二十个基础模拟电路分析

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一：整流

１、二极管的单向导电性：二极管的ＰN 结加正向电压，处于导通状态；加反向电压，处于截止状态。

伏安特性曲线;?理想开关模型和恒压降模型:?理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为0，而当其反向偏置时，认为它的电阻为无穷大,电流为零。就是截止。恒压降模型是说当二极管导通以后,其管压降为恒定值,硅管为0.7V,锗管0.5 V

2、半波整流电路

U0（ａv)＝0。4５U ２，

3、桥式整流电流流向过程:1?）当u 2是正半周期时，二极管Vd1和Vd2导通；而夺极管Vd ３和Vd4截止，负载RL 是的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与u 2正半周期相同的电压；在u 2的负半周，ｕ 2的实际极性是下正上负，二极管V ｄ3和Vd ４导通而Vd1和Vd ２截止,负载R Ｌ上的电流仍是自上而下流过负载，负载上得到了与ｕ 2正半周期相同的电压。?

2)计算：输出平均电压及平均电流Vo,Ｉo,变压器副边电流Ｉ,二极管反向电压UR Ｍ

220(AV)9.021U t d u U O O ==?πωπ

U ｏ=0.9U ２，

Io=0.９Ｕ 2／RL ，

ＵR Ｍ=√2 U 2

I=Ｕ2/R Ｌ=I0／0.9=1。11 I0

二极管的平均电流是负载电流的0.5倍。

4、倍压整流电路

?二.电源滤波器

1电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器.由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波的目的。

波形形成过程:

1、二极管半波整流电容滤波

2、桥式全波整流电容滤波：

电容滤波适合于电流变化不大且较小的场合.LC滤波电路和L滤波电路适用于电流较大，要求电压脉动较小的场合。

３、计算：滤波电容的容量和耐压值选择

（二极管半波整流电容滤波)

电路输出电压Uo≈U2，整流管的最大反向峰值电压ＵＲM＝2√2U２,ID=Ｉ0。

滤波系数：q＝pi*f＊C＊RL/2

（桥式整流电容滤波)?电容滤波整流电路输出电压Uo在√2U２～０.9U２之间，实际中经常进一步近似为Uo≈1。2Ｕ２,输出电压的平均值取决于放电时间常数的大小。RL*C愈大，电容放电愈慢,Ｕ0愈大且愈平稳.不带负载即负载开路时，电容先充电后保持恒压，U0取√2Ｕ2。?电容容量由RL*C≧(3～5）T／2，可得出C值。其中T为交流电源电压的周期,由电源频率f得出。电容耐压值〉√２U2。

整流管的最大反向峰值电压URM=√2Ｕ2，每个二极管的平均电流是负载电流的0。5倍。

滤波系数：q=8＊f＊C＊ＲL/３

４、桥式全波整流电感滤波

三。信号滤波器??１信号滤波器的作用:把输入信号中不需要的信号成分衰减到足够小的程度，但同时必须让有用信号顺利通过。

与电源滤波器的区别和相同点:

两者区别为：信号滤波器用来过滤信号,其通带是一定的频率范围,而电源滤波器则是用来滤除交流成分，使直流通过,从而保持输出电压稳定；交流电源则是只允许某一特定的频率通过。?相同点:都是用电路的幅频特性来工作。2?LC串联和并联电路的阻抗计算：

串联时,电路阻抗为Z=Ｒ+j（ＸL－ＸC）=R＋ｊ（ωL—1/ωＣ）

并联时电路阻抗为Z＝1/jωＣ∥(R+ｊωＬ)= 考滤到实际中,常有R<<ωL,所以有Z≈1/jωC∥jωL

３画出通频带曲线：

计算谐振频率：fo=1/２π√LＣ

四．微分电路和积分电路

1电路的作用：积分电路:1?。延迟、定时、时钟2?。低通滤波

3.改变相角(减）?积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。?微分电路：1?。提取脉冲前沿

2．高通滤波3?。改变相角（加）?微分电路是积分电路的逆运算，波形变换.微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波。?与滤波器的区别和相同点:原理相同，应用场合不同。

2微分和积分电路电压变化过程分析，?在图4－１7所示电路中，激励源为一矩形脉冲信号，响应是从电阻两端取出的电压，即，电路时间常数小于脉冲信号的脉宽,通常取.??图4-17 微分电路图

因为ｔ〈0时,,而在ｔ = 0 时,突变到,且在0＜ t ＜ t1期间有：，相当于在RC串联电路上接了一个恒压源，这实际上就是RC串联电路的零状态响应：。由于，则由图4—17电路可知。所以,即:输出电压产生了突变，从０V突跳到. 因为，所以电容充电极快.当时,有,则。故在期间内，电阻两端就输出一个正的

尖脉冲信号，如图4—18所示。

在时刻，又突变到0 Ｖ，且在期间有：= 0 V，相当于将RC串联电路短接，这实际上就是RC串联电路的零输入响应状态：.

由于时,，故。?因为，所以电容的放电过程极快。当时，有,使,故在期间,电阻两端就输出一个负的尖脉冲信号,如图4—18所示。

图４—1８微分电路的ｕｉ与uO波形?由于为一周期性的矩形脉冲波信号,则也就为同一周期正负尖脉冲波信号，如图4－18所示.?尖脉冲信号的用途十分广泛,在数字电路中常用作触发器的触发信号；在变流技术中常用作可控硅的触发信号。

这种输出的尖脉冲波反映了输入矩形脉冲微分的结果，故称这种电路为微分电路。?微分电路应满足三个条件:①激励必须为一周期性的矩形脉冲；②响应必须是从电阻两端取出的电压；③电路时间常数远小于脉冲宽度,即。

在图4—19所示电路中,激励源为一矩形脉冲信号，响应是从电容两端取出的电压，即，且电路时间常数大于脉冲信号的脉宽,通常取.

因为时,，在ｔ＝0时刻突然从０Ｖ上升到时，仍有，

故。在期间内，，此时为ＲC串联状态的零状态响应，即。?由于，所以电容充电极慢。当时，.电容尚未充电至稳态时,输入信号已经发生了突变，从突然下降至0 V。则在期间内，，此时为RＣ串联电路的零输入响应状态,即。?由于，所以电容从处开始放电。因为,放电进行得极慢，当电容电压还未衰减到时，又发生了突变并周而复始地进行.这样，在输出端就得到一个锯齿波信号，如图４—20所示.

锯齿波信号在示波器、显示器等电子设备中作扫描电压。

由图4-2０波形可知:若越大,充、放进行得越缓慢，锯齿波信号的线性就越好。从图４-20波形还可看出，是对积分的结果，故称这种电路为积分电路。

RＣ积分电路应满足三个条件：①为一周期性的矩形波;②输出电压是从电容两端取出；③电路时间常数远大于脉冲宽度，即。

?图4—19 积分电路图?画出变化波形图?。3?计算:时间常数：RＣ?电压变化方程：

积分:Ｕｏ＝Uc=(1/C）∫icdt，因Ｕｉ=ＵR+Uo,当t=to时,Uc=Uo.随后C充电，由于RC≥Tｋ，充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric，即ic=Ui／R，故?Ｕo=（1/ｃ）∫ｉｃｄt=（1/ＲC）∫Uidｔ?微分：iF＝iC=Ｃｄｕｉ/dｔ Uo=－iFＲ=-RＣdu ｉ/ｄt

电阻和电容参数的选择:?

五。共射极放大电路1??三极管的结构,??三极管各极电流关系:Ie=Iｃn+Ibn＝Ic+Ib Ｉc=Icn+Ｉcbo≈βＩb

Ib =Ｉｂn-Ｉcbo

特性曲线：

共发射极输入特性曲线共发射极输出特性曲线?放大条件：发射结正偏（大于导通电压），集电极反向偏置2?元器件的作用：UCＣ为直流电源（集电极电源），其作用是为整个电路提供能源，保证三极管发射结正向偏置，集电结反向偏置。Rb 为基极偏置电阻，作用是为基极提供合适的偏置电流。Ｒc为集电极负载电阻，作用是将集电极电流的变化转换成电压的变化。晶体管V具有放大作用，是

放大器的核心.必须保证管子工作在放大状态.电容C1 C2称为隔直电容或耦合电容，作用是隔直流通交流，即保证信号正常流通的情况下，使交直流相互隔离互不影响。?电路的用途：将微弱的电信号不失真（或在许可范围内)地加以放大,把直流电能转化成交流电能。

电压放大倍数：电压增益用Ａu表示，定义为放大器输出信号电压有效值与输入信号电压有效值的比值，即Ａu=Uo／Uｉ。Uｏ与信号源开路电压Us之比称为考虑信号源内阻时的电压放大倍数,记作Auｓ,即Aus=Uｏ／Uｓ.根据输入回路可得Ui＝Us rｉ/（rｓ+rｉ）,因此二者关系为Aus＝Au rｉ/（ｒｓ＋ri)?输入输出的信号电压相位关系：输出电压与输入信号电压波形相同,相位相差１80o，并且输出电压幅度比输入电压大。?交流和直流等效电路图：?

? 3 静态工作点的计算：基极电流IBQ=ＵＣＣ－ＵBE/Ｒｂ（ＵBE＝0．6～0．8V 取0．7V UBE=0．1~0.3V取0．２V）集电极电流ICQ=βIＢQ，UCEQ=UCC—ＩＣQRc.?电压放大倍数的计算：输入电压Uｉ=Ibｒｂe?输出电压Uo= －－βIbR`Ｌ（R`L=RcRL/Rｃ＋RＬ）

电压放大倍数Aｕ＝-－βR`L/rｂｅ＝——βRCRＬ/rbe（RC+RL）

六.分压偏置式共射极放大电路?

１元器件的作用:CE为旁通电容,交流短路R4。RB1RB2为基极偏置电阻，作用是为基极提供合适的偏置电流。?电路的用途：既有电压增益，也有电流增益，应用最广,常用作各种放大器的主放大级。?电压放大倍数:输入交流电压Ui=Ibrb ｅ输出交流电压为Uo= －—Ｉc(ＲＣ∥RＬ)=—-βIb(RＣ∥RＬ)故得电压放大倍数Ａu=—－β（RC∥RL）/rbe=-- βＲ`L／rｂe式中R｀L= RC∥RＬ rbｅ＝rbbˊ+（１+β)26mV/IEQ?输入输出的信号电压相位关系: 输出电压与输入信号电压波形相同，相位相差18０o，并且输出电压幅度比输入电压大。?交流和直流等效电路图：?

2电流串联负反馈过程分析：负反馈对参数的影响：RE的负反馈使得输出随输入的变化受到抑制,导致Au减小，输入电阻增大.3?静态工作点的计算:UＢ＝R Ｂ2ＵＣC／(RB１+ＲＢ2）ICQ≈IEQ=UB－ＵBEQ/RE UCEQ=UCC—ＩＣQ(RC+RE）?电压放大倍数的计算：Ａu=——β（RC∥RL)/rｂｅ=—- βR`L/ｒbe 源电压放大倍数Auｓ＝AｕRi/（Ｒs+Ｒｉ） Ri＝ＲB1∥ＲB2∥ｒbe4?受控源等效电路分析:

发射极接电阻时的交流等效电路

电流放大倍数Ai 流过RL的电流Io和输入电流Ii分别为

Iｏ=IcRc/Rc＋RL=βＩbＲc／Rｃ＋RL Iｉ=Ib(RB+rbe)/RB式中RＢ=RB1∥RＢ２,由此可得Ai=Iｏ/Ii=βＲＢRc/（RB+rbｅ)（RＣ+RL）若满足RB>>ｒbe，RL 〈〈Rｃ，则Ai≈β?输入电阻Rｉ=Ui/Ｉｉ=ＲＢ∥rｂe若RＢ＞>rbe,则Rｉ≈r be

输出电阻Ｒo=Uo/Io│Us=0=Rc?源电压放大倍数Aus,定义为输出电压Uo与信号源电压Us的比值,即Ａuｓ＝AuRi/（Rs+Ｒｉ)若满足Ri＞>Ｒs,则Ａｕs≈Au

若旁路电容CE开路时的情况,旁路电容CE开路，发射极接有电阻ＲＥ,此时直流通路不变，静态点不变,Ｕi=Iｂrｂe＋（1+β）IbRE，Uo仍为-βIｂR`Ｌ,电压放大倍数将变为Aｕ=Uo/Uｉ=-βR`L／rｂｅ+（1＋β)RE, 对比知放大倍数减小了，因为RＥ的自动调节作用，使得输出随输入变化受到抑制，导致Ａu减小.当(1+β)RＥ〉>rbe，则有Ａu≈-R`L/RE，与此同时，从ｂ极看去的输入电阻R`Ｌ（不包括Rb1Rb２)变为R`L=Ｕi／Ｉb=rbe＋（1＋β)ＲE,即射极电阻RE折合

到基极支路应扩大（1+β)倍,因此,放大器的输入电阻Rｉ=Rb1∥Ｒb２∥Ｒ`i,输入电阻明显增大了。

??七．共集电极放大电路（射极跟随电路)1??元器件的作用：R2为反馈电阻，能稳定静态工作点。

电路的用途,：常作为多级放大电路的输入电路的输入级、输出级、中间缓冲级,功率放大电路中,常作推挽输出级。

电压放大倍数：Uｏ=Ie（Ｒe∥RL)=（1+β）IｂR`ｅ Ui=Ibrｂｅ+Uo=Ibrｂｅ+(１+β）IbR`e?Au＝（１+β）R｀e/［rbe+（1+β)R`ｅ]?输入输出的信号电压相位关系：输出电压与输入电压同相。

交流和直流等效电路图：??电路的输入和输出阻抗特点：输入电阻高,输出电阻低。

２电流串联负反馈过程分析：在输入电压Uｉ一定时，某种原因(如负载电阻变小）使输出电流Io增大,则反馈信号Uf增大，从而使运放的净输入信号Ud 减小,使输出电压Uｏ减小,使Ｉｏ减小,从而抑制了Io的增大。过程可表示为：RＬ↓→Io↑→Uf↑→Uｄ↓→Uo↓→Io↓

电流负反馈放大具有恒流源的性质.?负反馈对电路参数的影响：提高放大倍数的稳定性，稳定输出电流,展宽通频带，减小非线性失真抑制干扰噪声,串联负反馈使输入电阻增大，电流负反馈使输出电阻增大。

3 静态工作点的计算：UB≈RB2ＵCC/RＢ1+RB２ IＣQ≈IEQ=UB－UBEQ/ＲE ＩBQ=IＣQ/β，ＵＣEＱ＝UCC—ICQRｅ?电压放大倍数的计算:

Uo＝Ie（Ｒe∥RＬ)=(1+β）IbR`e Ui＝Ibrbe+Ｕｏ=Ｉbｒbe+(1+β） IbR`ｅ?Au=（１+β）R`e/［rbe＋（1+β)R`e］?八．电路反馈框图?

1 反馈的概念:将放大电路输出量(电压或电流）的一部分或全部通过某些元件或网络(称为反馈网络）,反向送回到输入回路，来影响原输入量（电压或电流)的过程称为反馈。?正负反馈及其判断方法：当输入量不变时，若输入量比没有反馈时变大了，即反馈信号加强了净输入信号,这种情况称为正反馈;反之,若输出量比没有反馈时变小了，即反馈信号削弱了净输入信号，这种情况称为负反馈。通常采用“瞬时极性法"判断.方法如下：首先创定输入信号为某一瞬时极性(一般设对地极性为正），然后再根据各级输入、输出之间的相位关系（对分立元件放大器有共射反相，共集、共基同相；对集成运放有，Uo与Ｕ—反相、与U+同相）依次推断其他有关各点瞬时输入信号作用所呈现的瞬时极性(用+或↑表示升高，—或↓表示降低）；并确定从输出回路到输入回路的反馈信号的瞬时极性；最后判断反馈信号的作用是加强了还是削弱了净输入信号。使净输入信号加强的为正反馈,若是削弱则为负反馈。

电流反馈和电压反馈及其判断方法:若反馈是对输出电压采样则称为电压反馈,若反馈是对输出电流采样,则称为电流反馈.电压反馈的反馈信号与输出电压成正比,电流反馈的反馈信号与输出电流成正比。常用方法负载电阻短路法（亦称输出短路法）。方法是假设奖负载电阻RＬ短路，也就是使输出电压为零。此时若原来是电压反馈，则反馈信号一定随输出信号电压为零而消失;若电路中仍然有反馈存在,则原来的反馈是应该是电流反馈.2?带负反馈电路的放大增益：净输入信号Xiｄ=Ｘｉ-Xf，开环增益为A=Ｘo／Xid，反馈系数为F=Xf／Xo.闭环增益Af=Xo／Xｉ负反馈放大电路增益表达式为Af=A／1＋AＦ

3负反馈对电路的放大增益,通频带，增益的稳定性,失真，输入和输出电阻的影响:提高闭环放大倍数的稳定性，提高（1+AF）倍。展宽通频带，上限ｆHf增加