高級維修電工培訓(xùn)之模電模塊

1、高電理論-模擬電子技術(shù) -謝薇薇一、單級交流放大電路放大的實質(zhì)：用較小的信號去控制較大的信號。BJT（雙極結(jié)型三極管）放大電路有三種組態(tài)： 共射極電路、共集電極電路、共基極電路較大輸出較小輸入uiuoAu特點：RB1上偏流電阻 RB2下偏流電阻 RE發(fā)射極電阻分壓偏置式放大電路共發(fā)射極電路Ce調(diào)整RB1、RB2和Rc使發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，目的提供靜態(tài)工作點，減小其波形失真。（注意實際調(diào)整靜態(tài)工作點時，一般是以？為準）影響靜態(tài)工作點的因素很多，但最主要是溫度。圖中RE的引入是一個負反饋，目的是抑制因溫度等原因而引起的工作點漂移。（ RE穩(wěn)定工作點的同時，使電壓增益下降，電阻越大，增益下降越多

2、。因此就接入發(fā)射極旁路電容一只大容量的電容Ce ）三極管起放大作用，主要因（電流增益）比較穩(wěn)定，所以晶體管是一種電流控制型器件，而與此對應(yīng)的是場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件。TICQIEQREUB固定UBEIBQICQ 在日常使用中，多級管子常串聯(lián)使用，集成電路內(nèi)部也為多級放大，多級放大電路的放大倍數(shù)應(yīng)為各級放大倍數(shù)之和/積？（直流放大器的級間耦合一般采用直接耦合方式）分析方法有圖解分析法和小信號模型分析法（近似估算法）。靜態(tài)工作點的計算近似估算法；功率放大電路的分析圖解分析法。放大電路三種組態(tài)的主要性能：A、共射極電路： 1、Ri越大越好； Ro越小越好（與集電極電阻有關(guān)）。 2、Vo與Vi的

3、相位關(guān)系為反相；最大電流增益為。 3、常用于多級放大電路的中間級，作用為電壓信號放大（低頻情況下）。B、共集電極電路特點：電壓增益約為1，且Vo與Vi同相。Ri最高，Ro最小，頻率特性較好。常用于多級放大電路的輸入級、中間級、輸出級（緩沖級），用作電壓跟隨器。C、共基極電路特點：電流增益約為1， Vo與Vi同相。常用于高頻或?qū)掝l電路，有電流跟隨的作用。二、差分式放大電路1.差模信號和共模信號 Vid=Vi1-Vi2 Vic=(Vi1+Vi2)/2用差模和共模電壓表示兩輸入電壓： Vi1=Vic+Vid/2 Vi2=Vic-Vid/2由此見，兩輸入端的Vic大小相等，極性相同；差模電壓的大小相等

4、，極性相反。2、差分式放大電路是這樣一種放大器：當(dāng)它放大差模信號時就有較高的電壓增益，而對于共模電壓信號則顯現(xiàn)出低得多的電壓增益。 即 放大差模信號；抑制共模信號。在差模共模同時存在情況下，對于線性放大電路來說，可借助疊加原理求總輸出電壓：Vo=AvdVid+AvcVic差分式放大電路，在電路完全對稱、雙端輸入、雙端輸出的情況下，電路與單邊電路的電壓增益相等，可見該電路是用成倍的元器件以換取抑制共模信號的能力（共模電壓增益越小，說明放大電路性能越好）。實際分析時，認為恒流源內(nèi)阻無窮大，那么共模放大倍數(shù)Ac=0，在低電壓下，實現(xiàn)抑制溫漂和提高共模抑制比的目的。3、差分放大電路是構(gòu)成多級直接耦合放

5、大電路的基本單元電路，由典型的工作點穩(wěn)定電路演變而來，為進一步減小零點漂移問題而使用了對稱晶體管電路，以犧牲一個晶體管放大倍數(shù)為代價獲取了低溫漂的效果。還具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號，由于不存在電容，故可以不失真的放大各類非正弦信號，如方波、三角波等。4、四種接法：雙端輸入單端輸出、雙端輸入雙端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。5、差分放大器常放在組合放大電路的輸入級，以抑制溫漂，因為輸入級的誤差對整個電路的影響最大。三、反饋放大電路定義：所謂反饋是指將電路輸出電量（電壓或電流）的一部分或全部通過反饋網(wǎng)絡(luò)，用一定的方式送回到輸入回路，以影響輸入電量的過程。反饋體現(xiàn)了輸出信

6、號對輸入信號的反作用。（注意電源線和地線不能作為反饋通路）引入反饋的放大電路稱為反饋放大電路，它由基本放大電路A和反饋網(wǎng)絡(luò)F組成一個閉合環(huán)路。Xi輸入信號，Xo輸出信號，Xf反饋信號。Xid是基本放大電路的凈輸入信號，對于負反饋放大電路而言，Xid是輸入信號Xi與反饋信號Xf相減后的差值信號。以上這些信號可以是電壓，也可以是電流。基本放大電路的增益為 A=Xo/Xid反向傳輸系數(shù)為 F=Xf/Xo，稱為反饋系數(shù)。基本放大電路 A反饋網(wǎng)絡(luò) FXiXfXidXo+-反饋放大電路的組成框圖開環(huán)與閉環(huán)： 判斷一個放大電路中是否存在反饋，只要看電路的輸出回路與輸入回路之間是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)，即反饋通路。若

7、沒有反饋網(wǎng)絡(luò)，則不能形成反饋，這種情況稱為開環(huán)；若有反饋網(wǎng)絡(luò)存在，則能形成反饋，稱這種狀態(tài)為閉環(huán)。正反饋與負反饋： 反饋信號送回到輸入回路與原輸入信號共同作用后，對凈輸入信號影響有兩種效果：負反饋使凈輸入信號量比沒有引入反饋時減小了；正反饋是使凈輸入信號量比沒有引入反饋時增加了 在放大電路中一般引入負反饋。串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋： 由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接方式判定。 串聯(lián)負反饋要求信號源內(nèi)阻越小越好，并聯(lián)負反饋為增強負反饋效果，則要求信號源內(nèi)阻越大越好基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò) F串聯(lián)反饋XoVidVfRsVs并聯(lián)反饋+-+-+-基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò) FIsRsiiiidifXo電壓反饋與電

8、流反饋 判斷電壓與電流反饋的常用方法是“輸出短路法”，即假設(shè)輸出電壓Vo=0，或令負載電阻RL=0，看反饋信號是否還存在，若不存在了，則說明反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋；若反饋信號還存在，則說明反饋信號不是與輸出電壓成比例，而是與輸出電流成比例，是電流反饋。（注意電壓反饋穩(wěn)定輸出電壓）四種組態(tài)：電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)和電流并聯(lián)負反饋 電壓負反饋的特點：具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，具有較好的恒壓輸出特性?？梢哉f電壓串聯(lián)負反饋放大電路是一個電壓控制的電壓源。 電流負反饋的特點：維持輸出電流基本恒定，因此電流負反饋具有近似于恒流的輸出特性。分析共射極輸出放大電路就是一個電壓串聯(lián)負反饋放大電

9、路。（先判串并聯(lián)，再考慮正負反饋，最后考慮電壓或電流）負反饋放大電路增益的一般表達式： 閉環(huán)增益Af=Xo/Xi=Xo/(Xid+Xf)=Xo/(Xo/A)+FXo)=A/(1+AF)引入負反饋后，放大電路的閉環(huán)增益Af改變了，其大小與（1+AF）有關(guān)。Af=A/(1+AF)（1+AF）是衡量反饋程度的重要指標(biāo)，負反饋放大電路所有性能的改變程度都與（1+AF）有關(guān)。通常把（1+AF）的大小稱為反饋深度，而將AF稱為環(huán)路增益。當(dāng)|1+AF|1時，則|Af|1時，|Af|=1/|F|。這說明在深度負反饋條件下，閉環(huán)增益幾乎只取決于反饋系數(shù)，而與開環(huán)增益的具體數(shù)值無關(guān)。當(dāng)|1+AF|A|，說明已從原

10、來的負反饋變成了正反饋。當(dāng)|1+AF|=0時，則|Af|趨于無窮，就是說放大電路在沒有輸入信號時，也會有輸出信號，產(chǎn)生了自激振蕩，使放大電路不能正常工作。在負反饋放大電路中，自激振蕩現(xiàn)象是要設(shè)法消除的。減小非線性失真 多級放大電路中輸出級的輸入信號幅度較大，在動態(tài)過程中，放大器件可能工作到它的傳輸特性的非線性部分，因而使輸出波形產(chǎn)生非線性失真。引入負反饋后，可減小這種非線性失真。負反饋減小非線性失真的程度與反饋深度（1+AF）有關(guān)。eg.在運算電路中，集成運算放大器工作在線性區(qū)域，因而要引入深度負反饋，利用反饋網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各種數(shù)學(xué)運算。應(yīng)當(dāng)注意，負反饋減小非線性失真所指的是反饋環(huán)內(nèi)的失真。如果輸入

11、波形本身就是失真的，即使引入負反饋也是無濟于事的。引入負反饋后下限頻率減小，上線頻率增加，使放大電路的通頻帶展寬，頻率響應(yīng)得到改善。串聯(lián)負反饋增大輸入電阻；并聯(lián)負反饋減小輸入電阻；電壓負反饋減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓；電流負反饋增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流。四、信號處理與信號產(chǎn)生電路1、濾波電路是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置。 對于幅頻響應(yīng)，把能夠通過的信號頻率范圍定義為通帶，而把受阻或衰減的信號頻率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率叫做截止頻率。 理想濾波電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)和線性的相位響應(yīng)，而在阻帶內(nèi)幅度衰減到零（|A（jw）|=0）。按照通帶和阻帶

12、的相互位置不同，濾波電路通?？梢苑譃椋?低通濾波電路、高通濾波電路、帶通濾波電路、帶阻濾波電路、全通濾波電路。（幅頻響應(yīng)圖）2、正弦波振蕩電路的振蕩條件： 正弦波振蕩電路就是一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。正弦波振蕩電路產(chǎn)生持續(xù)振蕩的兩個條件為：AF=1（振幅平衡和相位平衡）3、振蕩電路的振蕩頻率fo是由相位平衡條件決定的。一個正弦振蕩電路只在一個頻率下滿足相位平衡條件，這個頻率就是fo ，這就要求在AF環(huán)路中包含一個具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)，簡稱選頻網(wǎng)絡(luò)。 它可以設(shè)置在放大電路A中，也可設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)F中，它可以用RC元件組成，也可以用LC元件組成。用RC元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱

13、為RC振蕩電路，一般用來產(chǎn)生1Hz1MHz范圍內(nèi)的低頻信號；用LC元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱為LC振蕩電路，一般用來產(chǎn)生1MHz以上的高頻信號?；痉糯箅娐稟反饋網(wǎng)絡(luò) FXi=0Xf+XoXa正反饋放大電路的方框圖（Xi=0）基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò) FXaXfXo正弦波振蕩電路的方框圖總結(jié)：|AF|1，則雖能振蕩，輸出波形將會失真。一般應(yīng)取|AF|略大于1，起振后采取穩(wěn)幅措施使電路達到|AF|=1，產(chǎn)生幅度穩(wěn)定，幾乎不失真的正弦波。4、三點式LC振蕩電路 LC振蕩電路除變壓器反饋式，尚有常用的電感三點式和電容三點式振蕩電路。（工作原理：1。震蕩信號你可以在電感L處加上變壓器即可取出 2. 這

14、個振蕩電路由電感L與電容C1組成一個震蕩電路，同時也是一個濾波器，將直流信號中的正弦波提取出來。由于信號在電路中會衰減，所以需要將信號進行放大補償，電路中的三極管就是放大用的，震蕩信號從圖中3處輸入三極管，經(jīng)過放大作用，再輸入到C1與L中，補償?shù)魮p失的部分，這樣振蕩器就可以維持穩(wěn)定的振幅和頻率了。關(guān)鍵元件就是C1，L與三極管T。 3.由于電容有“通交隔直”的作用，C2與C3的作用就是提供交流通路。）兩種電路各自的特點： 電感三點式LC振蕩電路的缺點是，反饋電壓Vf取自L2上，L2對高次諧波（相當(dāng)于fo而言）阻抗大，因而引起振蕩回路輸出諧波分量增大，輸出波形不理想。 電容三點式特點：由于反饋電壓

15、是從電容C2兩端取出，對高次諧波阻抗小，因而可將高次諧波濾除，所以輸出波形好。5、石英晶體振蕩電路 工程應(yīng)用中，要求振蕩頻率十分穩(wěn)定。因此引用頻率穩(wěn)定度 來作為衡量振蕩電路的質(zhì)量指標(biāo)之一。fo為振蕩頻率， 為頻率偏移。 影響LC振蕩電路振蕩頻率fo的因素主要是LC并聯(lián)諧振回路的參數(shù)L、C和R。LC諧振回路的Q值對頻率穩(wěn)定也有較大影響，可以證明，Q值愈大，頻率穩(wěn)定度越高。為提高Q值，應(yīng)盡量減小回路損耗電阻R并加大 值。 一般的LC振蕩電路，其Q值可達數(shù)百，在要求頻率穩(wěn)定度高的場合，往往采用石英晶體振蕩電路就是用石英晶體取代LC振蕩電路中的L、C元件組成的正弦波振蕩電路，其頻率穩(wěn)定度可高達10-9

16、甚至10-11。五、穩(wěn)壓電路1、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 這種穩(wěn)壓電路的主回路是起調(diào)整作用的BJT-V1與負載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。 輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣比較放大電路V2放大后去控制調(diào)整管V1的c-e極間的電壓降，從而達到穩(wěn)定輸出電壓Vo的目的。假設(shè)因某種原因使輸出電壓Uo上升，其穩(wěn)壓過程為UoUb2Ub1（Uc2）Uo。 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓可由Rp進行調(diào)節(jié)。 Uo=Uz*(R1+Rp1+R2)/(R2+Rp2) Rp1 、Rp2分別是Rp上下部分阻值 2、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓管） 齊納二極管又稱穩(wěn)壓管，是一種用特殊工藝制造的面結(jié)型硅半導(dǎo)體二極管，其代表符號如圖a，這種管子的

17、雜質(zhì)濃度較高，空間電荷區(qū)內(nèi)的電荷密度也大，因而該區(qū)域很窄，易形成強電場。 當(dāng)反向電壓達到某一定值時，反向電流急增，產(chǎn)生反向擊穿，如圖b特性所示。圖中Vz表示反向擊穿電壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓作用在于，電流增量很大時，只引起很小的電壓變化，曲線越陡，穩(wěn)壓性能越好。 Iz（min）和Iz（max）為穩(wěn)壓管工作在正常穩(wěn)壓狀態(tài)的最小和最大工作電流。 反向電流小于Iz（min）時，管子進入反向截止?fàn)顟B(tài)，穩(wěn)壓特性消失； 反向電流大于Iz（max）時，穩(wěn)壓管可能被燒毀一般穩(wěn)壓值Vz較大時，可以忽略Rz的影響，即認為Vz是恒定值。穩(wěn)壓管在直流穩(wěn)壓電源中的應(yīng)用 Vi為待穩(wěn)定的直流電源電壓，一般是由整流濾波電路提供。Dz為穩(wěn)壓管，R為限流電阻，它的作用是使電路有一個合適的工作狀態(tài)，并限定電路的工作電流（Iz（min）Iz0，則Vo將趨于正飽和極限電壓+Vom=V+。反之，若（Vp-Vn）0，則Vo將趨于負飽和極限電壓-Vom=V-。與前述相反，若Vo未達到飽和