工程師應該掌握的20個模擬電路

PAGEPAGE1工程師應該掌握的20個模擬電路對模擬電路的掌握分為三個層次。初級層次是熟練記住這二十個電路，清楚這二十個電路的作用。只要是電子愛好者，只要是學習自動化、電子等電控類專業(yè)的人士都應該且能夠記住這二十個基本模擬電路。中級層次是能分析這二十個電路中的關鍵元器件的作用，每個元器件出現(xiàn)故障時電路的功能受到什么影響，測量時參數(shù)的變化規(guī)律，掌握對故障元器件的處理方法；定性分析電路信號的流向，相位變化；定性分析信號波形的變化過程；定性了解電路輸入輸出阻抗的大小，信號與阻抗的關系。有了這些電路知識，您極有可能成長為電子產(chǎn)品和工業(yè)控制設備的出色的維修維護技師。高級層次是能定量計算這二十個電路的輸入輸出阻抗、輸出信號與輸入信號的比值、電路中信號電流或電壓與電路參數(shù)的關系、電路中信號的幅度與頻率關系特性、相位與頻率關系特性、電路中元器件參數(shù)的選擇等。達到高級層次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪職業(yè)－－電子產(chǎn)品和工業(yè)控制設備的開發(fā)設計工程師將是您的首選職業(yè)。一、橋式整流電路 1、二極管的單向導電性：伏安特性曲線：理想開關模型和恒壓降模型：2、橋式整流電流流向過程：輸入輸出波形：3、計算：Vo,Io,二極管反向電壓。二、電源濾波器1、電源濾波的過程分析：波形形成過程：2、計算：濾波電容的容量和耐壓值選擇。三、信號濾波器1、信號濾波器的作用：與電源濾波器的區(qū)別和相同點：2、LC串聯(lián)和并聯(lián)電路的阻抗計算，幅頻關系和相頻關系曲線。3、畫出通頻帶曲線。計算諧振頻率。四、微分和積分電路1、電路的作用，與濾波器的區(qū)別和相同點。2、微分和積分電路電壓變化過程分析，畫出電壓變化波形圖。3、計算：時間常數(shù)，電壓變化方程，電阻和電容參數(shù)的選擇。五、共射極放大電路1、三極管的結構、三極管各極電流關系、特性曲線、放大條件。2、元器件的作用、電路的用途、電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出的信號電壓相位關系、交流和直流等效電路圖。3、靜態(tài)工作點的計算、電壓放大倍數(shù)的計算。六、分壓偏置式共射極放大電路1、元器件的作用、電路的用途、電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出的信號電壓相位關系、交流和直流等效電路圖。2、電流串聯(lián)負反饋過程的分析，負反饋對電路參數(shù)的影響。3、靜態(tài)工作點的計算、電壓放大倍數(shù)的計算。4、受控源等效電路分析。七、共集電極放大電路（射極跟隨器）1、元器件的作用、電路的用途、電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出的信號電壓相位關系、交流和直流等效電路圖。電路的輸入和輸出阻抗特點。2、電流串聯(lián)負反饋過程的分析，負反饋對電路參數(shù)的影響。3、靜態(tài)工作點的計算、電壓放大倍數(shù)的計算。八、電路反饋框圖1、反饋的概念，正負反饋及其判斷方法、并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋及判斷方法、電流反饋和電壓反饋及其判斷方法。2、帶負反饋電路的放大增益。3、負反饋對電路的放大增益、通頻帶、增益的穩(wěn)定性、失真、輸入和輸出電阻的影響。九、二極管穩(wěn)壓電路1、穩(wěn)壓二極管的特性曲線。2、穩(wěn)壓二極管應用注意事項。3、穩(wěn)壓過程分析。十、串聯(lián)穩(wěn)壓電源1、串聯(lián)穩(wěn)壓電源的組成框圖。2、每個元器件的作用；穩(wěn)壓過程分析。3、輸出電壓計算。十一、差分放大電路1、電路各元器件的作用，電路的用途、電路的特點。2、電路的工作原理分析。如何放大差模信號而抑制共模信號。3、電路的單端輸入和雙端輸入，單端輸出和雙端輸出工作方式。十二、場效應管放大電路1、場效應管的分類，特點，結構，轉移特性和輸出特性曲線。2、場效應放大電路的特點。3、場效應放大電路的應用場合。十三、選頻（帶通）放大電路1、每個元器件的作用：選頻放大電路的特點：電路的作用：2、特征頻率的計算：選頻元件參數(shù)的選擇：3、幅頻特性曲線：十四、運算放大電路1、理想運算放大器的概念：運放的輸入端虛擬短路：運放的輸入端的虛擬斷路：2、反相輸入方式的運放電路的主要用途：輸入電壓與輸出電壓信號的相位關系是：3、同相輸入方式下的增益表達式分別是：輸入阻抗分別是：輸出阻抗分別是：十五、差分輸入運算放大電路1、差分輸入運算放大電路的的特點：用途：2、輸出信號電壓與輸入信號電壓的關系式：十六、電壓比較電路1、電壓比較器的作用：工作過程是：2、比較器的輸入－輸出特性曲線圖：3、如何構成遲滯比較器：十七、RC振蕩電路1、振蕩電路的組成：振蕩電路的作用：振蕩電路起振的相位條件：振蕩電路起振和平衡幅度條件：2、RC電路阻抗與頻率的關系曲線：相位與頻率的關系曲線：3、RC振蕩電路的相位條件分析：振蕩頻率：如何選擇元器件：十八、LC振蕩電路1、振蕩相位條件分析：2、直流等效電路圖和交流等效電路圖：3、振蕩頻率計算：十九、石英晶體振蕩電路1、石英晶體的特點：石英晶體的等效電路：石英晶體的特性曲線：2、石英體振動器的特點：3、石英晶體振動器的振蕩頻率：二十、功率放大電路1、乙類功率放大器的工作過程：交越失真：2、復合三極管的復合規(guī)則：3、甲乙類功率放大器的工作原理分析：自舉過程分析：甲類功率放大器的特點：甲乙類功率放大器的特點：附錄一、穩(wěn)壓電源制作電路一、技術說明：輸入交流電壓220vV0.5A。輸出電壓5V和連續(xù)可調電壓1.5V～30V/1.5A兩組直流。二、制作說明：1、成品用金屬盒或者塑料盒包裝成產(chǎn)品。2、電壓表V、電流表A和調節(jié)電壓用的電位器Rw安裝在包裝盒的面板上。3、電源變壓器固定在包裝盒的底座上，電路板固定在包裝盒的底座上。4、電壓調節(jié)的三端穩(wěn)壓集成塊7805和317加裝散熱器。5、直流電源輸出導線長短不一。附錄二、時鐘－鬧鈴－控制電路制作說明：1、共陽極四位一體12引腳數(shù)碼管引腳號是：將數(shù)碼管的數(shù)字面朝向觀察者，左下角是第1腳，逆時針方向依次是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12腳。2、如果是單個的數(shù)碼管或兩位一體的數(shù)碼管，先測出數(shù)字顯示段控制引腳和公共控制引腳，再將四個數(shù)碼管的相同的段控制引腳用導線并聯(lián)連接在一起后（每位數(shù)碼管共八段即八根連接導線），連接在電阻R5～R13上，公共控制引腳分別連接到三極管Q1到Q4的發(fā)射極上。3、用40腳的集成塊插座焊接在電路板上，集成塊AT89C51寫入程序后插入到集成塊插座上。4、自己設計控制程序或用黃有全老師的程序。5、時鐘控制輸出由繼電器執(zhí)行，控制啟動時間到時，繼電器得電，開關k1閉合去控制相應設備啟動；控制停止時間到時，繼電器斷電，開關k1斷開去控制相應設備停止。具體控制對象由制作者確定，如電燈、電飯煲等等。說明：本圖為數(shù)碼管是二位一體的共陰極時的電路圖。將每個二位一體的數(shù)碼管的16腳和11腳共四個引腳（對應四個數(shù)字的a段）連接在一起后接到電阻R5的右端。數(shù)碼管中數(shù)字的其余各段（b,c,d,e,f,g,dp）連接方法依此類推。其他注意事項見四位共陽極LED的時鐘鬧鐘控制器制作的說明。時鐘-鬧鐘-時間控制器調節(jié)方法一、功能：時鐘顯示小時、分鐘；可調時鐘控制輸出；三次可調鬧鈴。二、調節(jié)方法：各種參數(shù)調節(jié)設定方法：第一步：按“功能”鍵，選擇功能1，進入調節(jié)狀態(tài)；第二步：重復按“參數(shù)”鍵，選擇要調節(jié)的參數(shù)代碼（左第一、二位）從0開始依次循環(huán)增加1、2、3、……E、F、10再回到0。第三步：按“增加”鍵或“減少”鍵，相應代碼項目（如代碼1表示調節(jié)的對象是時鐘顯示的小時值）的參數(shù)值在其取值范圍內(nèi)（例如顯示時間的小時取值范圍是00～23）循環(huán)增加或減少1。左邊一位或兩位顯示參數(shù)代碼，右邊三位或兩位顯示參數(shù)值。重復第二、三步，設置完所需參數(shù)。第三步：按“功能”鍵，顯示代碼“0”結束調節(jié)參數(shù)狀態(tài)，進入時鐘鬧鐘控制器的正常使用狀態(tài)。三、參數(shù)代碼及其取值范圍如下表。說明：1、設定時鐘控制的小時起點為24，則關閉該路時鐘控制輸出。2、設定鬧鈴的小時為24，則關閉該鬧鈴。工程師應該掌握的20個模擬電路長沙民政學院電子信息工程系黃有全高級工程師第12頁附錄三、廣告彩燈制作說明：1、每個8050三極管可以驅動十二個到二十四個發(fā)光二極管。如果Q1、Q2改成9013，則驅動的發(fā)光二極管數(shù)量減半。只有相同發(fā)光電壓(不同顏色的發(fā)光電壓一般不同)的發(fā)光二極管才可以并聯(lián)使用。可以將發(fā)光二極管接成需要的圖案，表達設計者的意圖。2、彩燈閃爍的周期是：T=0.7×(R1+R3)×C2+0.7×(R2+R4)×C1根據(jù)閃爍快慢要求選擇R1,R2,R3,R4,C1,C2的參數(shù)。調節(jié)電位器R1、R2的大小，可以改變閃爍速度。3、電壓過高會燒壞發(fā)光二極管。工作電壓從3v開始調大，當提供的電源電壓高于5v后應當串入一個2.2～27歐姆的電阻作為限流電阻，以免燒壞發(fā)光二極管。附錄四：可控硅交流調壓器制作可控硅是一種新型的半導體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、動作快以及使用方便等優(yōu)點，目前交流調壓器多采用可控硅調壓器。這里介紹一臺電路簡單、裝置容易、控制方便的可控硅交流調壓器，這可用作家用電器的調壓裝置，進行控制。圖中RL是負載（照明燈，電風扇、電熨斗等）這臺調壓器的輸出功率達100W，一般家用電器都能使用。1、電路原理：電路圖如下可控硅交流調壓器由可控整流電路和觸發(fā)電路兩部分組成，其電路原里圖如下圖所示。從圖中可知，二極管D1—D4組成橋式整流電路，雙基極二極管T1構成張弛振蕩器作為可控硅的同步觸發(fā)電路。當調壓器接上市電后，220V交流電通過負載電阻RL經(jīng)二極管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K兩端形成一個脈動直流電壓，該電壓由電阻R1降壓后作為觸發(fā)電路的直流電源。在交流電的正半周時，整流電壓通過R4、W1對電容C充電。當充電電壓Uc達到單結晶體管T1管的峰值電壓Up時，單結晶體管T1由截止變?yōu)閷?，于是電容C通過T1管的e、b1結和R2迅速放電，結果在R2上獲得一個尖脈沖。這個脈沖作為控制信號送到可控硅SCR的控制極，使可控硅導通?？煽毓鑼ê蟮墓軌航岛艿停话阈∮?V，所以張弛振蕩器停止工作。當交流電通過零點時，可控硅自關斷。當交流電在負半周時，電容C又從新充電……如此周而復始，便可調整負載RL上的功率了。2、元器件選擇調壓器的調節(jié)電位器選用阻值為470KΩ的WH114-1型合成碳膜電位器，這種電位器可以直接焊在電路板上，電阻除R1要用功率為1W的金屬膜電阻外，其余的都用功率為1/8W的碳膜電阻。D1—D4選用反向擊穿電壓大于300V、最大整流電流大于0.3A的硅整流二極管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR選用正向與反向電壓大于300V、額定平均電流大于1A的可控硅整流器件，如國產(chǎn)3CT系列。附錄五、電源欠壓過壓報警保護器一、名稱：電源欠壓過壓報警保護器二、功能：當電壓低于180V或高于250V時，可進行聲光報警。當外接交流接觸器時，可切斷電源，保護用電設備。三、電路圖：四、原理說明：輸入電源電壓正常時，Y1A輸出高電平，Y1B輸出低電平，發(fā)光二極管LED及振蕩發(fā)聲電路Y1C、Y1D和喇叭不工作，控制部件J1也不工作。當電壓高于250V或低于180V時，Y1B輸出高電平，發(fā)光二極管亮，振蕩發(fā)聲電路工作，發(fā)出鳴叫聲，控制寄電器J1閉合，當J1的常開觸點外接交流接觸器時，就可控制主電路斷開電源。五、調試方法：第一步當輸入電源電壓為250V時，調節(jié)W1使得Y1A輸出剛好由低電平轉為高電平，第二步當輸入電壓為180V時調節(jié)W2使得Y1B的輸出由高電平轉為低電平。六、元件表名稱型號規(guī)格數(shù)量名稱型號規(guī)格數(shù)量集成塊74LS001電阻68K1三極管9013110K1二極管1N400151K1發(fā)光二極管1微調電位器47k2三端穩(wěn)壓塊78050.5A1電容47uF/50v178120.5A110uF/25v1變壓器220v/15V0.5A12700pF1插頭220v1導線花線1m直流寄電器12v/0.5A1萬用電路板小1塊集成塊插座14腳1附錄五、音頻功率放大電路制作TDA2030A帶音調18W×2功放板一、TDA2030A是SGS公司生產(chǎn)的單聲道功放IC，該IC體積小巧，輸出功率大，靜態(tài)電流?。?0mA以下）；動態(tài)電流大（能承受3.5A的電流）；負載能力強，既可帶動4-16Ω的揚聲器，某些場合又可帶動2Ω甚至1.6Ω的低阻負載；音色中規(guī)中舉，無明顯個性，特別適合制作輸出功率中等的高保真功放。TDA2030A采用5腳TO-220塑封結構。IC內(nèi)部設有完善的保護電路。TDA2030A可以單電源或雙電源工作，本功放板采用雙電源。TDA2030A主要參數(shù)：工作電壓：±6～22V靜態(tài)電流：<50mA輸出功率：18W，當V=±16V，RL=4Ω時諧波失真：0.05%，當f=15kHz，RL=8Ω時閉環(huán)增益：26dB，當f=1kHz時開環(huán)增益：80dB，當f=1kHz時頻響范圍：40～14000Hz二、電路原理：TDA2030A功放板由一個高低音分別控制的衰減式音調控制電路和TDA2030A放大電路以及電源供電電路三大部分組成，音調部分采用的是高低音分別控制的衰減式音調電路，其中工程師應該掌握的20個模擬電路長沙民政學院電子信息工程系黃有全高級工程師第16頁的R02，R03，C02，C01，W02組成低音控制電路；C03，C04，W03組成高音控制電路；R04為隔離電阻，W01為音量控制器，調節(jié)放大器的音量大小，C05為隔直電容，防止后級的TDA2030A直流電位對前級音調電路的影響。放大電路主要采用TDA2030A，由TDA2030A，R08，R09，C066等組成，電路的放大倍數(shù)由R08與R09的比值決定，C06用于穩(wěn)定TDA2030A的第4腳直流零電位的漂移，但是對音質有一定的影響，C07，R10的作用是防止放大器產(chǎn)生低頻自激。本放大器的負載阻抗為4→16Ω。三、TDA2030A功放板的電源電路如下圖所示，為了保證功放板的音質，電源變壓器的輸出功率不得低于60W，輸出電壓為2*15V，濾波電容采用2個3300UF/25V電解電容并聯(lián)，正負電源共用4個3300UF/25V的電容，兩個104的獨石電容是高頻濾波電容，有利于放大器的音質。四、裝配與調試：工具準備：20W電烙鐵一把，最好是可調溫的，若需要的話可與站長聯(lián)系；萬用電表一個，尖嘴鉗一把，螺絲刀一把，焊錫絲和松香水若干。準備焊接：焊接時先焊接跳線，再焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，最后焊TDA2030A，焊接TDA2030前須先把TDA2030A用螺絲固定在散熱片上，否則在最后裝散熱片時螺絲很難打進去。T