電氣工程師必須掌握的模擬電路(1)

電氣工程師必須掌握的模擬電路

初級(jí)層次是熟練記住這二十個(gè)電路，清楚這二十個(gè)電路的作用。只要是電子愛好者，只要是學(xué)習(xí)自動(dòng)化、電子等電控類專業(yè)的人士都應(yīng)該且能夠記住這二十個(gè)基本模擬電路。

中級(jí)層次是能分析這二十個(gè)電路中的關(guān)鍵元器件的作用，每個(gè)元器件出現(xiàn)故障時(shí)電路的功能受到什么影響，測(cè)量時(shí)參數(shù)的變化規(guī)律，掌握對(duì)故障元器件的處理方法;定性分析電路信號(hào)的流向，相位變化;定性分析信號(hào)波形的變化過程;定性了解電路輸入輸出阻抗的大小，信號(hào)與阻抗的關(guān)系。有了這些電路知識(shí)，您極有可能成長(zhǎng)為電子產(chǎn)品和工業(yè)控制設(shè)備的出色的維修維護(hù)技師。

高級(jí)層次是能定量計(jì)算這二十個(gè)電路的輸入輸出阻抗、輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值、電路中信號(hào)電流或電壓與電路參數(shù)的關(guān)系、電路中信號(hào)的幅度與頻率關(guān)系特性、相位與頻率關(guān)系特性、電路中元器件參數(shù)的選擇等。達(dá)到高級(jí)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(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)工程師將是您的首選職業(yè)。

電路一、橋式整流電路

1、二極管的單向?qū)щ娦裕?二極管的PN結(jié)加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài);加反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)。

伏安特性曲線：

理想開關(guān)模型和恒壓降模型：

理想模型指的是在二極管正向偏置時(shí),其管壓降為0,而當(dāng)其反向偏置時(shí),認(rèn)為它的電阻為無窮大,電流為零.就是截止。恒壓降模型是說當(dāng)二極管導(dǎo)通以后,其管壓降為恒定值,硅管為0.7V，鍺管0.5 V。

2、橋式整流電流流向過程：

當(dāng)u 2是正半周期時(shí)，二極管Vd1和Vd2導(dǎo)通;而奪極管Vd3和Vd4截止，負(fù)載RL是的電流是自上而下流過負(fù)載，負(fù)載上得到了與u 2正半周期相同的電壓;在u 2的負(fù)半周，u 2的實(shí)際極性是下正上負(fù)，二極管Vd3和Vd4導(dǎo)通而Vd1和Vd2截止，負(fù)載RL上的電流仍是自上而下流過負(fù)載，負(fù)載上得到了與u 2正半周期相同的電壓。

3、計(jì)算：Vo, Io,二極管反向電壓：

Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/RL,URM=√2 U 2

電路二、電源濾波器

1、電源濾波的過程分析：電源濾波是在負(fù)載RL兩端并聯(lián)一只較大容量的電容器。由于電容兩端電壓不能突變，因而負(fù)載兩端的電壓也不會(huì)突變，使輸出電壓得以平滑，達(dá)到濾波的目的。

波形形成過程：

輸出端接負(fù)載RL時(shí)，當(dāng)電源供電時(shí)，向負(fù)載提供電流的同時(shí)也向電容C充電，充電時(shí)間常數(shù)為τ充=(Ri∥RLC)≈RiC,一般Ri〈〈RL,忽略Ri壓降的影響，電容上電壓將隨u 2迅速上升，當(dāng)ωt=ωt1時(shí)，有u 2=u 0,此后u 2低于u 0，所有二極管截止，這時(shí)電容C通過RL放電，放電時(shí)間常數(shù)為RLC，放電時(shí)間慢，u 0變化平緩。當(dāng)ωt=ωt2時(shí)，u 2=u 0, ωt2后u 2又變化到比u 0大，又開始充電過程，u 0迅速上升。ωt=ωt3時(shí)有u 2=u 0，ωt3后，電容通過RL放電。如此反復(fù)，周期性充放電。由于電容C的儲(chǔ)能作用，RL上的電壓波動(dòng)大大減小了。電容濾波適合于電流變化不大的場(chǎng)合。LC濾波電路適用于電流較大，要求電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合。

2、計(jì)算：濾波電容的容量和耐壓值選擇

電容濾波整流電路輸出電壓Uo在√2U 2~0.9U 2之間，輸出電壓的平均值取決于放電時(shí)間常數(shù)的大小。

電容容量RLC≧(3~5)T/2其中T為交流電源電壓的周期。實(shí)際中，經(jīng)常進(jìn)一步近似為Uo≈1.2U2整流管的最大反向峰值電壓URM=√2U 2，每個(gè)二極管的平均電流是負(fù)載電流的一半。

電路三、信號(hào)濾波器

1、信號(hào)濾波器的作用：把輸入信號(hào)中不需要的信號(hào)成分衰減到足夠小的程度，但同時(shí)必須讓有用信號(hào)順利通過。

與電源濾波器的區(qū)別和相同點(diǎn)：

兩者區(qū)別為：信號(hào)濾波器用來過濾信號(hào)，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩(wěn)定;交流電源則是只允許某一特定的頻率通過。

相同點(diǎn)：都是用電路的幅頻特性來工作。

2、LC 串聯(lián)和并聯(lián)電路的阻抗計(jì)算，串聯(lián)時(shí)，電路阻抗為Z=R+j(XL-XC)=R+j(ωL-1/ωC) 并聯(lián)時(shí)電路阻抗為Z=1/jωC∥(R+jωL)=

考濾到實(shí)際中，常有R<<ωL,所以有Z≈

幅頻關(guān)系和相頻關(guān)系曲線：

3、畫出通頻帶曲線：

計(jì)算諧振頻率：fo=1/2π√LC

電路四、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(diǎn);

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(jì)算：時(shí)間常數(shù)，電壓變化方程，電阻和電容參數(shù)的選擇。

電路五、共射極放大電路

1、三極管的結(jié)構(gòu)、三極管各極電流關(guān)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(hào)電壓相位關(guān)系、交流和直流等效電路圖;

3、靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算。