第10章模拟控制电路

由此可得
–
RE2
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模拟电子技术基础
由式
可知
如果合理地选择IC1/IC2和RC2/RE2的值，使正温度系数 的电压IC2RC2正好补偿负温度系数电压的UBE3，可获 得零温度系数的基准电压。 基准电压为 式中 Ug0为硅材料在0K时禁带宽度(能带间隙)的电压值。
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模拟电子技术基础
uC
uO
uC
uO
O
π
2π
3π ωt
流过二极管电流波形 二极管电流的特点 (a) 比无滤波电容时的平均电流大 (b) 二极管导通时，有冲击电流
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IDM
iD
i i iD1 D3 iD2D4
O
ωt
模拟电子技术基础
(c) 冲击电流与二极管的导 通角θ(θ<)有关
uC
uO
uC
uO
O
π
2π
3π ωt
+
C2
UO –
忽略公共端电流IQ
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模拟电子技术基础
c. 扩大输出电流
图中 + T +
3
R1
式中 UI C1
1
LM78× ×2
UO
–
C2
–
若 =10， R1=0.5 , |UBE|=0.3V,
。则
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模拟电子技术基础
10.3.5 高效率低压差线性集成稳压器 具有抗饱和电路的低压差线性集成稳压器简化原理电路 e3A T3 c e – – UB3 IO e3B
b.当C一定时，iO越大, UO(AV)
0.9U2 C小 C=0 iO
越小。
结论： 外特性差
O
电容滤波电路适用于负载电流比较小或负载 基本不变的场合。
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模拟电子技术基础
(2) 输出电压平均值 若 ≥
一般取
(3) 输出电流平均值
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模拟电子技术基础
(4) 整流二极管的平均电流 电压波形
(3) 当C≠0、RL ≠ ∞时
u2 Tr D4 – D1
O
输入电压
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
π
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC
ro 电容器的充电时间常数
O
π
2π
3π
4π
ωt
uO =uC u2
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输出电压
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模拟电子技术基础
输入电压
u2 Tr D4 – D1
O π
O
ωt
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模拟电子技术基础
输入电压
二极管D1、D3电流
u2
2U 2
O
ωt
Tr
+ u1 –
a + u2 – b D3
D4
D1
iD1 iO + uO –
iD1 , iD3
2U 2 / RL
iD2 D2 RL
O
ωt
uD1 , uD3
O
2U 2
ωt
二极管D1、D3电压 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
放电时间常数越大，θ越 小，冲击电流越大。
IDM
iD
i i iD1 D3 iD2D4
(5) 整流二极管的最高反向电压
O
ωt
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模拟电子技术基础
3．π型滤波电路 RC—π型滤波电路 LC—π型滤波电路
+ uI
+
Leabharlann Baidu
R
C1 C2
+
+ RL uO
+ uI
+
L C1
C2
+
+
RL
uO
–
–
–
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模拟电子技术基础
10.3.3 高精度基准电压源 1. 电路组成 + IO RC1 RC2 +
IC1
微电流源 UI T1
IC2
T2
T3
UREF 温度补 – 偿电路
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–
RE2
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模拟电子技术基础
2. 工作原理 图中 + IO RC1 RC2 +
IC1
UI T1
IC2
T2
T3
UREF –
(5) 输出纹波大
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模拟电子技术基础
降压型开关稳压电路的工作原理 1. 降压型开关稳压电路 T
e
uE
iL + uL – iC
IO +
+
+
UI –
+
C T
D
CO
UO
–
RL
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模拟电子技术基础
续流二极管 开关管 T
电 烙 铁
D3
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模拟电子技术基础
10.3 串联反馈型线性稳压电路
10.3.1 稳压电路的功能和性能指标 稳定输出直流电压 1．稳压电路的功能
2．稳压电路的主要性能指标
(1) 稳压系数
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模拟电子技术基础
(2) 电压调整率
(3) 输出电阻
(4) 电流调整率
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模拟电子技术基础
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC
ro 当C充电到最高点时 二极管D1、D3将截止 C将通过RL开始放电
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O π 2π 3π 4π
ωt
输出电压
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模拟电子技术基础
u2 Tr D4 – D1
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
故
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模拟电子技术基础
Tr
+ u1 –
a + u2 – b D3
D4
D1
iD1 iO + uO –
iD2 D2 RL
(3) 整流二极管的正向平均电流
(4) 整流二极管的最高反向电压
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模拟电子技术基础
10.2.2
电容滤波电路
Tr
+ u1 _
+ u2 _
D4
D1 RL
+
C
uO
_
D3
T2 R1
UI
基准 UREF
I辅助
–g m + 误差放大器EA
T1
+ CO
UB1
IB1 R2
RL
UO
–
+
UF
+
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+
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模拟电子技术基础
思考题 1. 指出图示稳压电路中的错误，说明原因并改正之。
R + uI D1 D4 D2 C D3 DZ + RL UO -
-
2. 串联型稳压电路主要由哪四部分组成？简述各部分 的主要作用及电路的稳压原理。
RL UO
–
比较放大环节
–
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模拟电子技术基础
T1 + IB1 I C2 UI UB
R + UR IO
电路外特性
+
UO 正常 工作区
O
I
T2
保护电路
RL UO
–
比较放大环节
–
IOmax
工作原理
IO
(1) 当IO较小时，UR<UBE2 , T2截止，电路正常工作。
(2) 当Io增大, T2导通。IB1减小，限制了Io的增大。
+ uO
–
ωt
uO , uC
ro 电容器的放电时间常数 由于2较大，放电比较缓慢
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O π 2π 3π 4π ωt
输出电压
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模拟电子技术基础
u2 Tr D4 – D1
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC
ro 当|u2|>uC时 二极管D2、D4导通
– uO
输出电压波形
输出电压
O π 2π 3π 4π ωt
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模拟电子技术基础
(2) 当C≠0、RL=∞时
Tr
输入电压
u2
O π
D4
–
D1
2π
3π 4π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C +
ωt
+ uO
–
uO
O
ro 由于电容器的充电时间常数
π
2π
3π
4π ωt
输出电压波形
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模拟电子技术基础
外形图
1 —— 公共端 2 —— 输入端 3 —— 输出端
1 2 3
3 —— 输出端
4. 分类
固定式三端稳压器
按输出电压是否可调
可调式三端稳压器
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模拟电子技术基础
5. 固定式集成三端稳压器的型号 a. 78××（输出正电压）系列 b. 79××（输出负电压）系列
—— 输出电压的标称值 输出电压种类
10.3.4
集成三端稳压器
1. 电路主要组成部分 (1) 串联反馈型线性稳压电路 (2) 高精度基准电压源 (3) 过流、过热保护等电路
2. 主要特点
(1) 工作可靠 (2) 外接元件少
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(3) 使用方便
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模拟电子技术基础
3. 外形图 78系列 1 —— 输入端 2 —— 公共端 79系列
–
模拟电子技术基础
思考题
在图示电烙铁供电电路中，试分析以下几种情况各属 于什么供电电路？输出电压多高？哪种情况下电烙铁 温度最低？为什么？ (1) S1、 S2均闭合;
S1 D1
S2
D2 + D4 UO C
(2) S1、 S2均分断;
(3) S1闭合、S2分断; ~220V (4) S1分断、 S2闭合。
O π 2π 3π 4π ωt
输出电压
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C又开始充电，直到最大值。
模拟电子技术基础
输入电压
u2 Tr D4 – D1
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC C充电
C放电
ro
O π 2π 3π 4π
ωt
D导通
输出电压波形
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D截止 返回
模拟电子技术基础
10
直流稳压电源 10.1 概述
直流稳压电源的组成方框图
交流 电源
电源 变压器
整流 电路
波形图
O
O
O
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模拟电子技术基础
整流 电路
滤波 电路
稳压 电路
波形图
O
O
O
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10.2
1. 电路组成 a
Tr
单相整流及电容滤波电路
10.2.1 单相桥式整流电路
+ u1 _
+ u2 _ b
D4
D1 RL D2
+
uO
_
D3
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模拟电子技术基础
输入电压
Tr + u1 – a + u2 – b D3 D4 D1
u2
2U 2
iD1 iO
+
O
ωt
iD2 D2 RL
输出电压
uO
2U 2
uO –
2. 工作原理 设 (a)
输出电流
O
ωt
iO
2U 2 / RL
(b) 二极管D1~D4性能理想
D2
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模拟电子技术基础
1 . 工作原理
Tr D4 – D1
输入电压
u1
–
+
+ u2
D3
D2 C
+
RL
+ uO
–
u2
O
π
2π
3π 4π ωt
(1) 当C=0时
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模拟电子技术基础
桥式整流电路
Tr D4 – D1
输入电压
u2
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 RL
2π
3π 4π
ωt
+ uO
模拟电子技术基础
2．电容滤波电路的外特性及主要参数估计 (1) 电容滤波电路的外特性
Tr uO C大 D4 – D1
u1
–
+
+ u2
D3
iO
+
D2 C
RL
+ uO
–
0.9U2
C小 C=0
O
iO
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模拟电子技术基础
外特性特点 a. 当 iO 一 定 时 ， C 越 小 ，
uO C大
UO(AV)越小，纹波越大。
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UI
DZ UF
比较放大环节
RW
R2
RL
–
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模拟电子技术基础
+
R
UREF + A
UB
–
T R1 + UO – RL
UI
DZ UF
2．稳压原理
–
RW R2
U I ( 或R L ) U O U F U B U CE
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模拟电子技术基础
3．输出电压
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模拟电子技术基础
2
b. 79系列
+ UI –
LM79
3
C1 1
0.33µ F
+ C2 C3 UO + 0.1µ 100µ F F –
C1 防止自激振荡 各电容器的作用 C2 减小高频干扰
C3 减小输出纹波和低频干扰
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模拟电子技术基础
8. 固定式三端稳压器的应用电路 a. 输出正、负电压的稳压电路
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模拟电子技术基础
10.4
开关型稳压电路
线性稳压电路的主要特点 (1) 电压稳定度高 (2) 纹波电压小 (3) 响应速度快 (4) 电路简单 (5) 调整管的功耗大 (6) 功率变换效率低
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模拟电子技术基础
开关型稳压电路的主要特点 (1) 调整管工作于开关状态，功耗低 (2) 功率变换效率高 (3) 体积小、重量轻 (4) 可以省去电源变压器
5V、6V、9V、12V、15V和24V等
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模拟电子技术基础
6. 稳压器电路符号 1 LM78 2 7. 固定式三端稳压器的典型接法
1
3
2
LM79
3
1
a. 78系列
+ UI –
LM78
3
C1 2
0.33µ F
+ C3 + C2 UO 0.1µ 100µ F F –
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1
LM78 2
3
C1
1000µ + F
C2
0.1µ F
C3
100µ F
+
+ UO
C
0.33µ F
C1
C2
C3
100µ F
+
~
0.33µ F 0.1µ F 1 2 3 LM79
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– UO
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模拟电子技术基础
b . 提高输出电压 +
1
LM78
3 +
C1 UI –
IQ
2
+ – R1 R2
+
R
+
UI
DZ UREF
+ A
UB T
R1 + RL RW UO
-
UF
R2
–
–
–
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模拟电子技术基础
4．调整管参数选取原则 (1) ICM≥IOmax (2) PCM≥ (3) ≥
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5．限流保护电路
T1
+ IB1 I C2
R
+ UR T2
保护电路
IO
+
UI
UB
I
(5) 输出电压的温度系数
(6) 纹波电压 稳压电路输出端的交流分量（通常为100Hz）的
有效值或幅值。
(7) 纹波电压抑制比
输入、输出电压中的纹波电压之比
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10.3.2 串联反馈型线性稳压电路的工作原理 1．电路组成 调整环节
基准环节
+
R
UREF + A
UB
取样环节
–
T R1 + UO –
3. 主要性能指标
u2
2U 2
(1) 整流输出直流电压 因为输出电压
O
ωt uO
2U 2
O
ωt
输出直流电压
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模拟电子技术基础
(2) 输出电压纹波因数 定义
式中 Uor —— 输出电压中各次谐波电压有效值的总和 UO —— 输出电压的平均值
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模拟电子技术基础
对于全波整流电路 由于