工程师应该掌握的20个模拟电路(整理)

工程师应该掌握的20个模拟电路

对模拟电路的掌握分为三个层次。

初级层次是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只要是学习

自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。

中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的

功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法；定性分析电路

信号的流向，相位变化；定性分析信号波形的变化过程；定性了解电路输入输出阻抗的大小，

信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技

师。

高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电

路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关

系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业一一电子产品和

工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。

以下是20个基本模拟电路：

一、桥式整流电路

h桥式整流电路

1. 二极管的单向导电性：二极管的PN结加正向电压，处于导通状态；加反向电压，处于截

止状态。

伏安特性曲线

理想开关模型和恒压降模型:

IN TF1 Vo

TRAN^

//mA

(J C

理想模型指的是在二极管正向偏置时，其管压降为 0,而当其反向偏置时，认为它的电阻为

无穷大，电流为零•就是截止。恒压降模型是说当二极管导通以后，其管压降为恒定值，硅 管为，锗管V

2. 桥式整流电流流向过程：

当u 2是正半周期时，二极管 Vd1和Vd2导通；而夺极管 Vd3和Vd4截止，负载R L 是的电 流是自上而下流过负载，负载上得到了与

u2正半周期相同的电压；在 u 2的负半周，u 2

的实际极性是下正上负，二极管 Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止，负载 R 上的电流仍是 自上而下流过负载，负载上得到了与 u2正半周期相同的电压。

3. 计算：Vo, Io ，二极管反向电压 Uo=, Io= 2/R L , U RM =V 2 U 2

电源滤波器

两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变， 使输出电压得以平滑，达到滤波的目

的。

波形形成过程：输出端接负载

R 时，当电源供电时，向负载提供电流的同时也向电容 C 充

电，充电时间常数为 T 充=(Ri //R L C )~ RiC , 一般Ri 〈〈 R,忽略Ri 压降的影响，电容上电 压将随u 2迅速上升，当 31= 3t i 时，有u 2=u 0，此后u 2低于u 0 ,所有二极管截止， 这时电容C 通过R.放电，放电时间常数为 R L C,放电时间慢，u 0变化平缓。当 31= 3t 2时， u 2=u 0 , wt 2后u 2又变化到比u 0大，又开始充电过程，

u 0迅速上升。3 t= 3t 3时有

u 2=u 0 , wt 3后，电容通过 R 放电。如此反复，周期性充放电。由于电容 C 的储能作用， R 上的电压波动大大减小了。电容滤波适合于电流变化不大的场合。

LC 滤波电路适用于电

流较大，要求电压脉动较小的场合。

2. 计算：滤波电容的容量和耐压值选择

电容滤波整流电路输出电压 Uo 在"2U 2〜2之间，输出电压的平均值取决于放电时间常数的

大小。

电容容量R L C M (3~5) T/2其中T 为交流电源电压的周期。实际中，经常进一步近似为 Uo-

整流管的最大反向峰值电压

U RM =V 2U 2,每个二极管的平均电流是负载电流的一半。

三、信号滤波器

O J ------------- o

in +

out

电源滤波一电容滤波

电源滤波一LC 滤波

1. 电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载 R 两端并联一只较大容量的电容器。由于电容

信号滤波3—帯通

九信号滤波器

1.

信号滤波器的作

用： 把输入信号中不需要的信号成分衰减到足够小的程度， 但同时必须让

有用信号顺利通过。

与电源滤波器的区别和相同点：

两者区别为：信号滤波器用来过滤信号，

其通带是一定的频

率范围，而电源滤波器则是用来滤除交流成分，使直流通过， 从而保持输出电压稳定；

交流

电源则是只允许某一特定的频率通过。 相同点：都是用电路的幅频特性来工作。 串联和并联电路的阻抗计算：串联时，电路阻抗为

Z=R+j(XL- XC)=R+j( coL -1/ 3 C)并联时

电路阻抗为 Z=1/j o C//(R+j o L)= 盘考滤到实际中，常有 R<<3 L ,所以有

in

o -------------

IH

------ O

幅频关系和相频关系曲线:

佶E 滤波4—带朋

R R

信号滤波】一带阴(陷波器)

信号滅潼1 —带迪

-- Jfisl.)

3画出通频带曲线:

计算谐振频率：fo=1/2 nV LC

四、微分电路和积分电路

『啟分电眸 b 电跻

去微分和枳井屯路

1. 电路的作用：

A. 积分电路：

a. 延迟、定时、时钟

b. 低通滤波

c. 改变相角（减）

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。

B. 微分电路：

a. 提取脉冲前沿

b. 高通滤波

c. 改变相角（加）

微分电路是积分电路的逆运算，波形变换。微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波。

与滤波器的区别和相同点：原理相同，应用场合不同。

2. 微分和积分电路电压变化过程分析，在图4-17所示电路中，激励源耳为一矩形脉冲信号，

I 1 _

响应是从电阻两端取出的电压，即叫^叫，电路时间常数小于脉冲信号的脉宽，通常取占如。

C

0-------------- 1|----------------------- ----------------- 0

十4;;t1

@叫

图4-17微分电路图

因为t<0时，"卩-）・°『，而在t = 0时，耳突变到"』，且在0< t < t1期间有：，相当于在RC串联电路上接了一个恒压源，这实际上就是RC串联电路的零状态响应: a&X也gXlr再。由于V，则由图4-17电路可知出■如+出。所以诃』F，即:

输出电压产生了突变，从0 V突跳到。