模擬電路基礎(chǔ)

關(guān)于模擬電路基礎(chǔ)

整流、濾波和穩(wěn)壓電路整流電路種類：整流電路有半波整流、全波整流、橋式整流、三相全波整流、十二相整流等。整流電路概念：整流電路：將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流成分的脈動直流電的電路。1.半波整流電路：半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦裕谳斎霝闃?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。一般在要求不高的整流電路或高頻整流電路里使用。電路里輸整流輸出電壓為輸入交流電壓的0.45倍，即：

VO=0.45V2半波整流電路整流前后波形對比電路第2頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2.全波整流電路：在全波整流中利用了交流電的兩個半波，這就提高了整流器的效率，并使整流波變得平滑。因此在整流電路中廣泛應(yīng)用。電路里輸整流輸出電壓為輸入交流電壓的0.9倍，即：

VO=0.9V2橋式整流電路全波整流電路3.橋式整流電路：橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分時兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。電路里輸整流輸出電壓為輸入交流電壓的0.9倍，即：

VO=0.9V2第3頁,共44頁，2024年2月25日，星期天u2負(fù)半周時電流通路u2正半周時電流通路橋式整流電路工作原理圖第4頁,共44頁，2024年2月25日，星期天4.三相全波整流電路：當(dāng)負(fù)載功率比較大或由于其它原因要求多相整流時，三相整流電路就被提了出來。在三相全波整流電路中，三相中的每一相都會單獨形成半波整流電路，其整流出的三個電壓半波在時間上依次疊加，紋波比較小。

V1RLuLV6

V3V4V2iL

WVUu+––N共陽極組共陰極組L1L2L3TV5+工作原理：在每一瞬間，根據(jù)優(yōu)先導(dǎo)通原則，共陰極組中陽極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。第5頁,共44頁，2024年2月25日，星期天4.十二相全波整流電路：十二相整流器電路是由△/△接法和△/Y接法兩個三相橋式整流電路疊加而成的。對負(fù)載而言，兩組整流臂相串聯(lián)。十二相整流器的工作原理與三相橋式整流器基本相同，工作中總有四個整流管串聯(lián)導(dǎo)電。十二相全波整流電路大幅度降低了電壓的紋波系數(shù)，簡化了濾波電路，不僅可以獲得優(yōu)質(zhì)的直流電壓輸出，而且由于濾波元件的容量和數(shù)量都大為減少，有效地降低了供電瞬間產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓，大大降低了負(fù)載各元件由于瞬態(tài)高壓而造成損壞的幾率。十二相整流電路第6頁,共44頁，2024年2月25日，星期天濾波電路的概念：濾波電路：將脈動直流電中的交流成分濾除，減少交流成分的電路稱為濾波電路。濾波的方法一般采用無源元件電容或電感，利用其對電壓、電流的儲能特性達(dá)到濾波的目的。1.電容濾波電路：電容濾波電路是使用最多也是最簡單的濾波電路。其結(jié)構(gòu)為在整流電路的輸出端并聯(lián)一較大容量的電解電容，利用電容對電壓的充放電作用使輸出電壓趨于平滑。該形式電路多用于小功率電源電路中。電容濾波電路第7頁,共44頁，2024年2月25日，星期天電容濾波電路原理：①v2為正半周，且v2>vC時，VD1、VD3管導(dǎo)通，v2向C充電。②直到v2<vC時，VD1、VD3管截止，C上電壓通過負(fù)載放電。③同理，v2負(fù)半周-v2

>vC時，VD2、VD4管導(dǎo)通，v2向C充電。④直到-v2<vC時，VD2、VD4管截止，C上電壓通過負(fù)載放電。⑤如此不斷地充放電，維持著輸出電壓的鋸齒狀波動。濾波輸出電壓：即輸出的直流電是濾波前交流的1.2倍。u2tuot無濾波電容時的波形加入濾波電容時的波形第8頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2.電感濾波電路：在整流電路的輸出端接上一個電感，利用其限制電流變化的特點，能使通過整流管的電流平滑。電感濾波適用于負(fù)載電流較大的場合。當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓:Uo(AV)≈0.9U2電容濾波電路原理：對于直流分量

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上；對諧波分量，f

越高，XL

越大,電壓大部分降在XL上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。第9頁,共44頁，2024年2月25日，星期天LC–

型濾波電路RC–

型濾波電路在電容濾波后再接一級RC濾波電路。在電容濾波后面再接L-C型濾波電路。LC–

型濾波電路輸出電壓的脈動系數(shù)比只有LC濾波時更小，波形更加平滑。

其它改善濾波特性的方法L-C型濾波電路在電感濾波后面再接一電容。第10頁,共44頁，2024年2月25日，星期天穩(wěn)壓電路的概念：穩(wěn)壓電路：對整流濾波后的直流電壓采用負(fù)反饋技術(shù)進一步穩(wěn)定直流電壓，使直流電路在電網(wǎng)波動、負(fù)載變化、溫度變化等因素影響下保證輸出電壓穩(wěn)定。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

常用穩(wěn)壓路及特點電路最簡單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。效率較高，目前用的也比較多，但因?qū)W時有限，這里不做介紹。

線性穩(wěn)壓電路

固定三端穩(wěn)壓電路

開關(guān)穩(wěn)壓電路將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。第11頁,共44頁，2024年2月25日，星期天1.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路：它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。（穩(wěn)壓二極管在使用時一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過規(guī)定值，否則會造成損壞）。

（1）輸入電壓VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：這里減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：

VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓二極管穩(wěn)壓電路工作原理：

(2)當(dāng)負(fù)載電流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，從而使VZ=VO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：

IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓

電容濾波電路第12頁,共44頁，2024年2月25日，星期天2.線性穩(wěn)壓電路：線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點是損耗較大，效率低。線性穩(wěn)壓電路工作原理：

1．輸入電壓變化，負(fù)載電流保：輸入電壓VI的增加，必然會使輸出電壓VO有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得誤差信號ΔV。誤差信號經(jīng)放大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。

VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO第13頁,共44頁，2024年2月25日，星期天3.開關(guān)穩(wěn)壓電路：開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)90%以上，造價低，體積小?，F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點是紋波較大，用于小信號放大電路時，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。構(gòu)成：開關(guān)電源由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。第14頁,共44頁，2024年2月25日，星期天開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理：圖中三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個方波VB，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時，必須給電感中的電流提供一個泄放通路。續(xù)流續(xù)流二極管D即可起到這個作用，有利于保護調(diào)整管。根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時，比較器輸出高電平，對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時間為Ton；反之輸出為低電平，對應(yīng)調(diào)整管的截止時間Toff。為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出Vf減小，比較器方波輸出的Toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用?？梢酝ㄟ^改變比較器輸出方波的寬度（占空比）來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM)。1．調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提高；2．調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出，必須在輸出端加濾波器;3．可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；4．在許多場合可以省去電源變壓器；5．由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體積可大大減小開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點：第15頁,共44頁，2024年2月25日，星期天4.三端穩(wěn)壓器電路概念：運用集成工藝，將串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的取樣電路、基準(zhǔn)電壓、比較放大電路、保護電路及調(diào)整管等全部制作在一塊硅上，引出輸入、輸出和公共三個端子，稱為三端式集成穩(wěn)壓器。電路中的符號為：

類型：三端穩(wěn)壓器可分為78系列三端穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓，79系列三端穩(wěn)壓器輸出固定的負(fù)電壓。W317是三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器。

優(yōu)點：體積小、重量輕、可靠性高，而且安裝、調(diào)試十分方便。

三端穩(wěn)壓實物及符號第16頁,共44頁，2024年2月25日，星期天三端穩(wěn)壓應(yīng)用電路圖示電路可提供

15V電壓的穩(wěn)壓電源。兩個24V的電源變壓器二次電壓分別提供給兩個格式整流器，兩個1000

F電容器分別為兩個橋式整流電路的濾波電容。

輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路輸出負(fù)電壓的三端穩(wěn)壓電路輸出正電壓的三端穩(wěn)壓電路第17頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

三極管放大電路

只要給電路中的三極管外加合適的電源電壓，就會產(chǎn)生電流Ib、Ic和Ie

，這時很小的Ib

就可以控制比它大上百倍的

Ic

。顯然

Ic

不是由三極管產(chǎn)生的，而是由電源電壓在Ic

的控制下提供的，這就是三極管的能量轉(zhuǎn)換作用（即三極管的放大作用）。如右圖所示。三極管放大的概念：

電流放大作用示意圖uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極晶體管電路的三種連接方式：第18頁,共44頁，2024年2月25日，星期天輸入耦合電容發(fā)射極負(fù)反饋電阻旁路電容集電極負(fù)載電阻輸出耦合電容基極偏置電阻共射極放大電路電路組成：C1：輸入耦合電容，起隔直流作用；Rb1

、Rb2：基極偏置電阻，為基極提供偏置電壓；Re：射極偏置電阻（直流負(fù)反饋）；Ce：射極旁路電容Rc：集電極偏置電阻，具有把集輸出電極電流ie轉(zhuǎn)化成集電極電壓EC輸出；C2：輸出耦合電容，具有隔離作用，使放大器與負(fù)載之間直流隔離，而交流耦合。共射極放大電路是三極管放大電路最常用的一種放大形式，在放大電路中，輸入信號

ui

經(jīng)過

C1

耦合加至三極管b、e極后，各極電壓、電流大小均在直流量的基礎(chǔ)上，疊加了一個隨ui變化而變化的交流量，這時電路處于交流狀態(tài)或動態(tài)工作狀態(tài)（放大狀態(tài)），簡稱為動態(tài)。第19頁,共44頁，2024年2月25日，星期天測試實驗：在放大電路的輸入端送入f=1kHz，幅度適當(dāng)?shù)恼倚盘?，輸出端用示波器觀察輸出電壓波形。實驗示意如圖所示。三極管放大電路主要性能指標(biāo)：（1）電壓放大倍數(shù)：是指放大電路輸出電壓有效值和輸入電壓有效值之比；（2）電流放大倍數(shù)：是指放大電路輸出電流有效值和輸入電流有效值之比；（3）功率放大倍數(shù)：是指放大電路輸出功率有效值和輸入功率有效值之比。三極管放大電路三種工作狀態(tài)：（1）放大狀態(tài)：發(fā)射極正偏集電極反偏,三極管處于放大狀態(tài)；（2）截止?fàn)顟B(tài)：發(fā)射極正偏集電極正偏工作在飽和區(qū);（3）飽和狀態(tài)：發(fā)射極反偏集電極反偏工作在截止區(qū)。第20頁,共44頁，2024年2月25日，星期天多級直接耦合放大電路特點：(1)

可以放大交流和緩慢變化的直流信號；(2)

便于集成化。

(3)各級靜態(tài)工作點互相影響；基極和集電極電位會隨著級數(shù)增加而上升；Rc1Rb1+VCC+

T1+

Rc2Rb2T2兩個單管放大電路簡單的直接耦合C1RC1Rb1+VCCC2RL+

+T1+

+Rc2Rb2C3T2+特點：1.靜態(tài)工作點相互獨立，在分立元件電路中廣泛使用。在集成電路中無法制造大容量電容，不便于集成化。2.無法放大直流及變化緩慢的信號多級阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路第21頁,共44頁，2024年2月25日，星期天反饋的定義：凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為正反饋。

負(fù)反饋放大電路這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。放大器輸出輸入取+加強輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負(fù)反饋用于放大器反饋網(wǎng)絡(luò)±

疊加

反饋信號實際被放大信號負(fù)反饋的作用：反饋電路是基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的閉環(huán)電路。在電路中起穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍數(shù)；改善輸入電阻和輸出電阻；擴展通頻帶，改善輸出信號波形的作用。第22頁,共44頁，2024年2月25日，星期天交流反饋：反饋只對交流信號起作用。直流反饋：反饋只對直流信號起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。反饋采樣電阻，可改變?nèi)拥拇笮?。電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。一般從后級放大器的集電極采樣?？梢苑€(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。一般從后級放大器的發(fā)射極采樣?？梢苑€(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。Rf、RE1組成反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋系數(shù)：第23頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

自動增益控制電路（AGC）概念：使放大電路的增益自動地隨信號強度而調(diào)整的自動控制方法。實現(xiàn)這種功能的電路簡稱AGC環(huán)。AGC環(huán)是閉環(huán)電子電路，是一個負(fù)反饋電路系統(tǒng)。工作原理：放大電路的輸出信號U0經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除低頻調(diào)制分量和噪聲后，產(chǎn)生的反饋量與比較器參考量進行比較，而后產(chǎn)生產(chǎn)生用以控制增益受控放大器的電壓Uc

。當(dāng)輸入信號Ui增大時，U0和Uc亦隨之增大。使放大電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號的變化量，達(dá)到自動增益控制的目的。放大電路增益的控制方法有：①改變晶體管的直流工作狀態(tài)，以改變晶體管的電流放大系數(shù)β。②在放大器各級間插入電控衰減器。③用電控可變電阻作放大器負(fù)載等。

第24頁,共44頁，2024年2月25日，星期天電路應(yīng)用：AGC電路廣泛用于各種接收機、錄音機和測量儀器中，它常被用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍內(nèi)，以維持整機輸出恒定，幾乎不隨外來信號的強弱而變化因，而也稱自動電平控制。

具有AGC的超外差式接收機方框圖超外差收音機的AGC電路工作原理：從檢波電路提取反饋信號，經(jīng)電阻R設(shè)置反饋量，再經(jīng)電容C濾除交流分量，經(jīng)直流放大器放大后送到各控制電路。當(dāng)輸入信號很弱時，接收機的增益最大時，控制電路不起作用。而當(dāng)輸入信號很強時，控制電路進行控制，使接收機的增益減小。第25頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

自動頻率控制電路（AFC）概念：振蕩器的頻率經(jīng)常由于各種因素的影響而發(fā)生變化，偏離了預(yù)期的數(shù)值。這種不穩(wěn)定對無線電設(shè)備的工作顯然是不利的。用自動頻率微調(diào)可以使自激振蕩器頻率自動鎖定到近似等于預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)頻率上。自動頻率微調(diào)電路原理方框圖工作原理：（參考方框圖）設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率源的頻率為fR，壓控振蕩器的頻率為fo。在鑒頻器中fR與fo進行比較，輸出一個與這兩個頻率之差（fo－fr）成正比的電壓UD（稱：誤差電壓），低通濾波器濾除交流成分，輸出的直流控制電壓UC迫使壓控振蕩器的振蕩頻率fo接近fr。經(jīng)歷上述循環(huán)過程，最后使fo與fr之差達(dá)到某一最小值Δf時，自動微調(diào)過程停止，環(huán)路進入鎖定狀態(tài)。第26頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

鎖相環(huán)電路（PLL）工作原理:：（參考方框圖）鎖相環(huán)電路（PLL）由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPD）和壓控振蕩器（VOC）組成。鑒相器用來鑒別輸入信號Ui與輸出信號Uo之間的相位差，并輸出誤差電壓Ud

。Ud中的噪聲和干擾成分被低通性質(zhì)的環(huán)路濾波器濾除，形成壓控振蕩器（VCO）的控制電壓Uc。Uc作用于壓控振蕩器的結(jié)果是把它的輸出振蕩頻率fo拉向環(huán)路輸入信號頻率fi，當(dāng)二者相等時，環(huán)路被鎖定，稱為入鎖。維持鎖定的直流控制電壓由鑒相器提供，因此鑒相器的兩個輸入信號間留有一定的相位差的相位差。

鎖相環(huán)電路原理方框圖應(yīng)用：鎖相環(huán)電路最初用于改善電視接收機的行同步和幀同步，后來用于對宇宙飛行目標(biāo)的跟蹤、遙測和遙控，載波位同步，鎖相環(huán)在頻率合成和相位計等儀器中起了重要作用。目前的應(yīng)用集中在以下兩個方面：第一信號的調(diào)制和解調(diào)；第二信號頻率合成電路。第27頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管是電壓控制元件，柵極幾乎不取用電流，輸入電阻非常高；放大電路分共源電路、共漏電路、共柵電路三個組態(tài)形式，分別與三極管放大電路的共射電路、共集電路、共基電路相對應(yīng)。場效應(yīng)管放大電路最突出的優(yōu)點是電路的輸入電阻高、有噪聲低、溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強等優(yōu)于三極管的特點，而且便于集成。常見的場效應(yīng)管放大電路是基本共源放大電路，共源放大電路和三極管共射放大電路很相似，它們只是在偏置電路和受控源的類型上有所不同。根據(jù)場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間加極性合適的電源。

基本共源放大電路圖中Rg1、Rg2是柵極偏置電阻，Rs是源極電阻，Rd是漏極負(fù)載電阻。與共射基本放大電路的Rb1、Rb2，Re和Rc分別一一對應(yīng)。而且只要結(jié)型場效應(yīng)管柵源間PN結(jié)是反偏工作，無柵流，那么JFET和MOSFET的直流通道和交流通道是一樣的。第28頁,共44頁，2024年2月25日，星期天集成運算放大電路概念：運算放大器是目前應(yīng)用最廣泛的一種器件，在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路。組成：輸入級一般是差動放大器，利用其對稱特性可以提高整個電路的共模抑制比和電路性能，輸入級有反相輸入端、同相輸入端兩個輸入端；中間級的主要作用是提高電壓增益，一般由多級放大電路組成；集成運算放大電路內(nèi)部原理圖集成運放模型和電路圖符號∞＋＋－U0U+U-因而在有源濾波電路、開關(guān)電容電路、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流信號放大、波形的產(chǎn)生和變換，以及信號處理等方面得到十分廣泛的應(yīng)用。輸出級一般由電壓跟隨器或互補電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。第29頁,共44頁，2024年2月25日，星期天類型：運算放大器有：同相比例放大器、反相比例放大器、同相比較器、反相比較起、減法運算器、積分運算電路、微分運算電路、一階低通濾波電路、一階高通濾波電路、同相比較器、反相比較器、滯回比較器、矩形波發(fā)生器、RC正弦波發(fā)生器。“虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80dB以上。而運放的輸出電壓是有限的，一般在10V～14V。因此運放的差模輸入電壓不足1mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。虛短、虛斷、虛地——集成運放在線性區(qū)工作的重要分析依據(jù)：“虛斷”是指在分析運放處于線性狀態(tài)時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。由于運放的差模輸入電阻很大，一般通用型運算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運放輸入端的電流往往不足1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通常可把運放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路?！疤摰亍笔巧疃入妷翰⒙?lián)負(fù)反饋放大器的重要特點，是指集成運放的反相輸入端為虛地點，即u_=0

第30頁,共44頁，2024年2月25日，星期天反相比例放大器同相比例放大器加法運算器正弦波發(fā)生器矩形波發(fā)生器同相比較器反相比較器積分運算電路微分運算電路常見的幾種運放電路第31頁,共44頁，2024年2月25日，星期天∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRFR2是平衡電阻：

1．反相比例運算電路

集成運放的應(yīng)用分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用兩大類。當(dāng)集成運放通過外接電路引入負(fù)反饋時，集成運放成閉環(huán)并工作在線性區(qū)，可構(gòu)成模擬信號運算放大電路、正弦波振蕩電路和有源濾波電路等；若工作在非線性區(qū)，集成運放則可構(gòu)成各種電壓比較器和矩形波發(fā)生器等。集成運放的應(yīng)用集成運放的線性應(yīng)用式中負(fù)號表示輸出電壓與輸入電壓的相位相反第32頁,共44頁，2024年2月25日，星期天（2）加法運算電路∞＋＋－+12Vu06513724-12VRPR3ui3i3ifRFR1ui1i1R2ui2i2當(dāng)R1=R2=R3=RF時：若再有R1=RF時，則：（4）微分運算電路（3）積分運算電路輸出電壓與輸入電壓對時間的積分成正比輸出電壓與輸入電壓對時間的微分成正比第33頁,共44頁，2024年2月25日，星期天有源濾波器

濾波器是一種選頻電路。它能選出有用的信號，而抑制無用的信號，使一定頻率范圍內(nèi)的信號能順利通過，衰減很小，而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減很大。含有運算放大器的濾波器，具有體積小、效率高、頻率特性好的優(yōu)點。

電路能使低于

0（角頻率）的信號號順利通過，衰減很小，而使高于

0的信號不易通過，衰減很大。（1）低通濾波器（2）高通濾波器

電路能使高于

0（角頻率）的信號號順利通過，衰減很小，而使低于

0的信號不易通過，衰減很大。第34頁,共44頁，2024年2月25日，星期天集成運放的非線性應(yīng)用——電壓比較器

運算放大器處在開環(huán)狀態(tài)，由于電壓放大倍數(shù)極高，因而輸入端之間只要有微小電壓，運算放大器便進入非線性工作區(qū)域，輸出電壓uo達(dá)到最大值UOM。電壓比較器是對兩個模擬電壓進行比較，并判斷哪一個電壓高。比較器有兩個輸入端，同相輸入端（+端）和反相輸入端（-端），一個輸出端UO（輸出電平信號）。同相端輸入電壓UR，反相端輸入電壓Ui。UR和Ui比較中有兩種情況，當(dāng)UR

>Ui,UO=UOM時UR

<Ui,UO=U-OM

電壓比較器是一種常用的集成電路，多用于自動檢測控制電路、報警電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、高速采樣電路、電源電壓檢測電路、振蕩及壓控振蕩電路。第35頁,共44頁，2024年2月25日，星期天通用運算放大器LM324的應(yīng)用LM324是一種應(yīng)用廣泛，通用性很強的運算放大器，不僅可以模擬信號放大，還可以構(gòu)成振蕩器、電壓比較器、定時器等多種電路。實物和內(nèi)部原理圖為：LM324實物和內(nèi)部圖1.電壓比較器：如圖a所示，運算放大器的同相端通過R1調(diào)節(jié)基準(zhǔn)輸入電壓Ua，當(dāng)輸入電壓Ub>Ua時，輸出端OUT為高電平，若把Ua設(shè)置為1/3Vcc，當(dāng)Ub>1/3Vcc時，輸出為低電平，Ub<1/3Vcc時輸出為高電平，因此該電路具有反相功能。2.音頻放大器：如圖b所示，是以LM324為核心的反相交流放大器，可用于音頻放大的前置級，采用單電源供電，圖中R1、R2組成二分之一偏置，C1是消振電容，放大倍數(shù)由外接電阻Ri、Rf決定，Ci、Co為輸入輸出電容。圖a圖b第36頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

四電壓比較器LM339的應(yīng)用

LM339是一種應(yīng)用廣泛，通用性很強的高精度四電壓比較器。其性能比LM324更優(yōu)越，常用于比較精密的比較電路中。

電壓監(jiān)視器：如圖所示，此電路可以監(jiān)視輸入端4.7-5.1V范圍內(nèi)的電壓，當(dāng)被監(jiān)測的低壓低于4.7V時，綠燈LED亮；高于5.1V時紅燈LED亮，在4.7-5.1V范圍內(nèi)，紅綠LED燈均不亮。

工作原理：比較器A正端由VD1穩(wěn)壓5.1V，比較器B負(fù)端由VD2穩(wěn)壓4.7V。當(dāng)輸入的電壓大于5.1V時，比較器A輸出低電平，紅色LED燈亮；當(dāng)輸入電壓低于4.7V時，比較器B輸出低電平，紅色LED燈亮。因此此電路可以監(jiān)視4.7V-5.1V之間的變化情況。第37頁,共44頁，2024年2月25日，星期天音頻功率放大器

1.TDA2030A放大器：TDA2030A是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如圖1所示，按引腳的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于立體聲音頻功放、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內(nèi)部保護功能。2.LM1875放大器：LM1875是一款功率放大集成塊！它在使用中外圍電路少而且有完善的過載保護功能！它為五針腳形狀！一針腳為信號正極輸入,二針腳為信號負(fù)極輸入,三針腳接地,五針腳電源正極輸入,四針腳為信號輸出。LM1875體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢安全工作保護。第38頁,共44頁，2024年2月25日，星期天串并聯(lián)諧振電路諧振的概念：在含有電阻（R）、電感（L）和電容（C）的交流電路中，電路兩端電壓與其電流一般是不同相的，若調(diào)節(jié)電路參數(shù)或電源頻率使電流與電源電壓同相，電路呈電阻性，稱這時電路的工作狀態(tài)為諧振。諧振電路有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。1.串聯(lián)諧振：在串聯(lián)電路中,電壓與電流同相,電路中發(fā)生串聯(lián)諧振。如下圖:串聯(lián)諧振的條件：諧振頻率：發(fā)生諧振

串聯(lián)諧振示意圖

串聯(lián)諧振時

其中XL為感抗，XC

為容抗第39頁,共44頁，2024年2月25日，星期天串聯(lián)諧振電路的特點：