工程師應該掌握的20個模擬電路

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4頁DATE9/23/2024工程師應該掌握的20個模擬電路電子信息工程系黃有全高級工程師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)。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。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。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。微分和積分電路CCCRRa?￠·?μ??·b?y·?μ??·4?￠?￠·?oí?y·?μ??·ViViVoVo1、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。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。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。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：石英晶體振動器的特點：3、石英晶體振動器的振蕩頻率：二十、功率放大電路乙類功率放大器的工作過程：交越失真：復合三極管的復合規(guī)則：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。制作說明：成品用金屬盒或者塑料盒包裝成產(chǎn)品。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。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。電壓調節(jié)的三端穩(wěn)壓集成塊7805和317加裝散熱器。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。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)方法功能：時鐘顯示小時、分鐘；可調時鐘控制輸出；三次可調鬧鈴。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。參數(shù)代碼參數(shù)說明取值范圍參數(shù)代碼參數(shù)說明取值范圍1時間調節(jié)小時00～23D時間控制2起點小時0～242時間調節(jié)分鐘00～59E時間控制2起點分鐘0～593鬧鈴1小時00～24F時間控制2終點小時0～244鬧鈴1分鐘00～5910時間控制2終點分鐘0～595鬧鈴2小時0～2411時間控制3起點小時0～246鬧鈴2分鐘0～5912時間控制3起點分鐘0～597鬧鈴3小時0～2413時間控制3終點小時0～248鬧鈴3分鐘0～5914時間控制3終點分鐘0～599時間控制1起點小時0～24A時間控制1起點分鐘0～59B時間控制1終點小時0～24C時間控制1終點分鐘0～59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。附錄三、廣告彩燈制作說明：1、每個8050三極管可以驅動八到十六個發(fā)光二極管。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?？梢詫l(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?，一般小于1V，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名稱：電源欠壓過壓報警保護器功能：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。電路圖：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。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。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)電流小（50mA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。TDA2030A與散熱片接觸的部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時必須注意焊接質量，對于初學者，可先在廢舊的電路板上多練習幾