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模拟和数字电子电路基础解析(模拟电子资料大全)

模拟和数字电子电路基础解析(模拟电子资料大全)* N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素(多子是电子,少子是空穴)。* P型半导体: 在本征半导体中掺入微量的三价元素(多子是空穴,少子是电子)。 3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。 4. 两种载流子 ----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。

(一):半导体二极管

一、半导体的基础知识

1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。

2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。

3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。

4. 两种载流子 ----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。

5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。

* P型半导体: 在本征半导体中掺入微量的三价元素(多子是空穴,少子是电子)。

* N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素(多子是电子,少子是空穴)。

6. 杂质半导体的特性

 *载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度,少子浓度与温度有关。

*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。

*转型---通过改变掺杂浓度,一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。

7. PN结

* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V,锗材料约为0.2~0.3V。

二、半导体二极管

*单向导电性------正向导通,反向截止。

*二极管伏安特性----同PN结。

*正向导通压降------硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。

*死区电压------硅管0.5V,锗管0.1V。

分析方法------将二极管断开,分析二极管两端电位的高低:

若 V阳 >V阴( 正偏 ),二极管导通(短路);

若 V阳 <V阴( 反偏 ),二极管截止(开路)。

1)图解分析法

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该式与伏安特性曲线

的交点叫静态工作点Q。

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2) 等效电路法

直流等效电路法

*总的解题手段----将二极管断开,分析二极管两端电位的高低:

若 V阳 >V阴( 正偏 ),二极管导通(短路);

若 V阳 <V阴( 反偏 ),二极管截止(开路)。

*三种模型

模拟和数字电子电路基础解析(模拟电子资料大全)(3)

微变等效电路法

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三、稳压二极管及其稳压电路

*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区,所以稳压二极管在电路中要反向连接。

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(二):三极管及其基本放大电路

一、三极管的结构、类型及特点

1.类型---分为NPN和PNP两种。

2.特点---基区很薄,且掺杂浓度最低;发射区掺杂浓度很高,与基区接触面积较小;集电区掺杂浓度较高,与基区接触面积较大。

二、三极管的工作原理

1. 三极管的三种基本组态

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2. 三极管内各极电流的分配

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*共发射极电流放大系数 (表明三极管是电流控制器件

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式子

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称为穿透电流。

3. 共射电路的特性曲线

*输入特性曲线---同二极管。

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* 输出特性曲线

(饱和管压降,用UCES表示

放大区---发射结正偏,集电结反偏。

截止区---发射结反偏,集电结反偏。

4. 温度影响

温度升高,输入特性曲线向左移动。

温度升高ICBO、 ICEO 、 IC以及β均增加。

三、低频小信号等效模型(简化)

hie---输出端交流短路时的输入电阻,常用rbe表示;

hfe---输出端交流短路时的正向电流传输比,常用β表示;

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四、基本放大电路组成及其原则

1. VT、 VCC、 Rb、 Rc 、C1、C2的作用。

2. 组成原则----能放大、不失真、能传输。

五、放大电路的图解分析法

1. 直流通路与静态分析

*概念---直流电流通的回路。

*画法---电容视为开路。

*作用---确定静态工作点

*直流负载线---由VCC=ICRC UCE 确定的直线。

*电路参数对静态工作点的影响

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1)改变Rb :Q点将沿直流负载线上下移动。

2)改变Rc :Q点在IBQ所在的那条输出特性曲线上移动。

3)改变VCC:直流负载线平移,Q点发生移动。

2. 交流通路与动态分析

*概念---交流电流流通的回路

*画法---电容视为短路 理想直流电压源视为短路。

*作用---分析信号被放大的过程。

*交流负载线--- 连接Q点和V CC’点 V CC’= UCEQ ICQR L’的直线。

3. 静态工作点与非线性失真

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(1)截止失真

*产生原因---Q点设置过低

*失真现象---NPN管削顶,PNP管削底。

*消除方法---减小Rb,提高Q。

(2) 饱和失真

*产生原因---Q点设置过高

*失真现象---NPN管削底,PNP管削顶。

*消除方法---增大Rb、减小Rc、增大VCC。

4. 放大器的动态范围

(1) Uopp---是指放大器最大不失真输出电压的峰峰值。

(2)范围

*当(UCEQ-UCES)>(VCC’ - UCEQ )时,受截止失真限制,UOPP=2UOMAX=2ICQRL’。

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*当(UCEQ-UCES)<(VCC’ - UCEQ )时,受饱和失真限制,UOPP=2UOMAX=2 (UCEQ-UCES)。

*当(UCEQ-UCES)=(VCC’ - UCEQ ),放大器将有最大的不失真输出电压。

六、放大电路的等效电路法

1.静态分析

(1)静态工作点的近似估算

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(2)Q点在放大区的条件

欲使Q点不进入饱和区,应满足RB>βRc 。

2.放大电路的动态分析

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* 放大倍数

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* 输入电阻

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* 输出电阻

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七、分压式稳定工作点共射

放大电路的等效电路法

1.静态分析

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2.动态分析

*电压放大倍数

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在Re两端并一电解电容Ce后

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输入电阻

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在Re两端并一电解电容Ce后

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* 输出电阻

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八、共集电极基本放大电路

1.静态分析

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2.动态分析

* 电压放大倍数

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* 输入电阻

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* 输出电阻

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3. 电路特点

* 电压放大倍数为正,且略小于1,称为射极跟随器,简称射随器。

* 输入电阻高,输出电阻低。

(三):场效应管及其基本放大电路

一、结型场效应管( JFET )

1.结构示意图和电路符号

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2. 输出特性曲线

(可变电阻区、放大区、截止区、击穿区)

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转移特性曲线

UP ----- 截止电压

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二、绝缘栅型场效应管(MOSFET)

分为增强型(EMOS)和耗尽型(DMOS)两种。

结构示意图和电路符号

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2. 特性曲线

* N-EMOS的输出特性曲线

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* N-EMOS的转移特性曲线

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式中,IDO是UGS=2UT时所对应的iD值。

* N-DMOS的输出特性曲线

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注意:uGS可正、可零、可负。转移特性曲线上iD=0处的值是夹断电压UP,此曲线表示式与结型场效应管一致。

三、场效应管的主要参数

1.漏极饱和电流IDSS

2.夹断电压Up

3.开启电压UT

4.直流输入电阻RGS

5.低频跨导gm (表明场效应管是电压控制器件)

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四、场效应管的小信号等效模型

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五、共源极基本放大电路

1.自偏压式偏置放大电路

* 静态分析

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* 动态分析

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2.分压式偏置放大电路

* 静态分析

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* 动态分析

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六、共漏极基本放大电路

* 静态分析

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(四):多级放大电路

一、级间耦合方式

1. 阻容耦合----各级静态工作点彼此独立;能有效地传输交流信号;体积小,成本低。但不便于集成,低频特性差。

2. 变压器耦合 ---各级静态工作点彼此独立,可以实现阻抗变换。体积大,成本高,无法采用集成工艺;不利于传输低频和高频信号。

3. 直接耦合----低频特性好,便于集成。各级静态工作点不独立,互相有影响。存在“零点漂移”现象。

*零点漂移----当温度变化或电源电压改变时,静态工作点也随之变化,致使uo偏离初始值“零点”而作随机变动。

二、单级放大电路的频率响应

1.中频段(fL≤f≤fH)

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波特图---幅频曲线是20lgAusm=常数,相频曲线是φ=-180o。

2.低频段(f ≤fL)

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3.高频段(f ≥fH)

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4.完整的基本共射放大电路的频率特性

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三、 分压式稳定工作点电路的频率响应

1.下限频率的估算

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2.上限频率的估算

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四、多级放大电路的频率响应

1. 频响表达式

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2. 波特图

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(五):功率放大电路与集成运算放大电路

功率放大电路

一. 功率放大电路的三种工作状态

1.甲类工作状态

导通角为360度,ICQ大,管耗大,效率低。

2.乙类工作状态

ICQ≈0, 导通角为180度,效率高,失真大。

3.甲乙类工作状态

导通角为180o~360o,效率较高,失真较大。

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二、 乙类功放电路的指标估算

1. 工作状态

任意状态:Uom≈Uim

尽限状态:Uom=VCC-UCES

理想状态:Uom≈VCC

2. 输出功率

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3. 直流电源提供的平均功率

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4. 管耗 Pc1m=0.2Pom

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5.效率

模拟和数字电子电路基础解析(模拟电子资料大全)(59)

理想时为78.5%

三、 甲乙类互补对称功率放大电路

1.问题的提出

在两管交替时出现波形失真——交越失真(本质上是截止失真)。

2. 解决办法

甲乙类双电源互补对称功率放大器OCL----利用二极管、三极管和电阻上的压降产生偏置电压。

动态指标按乙类状态估算。

甲乙类单电源互补对称功率放大器OTL----电容 C2 上静态电压为VCC/2,并且取代了OCL功放中的负电源-VCC。

动态指标按乙类状态估算,只是用VCC/2代替。

四、 复合管的组成及特点

1. 前一个管子c-e极跨接在后一个管子的b-c极间。

2. 类型取决于第一只管子的类型。

3. β=β1·β 2

集成运算放大电路

一、 集成运放电路的基本组成

1.输入级----采用差放电路,以减小零漂。

2.中间级----多采用共射(或共源)放大电路,以提高放大倍数。

3.输出级----多采用互补对称电路以提高带负载能力。

4.偏置电路----多采用电流源电路,为各级提供合适的静态电流。

二、 长尾差放电路的原理与特点

1. 抑制零点漂移的过程----

当T↑→ iC1、iC2↑→ iE1、iE2 ↑→ UE↑→ UBE1、UBE2↓→ iB1、iB2↓→ iC1、iC2↓。

Re对温度漂移及各种共模信号有强烈的抑制作用,被称为“共模反馈电阻”。

2.静态分析

1) 计算差放电路IC

设UB≈0,则UE=-0.7V,得

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2) 计算差放电路UCE

• 双端输出时

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• 单端输出时(设VT1集电极接RL)

对于VT1:

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对于VT2:

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3. 动态分析

1)差模电压放大倍数

• 双端输出

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• 单端输出时

从VT1单端输出 :

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从VT2单端输出 :

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2)差模输入电阻

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3)差模输出电阻

• 双端输出:

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• 单端输出:

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三、集成运放的电压传输特性

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当uI在 Uim与-Uim之间,运放工作在线性区域 :

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四、理想集成运放的参数及分析方法

1. 理想集成运放的参数特征

* 开环电压放大倍数 Aod→∞;

* 差模输入电阻 Rid→∞;

* 输出电阻 Ro→0;

* 共模抑制比KCMR→∞;

2. 理想集成运放的分析方法

1) 运放工作在线性区:

* 电路特征——引入负反馈

* 电路特点——“虚短”和“虚断”:

“虚短” ---

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“虚断” ---

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2) 运放工作在非线性区

* 电路特征——开环或引入正反馈

* 电路特点——

输出电压的两种饱和状态:

当u >u-时,uo= Uom

当u <u-时,uo=-Uom

两输入端的输入电流为零:

i =i-=0

(六):放大电路中的反馈

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一、反馈概念的建立

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*开环放大倍数---A

*闭环放大倍数---Af

*反馈深度---1+AF

*环路增益---AF:

1.当AF>0时,Af下降,这种反馈称为负反馈。

2.当AF=0时,表明反馈效果为零。

3.当AF<0时,Af升高,这种反馈称为正反馈。

4.当AF=-1时 ,Af→∞ 。放大器处于 “ 自激振荡”状态。

二、反馈的形式和判断

1. 反馈的范围----本级或级间。

2. 反馈的性质----交流、直流或交直流。

直流通路中存在反馈则为直流反馈,交流通路中存在反馈则为交流反馈,交、直流通路中都存在反馈则为交、直流反馈。

3. 反馈的取样----电压反馈:反馈量取样于输出电压;具有稳定输出电压的作用。

(输出短路时反馈消失)

电流反馈:反馈量取样于输出电流。具有稳定输出电流的作用。

(输出短路时反馈不消失)

4. 反馈的方式-----并联反馈:反馈量与原输入量在输入电路中以电流形式相叠加。Rs越大反馈效果越好。(反馈信号反馈到输入端)

串联反馈:反馈量与原输入量在输入电路中以电压的形式相叠加。 Rs越小反馈效果越好。(反馈信号反馈到非输入端)

5. 反馈极性-----瞬时极性法:

(1)假定某输入信号在某瞬时的极性为正(用 表示),并设信号的频率在中频段。

(2)根据该极性,逐级推断出放大电路中各相关点的瞬时极性(升高用 表示,降低用 - 表示)。

(3)确定反馈信号的极性。

(4)根据Xi 与X f 的极性,确定净输入信号的大小。Xid 减小为负反馈;Xid 增大为正反馈。

三、反馈形式的描述方法

某反馈元件引入级间(本级)直流负反馈和交流电压(电流)串联(并联)负反馈。

四、负反馈对放大电路性能的影响

1. 提高放大倍数的稳定性

2.

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3. 扩展频带

4. 减小非线性失真及抑制干扰和噪声

5. 改变放大电路的输入、输出电阻*串联负反馈使输入电阻增加1 AF倍

*并联负反馈使输入电阻减小1 AF倍

*电压负反馈使输出电阻减小1 AF倍

*电流负反馈使输出电阻增加1 AF倍

五、自激振荡产生的原因和条件

1. 产生自激振荡的原因

附加相移将负反馈转化为正反馈。

2. 产生自激振荡的条件

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若表示为幅值和相位的条件则为:

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(七): 信号的运算与处理

分析依据------ “虚断”和“虚短”

一、基本运算电路

1.反相比例运算电路

R2 =R1//Rf

模拟和数字电子电路基础解析(模拟电子资料大全)(79)

2.同相比例运算电路

R2=R1//Rf

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3.反相求和运算电路

R4=R1//R2//R3//Rf

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4.同相求和运算电路

R1//R2//R3//R4=Rf//R5

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5.加减运算电路

R1//R2//Rf=R3//R4//R5

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二、积分和微分运算电路

1.积分运算

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2.微分运算

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(八):信号发生电路

. 产生正弦波振荡的条件(人为的直接引入正反馈)

自激振荡的平衡条件 :

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即幅值平衡条件:

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相位平衡条件:

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2. 起振条件:

幅值条件 :

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相位条件:

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3.正弦波振荡器的组成、分类

*正弦波振荡器的组成

(1) 放大电路-------建立和维持振荡。

(2) 正反馈网络----与放大电路共同满足振荡条件。

(3) 选频网络-------以选择某一频率进行振荡。

(4) 稳幅环节-------使波形幅值稳定,且波形的形状良好。

* 正弦波振荡器的分类

(1) RC振荡器-----振荡频率较低 1M以下;

(2) LC振荡器-----振荡频率较高 1M以上;

(3) 石英晶体振荡器----振荡频率高且稳定。

二、RC正弦波振荡电路

1. RC串并联正弦波振荡电路

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2. RC移相式正弦波振荡电路

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三. LC正弦波振荡电路

1. 变压器耦合式LC振荡电路

判断相位的方法:

断回路、引输入、看相位

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2. 三点式LC振荡器

*相位条件的判断------“射同基反”或 “三步曲法”

(1) 电感反馈三点式振荡器(哈特莱电路)

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(2) 电容反馈三点式振荡器(考毕兹电路)

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(3) 串联改进型电容反馈三点式振荡器(克拉泼电路)

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(4) 并联改进型电容反馈三点式振荡器(西勒电路)

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四、 石英晶体振荡电路

1. 并联型石英晶体振荡器

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2. 串联型石英晶体振荡器

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(九):直流电源

一、直流电源的组成框图

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• 电源变压器:将电网交流电压变换为符合整流电路所需要的交流电压。

• 整流电路:将正负交替的交流电压整流成为单方向的脉动电压。

• 滤波电路:将交流成分滤掉,使输出电压成为比较平滑的直流电压。

• 稳压电路:自动保持负载电压的稳定。

二、单相半波整流电路

1.输出电压的平均值UO(AV)

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2.输出电压的脉动系数S

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3.正向平均电流ID(AV)

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4.最大反向电压URM

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三、单相全波整流电路

1.输出电压的平均值UO(AV)

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2.输出电压的脉动系数S

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3.正向平均电流ID(AV)

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4.最大反向电压URM

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四、单相桥式整流电路

UO(AV)、S、ID(AV)

与全波整流电路相同,

URM与半波整流电路相同。

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五、电容滤波电路

1.放电时间常数的取值

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2. 输出电压的平均值UO(AV)

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3. 输出电压的脉动系数S

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4. 整流二极管的平均电流ID(AV)

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六、三种单相整流电容滤波电路的比较

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七、并联型稳压电路

1. 稳压电路及其工作原理

*当负载不变,电网电压变化时的稳压过程:

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*当电网电压不变,负载变化时的稳压过程 :

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2. 电路参数的计算

* 稳压管的选择

常取UZ=UO;IZM= (1.5~3)IOmax

* 输入电压的确定

一般取UI(AV)= (2~3)UO

* 限流电阻R的计算

R的选用原则是:IZmin<IZ< IZmax。

R的范围是:

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