工程师应该掌握的20个模拟电路(整理)

工程师应该掌握的20个模拟电路对模拟电路的掌握分为三个层次。

初级层次是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。

只要是电子爱好者，只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。

中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法；定性分析电路信号的流向，相位变化；定性分析信号波形的变化过程；定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。

有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。

高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。

达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业一一电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。

以下是20个基本模拟电路：一、桥式整流电路h桥式整流电路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:IN TF1 VoTRAN^//mA(J C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，锗管V2. 桥式整流电流流向过程：当u 2是正半周期时，二极管 Vd1和Vd2导通；而夺极管 Vd3和Vd4截止，负载R L 是的电 流是自上而下流过负载，负载上得到了与u2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 Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止，负载 R 上的电流仍是 自上而下流过负载，负载上得到了与 u2正半周期相同的电压。

3. 计算：Vo, Io ，二极管反向电压 Uo=, Io= 2/R L , U RM =V 2 U 2电源滤波器两端电压不能突变，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：输出端接负载R 时，当电源供电时，向负载提供电流的同时也向电容 C 充电，充电时间常数为 T 充=(Ri //R L C )~ RiC , 一般Ri 〈〈 R,忽略Ri 压降的影响，电容上电 压将随u 2迅速上升，当 31= 3t i 时，有u 2=u 0，此后u 2低于u 0 ,所有二极管截止， 这时电容C 通过R.放电，放电时间常数为 R L C,放电时间慢，u 0变化平缓。

当 31= 3t 2时， u 2=u 0 , wt 2后u 2又变化到比u 0大，又开始充电过程，u 0迅速上升。

3 t= 3t 3时有u 2=u 0 , wt 3后，电容通过 R 放电。

如此反复，周期性充放电。

由于电容 C 的储能作用， R 上的电压波动大大减小了。

电容滤波适合于电流变化不大的场合。

LC 滤波电路适用于电流较大，要求电压脉动较小的场合。

2. 计算：滤波电容的容量和耐压值选择电容滤波整流电路输出电压 Uo 在"2U 2〜2之间，输出电压的平均值取决于放电时间常数的大小。

电容容量R L C M (3~5) T/2其中T 为交流电源电压的周期。

实际中，经常进一步近似为 Uo-整流管的最大反向峰值电压U RM =V 2U 2,每个二极管的平均电流是负载电流的一半。

三、信号滤波器O J ------------- oin +out电源滤波一电容滤波电源滤波一LC 滤波1. 电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载 R 两端并联一只较大容量的电容器。

由于电容信号滤波3—帯通九信号滤波器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。

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( coL -1/ 3 C)并联时电路阻抗为 Z=1/j o C//(R+j o L)= 盘考滤到实际中，常有 R<<3 L ,所以有ino -------------IH------ O幅频关系和相频关系曲线:佶E 滤波4—带朋R R信号滤波】一带阴(陷波器)信号滅潼1 —带迪-- Jfisl.)3画出通频带曲线:计算谐振频率：fo=1/2 nV LC四、微分电路和积分电路『啟分电眸 b 电跻去微分和枳井屯路1. 电路的作用：A. 积分电路：a. 延迟、定时、时钟b. 低通滤波c. 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。

B. 微分电路：a. 提取脉冲前沿b. 高通滤波c. 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，激励源耳为一矩形脉冲信号，I 1 _响应是从电阻两端取出的电压，即叫^叫，电路时间常数小于脉冲信号的脉宽，通常取占如。

C0-------------- 1|----------------------- ----------------- 0十4;;t1@叫图4-17微分电路图因为t<0时，"卩-）・°『，而在t = 0时，耳突变到"』，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: a&X也gXlr再。

由于V，则由图4-17电路可知出■如+出。

所以诃』F，即:输出电压产生了突变，从0 V突跳到。

III ------- T L，11 ? _ 因为”冋,所以电容充电极快。

当2士时，有〜，则h■③）=吓。

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f・f,时刻，N又突变到0 V，且在Z 5期间有：巴=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，咕。

■口，故以|）・-%口）。

I I I 7r-^ LJ n ‘if ‘I因为”同，所以电容的放电过程极快。

当2%时，有嘿第=。

y，使5冋卩，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。

由于域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O 在图4-19所示电路中，激励源城为一矩形脉冲信号，响应是从电容两端取出的电压，即咕％,且电路时间常数大于脉冲信号的脉宽，通常取"山%。

因为时，嚥g・Q卩,在t =0时刻H突然从0 V上升到U上时，仍有咕卩』■吓，I I I I I 1 I I故咖y在咲期间内，叮©，此时为RC串联状态的零状态响应，即u D(0 = af^Xl-/0oI由于Q】D*,所以电容充电极慢。

当r时，o电容尚未充电至稳态时，输入信号已经发生了突变，从匚突然下降至0 V。

则在Z g期间内，迟司r，此时为RCI I T I串联电路的零输入响应状态，即= o由于呪而■耳门，所以电容从1%门处开始放电。

因为R・】w红C・1 .曲，放电进行得极慢，当电容电压还未衰减到。

风时，幻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：若亍越大，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，皿是对巴积分的结果，故称这种电路为积分电路。

RC积分电路应满足三个条件：①耳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O图4-19积分电路画出变化波形图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 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：i F =i c =Cdui/dt Uo=-iFR=-RCdui/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,le=lcn+lbn=lc +Ib Ic=Icn+lcbo lblb =lb n-lcbo特性曲线：NE孤电区一 集铠第一验射姑一 发射区—RO Tk ,三极管各极电流关系:八财根放大也阳扎 \ ITL A诂上UiO 盼掘』v 戡上區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：U CC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C1C2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 r i/(r s+rj，因此二者关系为Aus=Au r i/(r s+r i)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1800，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I B(=U^U BE/Rb ( L B E=~> U BE=~>)集电极电流I c<= BI BQ,U C E(=U3C-I C R C。