第13章_直流稳压电源与振荡电源
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二极管承受的最高反向工作电压UDRM ：
UDRM 2U2
1 每个二极管流过电流的平均值ID： I D I O 2
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.2】已知单相桥式整流电路，输出直流电压 为110V,输出电流为50mA。试选择整流桥。 解
U o 110 U2 122V 0.9 0.9 I o 50mA
+
W7815
+
1
220V
2 +
W7815
+
3
4 -30V -15V 返回
ห้องสมุดไป่ตู้ 电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.2 正弦波振荡电路
正弦波振荡电路由放大电路、正反馈电路、选 频网络组成。 常用的正弦波振荡电路有LC振荡电路、RC振 荡电路及石英晶体振荡电路。
13.2.1自激振荡的条件
3.同时输出正、负电压
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
4.输出可调电压
输出电压的最大调节 范围为1.25—37V。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.3】用两个W7815稳压器能否构成输出为 ＋30V， －30V, ±15V的直流稳压电路? +15V +30V
第13章 直流稳压电源与振荡电源
工作原理：
设 uo= +UZ
uC
uO
R1 U UZ R1 R2
此时，C充电!
uC
U＋
0
t 返回
电工与电子技术基础
uc
第13章 直流稳压电源与振荡电源
+UR
0
t
uC
uO
uo
UZ
0
t
-UZ
在uc <U＋时，
即 u - < u +时 ,
uo = + UZ 不变；
2 0
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.4】图(a)是由两个方波振荡器构成的声 响发生器。第一个振荡器的频率是1Hz,第二个振 荡器的频率是2Hz。试分析其工作原理。
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.4 三角波振荡电路
A1是电压比较器， A2是有源积分器。 利用叠加原理求出 A1同相输入端的电 压为
I0
IR
UR
U0
IZ
IR
UR
U0
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.晶体管串联型稳压电路
调整管
放大作用 稳压原理自行分析。
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
3.三端集成稳压电路 最简单的集成稳压电路只有输入，输出和公 共引出端,故称之为三端集成稳压器。 常用的三端集成稳压器有W7800、 W7900系列， 其内部是由串联型晶体管稳压电路组成。
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
u2 < 0时，
D2和D4导通，
D1和D3截止， uo= - u2。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
输出电压的平均值U0：
UO 2 0.45U2 0.9U2
输出电流的平均值I0：
Uo U2 Io 0.9 RL RL
第13章 直流稳压电源与振荡电源
3.RC-滤波
为了改善滤波效果，可采取多级滤波的方 法, 即在电容滤波后再接一级RC滤波电路，或 在电感滤波后面再接一电容。从而构成RC-型 或LC型滤波电路。 R u1 u2 u o´ R
L
C1
C2
uo
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1.3 稳压电路
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.电感滤波
在桥式整流电路与负载间串入电感L,就构成 了电感滤波电路。 L
u1 u2
RL
uo
对于直流分量,L相当短路,输出电压大部分降在 RL上。对于高频分量，XL增大,输出电压大部分降在 L上。因此在输出端可得到比较平滑的直流电压。 返回
电工与电子技术基础
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
选频网络分析：
此时，阻抗趋近无穷大， 这种工作状态称为并联 谐振。
当X L X C时， 有I1 I 2 , 总电流IC 0。
1 1 此时的谐振频率为：0 L , f0 0C 2 LC
当LC电路发生并联谐振时，总阻抗很大。给此 电路输入一个恒流，就会在其两端产生很大的 电压。 返回
R2 R1 R2 R1 u uo1 uo UZ uo R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2
R2 UR UZ R12
令u u 0，所求得的 uo值是电压比较器的基准 电压U R。
变压器副边交流 电压的有效值
0.45U 2
二极管承受的最高反向工 输出电流的平均值I0： 作电压U DRM ： Uo U2 Io 0.45 UDRM 2U2 RL RL 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.1】已知单相半波整流电路的负载电阻为750Ω ， U2 =20V。试求Uo， Io, UDRM，并选择二极管。 解 U 0.45U 0.45 20 9V O 2
W78系列(输出正电压)， W79系列(输出负电压)
典型电压值：5V、9V、12V、15V、18V、24V等。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
应用电路： 1.输出固定正电压
注意：输入与输出端之间的电压差不得低于3V！
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.输出固定负电压
自激振荡条件：
U f Ui
幅度条件：
U f Ui
相位条件：正反馈 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.2.2 LC正弦波振荡电路
组成： 并联选频网络 正反馈电路
放大电路 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
正反馈分析：
画出交流通路如图。
用瞬时极性法判断正反馈。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
输出电压的平均值U0：
半波滤波： U O U 2 全波滤波： U O 1.2U 2
电容滤波电路的特点：
(1) 输出电压Uo与时间常数RLC有关 RLC越大电容器放电越慢Uo越大。 (2) 流过二极管瞬时电流很大 RLC越大负载电流的平均值越大整流管导电 时间越短iD的峰值电流越大。 返回
当uc > U+ 时, 就有 u- > u+， uo 立即由+UZ变成-UZ。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
当uo = -U0 时，
R1 U UZ R1 R2
uc +U+
uC
uO
C 经输出端放电。
uc达到-U+时，uo上翻，电 容又开始充电，重复充电 过程。
UO 9 IO 12 mA RL 750
选择二极管：
U DRM 2U 2 2 20 28.2V I D I O 12 mA
查手册选2AP4,IFM=16mA，UDRM=50V的二极管。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.单相桥式整流电路
u2 > 0时，二极管D1和D3导通，D2和D4截止， 忽略二极管的正向压降, uo= u2 。 返回
13.1.2 滤波电路
滤波: 经整流电路输出后的直流电压是脉动直流电压， 既有直流分量又有交流分量。滤波电路的任务是滤
掉交流分量。将电容与负载RL并联(或将电感与负载
RL串联)，滤掉脉动直流电压中的交流分量，保留其
直流分量，达到平滑输出电压波形的目的。
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
1.电容滤波 单相半波整流、电容滤波电路：
u2正半周增加时，二极管D导通，忽略其导通压 降，uo= u2；此时电容C充电，uC= u2。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
u2 从最大值下降时，电容C放电。当u2>uC时， 二极管D仍然导通，uo= u2 。 当u2<uC时，二极管D截止，电容通过负载放电, u o= u C 。 可见，电容滤波后使u2的脉动程度降低，输出 电压的平均值增大。 返回
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.3 非正弦波振荡电路
常见的非正弦波振荡电路有矩形波、锯齿波 和三角波。
13.3.1运放构成的矩形波振荡器
R1、R2构成正反馈电路。
U UR R1 U UZ R1 R2
作为参考电压加在同 相输入端。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.3.2 555定时器构成方波振荡器
555集成定时器的内部电路与管脚排列如图。
2/3 UCC 低电平输入端 高电平输入端
输出复位端
输出端
1/3UCC 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
工作原理分析：
2 1 方波振荡器的振荡周期为 接通u U ,0 C 截止，电容 U CC时，比较器 C 0， 由于 Q 0充电。当 ，晶体管 C又进行充电。 由于 ，晶体管 Tu 导通，电容 C放电。当 u CT 1的输出为 0 CC C U CC时， 3 3 T0 tP1 u t0P 0.7( R1 2R2 )C 将触发器置 ，所以 0 。 2 重复上述过程，输出 u 为连续的方波。 比较器C 的输出为0，将触发器置 1，所以u 1。 0
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
起振过程及振荡的稳定：
起振过程： 初始信号（电冲击） 产生微小电流 选频,放大 正反馈 放大 正反馈,循环… 振荡就建立起来了。 稳定过程：
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.2.3 RC正弦波振荡电路
LC振荡器适合产生高频信号，若产生低频信号， 串、并联选频网络 可采用 RC振荡电路。 及正反馈网络。
整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。 滤波电路:脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。
稳压电路:使输出电压稳定,不受电网波动及负载 变化的影响。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1.1 整流电路
整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。 二极管截止 二极管导通 1.单相半波整流电路 u1
选择整流桥：
U DRM 2U 2 2 122 172V 1 I D I O 25 mA 2
查手册选IFM = 50mA，UDRM = 300V的整流桥。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
整流桥的外形与电路表示符号
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
电工与电子技术基础
华南理工大学电子与信息学院 第17章 直流电源
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1 线性直流稳压电源电路
13.2 正弦波振荡电路
13.3 非正弦波振荡电路
13.4 三角波振荡电路
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1 线性直流稳压电源电路
直流稳压电源的组成:
u2 > 0时，二极管D导通， 忽略二极管正向压降, uo= u2 u2 < 0时，二极管D截止，uo= 0。 返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
输出电压的平均值U0：
设 u2 2U 2 sin t
1 UO 2 2
0
2U 2 sin td (t )
U2
两级电压放大电路
1 f0 2 RC
Uf
1 U0 3
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
RC串并联选频网络的特性曲线：
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
由运算放大器组成的RC振荡器：
二极管起到自 动稳定输出电 压的作用。
接成正反馈
U0 RF RF1 RF 2 Auf 1 1 3 Uf R3 R3
t -U+
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
uo 重新回到＋UZ以后，电路又进入另一个周期性的 uc 变化。
周期、频率计算：
U+
t
2 R1 0 T 2 Rf C ln(1 ) R2 -U+
1 f T
uZ
改变其参数，可以改 变电路的振荡频率。 0
t 返回
电工与电子技术基础
1.稳压管稳压电路
C
+
RL
+ 稳压管 u 0 稳压电路
-
C
+
RL
+
uo
u0
-
I
返回
电工与电子技术基础
第13章 直流稳压电源与振荡电源
IR
I0
IZ
RL
+ R + Ui C - DZ 稳压原理分析: 1. 电网波动(负载不变) 电网电压
Ui
U 0 (U Z )
+ UO
IZ
IR
UR
U0
2.负载变化(电网电压不变)
UDRM 2U2
1 每个二极管流过电流的平均值ID： I D I O 2
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.2】已知单相桥式整流电路，输出直流电压 为110V,输出电流为50mA。试选择整流桥。 解
U o 110 U2 122V 0.9 0.9 I o 50mA
+
W7815
+
1
220V
2 +
W7815
+
3
4 -30V -15V 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.2 正弦波振荡电路
正弦波振荡电路由放大电路、正反馈电路、选 频网络组成。 常用的正弦波振荡电路有LC振荡电路、RC振 荡电路及石英晶体振荡电路。
13.2.1自激振荡的条件
3.同时输出正、负电压
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
4.输出可调电压
输出电压的最大调节 范围为1.25—37V。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.3】用两个W7815稳压器能否构成输出为 ＋30V， －30V, ±15V的直流稳压电路? +15V +30V
第13章 直流稳压电源与振荡电源
工作原理：
设 uo= +UZ
uC
uO
R1 U UZ R1 R2
此时，C充电!
uC
U＋
0
t 返回
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uc
第13章 直流稳压电源与振荡电源
+UR
0
t
uC
uO
uo
UZ
0
t
-UZ
在uc <U＋时，
即 u - < u +时 ,
uo = + UZ 不变；
2 0
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.4】图(a)是由两个方波振荡器构成的声 响发生器。第一个振荡器的频率是1Hz,第二个振 荡器的频率是2Hz。试分析其工作原理。
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.4 三角波振荡电路
A1是电压比较器， A2是有源积分器。 利用叠加原理求出 A1同相输入端的电 压为
I0
IR
UR
U0
IZ
IR
UR
U0
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.晶体管串联型稳压电路
调整管
放大作用 稳压原理自行分析。
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
3.三端集成稳压电路 最简单的集成稳压电路只有输入，输出和公 共引出端,故称之为三端集成稳压器。 常用的三端集成稳压器有W7800、 W7900系列， 其内部是由串联型晶体管稳压电路组成。
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
u2 < 0时，
D2和D4导通，
D1和D3截止， uo= - u2。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
输出电压的平均值U0：
UO 2 0.45U2 0.9U2
输出电流的平均值I0：
Uo U2 Io 0.9 RL RL
第13章 直流稳压电源与振荡电源
3.RC-滤波
为了改善滤波效果，可采取多级滤波的方 法, 即在电容滤波后再接一级RC滤波电路，或 在电感滤波后面再接一电容。从而构成RC-型 或LC型滤波电路。 R u1 u2 u o´ R
L
C1
C2
uo
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1.3 稳压电路
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.电感滤波
在桥式整流电路与负载间串入电感L,就构成 了电感滤波电路。 L
u1 u2
RL
uo
对于直流分量,L相当短路,输出电压大部分降在 RL上。对于高频分量，XL增大,输出电压大部分降在 L上。因此在输出端可得到比较平滑的直流电压。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
选频网络分析：
此时，阻抗趋近无穷大， 这种工作状态称为并联 谐振。
当X L X C时， 有I1 I 2 , 总电流IC 0。
1 1 此时的谐振频率为：0 L , f0 0C 2 LC
当LC电路发生并联谐振时，总阻抗很大。给此 电路输入一个恒流，就会在其两端产生很大的 电压。 返回
R2 R1 R2 R1 u uo1 uo UZ uo R1 R2 R1 R2 R1 R2 R1 R2
R2 UR UZ R12
令u u 0，所求得的 uo值是电压比较器的基准 电压U R。
变压器副边交流 电压的有效值
0.45U 2
二极管承受的最高反向工 输出电流的平均值I0： 作电压U DRM ： Uo U2 Io 0.45 UDRM 2U2 RL RL 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
【例13.1】已知单相半波整流电路的负载电阻为750Ω ， U2 =20V。试求Uo， Io, UDRM，并选择二极管。 解 U 0.45U 0.45 20 9V O 2
W78系列(输出正电压)， W79系列(输出负电压)
典型电压值：5V、9V、12V、15V、18V、24V等。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
应用电路： 1.输出固定正电压
注意：输入与输出端之间的电压差不得低于3V！
返回
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2.输出固定负电压
自激振荡条件：
U f Ui
幅度条件：
U f Ui
相位条件：正反馈 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.2.2 LC正弦波振荡电路
组成： 并联选频网络 正反馈电路
放大电路 返回
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正反馈分析：
画出交流通路如图。
用瞬时极性法判断正反馈。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
输出电压的平均值U0：
半波滤波： U O U 2 全波滤波： U O 1.2U 2
电容滤波电路的特点：
(1) 输出电压Uo与时间常数RLC有关 RLC越大电容器放电越慢Uo越大。 (2) 流过二极管瞬时电流很大 RLC越大负载电流的平均值越大整流管导电 时间越短iD的峰值电流越大。 返回
当uc > U+ 时, 就有 u- > u+， uo 立即由+UZ变成-UZ。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
当uo = -U0 时，
R1 U UZ R1 R2
uc +U+
uC
uO
C 经输出端放电。
uc达到-U+时，uo上翻，电 容又开始充电，重复充电 过程。
UO 9 IO 12 mA RL 750
选择二极管：
U DRM 2U 2 2 20 28.2V I D I O 12 mA
查手册选2AP4,IFM=16mA，UDRM=50V的二极管。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
2.单相桥式整流电路
u2 > 0时，二极管D1和D3导通，D2和D4截止， 忽略二极管的正向压降, uo= u2 。 返回
13.1.2 滤波电路
滤波: 经整流电路输出后的直流电压是脉动直流电压， 既有直流分量又有交流分量。滤波电路的任务是滤
掉交流分量。将电容与负载RL并联(或将电感与负载
RL串联)，滤掉脉动直流电压中的交流分量，保留其
直流分量，达到平滑输出电压波形的目的。
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
1.电容滤波 单相半波整流、电容滤波电路：
u2正半周增加时，二极管D导通，忽略其导通压 降，uo= u2；此时电容C充电，uC= u2。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
u2 从最大值下降时，电容C放电。当u2>uC时， 二极管D仍然导通，uo= u2 。 当u2<uC时，二极管D截止，电容通过负载放电, u o= u C 。 可见，电容滤波后使u2的脉动程度降低，输出 电压的平均值增大。 返回
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.3 非正弦波振荡电路
常见的非正弦波振荡电路有矩形波、锯齿波 和三角波。
13.3.1运放构成的矩形波振荡器
R1、R2构成正反馈电路。
U UR R1 U UZ R1 R2
作为参考电压加在同 相输入端。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.3.2 555定时器构成方波振荡器
555集成定时器的内部电路与管脚排列如图。
2/3 UCC 低电平输入端 高电平输入端
输出复位端
输出端
1/3UCC 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
工作原理分析：
2 1 方波振荡器的振荡周期为 接通u U ,0 C 截止，电容 U CC时，比较器 C 0， 由于 Q 0充电。当 ，晶体管 C又进行充电。 由于 ，晶体管 Tu 导通，电容 C放电。当 u CT 1的输出为 0 CC C U CC时， 3 3 T0 tP1 u t0P 0.7( R1 2R2 )C 将触发器置 ，所以 0 。 2 重复上述过程，输出 u 为连续的方波。 比较器C 的输出为0，将触发器置 1，所以u 1。 0
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
起振过程及振荡的稳定：
起振过程： 初始信号（电冲击） 产生微小电流 选频,放大 正反馈 放大 正反馈,循环… 振荡就建立起来了。 稳定过程：
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.2.3 RC正弦波振荡电路
LC振荡器适合产生高频信号，若产生低频信号， 串、并联选频网络 可采用 RC振荡电路。 及正反馈网络。
整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。 滤波电路:脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。
稳压电路:使输出电压稳定,不受电网波动及负载 变化的影响。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1.1 整流电路
整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。 二极管截止 二极管导通 1.单相半波整流电路 u1
选择整流桥：
U DRM 2U 2 2 122 172V 1 I D I O 25 mA 2
查手册选IFM = 50mA，UDRM = 300V的整流桥。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
整流桥的外形与电路表示符号
返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
电工与电子技术基础
华南理工大学电子与信息学院 第17章 直流电源
第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1 线性直流稳压电源电路
13.2 正弦波振荡电路
13.3 非正弦波振荡电路
13.4 三角波振荡电路
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
13.1 线性直流稳压电源电路
直流稳压电源的组成:
u2 > 0时，二极管D导通， 忽略二极管正向压降, uo= u2 u2 < 0时，二极管D截止，uo= 0。 返回
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
输出电压的平均值U0：
设 u2 2U 2 sin t
1 UO 2 2
0
2U 2 sin td (t )
U2
两级电压放大电路
1 f0 2 RC
Uf
1 U0 3
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
RC串并联选频网络的特性曲线：
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
由运算放大器组成的RC振荡器：
二极管起到自 动稳定输出电 压的作用。
接成正反馈
U0 RF RF1 RF 2 Auf 1 1 3 Uf R3 R3
t -U+
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
uo 重新回到＋UZ以后，电路又进入另一个周期性的 uc 变化。
周期、频率计算：
U+
t
2 R1 0 T 2 Rf C ln(1 ) R2 -U+
1 f T
uZ
改变其参数，可以改 变电路的振荡频率。 0
t 返回
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1.稳压管稳压电路
C
+
RL
+ 稳压管 u 0 稳压电路
-
C
+
RL
+
uo
u0
-
I
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第13章 直流稳压电源与振荡电源
IR
I0
IZ
RL
+ R + Ui C - DZ 稳压原理分析: 1. 电网波动(负载不变) 电网电压
Ui
U 0 (U Z )
+ UO
IZ
IR
UR
U0
2.负载变化(电网电压不变)