模电基础知识课件

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1、10.线性电源与开关电源性能比较线性电源与开关电源性能比较 11.VMOS场效应管原理和性能特点场效应管原理和性能特点 12.BUCK电路拓扑结构和原理电路拓扑结构和原理13.降压电路设计举例降压电路设计举例 14.BUCK电路仿真电路仿真15.BOOST电路拓扑结构和原理电路拓扑结构和原理16.升压电路设计举例升压电路设计举例 17.BOOST电路仿真电路仿真18.单片机控制单片机控制DC-DC模块模块1.三极管共发、共集放大电路三极管共发、共集放大电路 三极管共发放大电路三极管共发放大电路A.电路工作原理电路工作原理B.原理电路与应用电路差异原理电路与应用电路差异C.直流特性、交流特性直流

2、特性、交流特性D.如按如按=100=100、Rbe=500Rbe=500,计算电路直流工作点、交流计算电路直流工作点、交流放大倍数和放大倍数和Q1Q1的功耗。的功耗。1.三极管共发、共集放大电路三极管共发、共集放大电路 三极管共集放大电路三极管共集放大电路A.电路工作原理电路工作原理B.原理电路与应用电路差异原理电路与应用电路差异C.直流特性、交流特性直流特性、交流特性如按如按=100=100、Rbe=500Rbe=500,计算电路直流工作点、输计算电路直流工作点、输入输出阻抗、交流放大倍入输出阻抗、交流放大倍数和数和Q1Q1的功耗。的功耗。D.D.共集放大器特点及应用。共集放大器特点及应用。

3、2.运算放大器常用电路运算放大器常用电路.运算放大器的常用电路有同相、反相放大器和射极跟随器，电路由单电源和双电源配置方式。A.偏置电路设置与作用偏置电路设置与作用B.电压增益的计算电压增益的计算C.C1、C2作用作用同相放大器（单电源）同相放大器（单电源）A.偏置电路设置与作用偏置电路设置与作用B.电压增益的计算电压增益的计算C.输入输出相位关系输入输出相位关系反相放大器（单电源）反相放大器（单电源）射极跟随器（单电源）射极跟随器（单电源）A.电压、电流增益电压、电流增益C.在电路中如何应用在电路中如何应用.常用运放IC有：LM324、LM358、TL082、TL084。.LM324 主要参

4、数：输入偏移电压 Input Offset Voltage 输入偏置电流 Input Bias Current 增益带宽 bandwidth(unity gain)电源范围 supply range 详细了解运放性能和参数，可浏览详细了解运放性能和参数，可浏览 以及相关的以及相关的运放芯片。运放芯片。3.共发放大电路共发放大电路Multisim仿真仿真A.调节调节R6可改变电路工可改变电路工作点，保证输出信号作点，保证输出信号不失真放大。不失真放大。B.通过直流工作点仿真通过直流工作点仿真分析，结合电路分析分析，结合电路分析工作点与电路失真的工作点与电路失真的关系。关系。C.根据实测参数计算电

5、根据实测参数计算电压增益。压增益。Multisim仿真波形图仿真波形图4.运放同相单电源放大器仿真运放同相单电源放大器仿真仿真实验的输入输出波形图仿真实验的输入输出波形图注：注：CH1：输入；：输入；CH2：输出：输出放大器的频率特性曲线放大器的频率特性曲线通过仿真实验验证电路设计的准确性。通过仿真实验验证电路设计的准确性。线性稳压电源拓扑结构线性稳压电源拓扑结构（STEP-DOWN)组成：稳定参考电压、高增益的误差放大器和调整管组成：稳定参考电压、高增益的误差放大器和调整管（工作在放大，相当于串联可变电阻（工作在放大，相当于串联可变电阻U/U/I）。）。电路控制状态：负反馈闭环系统电路控制状

6、态：负反馈闭环系统5.三极管线性稳压电路组成和原理三极管线性稳压电路组成和原理三极管线性稳压电路三极管线性稳压电路电源的负载能力取决于电源的负载能力取决于Q1电流放大能力，当负载电流放大能力，当负载能力不够时，可把能力不够时，可把Q1换成一个达林顿管。换成一个达林顿管。Q1的功耗计算以及散热问题的功耗计算以及散热问题常用线性集成稳压器属于电压控制型器件。常用线性集成稳压器属于电压控制型器件。普通型：普通型：Linear Regulator，如如LM78XX、LM79XX、LM317，输出电，输出电 流流=1A时，时，Vi-Vo 2.5V，功耗：，功耗：6.集成稳压器原理，常用集成稳压器介绍集成

7、稳压器原理，常用集成稳压器介绍LM78XXLM79XXLM317三种集成稳压电路三种集成稳压电路封装都是封装都是TO-220，输出引脚的定义是输出引脚的定义是不同的，芯片散热不同的，芯片散热片定义也不同。片定义也不同。()COiOV VPI LDO是电流是电流控制型器件，控制型器件，与三端稳压器最大的与三端稳压器最大的不同点在于，不同点在于，LDO是一个自耗很低的稳压器。是一个自耗很低的稳压器。LDO:Low-Dropout Linear Regulator 如：如：LM1117 输出电流输出电流=800MA时，时，Vi-Vo 1.2V。功耗：。功耗：其封装主要以贴片为主，如其封装主要以贴片为

8、主，如SOT-223、TO-2527.LDO集成稳压电路技术特点集成稳压电路技术特点()COiOV VPI8.三极管线性稳压电路仿真三极管线性稳压电路仿真A.R6是电源的负载，通过调整是电源的负载，通过调整R6的大小来测试电源的负的大小来测试电源的负载能力；通过调整载能力；通过调整R4的来改变输出电压的大小。的来改变输出电压的大小。9.电源的主要技术指标电源的主要技术指标输出电压输出电压 输出电流输出电流输出噪声及纹波电压（取峰输出噪声及纹波电压（取峰-峰值）峰值）电源效率电源效率电压调整率电压调整率Su（满负载时，输入电压按设计要求变化时输出（满负载时，输入电压按设计要求变化时输出电压变化率

9、）电压变化率）负载调整率负载调整率SI（负载从（负载从0变到变到2A时，输出电压变化率）时，输出电压变化率）10.线性电源与开关电源性能比较线性电源与开关电源性能比较1.1.2 开关电源开关电源特点：特点：.开关调整管工作在开关调整管工作在开关开关状态，开关频率工作在几十状态，开关频率工作在几十KHZ-几几MHZ，滤波电容器、磁性元件可用较小数值的，滤波电容器、磁性元件可用较小数值的元件；其开关管功耗小，电源效率高达元件；其开关管功耗小，电源效率高达7095。因。因此此，开关电源体积小、重量轻，机内温升低，提高了整开关电源体积小、重量轻，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。机的稳定性和可靠

10、性。.开关电源通用性好，易制作多组电压输出的电源设备开关电源通用性好，易制作多组电压输出的电源设备。.电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为允许电网波动范围为220V15，而开关型稳压电源，而开关型稳压电源在电网电压从在电网电压从85V260V范围内变化时，都可获得稳定范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。的输出电压。.电源的相对成本较高。电源的相对成本较高。11.VMOS场效应管原理和性能特点场效应管原理和性能特点VMOS场效应管，或称场效应管，或称VMOS管功率场效应管功率场效应管，其全称为管，其全称为V型槽型槽MOS

11、场效应管，它场效应管，它是一种的高效、功率开关器件。它不仅是一种的高效、功率开关器件。它不仅继承了继承了MOS场效应管输入阻抗高、驱动场效应管输入阻抗高、驱动电流小特性，同时具有电流小特性，同时具有Rds小、开关功小、开关功耗低、工作电流大、输出功率高，将电耗低、工作电流大、输出功率高，将电子管与功率晶体管之优点集于一身，获子管与功率晶体管之优点集于一身，获得广泛应用。其次，其具有负的电流温得广泛应用。其次，其具有负的电流温度系数，即在栅度系数，即在栅-源电压不变的情况下，源电压不变的情况下，导通电流会随管温升高而减小，故不存导通电流会随管温升高而减小，故不存在由于在由于“二次击穿二次击穿”现

12、象所引起的管子现象所引起的管子损坏现象。损坏现象。在开关在开关DC-DC变换中，常用变换中，常用VMOS取代功率晶体管取代功率晶体管。12.BUCK电路拓扑结构和原理电路拓扑结构和原理BUCK拓扑结构简化图拓扑结构简化图D1L1C1V1ViVoVo=Ton/Tp x ViBUCK 13.降压电路设计举例降压电路设计举例设计要求：设计要求：输入电压：输入电压：24V输出电压：输出电压：5V/1A纹波电压：纹波电压：50mVpp开关频率：开关频率：100KHz计算：计算：L1min电感量电感量C1min电容量电容量L1实际取值是实际取值是1.5-2 L1min、C1实际取值是实际取值是3-5 C1

13、min14.BUCK电路仿真电路仿真VMOS作为开关管作为开关管晶体管作为开关管晶体管作为开关管开关管输入输出波形图：开关管输入输出波形图：15.BOOST电路拓扑结构和原理电路拓扑结构和原理B.BOOST拓扑结构简化图拓扑结构简化图D1L1C1V1ViVoVo=Tp/(Tp-Ton)x ViBOOST 16.升压电路设计举例升压电路设计举例设计要求：设计要求：输入电压：输入电压：12V输出电压：输出电压：24V/0.3A纹波电压：纹波电压：240mVpp开关频率：开关频率：100KHz计算：计算：L1min电感量电感量C1min电容量电容量L1实际取值是实际取值是1.5-2 L1min、C1实际取值是实际取值是3-5 C1min17.BOOST电路仿真电路仿真VMOS作为开关管作为开关管开关管输入输出波形图：开关管输入输出波形图：18.单片机控制单片机控制DC-DC模块模块 键盘键盘/液晶显示液晶显示MCUPWM生成生成A/D转换转换DC-DC 变换变换 滤波滤波 电路电路 电压电压 电流电流 取样取样