十三.选频(带通)放大电路
1每个元器件的作用:单调谐回路带通放大器由两部分组成:一部分是以BJT或PET为核心的放大镜部分;另一部分是由LC并联谐振回路完成滤波作用,并且,放大器件与负载都与振荡回路采用部分连接,以减小外界因素变化对选频特性的不良影响
选频放大电路的特点:高增益
2 特征频率的计算:f=fo=1/2π√LC
选频元件参数的选择:
3 幅频特性曲线
十四.运算放大电路
1理想运算放大器的概念:所谓理想运算放大器就是各项技术指标理想化的运算放大器。具体指标有:1)开环电压放大倍数Aod=∞;
2)输入电阻rid=∞;ric=∞;
3)输入偏置电流IB1=IB2=0;
4)失调电压UIO、失调电流IIO以及它们的温飘均为零;
5)共模抑制比KCMRR=∞;
6)输出电阻rod=0;
7) -3dB带宽fH=∞;
8)无干扰、噪声。
运放的输入端虚拟短路:当集成运放工作在线性区时,输出电压在有限值之间变化,而集成运放的Aod→∞,则uid=uod/Aod≈0,但不是短路,故称为“虚短”由此得出u+≈u-,上式说明集成运放工作在线性区时,两输入端电位近似相等。
运放的输入端的虚拟断路:由于集成运放的差模开环输入电阻rid→∞,输入偏置电流IB≈0,不向外部索取电流,因此两输入端电流为零,即可得出i+=i-≈0,上式说明,流入集成运放同相端和反相端的电流近似为零,所以称为“虚断”。
2 反相输入方式的运放电路的主要用途:把信号进行反向运算
输入电压与输出电压信号的相位关系是:输入电压的输出电压成比例关系,相位相反,当R1=Rf=R时,输入电压与输出电压大小相等,相位相反,成为反相器。
3 同相输入方式下的增益表达式分别是:Auf=uo/ui=1+Rf/R1
输入阻抗分别是:rif≈(1+AF)rid→∞
输出阻抗分别是:rof=rod/1+AF≈0
十五.差动输入运算放大电路
1 差分输入运算放大电路的特点:输出电压与运放两端的输入电压差成比例,能实现减法运算。
用途:常用作减法运算以及测量放大器
2 输出信号电压与输入信号电压的关系式:
uo=uo1+uo2=(1+R2/R1)[R4/(R3+R4)]ui2-ui1R2/R1
十六.电压比较器
1电压比较器的作用:比较两个或多个模拟量的大小,并将比较结果由输出状态反映出来。
工作过程是:电压比较实质是运放的反相端u-和同相端u+进行比较,根据非线性区特点知:当u-u+时,输出负向饱和电压,Uo=UOL(-Uom);当u-=u+时,UOL〈Uo〈UOH(状态不定),仅此刻同相端和反相端可看成“虚短路”。
2 比较器的输入-输出特性曲线图
3 如何构成迟滞比较器:在单限比较器中引入正反馈,就可实现迟滞特性。输入信号可以同相端输入,也可以从反相端输入。
十七.RC振荡电路
1 振荡电路的组成:放大电路,反馈网络,选频网络和稳幅环节。
振荡电路的作用:RC振荡器一般工作在低频范围内,它的振荡频率为20Hz~200kHz.
振荡电路起振和平衡幅度条件:自激振荡形成的基本条件上反馈信号与输入信号大小相等,相位相同。可得自激振荡的条件为AF=1。包含两层含义:1反馈信号与输入信号大小相等,即│AF│=1,称为幅度平衡条件;2反馈信号与输入信号相位相同,表示输入信号经过放大电路产生的相移φA和反馈网络的相移φF之和为0,2π,4π,…,2nπ,即φA+φF=±2nπ(n=0,1,2,3…),称为相位平衡条件。
2 RC电路阻抗与频率的关系曲线:
相位与频率的关系曲线:
3RC振荡电路的相位条件分析:在ω=ωo=1/RC时,其相移φF=0,为了使振荡电路满足相位条件φAF=φA+φF=±2nπ,要求放大器的相移φA也应为0o(或360o)
振荡频率:fo=1/2πRC
如何选择元器件:一般选择反馈电阻Rf大于约等于2R1。反馈电阻Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替,当输出电压幅值增加时,流过Rf的电流也会增加,结果热敏电阻Rf减小,放大器增益下降,从而使输出电压幅值下降。也可用一个正温度系数的热敏电阻代替R1稳幅。
十八.LC振荡电路
1振荡相位条件分析:相位平衡条件:由于谐振频率fo处,LC回路的谐振阻抗是纯电阻性,所以集电极输出信号与基极的相位差为180o,即φA=180o;为了满足相位平衡条件,变压器初次级之间的同名端必须正确连接。电路振荡时,f=fo,LC回路的谐振阻抗是纯阻性,反馈信号与输出电压极性相反,即φF=180o。于是φA+φF=360o,保证了电路的正反馈,满足振荡的相位平衡条件。
2 直流等效电路图和交流等效电路图
3 振荡频率计算:f≈fo=1/2π√LC
十九.石英晶体振荡电路
1石英晶体的特点:具有压电效应,在晶片两面间加一电场,晶片就会产生机械变形,反之,在晶片两面施加机械力,则沿受力方向产生电场,晶片两侧产生异性电荷。
石英晶体的等效电路:
石英晶体的特性曲线:
2 石英晶体振动器的特点:有很高的频率稳定性。
3 石英晶体振动器的振荡频率:串联谐振频率fs=1/2πLC串联谐振的等效阻抗最小近似为R,呈纯阻性,是一个很小的电阻。
并联谐振频率fP=1/2π√LCCo/C+Co=1/2π√LC*√1+C/Co=fs*√1+C/Co.通常Co>>C,所以fP与fs非常接近,当ffs时,LC支路呈现感性;当f>fP时,Co支路起主要作用,电路又呈现容性。
并联型石英晶体振荡电路,晶体在电路中起一个电感作用,它与C1,C2组成电容反馈式振荡电路。fo=1/2π√LC(Co+C`)/(+Co+C`)1/2π√LC*√1+C/Co+C`式中C`=(C1*C2)/(C1+C2)
二十.功率放大电路
1乙类功率放大器的工作过程:两只晶体管轮流工作,一只晶体管在输入信号正半周期导通,另一只晶体管在输入信号负半周期导通,这样两管交替工作,犹如一推一挽,在负载上合成完整的信号波形。选择两个特性一致的管子,使之都工作在乙类状态,组成乙类互补对称功放,其中一个工作在正弦信号正半周,另一个管子工作在正弦信号负半周。在负载上得到一个完整的正弦波。
交越失真:三极管输入特性曲线有一段死区,而且死区附近非线性又比较严重,两管的静态工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上,没有基极偏流。当输入信号小于开启电压时,两管都截止,两管电流均为零,无输出信号;在刚在大于开启电压的很小范围内,两管集电极电流变化很慢,输出信号非线性严重。这种乙类推挽放大器特有的失真称为交越失真。
2 复合三极管的复合规则:1)复合管的极性取决于第一只三极管。
2)输出功率有大小取决于输出管。
3)若两管的电流放大系数为β1β2,则复合管的电流放大系数β=β1*β2。
4)同型复合管和异型复合管发射结等效电阻差别很大,异型复合管发射结等效电阻就是第一只三极管的等效电阻。
3甲乙类功率放大器的工作原理分析:分别给两只晶体管的发射结加适当的正向基极偏压,让两只晶体管各有一个较小的电流ICQ流过。经常采用三极管,两电阻组成的UBE倍压电路为两管提供所需偏压。
自举过程分析:
甲类功率放大器的特点:输出信号失真较小,效率低于50%
甲乙类功率放大器的特点:有效克服乙类放大电路的失真问题,且能量转换效率也较高,目前使用较广泛。 |