學(xué)好這些基礎(chǔ)電路,模電分析就不難了
在電子電路中,電源、放大、振蕩和調(diào)制電路被稱(chēng)為模擬電子電路,因?yàn)樗鼈兗庸ず吞幚淼氖沁B續(xù)變化的模擬信號(hào)。
01基爾霍夫定理的內(nèi)容是什么?
基爾霍夫電流定律:在電路任一節(jié)點(diǎn),流入、流出該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和為零。
基爾霍夫電壓定律:在電路中的任一閉合電路,電壓的代數(shù)和為零。
02、戴維南定理
一個(gè)含獨(dú)立源、線(xiàn)性電阻和受控源的二端電路 ,對(duì)其兩個(gè)端子來(lái)說(shuō)都可等效為一個(gè)理想電壓源串聯(lián)內(nèi)阻的模型。
其理想電壓源的數(shù)值為有源二端電路的兩個(gè)端子的開(kāi)路電壓 ,串聯(lián)的內(nèi)阻為 內(nèi)部所有獨(dú)立源等于零時(shí)兩端子間的等效電阻 。
03、三極管曲線(xiàn)特性
04、反饋電路的概念及應(yīng)用
反饋,就是在電子系統(tǒng)中,把放大電路中的輸出量(電流或電壓)的一部分或全部,通過(guò)一定形式的反饋取樣網(wǎng)絡(luò)并以一定的方式作用到輸入回路以影響放大電路輸入量的過(guò)程。
反饋的類(lèi)型有:電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋。
負(fù)反饋對(duì)放大器性能有四種影響:
提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性,由于外界條件的變化(T℃,Vcc,器件老化等),放大倍數(shù)會(huì)變化,其相對(duì)變化量越小,則穩(wěn)定性越高。
減小非線(xiàn)性失真和噪聲。
改變了放大器的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。
有效地?cái)U(kuò)展放大器的通頻帶。
電壓負(fù)反饋的特點(diǎn):電路的輸出電壓趨向于維持恒定。
電流負(fù)反饋的特點(diǎn):電路的輸出電流趨向于維持恒定。
引入負(fù)反饋的一般原則為:
為了穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn),應(yīng)引入直流負(fù)反饋;為了改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能,應(yīng)引入交流負(fù)反饋(在中頻段的極性)。
信號(hào)源內(nèi)阻較小或要求提高放大電路的輸入電阻時(shí),應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋;信號(hào)源內(nèi)阻較大或要求降低輸入電阻時(shí),應(yīng)引入并聯(lián)系反饋。
根據(jù)負(fù)載對(duì)放大電路輸出電量或輸出電阻的要求決定是引入電壓還是電流負(fù)反饋,若負(fù)載要求提供穩(wěn)定的信號(hào)電壓或輸出電阻要小,則應(yīng)引入電壓負(fù)反饋;若負(fù)載要求提供穩(wěn)定的信號(hào)電流或輸出電阻要大,則應(yīng)引入電流負(fù)反饋。
在需要進(jìn)行信號(hào)變換時(shí),應(yīng)根據(jù)四種類(lèi)型的負(fù)反饋放大電路的功能選擇合適的組態(tài)。例如,要求實(shí)現(xiàn)電流——電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí),應(yīng)在放大電路中引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋等。
無(wú)源濾波器:這種電路主要有無(wú)源元件R、L和C組成。
有源濾波器:集成運(yùn)放和R、C組成,具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高,輸出電阻小,構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。
但集成運(yùn)放帶寬有限,所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。
06、差模信號(hào)及共模信號(hào)
兩個(gè)大小相等、極性相反的一對(duì)信號(hào)稱(chēng)為差模信號(hào),差動(dòng)放大電路輸入差模信號(hào)(uil =-ui2)時(shí),稱(chēng)為差模輸入。
兩個(gè)大小相等、極性相同的一對(duì)信號(hào)稱(chēng)為共模信號(hào),差動(dòng)放大電路輸入共模信號(hào)(uil =ui2)時(shí),稱(chēng)為共模輸入。
在差動(dòng)放大器中,有用信號(hào)以差模形式輸入,干擾信號(hào)用共模形式輸入,那么干擾信號(hào)將被抑制的很小。
07、場(chǎng)效應(yīng)和晶體管比較
在環(huán)境條件變化大的場(chǎng)合,采用場(chǎng)效應(yīng)管比較合適。
場(chǎng)效應(yīng)管常用來(lái)做前置放大器,以提高儀器設(shè)備的輸入阻抗,降低噪聲等。
場(chǎng)效應(yīng)管放大能力比晶體管低。
工藝簡(jiǎn)單,占用芯片面積小,適宜大規(guī)模集成電路。在脈沖數(shù)字電路中獲得更廣泛的應(yīng)用。
08、基本放大電路的組成原則
發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。
輸入回路的接法應(yīng)該使輸入信號(hào)盡量不損失地加載到放大器的輸入端。
輸出回路的接法應(yīng)該使輸出信號(hào)盡可能地傳送到負(fù)載上。
09、實(shí)現(xiàn)放大的條件
晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。
正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn),使整個(gè)波形處于放大區(qū)。
輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。
輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓,經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。
010、功放要求
輸出功率盡可能大
高效率
非線(xiàn)形失真小
晶體管的散熱和保護(hù)
011、頻率補(bǔ)償
所謂頻率補(bǔ)償,就是指提高或降低某一特定頻率的信號(hào)的強(qiáng)度,用來(lái)彌補(bǔ)信號(hào)處理過(guò)程中產(chǎn)生的該頻率的減弱或增強(qiáng),常用的有負(fù)反饋補(bǔ)償、發(fā)射極電容補(bǔ)償、電感補(bǔ)償?shù)取?
012、放大電路的頻率補(bǔ)償
放大電路中頻率補(bǔ)償?shù)哪康挠卸阂皇歉纳品糯箅娐返母哳l特性;二是克服由于引入負(fù)反饋而可能出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象,使放大器能夠穩(wěn)定工作。
在放大電路中,由于晶體管結(jié)電容的存在常常會(huì)使放大電路頻率響應(yīng)的高頻段不理想,為了解決這一問(wèn)題,常用的方法就是在電路中引入負(fù)反饋。
然后,負(fù)反饋的引入又引入新的問(wèn)題,那就是負(fù)反饋電路會(huì)出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象,所以為了使放大電路能夠正常穩(wěn)定工作,必須對(duì)放大電路進(jìn)行頻率補(bǔ)償。
頻率補(bǔ)償?shù)姆椒梢苑譃槌把a(bǔ)償和滯后補(bǔ)償,主要是通過(guò)接入一些阻容元件來(lái)改變放大電路的開(kāi)環(huán)增益在高頻段的相頻特性,目前使用最多的就是鎖相環(huán)。
013、基本放大電路
放大電路的作用:放大電路是電子技術(shù)中廣泛使用的電路之一,其作用是將微弱的輸入信號(hào)(電壓、電流、功率)不失真地放大到負(fù)載所需要的數(shù)值。
放大電路種類(lèi):
電壓放大器:輸入信號(hào)很小,要求獲得不失真的較大的輸出壓,也稱(chēng)小信號(hào)放大器;
功率放大器:輸入信號(hào)較大,要求放大器輸出足夠的功率,也稱(chēng)大信號(hào)放大器。
差分電路是具有這樣一種功能的電路,該電路的輸入端是兩個(gè)信號(hào)的輸入,這兩個(gè)信號(hào)的差值,為電路有效輸入信號(hào),電路的輸出是對(duì)這兩個(gè)輸入信號(hào)之差的放大。
設(shè)想這樣一種情景,如果存在干擾信號(hào)會(huì)對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)產(chǎn)生相同的干擾,通過(guò)二者之差,干擾信號(hào)的有效輸入為零,這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。
014、甲類(lèi)、乙類(lèi)及甲乙類(lèi)功放
015、試畫(huà)出鎖相環(huán)的方框圖并簡(jiǎn)述原理
鎖相:將相位鎖住,把頻率鎖定在一個(gè)固定值上。
鎖相環(huán):將相位鎖定的回路。
鎖相環(huán)的組成:鑒相器PD + 分頻器 + 回路濾波器LPF + 壓控振蕩器 VCO等。
鎖相環(huán)的工作原理:
壓控振蕩器的輸出經(jīng)過(guò)采集并分頻;
和基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)輸入鑒相器;
鑒相器通過(guò)比較上述兩個(gè)信號(hào)的頻率差,然后輸出一個(gè)直流脈沖電壓;
控制VCO,使它的頻率改變;
這樣經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的時(shí)間,VCO 的輸出就會(huì)穩(wěn)定于某一期望值。
基準(zhǔn)信號(hào):
鑒相器是一個(gè)相位比較電路,輸入的基準(zhǔn)信號(hào)和VCO輸出的信號(hào)進(jìn)行相位比較,輸出一個(gè)代表相位差的誤差信號(hào),經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器,濾除誤差信號(hào)中的諧波和雜波成分,得到誤差電壓去控制VCO,使壓控振蕩器的頻率朝減小兩信號(hào)頻率差和相位差的方向變化,最終使VCO的輸出信號(hào)頻率等于基準(zhǔn)信號(hào)的頻率。
016、零點(diǎn)漂移
零點(diǎn)漂移,就是指放大電路的輸入端短路時(shí),輸出端還有緩慢變化的電壓產(chǎn)生,即輸出電壓偏離原來(lái)的起始點(diǎn)而上下漂動(dòng)。
抑制零點(diǎn)漂移的方法一般有:
采用恒溫措施;
補(bǔ)償法,采用熱敏元件來(lái)抵消放大管的變化或采用特性相同的放大管構(gòu)成差分放大電路;
采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn);
在各級(jí)之間采用阻容耦合或者采用特殊設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)式直流放大器等。
017、頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng):通常亦稱(chēng)頻率特性,頻率響應(yīng)或頻率特性是衡量放大電路對(duì)不同頻率輸入信號(hào)適應(yīng)能力的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
在放大電路中,由于電抗元件(如電容、電感線(xiàn)圈等)及晶體管極間電容的存在,當(dāng)輸入信號(hào)的頻率過(guò)低或過(guò)高時(shí),放大電路的放大倍數(shù)的數(shù)值均會(huì)降低,而且還將產(chǎn) 生相位超前或滯后現(xiàn)象。
也就是說(shuō),放大電路的放大倍數(shù)(或者稱(chēng)為增益)和輸入信號(hào)頻率是一種函數(shù)關(guān)系,我們就把這種函數(shù)關(guān)系成為放大電路的頻率響應(yīng)或頻率 特性。
實(shí)質(zhì)上,頻率響應(yīng)就是指放大器的增益與頻率的關(guān)系,通常講一個(gè)好的放大器,不但要有足夠的放大倍數(shù),而且要有良好的保真性能。
即:放大器的非線(xiàn)性失真要小,放大器的頻率響應(yīng)要好,“好”指放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)要有同等的放大。
產(chǎn)生頻率響應(yīng)的原因:一是實(shí)際放大的信號(hào)頻率不是單一的;二是放大器具有電抗元件和電抗因素。
由于放大電路中存在電抗元件(如管子的極間電容,電路的負(fù)載電容、分布電容、耦合電容、射極旁路電容等),使得放大器可能對(duì)不同頻率信號(hào)分量的放大倍數(shù)和相移不同。
如放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的幅值放大不同,就會(huì)引起幅度失真;如放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)產(chǎn)生的相移不同就會(huì)引起相位失真。
幅度失真和相位失真總稱(chēng)為頻率失真,由于此失真是由電路的線(xiàn)性電抗元件(電阻、電 容、電感等)引起的,故不稱(chēng)為線(xiàn)性失真,為實(shí)現(xiàn)信號(hào)不失真放大所以要需研究放大器的頻率響應(yīng)。
放大電路的頻率響應(yīng)可以用幅頻特性曲線(xiàn)和相頻特性曲線(xiàn)來(lái)描述,如果一個(gè)放大電路的幅頻特性曲線(xiàn)是一條平行于x軸的直線(xiàn)(或在關(guān)心的頻率范圍內(nèi)平行于x軸)。
而相頻特性曲線(xiàn)是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)或在關(guān)心的頻率范圍是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),那么該頻率響應(yīng)就是穩(wěn)定的。
改變頻率響應(yīng)的方法主要有:
改變放大電路的元器件參數(shù);
引入新的元器件來(lái)改善現(xiàn)有放大電路的頻率響應(yīng);
在原有放大電路上串聯(lián)新的放大電路構(gòu)成多級(jí)放大電路。
018、晶體管工作在放大區(qū)
019、接收機(jī)為什么要加AGC電路
接收的信號(hào)有強(qiáng)弱變化,懸殊較大,若不加AGC將使輸出起伏較大,影響效果。
為了能接收微弱信號(hào),接收機(jī)的放大量總是做得較大,即靈敏度高,但接收強(qiáng)信號(hào)時(shí),若不對(duì)通道的放大量進(jìn)行調(diào)控,將產(chǎn)生不良后果。
020、LC正弦波振蕩器
電感三點(diǎn)式振蕩器和電容三點(diǎn)式振蕩器。
021、差分運(yùn)放進(jìn)行相位補(bǔ)償
隨著工作頻率的升高,放大器會(huì)產(chǎn)生附加相移,可能使負(fù)反饋?zhàn)兂烧答伓鹱约ぃM(jìn)行相位補(bǔ)償可以消除高頻自激。
相位補(bǔ)償?shù)脑硎牵涸诰哂懈叻糯蟊稊?shù)的中間級(jí),利用一小電容C(幾十~幾百微微法)構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路,可以使用電容校正、RC校正分別對(duì)相頻特性和幅頻特性進(jìn)行修改。
022、差分電路求共模分量和差模分量
設(shè)共模分量是Yc,差模分量是Yd,則可知其輸出為:
Y+=Yc+Yd
Y-=Yc-Yd
023、放大器的輸入電阻及輸出電阻
在放大電路中,通常希望放大電路的輸入電阻高,因?yàn)檫@樣對(duì)信號(hào)源的影響小。
從放大電路的輸出端看進(jìn)去,放大電路可等效成一個(gè)有一定內(nèi)阻的信號(hào)源,信號(hào)源的內(nèi)阻為輸出電阻,通常希望其值越小越好,因?yàn)檫@樣可以提高放大器帶負(fù)載的能力。
024、直流穩(wěn)壓電源原理
功能:
把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓。
電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。
整流電路: 將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。
濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。
穩(wěn)壓電路:
清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。
025、集成運(yùn)放電路的組成
偏置電路:
為各級(jí)放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn),多采用恒流源電路。
輸入級(jí):常為差分放大電路,要求Ri大Ad大Ac小, 輸入端耐壓高,它有同相和反相兩個(gè)輸入端。
中間級(jí):主放大級(jí)常為共射放大電路,多采用復(fù)合管,要求有足夠的放大能力。
輸出級(jí):功率級(jí),多采用互補(bǔ)功放電路或射極輸出器,要求Ro小,最大不失真,輸出電壓盡可能大。
026、有源濾波器
一階有源低通濾波器和一階有源高通濾波器。
027、RC振蕩器的構(gòu)成和工作原理
正弦波振蕩電路的組成:
放大電路: 放大信號(hào)
反饋網(wǎng)絡(luò): 必須是正反饋,反饋信號(hào)即是放大電路的輸入信號(hào)
選頻網(wǎng)絡(luò): 保證輸出為單一頻率的正弦波即使電路只在某一特定頻率下滿(mǎn)足自己震蕩條件
穩(wěn)幅環(huán)節(jié): 使電路能從?AuF? >1 ,過(guò)渡到?AuF? =1,從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。