工程师必须掌握的20种电路答案(2)

2019-04-14 09:47

四、 微分和积分电路

ViCVoRViRVoC1、电路的作用。

2、微分和积分电路电压变化过程分析,画出电压变化波形图。 3、计算:时间常数,电压变化方程。电阻和电容参数的选择。

a 微分电路b 积分电路4、微分和积分电路解:1、电路的作用:微分电路的输出信号与输入信号的微分成正比;积分电路的输出信号与输入信号的积分成正比。

2、(1)微分电路:t=0瞬间,输入电压从 零跃变为VIm,由于电容两端电压不能突变,也 变为VIm,电容C开始经电阻R放电。由于τ远 小于T,放电进行的很快,电容电压迅速从VIm 降至零。

t=tW瞬间,输入电压从VIm跃变为零,电容两 端电压不能突变,变为-VIm,开始经电阻R对电容 C充电。由于τ远小于T,放电同样进行得很快,电 容电压迅速从-VIm上升为零。

以后的过程周而复始,于是从电阻R两端得到 的输出信号即是周期性的正、负相间的尖脉冲电压。

(2)积分电路:t=0瞬间,输入电压从零跃变为 VIm,开始经电阻R对电容C充电。由于τ远大于 周期T,充电进行得很慢,电容电压从零缓慢上升, 至t=tW时,电容电压仅微升至VC1。此时输入电压 从VIm跃变为零,充电过程被迫中止,电路转而进 入放电过程。在0< t< tW时间内,输出电压即电容 电压的波形为图(b)中V0的缓缓上升部分。

在tW < t< T时间内,由于τ远大于周期T,放电 同样进行的很慢,电容电压从VC1缓慢下降。到t=T, VC尚未降至零,输出电压又月变为VIm,使放电中止,

电路再度进入充电过程。这段时间内,输出电压即电容电压的波形为图(b)VC缓慢下降的部分。

- 6 -

Vi VIm (a)

O tw T t VO (b)

VIm tw O -VIm 微分电路电压波形

T t Vi VIm (a)

O tw T t VO (b)

VC1 O tw T 积分电路电压波形 t 以后的过程周而复始。

3、(1)时间常数:微分电路和积分电路的时间常数??RC (2)电压变换方程: 1.微分电路:

+ 由KVL定律:Vi?VC?VO

由于微分电路时间常数τ远小于输入信号的周期。电容电压的波形与输入信号的波形十分接近,即

VC≈Vi

所以VO?iCR?RC2.积分电路:

dVCdt?RCdVidt

Vii CR+ +VC- VoRVi- a 微分电路- b 积分电路4、微分和积分电路Ci + ViRVR VC + C时间常数τ远大于周期T,电容电压增加不多,电阻电压 ViVoR+ VoVR = Vi-VC≈Vi所以输出电压:

VO?VC?1C- dt≈1RCa 微分电路- b 积分电路?idt =

1C?VRR?Vidt 4、微分和积分电路(3)电阻和电容参数的选择。

1.微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与RC有关(即电路的时间常数),RC越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。此电路的RC必须远远少于输入波形的宽度,否则就失去了波形变换的作用,变为一般的RC耦合电路了,一般RC少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。

2. 积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。构成积分电路的条件是电路的时间常数RC必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。

五、共射极放大电路

1、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件。

2、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、 输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。

5、共射极放大电路Vin47uFViERb270~350KCC1BQRc1~4.7kVccC2Vo47uFRL- 7 - 3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。

解:1、(1)放大状态下三极管各极电流关系:IE= IC+ IB, IC=β

IB,其中,IE为发射级电流,

IC为集电级电流,IB为基级电流,β

为共发射级电流放大系数。

(2)放大条件:发射结正偏,集电结反偏。

2、(1)电路的用途:电压和电流增益都大于1,输入电阻在三种组态中居中,输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下,作多级放大电路的中间级。

(2)电压放大倍数:Av??RC//RrbeL??

(3)输入和输出的信号电压相位关系:反相。 (4)交流和直流等效电路图:

Vcc

Rb

C B E Q Rc RL Rc

直流通路

3、(1)静态工作点的计算:

交流通路

IB≈Vcc/ Rb,IC=βIB,VCE=Vcc-IC Rc

(2)电压放大倍数的计算:由于Vi=IBrbe,VO=IC(RC//RL)=βAv?IB(RC//RL),所以

?RC//RL??rbe

- 8 -

六、分压偏置式共射极放大电路

1、元器件的作用、电路的用途、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。 2、电流串联负反馈过程的分析。

3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。

解:1、(1)元器件的作用:RE作用:引入

直流反馈稳定Q;CE作用:抑制交流负反馈;RB1、RB2作用:提供基极偏置固定UB点电位。 (2)电路的用途:分压式共射放大电路是固定偏置共射放大电路的改进电路具有实用价值。常用于多级放大器的中间放大级。

(3)输入和输出的信号电压相位关系:反相 (4)交流和直流等效电路图:

ib

+ Vi

+ VO

Rb1 Rb2 RL ic Rc

— —

直流通路 交流通路

2、因温度升高引起的集电极电流上升,通过电阻串联分压固定基级电位,会引起基射极间电压下降,从而导致基极电流下降,集电极电流下降,从而稳定Q。

3、(1)静态工作点估算

- 9 -

UB?VCCRB1?RB2RB2IEQ?UB?UBEQRE

?ICQ

UCEQ?VCC?(RC?RE)ICQ(2)电压放大倍数的计算:由于以

Vi=IBrbe,VO=IC(RC//RL)=βIB(RC//RL),所

Av?

?RC//RL??rbe

七、共集电极放大电路(射极跟随器)

1、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的 信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。电 路的输入和输出阻抗特点。

2、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。

解:1、(1)电路用途:只有电流放大作用,没

有电压放大,有电压跟随作用。在三种组态中,输入电阻最高,输出电阻最小,频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。 (2)电压放大倍数:Av?1

(3)输入和输出的信号电压相位关系:同相。 (4)交流和直流等效电路图:

直流通路

- 10 -

交流通路

(5)电路的输入和输出阻抗特点:输入电阻大,对电压信号源衰减小;输出电阻小,且与信号源内


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