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电子电路设计

北冥有一鲲 2022-03-12 阅读 116
硬件工程

反馈

1、反馈的概念

将放大电路输出量或输出量的一部分,通过一定方式,反送到放大电路的输入回路中

2、反馈的分类及其判定方式

反馈的分类:

正反馈:反馈信号增强了

输入信号;有利于增大放大倍数
负反馈:反馈信号减弱了输入信号;有利于提高放大倍数的稳定性、减少非线性失真和抑制干扰、展宽频带、改变输入输出电阻

正负反馈判定方式

- 首先确定三极管三个极的正负性
- 确定反馈信号是反馈到了三极管的基极还是发射极
- 确定反馈信号和反馈到三极管某极的正负性是否一致
按照以下规则判定正负反馈(瞬时极性法)

其中三极管BCE极的正负性按照以下规则

3、负反馈的组态:串联电压、串联电流、并联电压、并联电流

判定是电压/电流负反馈

判定是串联/并联负反馈

负反馈改变输入输出电阻值

4、负反馈应用:自动增益控制电路

原理:当输入信号电压变化很大的时候,自动增益控制电路能够保证输出电压恒定或者保持不变。当输入信号很小的时候AGC电路不起作用,只有当输入信号增大到一定程度后,AGC电路才起控制作用,使增益随着输入信号的增大而减小

运算放大器

高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、直接耦合
运算放大器
等效为
在这里插入图片描述
理想运算放大器

运算放大器的基本应用电路

(1)线性应用

取名方式取决于输出和输入之间的关系,

①比例运算电路

这个名字可以看出输出信号和输入信号呈比例

电路的输入信号Ui从运算放大器的同相端输入
最后输出和输入为同相且存在比例关系
同相输入

在这里插入图片描述

电路的输入信号Ui从运算放大器的反相端输入
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
同相输入端接地,反相输入端近似为0,所以称反相输入端“虚地”

②加法比例运算电路

反向输入端有若干输入信号,输出电压通过反馈电阻接到反相输入端在这里插入图片描述
为了让运算放大器的输入端对称,所以取R1//R2//R3=R4在这里插入图片描述
同相-反相和,所以同理可得下面的减法比例运算电路

③减法比例运算电路

在这里插入图片描述
运算
运算放大器还可以组成积分、微分、乘法、除法、对数等多种运算电路

(2)运放的非线性应用

非线性运用是指运算放大器工作在传输特性的饱和段,输出电压只有±Uom两种取值
比较器将输入信号Ui和参考电压Uref进行比较,输入信号通过电阻R1加到运算放大器的同相端,参考信号从反相端输入|

运算放大器的组成

输入级:差动放大电路,减小零点漂移

差动放大电路即差分放大电路,能够有效抑制晶体管随温度变化引起零点漂移

差分放大电路:在模电教材中提到的差分放大电路利用两个参数完全一致的三极管组成,这很难实现,如《电子设计从零开始》一书中所说,它不如运放构成的放大器工作稳定

中间级:具有高增益的放大电路

输出级:互补对称放大电路,使得输出阻抗降低,从而提高电路的带负载能力

电源电路设计

电源电路组成

在这里插入图片描述
大多数都需要直流电供电:而直流电最简单的供电方式就是用电池作为电源,但是可想而知这并不方便;所以另一种提供直流电的方式就是将220v/50Hz的交流市电转换为电路所需要的直流电。
变压电路将220v交流电变为低压交流电
整流电路使得交流电变为单向的脉动直流电
滤波电路滤除脉动直流电中的交流部分
稳压电路

滤波电路

几种常见的滤波形式
在这里插入图片描述

①电容储存滤波

将电容和电阻并联,得到如题(a)的电路,在正半周的时候电容正常充电,在负半周的时候电容放电,使得在负载RL上可以得到较为平滑的直流电。
UL=(1.1~1.2)U2
如果电容的放电时间t=RC越长,放电越慢,输出电压的脉冲(波纹)成分就越少,滤波效果越好。
一般取在这里插入图片描述

②电感滤波

电感又称为扼流圈?即具有两端电流不能突变的特点,从能量角度,当由电源电压增加引起电流增加时,电感器将能量存储起来,当电流减小的时候又把能量释放出来,使得负载电流平滑。

③电容电感(LC)滤波

该种形式作为滤波,具有L型和π型,其中π型滤波是较好的滤波电路,首先电容C1作为电容储存滤波实现了直流信号的初步形成,接下来的电感又称为扼流圈,阻止电流的变化,C2进一步滤除顽固的交流信号

④电容电阻(RC)滤波

和③基本上相同,只是在电流不太大的电子电路中将较贵的电感改为了电阻。

直流稳压电源电路——串联型稳压电路

稳压电路即能够稳定电源,具有根据输出电压发生变化进行调整电路使得输出电压稳定的电路,即具有反馈作用
电路框图
在这里插入图片描述

具体看看是如何达到负反馈

信号变化情况如下

振荡器

前面提到的都是利用放大器的负反馈,可以削弱放大器的放大倍数和提高放大器的稳定,而振荡器是利用正反馈,将输出信号的一部分取出来反馈到输入,从而使这部分信号得到不断加强,最终形成振荡。只要是“一闪一闪”的器件和发出悦耳响声的器件中都含有振荡器。

振荡电路

振荡电路一般包括:放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅网络

信号的调理

利用串联分压的原理进行幅度控制

在这里插入图片描述

利用叠加二极管的方式实现0.7倍的限幅电路

限幅电路不过是利用二极管的导通使得电压达到所要限制的幅度值,即当电压超过0.7v时二极管导通
在这里插入图片描述

分压器偏置限幅电路

如上面一个小标题所说,单纯的二极管只能实现0.7倍的电压限制,那如果当限幅值不是0.7倍的时候就无从下手,此时可以将一个分压器和二极管配合起来
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可以通过R2和R3控制限幅值

RC电路——微分器/积分器

截止频率为:1/(2πRC)

振荡器设计

电感三点式振荡器

振荡条件分析

相位平衡条件:射同基反,即发射极和其他两个极相连的器件是同一容抗性的;基极和其他两个极相连的器件容抗性相反在这里插入图片描述
幅度平衡条件:
-Au(L2/L1)>1,因为Au非常大,当加大L2的时候有利于起振

电路的振荡频率

在这里插入图片描述
考虑互感,进行去耦等效
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

传感器

传感器不可缺少的两个概念

  • 检测信号
  • 能够将检测到的信号转换为一种与被测量有确定函数关系的量
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