、 7 分別接負(fù)電壓、正電壓、參考電壓- 比如 -12V 、 +12V 、地 。6 引腳 - 接輸出信號。總結(jié): 8 個引腳分 三類 - 輸入輸出、調(diào)增益電阻、電源與地。3 重要參數(shù)4AD620 增益 選擇與 計算.調(diào)節(jié)電阻 計算公式:增益計算公式:-最小放大倍數(shù)為1( RG 不接時 )。LF3531 典型電路 及引腳圖:2 特點(diǎn) 雙結(jié)型輸入運(yùn)算放大器 -
32、 集成了 兩個運(yùn)算放大器。 最典型 的運(yùn)算放大器 - 有 V+ 、 V- 但沒有 REF ,通常兩個輸入端一端接地、另一端接輸入信號;輸入端及輸入輸出端的兩個電阻決定放大倍數(shù)。直流電源電源本身是有內(nèi)阻的- 負(fù)載越大輸出電壓越大,反之越小1 直流電源 是能量轉(zhuǎn)換 電路,將 220V (或 380V ) 50Hz 的交流電 轉(zhuǎn)換為 直流電。其組成框圖如下:.2 各功能電路簡介:變壓器 - 通常為 降壓 ,但工業(yè)設(shè)備也經(jīng)常需要升壓 。整流電路 - 交流變直流,通常采用橋式 整流電路(包括全波及半波整流)。濾波電路 - 使輸出電壓平均值增大,脈動變?。ㄖ饕请娙?濾波)。穩(wěn)壓電路 - 常用 穩(wěn)壓管 (
33、二極管)穩(wěn)壓。3 在分析電源電路時要 特別考慮 的兩個問題:允許 電網(wǎng)電壓波動 10 ,且負(fù)載有一定的變化范圍。4 整流電路 詳解:計算輸出電壓和輸出電流平均值 : AV-average代表平均值。單相半波 整流:單相全波 整流:5 濾波電路 詳解: 濾波 電路: 時間常數(shù) : =R L*C 濾波作用 :越大,放電越慢,曲線越平滑,波動越小- 濾波后,輸出電壓平均值增大,脈動變小。濾波作用 :使波形平滑,電壓波動范圍小,平均值增大。 二極管的 導(dǎo)通角 :.- 即為 導(dǎo)通角 ,不大于 。無濾波電容 時;有濾波電容時 電容的選擇及U O( AV ) 的估算:UO ( AV ) :電容選擇 :6 穩(wěn)
34、壓電路 詳解:( 1)穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓電路:(穩(wěn)壓管穩(wěn)壓、電阻 分壓)電阻 R 起到分壓作用 (R 與負(fù)載 RL 串聯(lián))。UI 降UO 降IDZ 降IR 降UR 降U O 升 特點(diǎn) :簡單易行,穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場合。( 2)串聯(lián)型穩(wěn)壓 電路: 原理 :電路引入電壓 負(fù)反饋 ,穩(wěn)定輸出電壓,若要提高電路的穩(wěn)壓性能,則應(yīng)加深 電路的負(fù)反饋,即 提高放大電路的放大倍數(shù) 。 原理圖 :- 為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流 ,需要加晶體管放大。- 不管什么原因引起UO 變化,都將通過UCE 的調(diào)節(jié)使 UO 穩(wěn)定,故稱晶體管為調(diào)整管 。. 具有 放大環(huán)節(jié) 的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路:
35、穩(wěn)壓原理 :若由于某種原因使U O 增大,則其中 UB 代表基極電壓:UB 減小UCE 增大分壓輸出 UO 降低。UN 代表運(yùn)放反相輸入端的輸入電壓。 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本 組成及其作用 :開關(guān)電源1 線性穩(wěn)壓電源與開關(guān)型穩(wěn)壓電源對比線性穩(wěn)壓 電源:結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)節(jié)方便,輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng),紋波電壓小。缺點(diǎn)是調(diào)整管工作在甲類狀態(tài),因而功耗大,效率低( 20 49 );需加散熱器,因而設(shè)備體積大,笨重,成本高。開關(guān)型穩(wěn)壓 電源: 調(diào)整管 工作在開關(guān)狀態(tài),大大減小功耗,提高效率,開關(guān)型穩(wěn)壓電源的效率可達(dá) 70 95 。體積小,重量輕。適于固定的大負(fù)載電流、輸出電壓小范圍調(diào)節(jié)的場合。2 串聯(lián)型 開關(guān)穩(wěn)壓
36、 電源 電路組成 及工作 原理串聯(lián)型 特點(diǎn):串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中U O 只有 L 足夠大,才能升壓;只有 C 足夠大,輸出電壓交流分量才足夠??! 在周期不變的情況下, uB 占空比越大,輸出電壓平均值越高。AOZ1016.1 概述: The AOZ1016 is a high ef? ciency, simple to use, 2A buck regulator (調(diào)節(jié)器 、校準(zhǔn)器 ) . The AOZ1016 works from a 4.5V to 16V input voltage range, and provides up to 2A of continuous output current (電流) with anoutput voltage adjustable down to0.8V (輸出最低 0.8V ),可提供固定500KHZ 脈寬調(diào)制( PWM )。2 典型電路 :3 各管腳 功能 :4 輸出電壓 :(常用輸出電壓 參考下表 )5 芯片輸出為18V PP 方波(高電平寬、低電平窄),頻率約為476KHZ ;經(jīng)過電感后變?yōu)?V 直流。.開關(guān)管1 場效應(yīng)管( 1) 2SK2865類型: N 溝道增強(qiáng)型 場效應(yīng)管 - 開關(guān)管用法:1 腳為高電平 導(dǎo)通 ;1 腳為低電平 截止 。導(dǎo)通相當(dāng)于短路,截止相當(dāng)于斷路 - 可以使用萬用表測量-
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