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文檔簡介
1、晶體管低頻放大器晶體管低頻放大器主要是用來放大低頻小信號電壓的放大器,頻率從幾十赫到一百千赫左右一、晶體管的偏置電路為了使放大器獲得線性的放大作用,晶體管不僅須有一個合適的靜態工作點,而且必須使工作點穩定。由于溫度對管子參數、Icbo、Ube的影響,最終都集中反映在Ic的變化上,為了消除這種影響,我們通過晶體管偏置的直流或電壓的負反饋作用使靜態工作點穩定下來,常見的兩種偏置電路及工作點穩定原理如下表表一、晶體管放大器的偏置電路電路工作點穩定原理計算公式電流負電反饋設溫度T,直流負反饋過程結果使Ic維持不變U=(1/3-1/5)EcRe=(1/3-1/5)Ec/IcRb=Rb1/Rb2=(2-5
2、)ReUb=Rb1Ec/(Rb1+Rb2)電壓負電反饋設溫度T,直流負反饋過程結果使Ic維持不變Rb=(Ec-Ube)/Ic-RcIc=Ec/(Rc+Rb/)根據經驗,通常取Rb/Rc=(2-10)二、放大器的三種電路形式放大器是一種三端電路,其中必有一個端是輸入和輸出的共同“地”端,如果這個共“地”端接于發射極的,稱為共射電路,接于集電極的,稱為共集電路,接于基極的,稱為共基電路,這三種有不同的性能,見下表三種電路形式及其性能比較電路電壓放大倍數電流放大倍數輸入電阻輸出電阻共射電路10-100大10-1000大100-50K中10K-500K中共集電路0.9-0.999小10-1000大因負
3、載不同,可達50M左右大1-100小共基電路100-10000(實用)大0.9-0.999小10-500左右小500K-5M大三、圖解法所謂圖解法,就是利用晶體管輸入和輸出的特性曲線,通過作圖來分析放大器性能的方法,圖解法能直觀和全面地表明三極管放大的工作過程,并能計算放大器的某些性能指標,現舉例子來說明圖解法的圖解過程,例:已知下圖電路中的參數及輸入電壓Ui=15sint(毫伏)要求用圖解法確定電路的靜態工作點參數Ibq、Icq、Iceq,并計算電壓和電流的放大倍數Ku、Kio。圖解法步驟1、確定基極度回路的靜態工作點,從輸入特性曲線中選取直線段的中點Q(此點的Ubeq=0.7伏,Ibq=4
4、0微安)為基極回路的靜態工作點,通過選取合適的Eb或Rb(一般通過調整Rb)來滿足工作點的要求,2、作直流負載線從上圖可得負載線方程為Uce=Ec-IcRc,它的軌跡為一根直線,若令Ic=0,得Uce=Ec=20伏,在橫軸上標出N點;又令Uce=0,得Ic=Ec/Rc=20伏/6千歐=3.3毫安,在縱軸上標出M點,連結M、N就是直流負載線。它與Ib=40微安的輸出特性曲線相交于Q,由Q點找出Icq=1.8毫安,Uceq=9伏,Q點就是集電極回路的靜態工作點,今后為簡便起見,靜態的電流、電壓不再加下標Q表示,Ic、Ie即Icq、Ieqo3、作波形,在輸入特性上作出波形Ut=15sint(毫伏),
5、并根據Ut的波形,作出ib、ic及Uce的波形從圖解法法得以下幾點(1)從波形正弦性可以判斷靜態工作點Q的選取是否合適。(2)從圖解得知輸入電壓Ui與集電極輸出電壓Uo反相,基極電流ib、集電極度電流Ic與輸入電壓Ui同相。(3)上述圖解法是在空載情況下進行的若考慮負載電阻RL的作用,交流負載應為RL=RC/RL。由于交流負載線與直流負載線均相交于Q,故通過Q點作出傾斜角a=(arctg)1/RL的直線MN,稱為交流負載線。四、等效電路法與h參數1、簡化的h參數等效電路“微變”是指晶體管的Ib、Ube、Ic、Uce在靜態工作點Q附近只作微量的變化。其中Ib、Ube為晶體管的輸入變量,面Ic、U
6、ce為輸出變量。若把晶體管看作含受控源的二端口網絡,就可以用四個h參數模擬晶體管的物理結構,從而得出晶體管的h參數等效電路如圖7-1-4所示h的定義如下:hie=Ube/Ib Uce=0,hfe=Ic/Ib Uce=0hre=Ube/Uce Ib=0, hoe=Ic/Uce Ib=O幾個參數有各自的物理意義:hie是輸出端短路時的輸入電阻,也就是輸入特性曲線斜率的倒數;hfe是輸出端短路的電流放大系數,即(共發射極)或a(共基極);hre是輸入端開路的內反饋系數,它表示輸出電壓對輸入電壓影響的程度;hoe是輸入端開路時的輸出電導,即為輸出特性曲線的斜率由于晶體管工作在低頻時,hre和hoe兩個
7、參數小到可以忽略不計,通常用hie和hre兩個參數模擬低頻晶體管電路即可,這叫做簡化后的h參數等效電路,如圖7-1-3所示,圖中的rbe、即上述的hie、hfe.電流放大系數(或hfe)可以從輸出特性曲線中求出或通過儀器測試出來,輸入電阻rbe由下式計算:rbe=rb+(+1)26(毫伏)/Ie(毫安)式中:Rb為基區電阻,約為幾百歐姆,Ie為靜態發射極電流求晶體管放大器的微變等效電路的方法如下:(1)晶體管以圖7-1-3示出的等效模擬型代替;(2)所有直流電源、隔直電容,旁路電容都看作短路;(3)其它元件按原來相對位置畫出,利用等效電路可以求取放大器的放大倍數、輸入電阻、輸出電阻以及分析放大
8、器的頻率特性。低頻功率放大器功率放大是一種能量轉換的電路,在輸入信號的作用下,晶體管把直流電源的能量,轉換成隨輸入信號變化的輸出功率送給負載,對功率放大要求如下:(1)輸出功率要大:要增加放大器的輸出功率,必須使晶體管運行在極限的工作區域附近,由ICM、UCM和PCM決定見圖一。圖一(2)效率要高:放大器的效率定義為:=交流輸出功率/直流輸入功率(3)非線性失真在允許范圍內:由于功率放大器在大信號下工作,所以非線性失真是難免的,問題是要把失真控制在允許范圍內,功率放大器按工作狀態和電路形式可分成以下幾種:(1)甲類功率放大器:在整個信號周期內,存在集電極電流;(2)乙類功率放大器:只有半個信號
9、周期內,存在集電極電流,按電路形式它又可分為:1)雙端推挽電路(DEPP)2)單端推挽電路(SEPP)3)平衡無變壓器電路(BTL)在實際中,為了克服交越失真,推挽式昌體管電路是工作于甲、乙類狀態的。一、甲類功率放大器圖一是甲類功率放大器,負載RL通過阻抗變換器B變成集電極負載RL=nRLo對直流來說,變壓器B初級直流電阻和Re均很小,所以直流負載線接近一條垂直線見圖一(b)為使放大器輸出較大功率,可使交流負載線處于a點和b點位置:a點的Uce=UCM,而工作點Q處于ab直線中點,通常晶體管的飽和壓降和穿透電流都很小,實際上可以認為Icmin=0和Ucemin=0o 因此,供給負載的電流和電壓
10、振幅分別為:Icm=IcM/2, Ucem=UCM/2 式1負載的交流功率(或放大器輸出功率)為:PL=(UceM/)(IcM/)=(IcM/)(UcM/)=(1/8)IcMUcM式2工作點Q的集電極電流ICQ和電壓UceQ分別為:ICQ=ICM/2, UceQ=Ec=UCM/2式3所以,直流電源的輸入功率:PD=IcQUceQ=(ICM/2)(UCM/2)=1/4IcMUcm式4甲類功率放大器的效率為:=PL/PD=50%式5可見:(1)晶體管的最大集射電壓為電源電壓EC的兩倍。(2)晶體管靜態時耗功率為輸出功率的兩倍。(3)甲類放大器的效率最高只有50%。二、乙類推挽電路圖2(a)為乙類推
11、挽電路,由于輸出端使用變壓器,因而晶體管對地有兩個輸出端,設電路完全對稱,當輸入信號Us為正半波時,BG1截止、BG2導通,輸出電壓UL為負半波,因此,兩管輪流導通,一推一挽地工作,故稱為推挽電路。由于兩管輪流地工作,所以把兩管的輸出特性按相反方向疊在一起,兩管的交流負載線正好連成直線ab,工作點Q處于直線ab的中點,如圖2(b)所示,從圖中可看出各電量的關系:(1)如輸出變壓器的初級和次級繞組的匝數比為n,則每只晶體管的負載電阻RL為:RL=(n/2)RL=(n/4)RL式6而集電極與集電極之間的電阻RCC為Rcc=nRL=4RL式7(2)變壓器B2的初級繞組端電壓振幅為:Ucem=UceQ
12、Ec式8初級繞組電流振幅為:Icm=IcM式9所以輸送到初級繞組的功率為:Ps=(Ucem/)(Icm/)=(1/2)EcIcm式10(3)通過每只晶體管的電流平均值為:Ico=IcM/式11由直流電源供給的功率為PD=(2Ico)Ec=2(Icm/)Ec式12(4)推挽電路的效率為:=(Ps/PD)100%=(1/2EcIcm)/2(Icm/)Ec100%78.5%式13設計推挽電路時要注意:(1)為避免交越失真,晶體管應具有一定的偏置電流,但不要過大,否則使電路效率降低。(2)晶體管的最大集電極電壓Ucm2Ec。(3)晶體管的耗散功率Pcm1.2Pc1,其中Pc1為每只晶體管送給變壓器B2
13、初級的功率,即Pc1=(1/2)Pso。(4)根據Pc1及Ec1的要求,算出晶體管負載電阻PL及輸出變壓器的匝數比n。圖2射極跟隨器射極跟隨器(又稱射極輸出器,簡稱射隨器或跟隨器)是一種共集接法的電路見下圖,它從基極輸入信號,從射極輸出信號。它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、輸入信號與輸出信號相位相同的特點一、射隨器的主要指標及其計算一、輸入阻抗從上圖(b)電路中,從1、1端往右邊看的輸入阻抗為:Ri=Ui/Ib=rbe+(1+)ReL式中:ReL=Re/RL,rbe是晶體管的輸入電阻,對低頻小功率管其值為:rbe=300+(1+)(26毫伏)/(Ie毫伏)在上圖(b)電路中,若從b、b端往右看的
14、輸入阻抗為Ri=Ui/Ii=Rb/Rio.由上式可見,射隨器的輸入阻抗要比一般共射極電路的輸入阻抗rbe高(1+)倍。2、輸出阻抗將Es=0,從上圖(C)的e、e往式看的輸出阻抗為:Ro=Uo/Ui=(rbe+Rsb)/(1+),式中Rs=Rs/Rb,若從輸出端0、0往左看的輸出阻抗為Ro=Ro/Reo3、電壓放大倍數根據上圖(b)等效電路求得:Kv=Uo/Ui=(1+)Rel/Rbe+(1+)Rel,式中:Rel=Re/RL,當(1+)Relrbe時,Kv=1,通常Kv1,故K=1/F1UF和Ui同時加入到BG1的基極,屬于并聯電壓負反饋電路,使用這種聯接方式時,要求信號源內阻RS足夠大,否
15、則雙T電橋因負載太小會明顯地降低選擇性,該電路的閉環增益與上述電路相同,第二類UF加入至基本放大電路的中間級BG1的基極,使UF比Ui多了一級放大,即UF經BG1、BG2、BG3三級放大,而Ui經BG2、BG3兩級放大。電路的閉環益為KF=K/(1+K1F),諧振時因F=0,故KF=K=最大,嚴重失諧時,因FK11,故KF=K/K11及F1,故KF=0,從嚴重失諧時的最小輸出電壓來說,這種電路最好,但調節麻煩三、實用電路分析與調整方法1、電路分析圖5為固定頻率的晶體管選頻放大電路,諧振頻率是100赫,通頻帶小于6赫,諧振點的增益|KF|=70,它屬于第一類選頻放大電路,BG1、BG2組成共射放
16、大電路,輸入信號Ui與反饋電壓UF分別加于兩管的基極UF先經射隨器BG4再送到BG2基極,其作用是:一方面增加選頻放大電路的輸入電阻,另一方面可使雙T的負載電阻即BG4的輸入電阻增加,以消除輸入信號源內阻RS對雙T的影響,BG3也是射隨器,它使雙T的電源內阻減小,從而提高了電路的選擇性,雙T電橋為非對稱型,它與放大電路交流耦合,故用CL來校正幅頻相頻特性的對稱性。圖52、調整方法為了降低對電阻精度的要求和便于調虎離山節,R2(或R3)分別用一只固定電阻R2(或R3)和電位器R2(或R3)組成,電位器數值為R2(或R3)的10-20%為宜若固定電阻,誤差是5%,然后按要求精度來選電容。圖6調整步
17、驟(1)按圖6電路雙T網絡進行粗調,信號源選頻率100赫,輸入電壓大于2伏,然后反復調電位器R2和R3務必使輸出電壓最小,對于定點頻率的雙T網絡,使Fmin=0.002是不因難的(即衰減54分貝)注意在圖5電路中,對雙T網絡來說,右邊為輸入端,左邊為輸出端,另外,信號源的非線性失真要小,否則很難使Fmin=0.002.(2)調放大器的直流工作點,由于基本放大電路是直接耦合放大器,各級工作點彼此有牽連,所以只要調節偏置Rb1、Rb2使Ue3為6-7伏即可。(3)調放大器的無反饋(開環)增益,從BG1基極輸入信號(f=100和赫)調節輸入幅度,使輸出波形不失真,并求K=UO/Ui=70,若K70,
18、則減小Re2;反之,若K70,可增加Rc2,直至K=70為止。(4)雙T電橋細調拉入雙T電橋,因雙T已調準于f=100赫及Fmin0的,又因雙T的輸入阻抗比放大器的輸出阻抗大很多,所以接入雙T電橋后,對諧振點來說,負反饋為零。因此,應該不影響放大器的增益,根據這個道理,若接入雙T網絡后,K略小于70(因雙T總有點負載效應),則說明電路是正常工作的;若接入雙T網絡后,K大于70,則說明雙T在諧振點處引入正反饋,這時應調大R3,使K減小至70;反之當接入雙T網絡后,K減小較大,則說明了雙T在諧振處FminO,故引入負反饋,致使K減小,此時可適當調小R3,務使K增大到70為止。在調試過程中,如果發現
19、自激現象,則應首先把自激消除后,再進行調試,有三類自激振蕩1、諧振點附近的自激,因為在fo附近雙T電橋產生正反饋,可調節R3使自激消除,2、在極低頻率附近(約幾赫)時,是由于雙T網絡的幅頻相頻特性不對稱,加上極低頻率時,放大器的耦合電容或旁路電容會引入附加相移,從而構成了正反饋,因此,消除這類自激振蒎,可以改用直耦放電路或將耦合電容、旁路電容的數值減少,尤其要注意雙T網絡與放大器的耦合電容C4的影響;3、高頻自激振蕩(約幾十千赫)消除方法是收縮放大器的通頻帶,使高端增益訊速地衰減,例如圖5電路中接入Cm,使BG2的負載變為R2與Cm并聯,選取Cm的數值,使其在低頻時,Cm不起作用,而在自激頻率
20、附近,造成了BG2的阻抗突然急劇地減小,從而使自激消除,場效應管放大電路一、偏置電路有自生偏置和混合偏置兩種方法,表1電路I利用漏極電ID通過Rs所產生的IdRs作為生偏置電壓,即Ugs=-IdRso可以穩定工作點。|IdRs|越大,穩定性能越好,但過負的偏置電壓,會使管子進入夾斷而不能工作。若采用如表2和表3混合偏置電路就可以克服上述缺陷。它們是由自生偏壓和外加偏置組成的混合偏置,由于外加偏壓EdRp(Rp為分壓系數)提高了柵極電位,以便于選用更大的IdRs來穩定工作點,電路2、3中Rg的作用是提高電路輸入電阻二、圖解法用圖解法求電路的靜態工作點如下:表一常用場效應管放大電路123電路圖解法
21、等效電路(1)寫出直流負載線的方程為:Uds=Ed-Id(Rd+Rs)=15-3.2Id令ID=0,則UDS=15伏,在橫坐標上標出N點,又令UDS=0,得ID=4.7毫安,在縱坐標上標出M點,將M、連接成直線,則MN就是直流負載線。(2)畫柵漏特性(轉移特性):根據負載線與各條漏極特性曲線的交點坐標,畫出如下圖B左邊所示的ID=f(UGS)曲線稱為柵漏特性。(3)通過柵漏特性坐標原點作Tga=1/Rs的柵極回路負載線,它與柵漏特性相交于Q,再過Q點作橫軸平行線,與柵漏負載線相交于Q。由靜態工作點Q和Q讀出:IDQ=2.5毫安,UGSQ=-3伏,UDSG=7伏,表1中的圖解法與此相同。三、等效
22、電路分析法場效應管的微變等電路示于下圖,由場效應管放大電路寫成等效電路的具體例子可參閱表一。根據等到效電路求電壓放大倍數及輸入,輸出電阻的方法與晶體管電路相同。正弦振蕩電路在電子工程中,常常用到正弦信號,作為信號的源的振蕩電路,主要的要求是頻率準確度高、頻率穩定性好、波形失真小和振幅穩定度高等,但對高頻能源的振蕩電路有以下幾種:(1)LC振蕩電路:它適用于幾十千赫至幾百兆赫的頻率范圍(高頻率和超高頻)(2)RC振蕩電路:適用于聲頻和超聲頻范圍(從幾赫至1赫)(3)晶體振蕩電路:用于生產頻率穩定度較高的振蕩電路,頻率低于3千赫時常用音叉振蕩電路代替,而頻率高于幾十兆赫時常用泛音晶體振蕩電路,隨著
23、集成化技術的發展,已有多種晶體振蕩器的集成電路,如國產的ZWB-1和ZWB-2型等。相位和振幅平衡條件:反饋式的振蕩電路主要是由基本放大器和反饋網絡組成,如圖91所示,因此,振蕩電路實際上是一個閉環的正反饋電路,其閉環增益為:Kf=Uf/Ui=KF=要使電路產生振蕩,則必須反饋電壓Uf和輸入電壓Ui同相,所以本位平衡條件為k+f=2n-式一(n=0,1,2,.而且,要求|Uf|Ui|,所以振幅平衡條件為:KF1-式二如果滿足了這兩個平衡條件,則電路產生振蕩,由于振蕩器的晶體管工作在非線性區域,所以包含了豐富的諧波成分,而只有某一頻率才能滿足上述的兩個平衡條件,從而產生了單一頻率的正弦振蕩。圖1
24、圖2一、變壓器反饋式振蕩電路圖2(a)為變壓器反饋振蕩電路,其正反饋過程是:若輸入Ui為上正下負,對于振蕩頻率,回路諧振的并聯阻抗為電阻性,所以輸出電壓Uo與Ui反相,即Uo為上負下正,由于同名端決定了Uf為上正下負,Uf正好與Ui同相,只要晶體管的足夠大和變壓器的匝數比合適,電路一定能夠振蕩,還可以證明電路的起振條件和振蕩頻率分別為:rbeRC/M-式3f1/2-式4式中:rbe為基極與射極度之間的交流等效電阻,R為次級折算到初級的等效電阻,M為互感系數。二、三點式振蕩電路1、三點式電路相位條件的判別法圖3(a)為三點式振蕩器的交流等效電路,從相平衡條件可以推論出:凡與晶體管發射極相接的電抗
25、Xbe、Xce應性質相同,而不與發射極連接的另一電抗元件,Xcb的性質應與前兩者相反。可以從相量圖來檢查上述結論的正確性,設Xbe、Xce為容性,Xcb為感性;因振蕩時回路諧振于振蕩頻率,回路呈電阻性:所以Uo、Ui反相及Ic、IL反相;又因Xbe、Xce為容性,故IC比UO超前90度。因Xcb為感性,所以Uf比IL滯后90度,其相量圖如圖3(b)示,從圖可見,Uf與Ui同相,上述結果得到證明。圖3圖42、電容三點振蕩電路(考畢茲電路)圖4(a)為三點振蕩電路及其交流等效電路,從圖4(b)看出,與發射極相接為電容,集電極與基極之間接電感,服從于共射三點振蕩電路對電抗性的要求,故能振蕩,該電路的
26、起振條件和振蕩頻率為:C2/C1-式5f-(1)/-式6一般反饋系數F=C1/C2取0.5-0.01之間,由于該電路的輸入端接電容,而容抗又隨頻率增加而減小,所以輸入電壓中的高次諧波分量將明顯地受到抑制,使輸出波形良好,該電路的缺點是:用調節電容來改變頻率時,會使反饋系數改變,所以通常用改進型的電容三點振蕩電路。晶體管直流穩壓源一、穩壓電源的技術指標直流穩壓電源的技術指示如下:(1)最大輸出直流電流Iomax:表明該穩壓電源的負荷能力,與整流管和調整管的最大允許電流IcM有關(2)額定輸出穩壓直流電壓Uo:分別定壓式和調壓式兩種(3)穩壓系數數S:表示在負載電流與環境溫度保持不變的情況下,由于
27、輸入電壓Ui的變化而引起的輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量的比值,即:S=(Uo/Uo)/(Ui/Ui)S越小,電源的穩定性越好,通常S約為10-10。(4)輸出阻抗Ro:表示當輸入電壓和環境溫度保持不變時,由于負載電流Io和變化而引起的輸出電壓的變化量與負載電流的變化量的比值,即Ro=Uo/Io可見,如果Ro越小,則說明輸出電壓的變化越小。(5)紋波系數y:輸出電壓中交流分量占額定輸出直流電壓的百分比,即r=(U-)/Uo100%顯然,r越小越好,通常穩定電源的紋波電壓只有幾毫伏,甚至小于1毫伏二、整流與濾波電路1、整流電路常用的整流有半波、全波、橋式、對偶、倍壓式整流電路,它們都
28、是利用二極管的單向導電性把交流電壓變為直流電壓,不同形式的整流電路對變壓器及二極管的要求也不同,其特點和要求列于表一中表一各種整流電路的主要指標半波整流(a)全波整流(b)橋式整流(c)對偶整流(d)倍壓整流(e)電路交流輸入電壓(有效值)空載時輸出電壓(有效值)Uo帶負載時輸出電壓(有效值)Uo 每管的反向峰值電壓每管通過的電流平均值有效值(a)U2U2U2U2Io1.57Io(b)2U2U21.2U2U20.5Io0.79Io(c)U2U21.2U2U20.5Io0.79Io(d)2U2U21.2U2U20.5Io0.79Io(e)U2U22U2U2Io1.57Io2、濾波電路濾波電路實際
29、上是一種低通濾波電路,它能通過直流分量,而抑制交流分量、因此通常用電容和電感元件組成,其電路形式和特點列下于下表二中,濾波電路以紋波系數r來評價其濾波性能的優劣:表二各種濾波電路的比較電容濾波電感電容濾波阻容濾波晶體管濾波電路優點1.輸出電壓較高2.在小電流時濾波效能較高1.濾波效能很高2.幾乎沒有直流電壓損失1.濾波效能較高2.能兼降壓限流作用1.濾波效能很高2.其他特點與阻容濾波相同缺點1.帶負載能力差2.電源起動時充電電流很大,使整流電路承常受很大的沖擊電流作低頻濾波器時體積大、較笨重,成本高1.帶負載能力差2.有直流電壓損失多用一個晶體管,其他與阻容濾波相同適用場合負載電流較小的場面合
30、負載電流較大,要求紋波系數很小的場面合負載電阻較大,電流較小及要求紋波系數很小的情況負載電不太大及要求紋波系數很小的情況參數選擇全波整流C=(1.4410)/rRL(F)半波整流C=(2.8810)/rRL(F)全波整流LC=1.99/r取L(2RL/942)(H)C(F)全波整流RC=(2.310)/rRLR一般取數十至數百C(F)其中C可按阻容濾波公式計算Rb取數KCb取幾至十幾F注:r是輸出電壓的紋波系數數r=輸出電壓交流分量有效值(伏)/輸出直流電壓(平均值)(伏)r越小,濾波性能越好。通常r為百分之幾至千分之幾。采用電感濾波時,應考慮到在電源斷開時,電感線圈兩端會產生較大的感應電勢,
31、所以選用整流二極管的電壓特級應留有一定余量,以防擊穿。三、并聯式穩壓電源若調整元件與負載并隨著,稱為并聯穩壓電源,如圖1所示,圖中穩壓管Dz作為調整無件,通常Dz運用在反向擊穿狀態,所以,Dz在中路中的接法要使Iz的方向與Dz方向相反,由于穩壓管Dz反向擊穿時,具有穩壓特性,即穩壓管中電Iz在Izmin-Izmax范圍內變化時,穩壓管的端電壓Uz幾乎并聯式穩壓電源結構簡單,輸出電流小,適用于固定穩壓的基準電源及用作晶體管穩壓電路中的輔助電源,圖2給出幾種參考電路。圖一圖二圖三圖三是晶體管并聯穩壓電源。以晶體管BG2與BG3作調整元件,它與負載相并聯,故屬并聯式穩壓電路,BG1為放大元件,若輸入
32、電壓|Ui|增加時,|UR2|和|Ue1|也增加,而BG2、BG3集射之間的電阻減小,因此輸入電壓增量基本上降落在R1上,從而保證U2穩定。調制器一、概述調制器是調制式直流放大電路中的一個重要環節。由下圖的方框可見:欲放大的直流信號ui經過調制器后,變為交流信號UA;再經過交流放大器放大后,最后由解調器轉換成直流輸出信號UO;振蕩器產生開關信號UC;用于控制調制器的取樣動作。由于信號的放大任務主要由交流放大器完成,而交流放大器的零點漂移小到可以忽略不計,調制器與解調器的零漂也可以做得很小,所以,調制式直流放大器可用來放大微弱的直流信號,調制器通常有三種形式:機械調制器(機械斬波器)、晶體管調制
33、器、場效應管調制器。按電路形式可分為并聯調制器和串、并聯調制器兩種,后者比前者性能優越,但結構復雜。二、調制器原理下圖為調制器的原理圖,因為開關K負載并聯,故稱為并聯制器工作過程如下:若在0-T/2時間內K斷開,則A點取得電平UmA;若在(T/2)-T時間內K接通,則A點接地;以后隨差開關K周期地通斷動作,在A點將得到一脈動的直流電壓UA(如下圖),UA可以分解為直流分量UAO和交流分量UA-O,經過隔直電容C后,UAO降落在電容器上,而交流分UA-被送到負載RL上去,即UO=UA-O三、并聯調制器1、晶體管調制制器晶體管調制器是以晶體三極管作開關器,其電路和波形如下圖所示,晶體管BG的基極接
34、入控制電壓Ua(方波),當Ua為負半波時,BG載止,則Ui對C充電,充電電流從上而下流過RL,所以UO為正;反之,當Ua為正半波時,BG飽和,則C經BG及RL放電,放電電流從下而上流過RL,故UO為負。隨著UO交替地變化,輸出端UO就得到了交替的方波電壓,其數值正比于輸入電壓,它的頻率與Ua相同。2、場效應管調制器場效應管調制器是以場效應管作為開關器,其電路及波形如下圖所示,由圖可見,當BG的柵極加上負向脈電壓Ua,就能定期地控制場效應管的開通與夾斷,從而把輸入直流電壓Ui變為交流輸出電壓UO,工作過程與晶體管調制器相同。四、串并聯調制器下圖(a)為串并聯調制器及其波形圖。BG1與負載RL串聯
35、,BG2與RL并聯,兩只場效應管BG1、BG2分別為受電壓Ua1與Ua2控制;而Ua1與Ua2對地點來說,相位相反,若在0-(T/2)時間內Ua1為正,則Ua2為負,使BG1導通和BG2截止,此時Uw=Ui若在(T/2)/T時間內Ua1為負,則Ua2為正,使BG1截止和BG2導通,此時,UW=0。經過耦合電容C2后,濾UW中的直流分量,在負截RL兩端得到 了交流的調制方波,在下圖(b)中是雙直流輸入信號(Ui和Uf)的串、并聯調制器及其波形圖,它可同時完成調制與比較兩項任務,輸出電壓UO正比于兩輸入信叼的幅值差,工作原理與上述相同解調器一、解調器的工作原理解調器是調制式直流放大電路中的一個重要
36、組成部分。它把已放大了的交流電壓還原為直流電壓,其大小和極性與交流電壓的幅度和相位要對應。下圖是解調器的原理電路,RL為負載,C為濾波電容,其作用是使輸出直流電壓平滑,解調開關K與輸入交流信號,Ui具有相同的頻率。當Ui為正時,開關接通,輸出等于輸入電壓UO,經電容C的平滑作用后,應可得到平滑的直流電壓UO。相反,如果Ui為負時,開關接通,Ui為正時,開關斷開,則輸出端得到負的脈動直流電壓UO。二、相敏整流解調器1、半波相敏感整流器下圖為半波相敏整流器,以C-e反接(倒置)的晶體三極管BG作解調開關器,工作過程分兩種情況:當Ui與Ua為、同相時,若Ua為左正右負,則BG飽和(晶體管倒置工作時,
37、C極和b極的PN結加正向電壓,同樣可以達到飽和狀態),輸出等于輸入的正半波電壓,故輸出是正極性電壓,但當Ui與Ua反相時,也就是說,當Ua為左正右負使BG飽和時,Ui剛好是上負下正,故輸出是負極性的直流電壓。由于整流輸出與Ui的相位有關,所以稱為相敏整流解調器。它的輸出能夠反映輸入的大小和極性的變化。2、全波相敏整流解調器半波整流器只能利用輸入的半波電壓,因而解調效率低,下圖為全波相敏整流電路。BG1、BG2均采用c-e反接三極管,分別受兩個大小相等、相位板反的電壓Ua1與Ua2控制。設Ui與Ua同相,正半波時Ua1左正右負,使BG1飽和接通,但Ua2為左右負卻BG2截止,此時,由于Ui也為正半波(上下為負),所以輸出Umo為正半波。反之,負半波時,Ua1和Ua2均為左負右正,使GB1截止和BG2經C平滑后,就可得到平滑的正確的輸出電壓。同理,當Ui與Ua反相時,則得到負的輸出電壓。三、相敏放大解
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