西安交通大學 趙進全 模擬電子技術基礎 第十章PPT學習教案

1、會計學1西安交通大學西安交通大學 趙進全趙進全 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 第十章第十章10.2.1 單相橋式整流電路1. 電路組成電路組成a+_uOTru2+_u1b+_D1D2D4D3RL第2頁/共74頁2. 工作原理工作原理u2tO22UuOtOtOiO22UL2/2RU輸入電壓輸出電壓輸出電流設tUu sin222 (a)二極管D1D4性能理想(b)uOTr+u1RLiD1D4+D1D3D2u2iD2iOab第3頁/共74頁tOuD1uD3,tOiD1iD3,u2tO22U輸入電壓二極管D1、D3電流二極管D1、D3電壓22UL2/2RUuOTr+u1RLiD1D4+D1D3D2

2、u2iD2iOab第4頁/共74頁3. 主要性能指標 (1) 整流輸出直流電壓 u2tO22UuOtO22U)6cos3524cos1522cos321(222O tttUu 因為輸出電壓tuU 02Od1輸出直流電壓222U 29 . 0 U 第5頁/共74頁(2) 輸出電壓紋波因數(shù) OorUU 定義式中Uor 輸出電壓中各次諧波電壓有效值的總和UO 輸出電壓的平均值第6頁/共74頁2O2O22OorUUUUU 對于全波整流電路)6cos3524cos1522cos321(222O tttUu 26o24o22oorUUUU2O22UU 由于故1)(2O2 UU483. 0 第7頁/共74頁

3、(3) 整流二極管的正向平均電流 2ODII (4) 整流二極管的最高反向電壓 2RM2UU LO2RU L229 . 0RU L245. 0RU uOTr+u1RLiD1D4+D1D3D2u2iD2iOab第8頁/共74頁10.2.2 電容濾波電路+_uOTru2+_u1+_D1D2D4D3RLC第9頁/共74頁(1) 當當C=0時時1 . 工作原理工作原理Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+C輸入電壓tUu sin222 23 4u222UtO第10頁/共74頁23 4u222UtO輸入電壓輸出電壓波形橋式整流電路輸出電壓2O9 . 0 UU Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO

4、uOO23422Ut第11頁/共74頁輸出電壓波形由于電容器的充電時間常數(shù)0o1 Cr (2) 當C0、RL=時22UuOO234tTr+u1D4+D1D3D2u2uO+Cro23 4u222UtO輸入電壓第12頁/共74頁(3) 當C0、RL 時電容器的充電時間常數(shù)0)/(oLo1 CrCRr 輸出電壓23 4u222UtO輸入電壓Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+Cro22UO234tuOuC,uO =uC u2第13頁/共74頁輸出電壓23 4u222UtO輸入電壓Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+Cro22UO234tuOuC,當C充電到最高點時C將通過RL開始放電二極

5、管D1、D3將截止第14頁/共74頁電容器的放電時間常數(shù)CRL2 由于2較大，放電比較緩慢Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+C23 4u222UtO輸出電壓22UO234tuOuC,ro第15頁/共74頁當|u2|uC時C又開始充電，直到最大值。二極管D2、D4導通23 4u222UtOTr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+Cro輸出電壓22UO234tuOuC,第16頁/共74頁t輸出電壓波形23 4u222UtO輸入電壓Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+CroC放電C充電D截止D導通22UO234uOuC,第17頁/共74頁2電容濾波電路的外特性及主要參數(shù)估計 (1)

6、電容濾波電路的外特性)(OOifu 0.9U2C=0C小C大Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+CiOuOiOO22U第18頁/共74頁a. 當iO一定時，C越小，UO(AV)越小，紋波越大。b.當C一定時，iO越大, UO(AV)越小。外特性特點電容濾波電路適用于負載電流比較小或負載基本不變的場合。結論： 外特性差0.9U2C=0C小C大uOiOO22U第19頁/共74頁(3) 輸出電流平均值 L2L(AV)OO(AV)2 . 1RURUI (2) 輸出電壓平均值2(AV)O)4 .11 .1(UU 一般取 2O(AV)2 . 1 UU 若若LCR 2)5(3T第20頁/共74頁(4)

7、 整流二極管的平均電流 (b) 二極管導通時，有沖擊電流(a) 比無濾波電容時的平均電流大二極管電流的特點tO23OtuCuOiDiD1iD3iD2iD4IDMuCuO流過二極管電流波形電壓波形第21頁/共74頁放電時間常數(shù)越大，越小，沖擊電流越大。(c) 沖擊電流與二極管的導通角()有關O23tOtuCuOiDiD1iD3iD2iD4IDMuCuO(5) 整流二極管的最高反向電壓 2RM2UU 第22頁/共74頁3型濾波電路 R+C1C2uIuORL+L+C1C2uIuORL+LC型濾波電路RC型濾波電路第23頁/共74頁在圖示電烙鐵供電電路中，試分析以下幾種情況各屬在圖示電烙鐵供電電路中，

8、試分析以下幾種情況各屬于什么供電電路？輸出電壓多高？哪種情況下電烙鐵于什么供電電路？輸出電壓多高？哪種情況下電烙鐵溫度最低？為什么？溫度最低？為什么？(1) S1、 S2均閉合均閉合;(2) S1、 S2均分斷均分斷;(3) S1閉合閉合、S2分斷分斷;(4) S1分斷分斷、 S2閉合。閉合。電烙鐵電烙鐵UOCD1D3D2D4S1S2220V思 考 題第24頁/共74頁10.3.1 穩(wěn)壓電路的功能和性能指標 1穩(wěn)壓電路的功能 穩(wěn)定輸出直流電壓穩(wěn)定輸出直流電壓2穩(wěn)壓電路的主要性能指標 (1) 穩(wěn)壓系數(shù) 0,0IIOOrO TIUUUUS第25頁/共74頁(2) 電壓調(diào)整率 %10010,0IOO

9、O TIUUUUS(3) 輸出電阻 0,0OOOI TUIUR(4) 電流調(diào)整率 %1000,0OOI TUIUUS第26頁/共74頁(5) 輸出電壓的溫度系數(shù) %10010,0OOIO UITTUUS穩(wěn)壓電路輸出端的交流分量（通常為100Hz）的有效值或幅值。 (6) 紋波電壓 (7) 紋波電壓抑制比 oppippriplg20UUS 輸入、輸出電壓中的紋波電壓之比第27頁/共74頁10.3.2 串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電路的工作原理1電路組成 基準環(huán)節(jié)比較放大環(huán)節(jié)調(diào)整環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)+R+AUBUREFUIRLTDZRWR2R1UF+UO第28頁/共74頁2穩(wěn)壓原理 IU OUCEUL)(R或FUO

10、UBU+R+AUBUREFUIRLTDZRWR2R1UF+UO第29頁/共74頁REFW22W1minOURRRRRU REF22W1maxOURRRRU REFW22W1OURRRRRU 3輸出電壓UI+RRL+-ATDZRWR2R1UBUFUREF+UOWR WR +第30頁/共74頁4調(diào)整管參數(shù)選取原則 (1) ICMIOmaxO(max)CE(max)IU(2) PCM(3)CEO(BR)UCE(max)U第31頁/共74頁5限流保護電路 保護電路R+-UORL+T1IB1T2IC2URUBIO比較放大環(huán)節(jié)I+UI第32頁/共74頁(2) 當Io增大, T2導通。IB1減小，限制了Io

11、的增大。(1) 當IO較小時，URIZmax，穩(wěn)壓管首先可能被燒壞。(4) 如R=0,則u2RD1D3D2D4C1RLUOC2DZu1V15Z U+第60頁/共74頁例2 試求圖示電路的輸出電壓UO 的可調(diào)范圍。 解 由題意知，運算放大器處于線性狀態(tài)，根據(jù)“虛短”的概念，由圖可得 +-+-+AW7808OU1R2R3RpR4RK5K5K3K1K2IUV15+-XXUpR pR 第61頁/共74頁O2P1P1XX433URRRRRURRR 故XXP12P1433OURRRRRRRRU +-+-+AW7808OU1R2R3RpR4RK5K5K3K1K2IUV15+-XXUpR pR 第62頁/共7

12、4頁當 時 ppRR V8V)821213555(O U當 時0p RV12V)82213555(O U故 UO 的可調(diào)范圍為812V。 XXP12P1433OURRRRRRRRU PR PR(0 )第63頁/共74頁例3 運算放大器組成的穩(wěn)壓電路如圖所示。圖中輸入直流電壓UI=30 V，調(diào)整管T的=25，運算放大器的開環(huán)增益為100 dB、輸出電阻為100 ， 輸入電阻為2 M ，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=5.4 V，穩(wěn)壓電路的輸出電壓近似等于9 V。在穩(wěn)壓電路工作正常的情況下，試問： +R112kUOUiAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第64頁/共74頁(1) 調(diào)整管T的功耗P

13、T和運算放大器的輸出電流等于多少？ (2) 從電壓串聯(lián)負反饋電路詳細分析計算的角度看，該穩(wěn)壓電路的輸出電壓能否真正等于9V?如不能，輸出電壓的精確值等于多少？+R112kUOUIAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第65頁/共74頁(3) 在調(diào)整管的集電極和基極之間加一只5.1 k的電阻R4（如圖中虛線所示），再求運算放大器的輸出電流；(4) 說明引入電阻R4的優(yōu)點。+R112kUOUIAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第66頁/共74頁解 (1) 調(diào)整管功耗 )()(32OLOOIECETRRURUUUIUP W11. 2mW)329091. 09()930( +R

14、112kUOUIAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第67頁/共74頁運算放大器的輸出電流IAO即為調(diào)整管的基極電流IB )(1132OLOBAORRURUII mA87. 3mA)329091. 09(2511 +R112kUOUIAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第68頁/共74頁(2) 由于電路中運放的電壓放大倍數(shù)是有限值，所以UO只能近似等于9V。已知運放的開環(huán)增益 A=105 電路的反饋系數(shù)53323323 RRRF+R112kUOUIAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第69頁/共74頁531011055 按負反饋電路增益計算方法可得閉環(huán)增益AFAA 1f60001105 第70頁/共74頁V)4 . 56000110(5 V9998. 8 ZfOUAU 故+R112kUOUIAR2R3RLDZR4+T915.1k2k3k+第71頁/共74頁(c) 增加電阻R4后，流過R4的電流I4為 mA98. 3mA1 . 5)7