模电康华光课堂PPT

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1、1华中科技大学华中科技大学 张林张林2电子技术基础模拟部分1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 频率响应频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路8 8 反馈放大电路反馈放大电路9 9 功率放大电路功率放大电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源311 直流稳压电源11.1 小功率整流滤波电路11.2 线性稳压电路11.3 开关式稳压电路411.1 小功率整流滤波电路1

2、1.1.1 单相桥式整流电路11.1.2 滤波电路*11.1.3 倍压整流电路5 交流电网电压转换为直流电压的一般过程交流电网电压转换为直流电压的一般过程变压器：变压器：整流：整流：滤波：滤波：稳压：稳压：降压降压滤除脉动滤除脉动交流变脉动直流交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力 电源变压器 v1 220V v2 50Hz 整流电路 vR 滤波电路 vF 稳压电路 VO t 交流电网电压 v1 t v2 t vR t vF t VO 611.1.1 单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性1.工作原理工作原理7

3、v2 O 2 3 4 t O iL iD1 iD3 iD2 iD4 iD1 iD3 iD2 iD4 t vL O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 t 导通 导通 导通 导通 2V2 2V2 0.9V2 VL0.9V2 11.1.1 单相桥式整流电路 v1 Tr v2 RL D1D4 220V 50Hz +-电网 电压 v1 Tr a b v2 D1 D2 D4 D3 vL R1 220V 50Hz iL 1.工作原理工作原理利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性811.1.1 单相桥式整流电路3.纹波系数纹波系数ttVV dsin2120L LLLRVI 483.0L2L

4、22r VVVK222V L29.0RV 4.平均整流电流平均整流电流D3D1II D4D2II L2L45.021RVI 5.最大反向电压最大反向电压2RM 2VV vL O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 t 导通 导通 导通 导通 2V2 0.9V2 VL0.9V2 2.VL和和IL911.1.2 滤波电路几种滤波电路几种滤波电路（a）电容滤波电路）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒）电感电容滤波电路（倒L型）型）（c）型滤波电路型滤波电路#为什么不用有源滤波电路为什么不用有源滤波电路?1011.1.2 滤波电路电容滤波电路电容滤波电路1111.1.2 滤波电路电容滤

5、波的特点电容滤波的特点A.二极管的导电角二极管的导电角 ，流过二极管的瞬时电流流过二极管的瞬时电流很大。很大。B.负载直流平均电压负载直流平均电压 VL 升高升高 d=RLC 越大，越大，VL 越高越高C.直流电压直流电压 VL 随负载电流随负载电流增加而减少增加而减少当当 d （3 5）时，时，2TVL=(1.1 1.2)V21211.1.2 滤波电路VL 随负载电流的变化随负载电流的变化1311.1.2 滤波电路电感滤波电路电感滤波电路14*11.1.3 倍压整流电路是变压器副边电压的是变压器副边电压的2倍倍正半周，正半周，D1导通，导通，D2截止，截止，C1充电达峰值电压充电达峰值电压

6、2 21VVC 当当C2的放电时间常数的放电时间常数RLC2远大于电源电压周期时，正半周，远大于电源电压周期时，正半周，C2放放电很少，负载电压可以基本保持不变。电很少，负载电压可以基本保持不变。22 22 212VVVVCC 负半周，负半周，D1截止，截止，D2导通，导通，C2充电的峰值电压充电的峰值电压 2L 222VVVC 15*11.1.3 倍压整流电路倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）和倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）和负载变化不大的直流电源中。负载变化不大的直流电源中。电路中元器件要求有较高的耐压值，电路中元器件要求有较高的耐压值，并能承受更大的冲击电

7、流并能承受更大的冲击电流增加连接的级数，可得到更增加连接的级数，可得到更高倍数的输出电压高倍数的输出电压1610.2 线性稳压电路10.2.1 稳压电源质量指标10.2.2 串联反馈式稳压电路工作原理10.2.3 三端集成稳压器10.2.4 三端集成稳压器的应用1711.2.1 稳压电源质量指标输出电压输出电压),(OIOTIVfV 输出电压变化量输出电压变化量TSIRVKVT OoIVO 输入调整因数输入调整因数00IOVO TIVVK电压调整率电压调整率00IOOVO%100/TIVVVS稳压系数稳压系数00IIOOO/TIVVVV 输出电阻输出电阻00OOoI TVIVR温度系数温度系数

8、00OI TVTTVS1811.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理1.结构结构1911.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理输入电压波动输入电压波动负载电流变化负载电流变化输出电输出电压变化压变化 OV)(REFF不不变变VV BV OV电压串联负反馈电压串联负反馈所以输出电压所以输出电压)1(21REFORRVV 满足深度负反馈，根据满足深度负反馈，根据虚短虚短和和虚断虚断有有212OFRRRVV REFFVV 将将VREF看作电路的输入看作电路的输入#除了稳压原理来自负除了稳压原理来自负反馈，此电路设计还反馈，此电路设计还需要考虑哪些问题需要考虑哪些问题?2.工作原理工作原理2011.2

9、.3 三端集成稳压器78 XX：正电压正电压 79 XX：负电压：负电压 2111.2.3 三端集成稳压器1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器2211.2.3 三端集成稳压器2.可调式三端集成稳压器（正电压可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压、负电压LM337）输出电压输出电压22REFORIVV VI 调整管调整管 比较放大器比较放大器 I1 I VREF 基准电压基准电压 1.2V T VB VO R1 R2 I2 Iadj adj(相对于相对于adj 点点)1(12REFRRV 2adj1REF)(RIIV 由于由于 Iabj I1所以所以21REFOR

10、IVV 21REFREFRRVV 2311.2.3 三端集成稳压器3.最小输入输出电压差最小输入输出电压差 VI 1 3 2 VO 三端稳压器三端稳压器 类类 型型三端固定三端固定三端可调三端可调参参 数数符号符号单单位位正压正压78负压负压79正压正压LM317负压负压LM337输入电压输入电压VIV(840)(340)输出电压输出电压VOV(524)(1.237)最小（输入输出）最小（输入输出）电压差电压差（VIVO）minV(2.02.5)1.2222411.2.4 三端集成稳压器的应用1.固定式应用举例固定式应用举例 VI 1 3 D 2 C1 0.33F C2 0.1F C3 10F

11、 VO 78L 2511.2.4 三端集成稳压器的应用1.固定式应用举例固定式应用举例 VI 1 3 D 2 C1 0.33F C2 0.1F C3 10F VO 78L D1 D4 D3 D2 i 2-+2611.2.4 三端集成稳压器的应用2.可调式应用举例可调式应用举例2711.3 开关式稳压电路11.3.1 开关试稳压电路的工作原理*11.3.2 带隔离变压器的直流变换型电源11.3.3 开关稳压电源的应用举例2811.3.1 开关式稳压电路的工作原理1.串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（Buck）电路组成电路组成开关管开关管T与负载与负载RL串联串联2911.3

12、.1 开关式稳压电路的工作原理1.串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（Buck）工作原理工作原理输出电压的平均值输出电压的平均值IIonDoffCESIonO)()(qVVTtVTtVVTtV 式中式中qton/T 称为脉冲波形的占空比称为脉冲波形的占空比脉宽调制（脉宽调制（PWM）式）式降压型开关稳压电源降压型开关稳压电源3011.3.1 开关式稳压电路的工作原理1.串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（Buck）工作原理工作原理稳压原理稳压原理VI（或（或RL）VO VF vA vB q（ton）VOIIonOqVVTtV 3111.3.1 开关式稳压

13、电路的工作原理1.串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（Buck）工作原理工作原理 当当ton不变，改变不变，改变T（或（或fk）同样能调节）同样能调节VO的大小，称为脉的大小，称为脉冲频率调制冲频率调制PFM控制方式。控制方式。IIonOqVVTtV 3211.3.1 开关式稳压电路的工作原理2.并联（升压）型开关稳压电路（并联（升压）型开关稳压电路（Boost）主回路主回路工作原理工作原理开关管开关管T与负载与负载RL并联并联 当控制电压当控制电压vG为高为高电平（电平（ton期间）时，期间）时，T饱和导通，输入电压饱和导通，输入电压VI直接加到直接加到L两端，电感两端，

14、电感储存能量储存能量。二极管二极管D截止，电截止，电容容C向负载提供电流向负载提供电流i放放 当当vG为低电平（为低电平（toff期间）时，期间）时，T截止，截止，iL不能突变。不能突变。L产生反电势产生反电势vL为为左负（）右正（）左负（）右正（）若若VIvLVO，则，则D导通，导通，VIvL给负载提供电流给负载提供电流iO。显然。显然VOVI，所，所以电路称为升压型开关稳压电路以电路称为升压型开关稳压电路3311.3.1 开关式稳压电路的工作原理2.并联（升压）型开关稳压电路（并联（升压）型开关稳压电路（Boost）工作波形工作波形控制与驱动电路可以采用电压控制与驱动电路可以采用电压-脉冲

15、宽脉冲宽度调制器（度调制器（PWM）集成电路来实现）集成电路来实现也有包括所有单元电路在内的单片集也有包括所有单元电路在内的单片集成开关稳压电源共选用成开关稳压电源共选用34*11.3.2 带隔离变压器的直流变换型电源推挽式自激变换型稳压电路推挽式自激变换型稳压电路 T1、T2和和Tr左侧线圈等构左侧线圈等构成振荡电路，成振荡电路，产生上千赫兹产生上千赫兹的振荡波形，的振荡波形，通过变压器耦通过变压器耦合到副边，再合到副边，再整流滤波稳压整流滤波稳压实现实现DC/DC变换。变换。在变压器副边增加几组类似的电路，便可获得多个要求不同的直流电压在变压器副边增加几组类似的电路，便可获得多个要求不同的

16、直流电压35*11.3.2 带隔离变压器的直流变换型电源工作波形工作波形 3611.3.3 开关稳压电源的应用举例1.LM2576系列降压式系列降压式DC/DC电源变换器的应用电源变换器的应用 3711.3.3 开关稳压电源的应用举例2.自激型推挽式开关稳压电源应用自激型推挽式开关稳压电源应用38 小结小结 （1）通过对共源和共射放大电路低频响应的分析看到，影）通过对共源和共射放大电路低频响应的分析看到，影响低频响应的主要因素是旁路电容和耦合电容。若想尽可能降响低频响应的主要因素是旁路电容和耦合电容。若想尽可能降低放大电路的下限截止频率，则尽量选用容量较大的旁路电容低放大电路的下限截止频率，则尽量选用容量较大的旁路电容和耦合电容，其它组态的放大电路有类似的结论。和耦合电容，其它组态的放大电路有类似的结论。（2）以上分析过程均假设电路满足一定条件，进行了简化）以上分析过程均假设电路满足一定条件，进行了简化处理，实际上通过处理，实际上通过SPICE仿真可以得到更精确的分析结果。仿真可以得到更精确的分析结果。（3）通过选用大容量电容降低下限截止频率的效果通常是）通过选用大容量电容降低下限截止频率的效果通常是有限的，因此在信号频率很低的场合，可考虑采用直接耦合的有限的，因此在信号频率很低的场合，可考虑采用直接耦合的放大电路。放大电路。end个人观点供参考，欢迎讨论