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学习模电一定要记住的八大概念

学习模电必须记住的八个概念

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虽然学习者的门槛相对较低,但也要注意以下几点,以免走弯路。

在电子电路中,由于加工和处理不断变化的模拟信号,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路。

1.反馈

反馈是指以某种方式将输出的变化作为输入的一部分送到输入端。如果送回部分与原输入部分相减,则为负反馈。

2.耦合

放大器通常有几个层次,层次之间的联系称为耦合。放大器有三种级间耦合方法:

①RC耦合(见图a):优点是简单,成本低。但性能不是最好的。

变压器耦合(见图b):优点是阻抗匹配好,输出功率高,效率高,但变压器制造麻烦。

③直接耦合(见图c):其优点是频带宽,可作为直流放大器使用,但前后工作受约束,稳定性差,设计制作麻烦。

3.功率放大器

放大器称为功率放大器,提供足够大功率的放大器称为功率放大器。例如,收音机的末端放大器是功率放大器。

3.甲类单管功率放大器

负载电阻是低阻抗扬声器,变压器可以起到阻抗变换的作用,使负载获得更大的功率。

无论该电路是否输入信号,晶体管始终处于导通状态,静态电流相对较大,该集电极损耗大,效率低,仅 35 %。这种工作状态称为A类工作状态。这种电路通常用于功率较小的场合。其输入模式可以是变压器耦合或 RC耦合。

3.2B类推拉功率放大器

下图是常用的B类推挽功率放大电路。

它由两个具有相同特性的晶体管组成对称电路。当没有输入信号时,每个管道都处于截止状态,静态电流几乎为零,只有当有信号输入时,管道才会导致,称为B类工作状态。

当输入信号为正弦波时,是半周 VT1导通 VT截止日期,负半周 VT2导通 VT1截止日期。输出变压器中合成两管交替电流,使负载得到纯正的正弦波。这种两管交替工作的形式称为推拉电路。

3.3 OTL功率放大器

目前广泛使用的无变压器B类推拉放大器,简称 OTL电路是一种性能良好的功率放大器。为了便于解释,首先介绍一个没有输出变压器的输入变压器 OTL如下图所示。

4.直流放大器

可放大直流信号或变化缓慢的电路称为直流放大电路或直流放大器。这种放大器常用于测量和控制。

4.双管直耦放大器

不能使用直流放大器 RC耦合或变压器耦合只能直接耦合。下图为两级直耦放大器。

直耦模式会相互牵制前后工作点,电路在中 VT2.发射极电阻 R E提高后发射极电位,解决前后牵制问题。

直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。所谓零点漂移,是指由于工作点不稳定,放大器静态电位变化缓慢,逐步放大,使输出端产生虚假信号。

放大器级数越多,零点漂移越严重。因此,这种双管直耦放大器只能用于要求较低的场合。

4.2差分放大器

解决零点漂移的方法是使用差分放大器,下图是广泛使用的射极耦合差分放大器。它使用双电源,包括 VT1和 VT2的特性相同,两组电阻值相同, R E负反馈。

其实是桥形电路,两个 R C两根管子是四个桥臂,输出电压 V 0从电桥的对角线上取出。因为没有输入信号 RC1=RC2与两管相同,因此电桥平衡,输出为零。

零点漂移也很小,因为它是桥形的。差分放大器稳定性好,应用广泛。

5.集成操作放大器

集成操作放大器是一种将多级直流放大器制成在集成片上的装置,只要在外部连接少量元件即可完成各种功能。

由于它早期用于模拟计算机中的加法器和乘法器,因此被称为计算放大器。

6.振荡器

无需添加信号即可自动将直流电能转换为具有一定振幅和频率的交流信号的电路称为振荡电路或振荡器。

这种现象也叫自激振荡。或者,能产生交流信号的电路称为振荡电路。

振荡器必须包括三个部分:放大器、正反馈电路和选频网络。放大器可以放大振荡器输入端添加的输入信号,以保持输出信号的恒定值。

正反馈电路确保向振荡器输入端提供的反馈信号相同。只有这样,振荡才能维持。选频网络只允许特定频率f振荡器可以产生单频输出。

振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的;一个是反馈电压Uf和输入电压 Ui振幅平衡是相等的。

二是 Uf和 Ui相位必须相同,这是相位平衡的条件,也就是说,必须保证正反馈。

一般来说,振幅平衡条件往往容易实现,因此判断振荡电路是否能振荡主要取决于其相位平衡条件是否建立。

振荡器按振荡频率可分为超低频( 低频,低频)( 20赫~ 高频(200千~ 30兆赫)和超高频( 10兆赫~ 350兆赫等。按振荡波形可分为正弦波振荡和非正弦波振荡。

根据选频网络中使用的元件,正弦波振荡器可分为 LC振荡器、 RC三种振荡器和石英晶体振荡器

石英晶体振荡器频率稳定性高,只在要求高的情况下使用。广泛应用于普通家用电器中 LC振荡器和 RC振荡器。

6.1 LC振荡器

LC振荡器的选频网络是LC谐振电路。它们的振荡频率相对较高,常见的电路有 3种。

1)变压器反馈 LC振荡电路

图(a)是变压器反馈 LC振荡电路。晶体管 VT是共发射极放大器。 T初级是起选频作用的 LC谐振电路,变压器 T二次向放大器输入提供正反馈信号。

接通电源时, LC电路中有微弱的瞬变电流,但只有频率和谐振频率 f 0相同的电流可以在电路两端产生更高的电压,通过变压器的初始级别 L1、 L2的耦合被送回晶体管 V的基极。

从图(b)看,只要连接方法没有错误,反馈信号电压与输入信号电压相同,即为正反馈。因此,电路振荡迅速增强,最终稳定。

变压器反馈 LC振荡电路具有频率范围宽、易振动、频率稳定性低等特点。振荡频率为:f 0 =1/2π LC。常用于产生几十千到几十兆赫的正弦波信号。

2)电感三点振荡电路

图(a)是另一种常用的电感三点振荡电路。图中的电感 L1、 L2和电容 C谐振电路起选频作用。

从 L2取出反馈电压,加入晶体管 VT基极(b)晶体管的输入电压和反馈电压相同,满足相位平衡,因此电路可以振动。

因为晶体管 三个极分别与电感连接 它被称为三点电感振荡电路。

电感三点式振荡电路具有频率范围宽、易振动等特点,但输出调波较多,波形较差。

振荡频率为:f 0 =1/2π LC,其中 L=L1 L2 2M。常用于产生十兆赫以下的正弦波信号。

3)电容三点式振荡电路

还有一种常用的振荡电路是电容三点式振荡电路,见图(a)。图中电感 L和电容 C1、 C2组成起选频作用的谐振电路,从电容 C2上取出反馈电压加到晶体管 VT的基极。

从图(b)看到,晶体管的输入电压和反馈电压同相,满足相位平衡条件,因此电路能起振。由于电路中晶体管的 3个极分别接在电容 C1、 C2的 3个点上,因此被称为电容三点式振荡电路。

电容三点式振荡电路的特点是:频率稳定度较高,输出波形好,频率可以高达 100兆赫以上,但频率调节范围较小,因此适合于作固定频率的振荡器。它的振荡频率是:f 0 =1/2π LC,其中 C= C 1 +C 2。

上面 3种振荡电路中的放大器都是用的共发射极电路。共发射极接法的振荡器增益较高,容易起振。也可以把振荡电路中的放大器接成共基极电路形式。共基极接法的振荡器振荡频率比较高,而且频率稳定性好。

6.2 RC振荡器

RC振荡器的选频网络是 RC电路,它们的振荡频率比较低。常用的电路有两种。

1) RC相移振荡电路

RC相移振荡电路的特点是:电路简单、经济,但稳定性不高,而且调节不方便。一般都用作固定频率振荡器和要求不太高的场合。它的振荡频率是:当 3节 RC网络的参数相同时:f 0 = 1 2π 6RC。频率一般为几十千赫。

2) RC桥式振荡电路

RC桥式振荡电路的性能比 RC相移振荡电路好。它的稳定性高、非线性失真小,频率调节方便。它的振荡频率是:当 R1=R2=R、 C1=C2=C时 f 0 = 1 2πRC。它的频率范围从 1赫~ 1兆赫。

7.调幅和检波电路

广播和无线电通信是利用调制技术把低频声音信号加到高频信号上发射出去的。在接收机中还原的过程叫解调。其中低频信号叫做调制信号,高频信号则叫载波。常见的连续波调制方法有调幅和调频两种,对应的解调方法就叫检波和鉴频。

7.1调幅电路

调幅是使载波信号的幅度随着调制信号的幅度变化,载波的频率和相位不变。能够完成调幅功能的电路就叫调幅电路或调幅器。

调幅是一个非线性频率变换过程,所以它的关键是必须使用二极管、三极管等非线性器件。

根据调制过程在哪个回路里进行可以把三极管调幅电路分成集电极调幅、基极调幅和发射极调幅 3种。下面举集电极调幅电路为例。

上图是集电极调幅电路,由高频载波振荡器产生的等幅载波经 T1加到晶体管基极。低频调制信号则通过 T3耦合到集电极中。C1、 C2、 C3是高频旁路电容, R1、 R2是偏置电阻。集电极的 LC并联回路谐振在载波频次上。

假如把三极管的静态工作点选在特性曲线的弯曲局部,三极管就是一个非线性器件。由于晶体管的集电极电流是随着调制电压变化的,所以集电极中的 2调频方法是直接调频法,也就是用调制信号直接变更载波振荡器频次的方法。

下图画出了它的大意,图中用一个可变电抗元件并联在谐振回路上。用低频调制信号控制可变电抗元件参数的变化,使载波振荡器的频次发生变化。

8.2鉴频电路

能够完成鉴频功能的电路叫鉴频器或鉴频电路,有时也叫频次检波器。鉴频的方法通常分二步,第一步先将等幅的调频波变成幅度随频次变化的调频—调幅波,第二步再用一般的检波器检出幅度鄙黉化,复原成低频信号。常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器等。

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